Эндогенные и экзогенные процессы как факторы рельефообразования

Понимание взаимосвязей, существующих между рельефом и геологическими структурами, имеет большое научное  и прикладное значение. Зная, какое влияние оказывают на облик рельефа те или иные геологические структуры в сочетании с тектоническими движениями, можно воспользоваться методом от противного: по характеру рельефа судить о геологических структурах, направлении и интенсивности тектонических движений отдельных участков земной коры. Выявление глубинного строения земной коры геоморфологическими методами в последнее время получило широкое развитие в практике геолого-съемочных и геолого-поисковых работ. Особенно перспективными геоморфологические методы оказались при поисках нефтегазоносных структур. Поэтому не случайно существует в геоморфологии научное направление — структурная геоморфология.

Понимание взаимосвязей между  геологическими структурами и рельефом позволяет не только объяснить особенности  морфологии современного рельефа тех или иных участков земной поверхности, но и определить дальнейшее направление его развития, т.е. дает возможность для геоморфологического прогноза.

3. Рельеф и климат

Климат — один из важнейших  факторов рельефообразования. Взаимоотношения  между климатом и рельефом разнообразны. Климат обусловливает характер и  интенсивность процессов выветривания, он же определяет в значительной мере характер денудации, так как от него зависят “набор” и степень интенсивности действующих экзогенных сил. Как указывалось выше, в разных климатических условиях не остается постоянным и такое свойство горных пород, как их устойчивость по отношению к воздействию внешних сил. Поэтому в разных климатических условиях возникают разные, часто специфичные формы рельефа.Различия в формах наблюдаются даже в том случае, когда внешние силы воздействуют на однородные геологические структуры, сложенные литологически сходными горными породами. Климат влияет на процессы рельефообразования как непосредственно, так и опосредованно, через другие компоненты природной среды: гидросферу, почвенно-растительный покров и др.

Прямые и опосредованные связи между климатом и рельефом являются причиной подчинения экзогенного  рельефа в определенной степени климатической зональности. Этим он отличается от эндогенного рельефа, формирование которого не подчиняется зональности. Поэтому рельеф эндогенного происхождения называют азональным.

В начале XX в. немецкий ученый А. Пенк предпринял попытку классифицировать климаты по их рельефообразующей роли. Он выделил три основных типа климатов: 1) нивалъный (от лат. nivalis - снежный, холодный), 2) гумидный (от лат.humidus - влажный) и 3) аридный (от лат.aridus - сухой). Впоследствии эта классификация была дополнена и детализирована. Ниже приводится сокращенная классификация климатов по их роли в рельефообразовании.

Нивальный климат. Во все  сезоны года характерны осадки в твердом  виде и в количестве большем, чем  их может растаять и испариться в  течение короткого и холодного  лета. Накопление снега приводит к  образованию снежников и ледников. Основными рельефообразующими факторами  в условиях нивального климата являются снег и лед в виде движущихся ледников. В местах, не покрытых снегом или  льдом, интенсивно развиваются процессы физического (главным образом морозного) выветривания. Существенное влияние на рельефообразование оказывает вечная (.многолетняя) мерзлота. Нивальный климат характерен для полярных областей (Антарктида, Гренландия, острова Северного Ледовитого океана) и вершинных частей гор, поднимающихся выше снеговой границы.

Климат субарктического  пояса и резко континентальных  областей умеренного пояса. Субарктический климат формируется на северных окраинах Евразии и Северной Америки. Он характеризуется продолжительными и суровыми зимами, холодным летом, небольшим (менее 300 мм) количеством осадков. Резко континентальный климат умеренного пояса особенно ярко выражен в Восточной Сибири. Для него типичны большие сезонные колебания температуры, малая облачность и относительная влажность воздуха, небольшое (менее 300 мм в год) количество осадков, особенно зимних. Климатические условия описанных областей благоприятствуют физическому (морозному) выветриванию и возникновению или сохранению образовавшихся здесь ранее (при еще более суровых климатических условиях) многолетнемерзлых пород (вечной мерзлоты), наличие которых обусловливает ряд специфических процессов, создающих своеобразные формы мезо- и микрорельефа.

Гумидный климат. В областях с гумидным климатом количество выпадающих в течение года осадков больше, чем может испариться и просочиться в почву. Избыток атмосферной влаги стекает или в виде мелких струек по всей поверхности склонов, вызывая плоскостную денудацию, или в виде постоянных или временных линейных водотоков (ручьев, рек), в результате деятельности которых образуются разнообразные эрозионные формы рельефа — долины рек, балки, овраги и др. Эрозионные формы являются доминирующими в условиях гумидного климата. В областях с гумидным климатом интенсивно протекают процессы химического выветривания. При наличии растворимых горных пород интенсивно развиваются карстовые процессы.

