Эндогенные и экзогенные процессы как факторы рельефообразования

Лавы, как и магмы, различаются  по химическому составу, определяющему  их физические свойства. В зависимости  от содержания SiO₂ выделяют лавы кислые (риолитовые) и основные (базальтовые).

Кислые (риолитовые) лавы светлые, окрашены обычно в серые тона, вязкие, тугоплавкие, медленно остывают и содержат много газов. Основные (базальтовые) лавы, наоборот, окрашены в темные тона, имеют большую плотность, жидкую консистенцию, легкоплавкие, быстро остывают и содержат мало газов. При застывании лав образуются эффузивные, или излившиеся горные породы.

Поскольку лавы обладают различными физическими свойствами, то при излиянии их на поверхность Земли образуются эффузивные тела разной формы: купола (конусы), покровы и потоки.

Покровы возникают при  излиянии лав основного, базальтового состава и нередко занимают огромные площади. Лавовые потоки значительно  меньше по площади, образуются в тех  случаях, когда лава движется по ущельям, речным или ледниковым долинам. При  сравнительно небольшой ширине лавовые  потоки в ряде случаев бывают вытянуты на десятки километров. Остывание  лавовых тел таких размеров происходит неравномерно, поэтому в их теле появляются характерные трещины, зависящие  от состава лавы, размеров лавового потока и характера его остывания. По этим трещинам происходит своеобразное