На земном шаре выделяются три зоны гумидного климата: две  из них располагаются в умеренных  широтах Северного и Южного полушарий, третья тяготеет к экваториальному  поясу. К этому же типу климата (по характеру его рельефообразующей  роли) следует отнести муссонные  области субтропиков и умеренных  широт (восточные и юго-восточные окраины Евразии и Северной Америки).

Аридный климат характеризуется  малым количеством осадков, большой  сухостью воздуха и высокой испаряемостью, превышающей во много раз годовую сумму осадков, малой облачностью. Растительный покров в этих условиях оказывается сильно разреженным или совсем отсутствует, интенсивно идет физическое, преимущественно температурное выветривание.

Изучение пространственного  размещения генетических типов рельефа  экзогенного происхождения и  сопоставление их с современными климатическими условиями соответствующих регионов показывает, что охарактеризованная выше взаимосвязь между климатом и рельефом в ряде мест нарушается. Так, в северной половине Европы широко распространены формы рельефа, созданные деятельностью ледника, хотя в настоящее время никаких ледников здесь нет и располагается этот регион в зоне гумидного климата умеренных широт. Это “несоответствие” объясняется тем, что в недавнем прошлом (в эпохи оледенений) значительная часть севера Европы была покрыта льдом и, следовательно, располагалась в зоне нивального климата. Здесь и сформировался сохранившийся до наших дней, но оказавшийся в несвойственных ему теперь климатических условиях рельеф ледникового происхождения. Такой рельеф получил название реликтового (от лат. relictum - оставшееся, остаток). Изучение этого рельефа представляет большой научный интерес. Реликтовые формы рельефа наряду с осадочными горными породами и заключенными в них остатками растительных и животных организмов дают возможность судить о палеоклиматах отдельных регионов и о положении климатических зон в те или иные этапы истории развития Земли. Сохранность реликтовых форм обусловлена тем, что рельеф меняет свой облик в связи с изменением климата значительно медленнее, чем это свойственно почвенному покрову и особенно растительному и животному миру. Следовательно, облик экзогенного рельефа ряда регионов земной поверхности определяется не только особенностями современного климата, но и климата прошлых геологических эпох [10,11,12].

Существует 3 основных фактора  рельефообразования, которые действуют  в комплексе, это:

1)свойства горных пород и их роль в рельефообразовании;

         2)геологические структуры;

         3)климат.

ГЛАВА 2. ЭНДОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ КАК ФАКТОРЫ РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ

Эндогенные процессы обусловливают  различные типы тектонических движений и связанные с ними деформации земной коры. Они являются причиной землетрясений, эффузивного и интрузивного магматизма, лежат в основе дифференциации вещества в недрах Земли и формирования различных типов земной коры. В  совокупности эндогенные процессы не только способствуют возникновению  разнообразных по морфологии и размерам форм рельефа, но во многих случаях  непосредственно или опосредованно (через литологию горных пород) контролируют как характер, так и интенсивность  экзогенных процессов. Все это определяет исключительно важную роль эндогенных процессов в рельефообразовании на поверхности Земли (рис.2.1.).

Рис. 2.1. Распределение действующих  вулканов ( чёрный треугольник) и центров  землетрясений ( красные точки) по поверхности  Земли [13]

2.1. Тектонические движения

Разные исследователи  выделяют различные типы тектонических движений. Суммируя современные представления о тектогенезе, по преобладанию направления можно выделить два типа тектонических движений - вертикальные (радиальные) и горизонтальные(тангенциальные). Оба типа движений могут происходить как самостоятельно, так и во взаимосвязи друг с другом (часто один тип движения порождает другой) и проявляются не только в перемещении крупных блоков земной коры в вертикальном или горизонтальном направлениях, но и в образовании складчатых и разрывных нарушений разного масштаба.

Так, согласно концепции  тектоники литосферных плит, восходящие конвективные потоки разогретого вещества верхней мантии приводят к образованию крупных положительных форм рельефа типа Восточно-Тихоокеанского поднятия. На последующих стадиях развития в осевых частях таких поднятий образуются рифты - отрицательные грабеноподобные формы рельефа, обусловленные разрывными нарушениями (например, рифтовая зона Срединно-Атлантического хр.). Поступление новых порций мантийного вещества по трещинам на дне рифтов вызывает спрединг - раздвигание литосферных плит в горизонтальном направлении от осевой части рифтов. Таким образом, здесь виден пример перехода вертикальных движений в горизонтальные.

Горизонтальные перемещения  литосферных плит навстречу друг другу приводят к их столкновению (сколлизия), поддвиганию одних плит под другие (субдукция) или надвиганию одной плиты на другую (обдукция). Все эти процессы сопровождаются образованием глубоководных желобов и окаймляющих их островных дуг (Японский желоб, Японские острова), грандиозных горных сооружений (Гималаи, Анды). Этот пример иллюстрирует переход горизонтальных движений в вертикальные. Горные породы, слагающие островные дуги и горные сооружения материков, возникающие в результате субдукции, обдукции и коллизии, оказываются смятыми в складки, осложнены многочисленными разрывными нарушениями, а также интрузивными и эффузивными телами.

Различные типы тектонических  движений и обусловленные ими  деформации земной коры находят прямое или опосредованное отражение в  рельефе.

Складкообразование, наиболее полно проявляющееся в подвижных поясах земной коры, обычно сопровождается разрывными нарушениями, интрузивным и эффузивным магматизмом. Все эти процессы усложняют структуру складчатых областей и проявление складчатых структур в рельефе. Если при этом учесть разнообразие внешних факторов, воздействующих на складчатые структуры, интенсивность проявления и длительность их воздействия, станет понятным то разнообразие структурно-денудационного рельефа, которое наблюдается в пределах горно-складчатых поясов земного шара.

Разрывные нарушения (дизъюнктивные дислокации)- это различные тектонические нарушения сплошности горных пород, часто сопровождающиеся перемещением разорванных частей геологических тел относительно друг друга. Простейшим видом разрывов являются единичные более или менее глубокие трещины. Наиболее крупные разрывные нарушения, распространяющиеся на большую глубину (вплоть до верхней мантии), имеющие значительную длину и ширину, называют глубинными разломами. Они фактически представляют собой более или менее широкие зоны интенсивного дробления пород. Нередко выделяют в качестве особого типа сверхглубинные разломы, которые корнями уходят в мантию.

Не всегда структуры, обусловленные  разрывными нарушениями, находят прямое отражение в рельефе. Могут быть и иные соотношения. В результате более интенсивной денудации блока, испытавшего поднятие, топографическая поверхность последнего может оказаться на одном уровне с поверхностью опущенного блока. При определенных условиях может сформироваться инверсионный рельеф: более высокое гипсометрическое положение будет занимать поверхность блока, испытавшего опускание. Воздействием внешних сил на структуры, возникающие в результате разрывных нарушений, объясняется и то, что разные по происхождению структуры могут получить одинаковое морфологическое выражение в рельефе.

Рельефообразующая роль разрывных  нарушений сказывается также  в том, что трещины и разломы  как наиболее податливые зоны земной коры часто служат местами заложения  эрозионных форм разных порядков. Этому  способствует не только раздробленность пород вдоль зон нарушений, но и концентрация в них поверхностных и подземных вод. Эрозионные формы, заложившиеся по трещинам и разломам, принимают их направление и в плане (на картах, аэро- и космических снимках), обычно имеют ортогональный характер: прямолинейные участки долин чередуются с резкими изгибами под прямыми или острыми углами. Системы разломов могут определять очертания береговых линий морей и океанов (полуостров Сомали, Синайский полуостров и др.).

Вдоль линии разрывных  нарушений часто наблюдаются  выходы магматических пород, горячих и минеральных источников, различные специфические формы мезо- и микрорельефа, не свойственные окружающей территории. Иногда вдоль линий разломов располагаются цепочки вулканов. К зонам глубинных и сверхглубинных разломов приурочены фокусы глубинных землетрясений. По регистрации фокусов таких землетрясений удалось установить, что некоторые сверхглубинные разломы проникают в недра Земли на 500—700 км, пронизывая земную кору и верхнюю мантию.

Под вертикальными, или колебательными, движениями земной коры понимают постоянные, повсеместные, обратимые тектонические движения разных масштабов, площадного распространения, различных скоростей, амплитуд и знака, не создающие складчатых структур. Некоторые исследователи называют такие движения эпейрогеническими, осцилляционными. Рельефообразующая роль движений этого типа огромна. Они участвуют в образовании форм рельефа самого разного масштаба. Так, вертикальные тектонические движения самого высшего порядка, охватывая огромные площади, лежат в основе формирования наиболее крупных, планетарных форм рельефа земной поверхности.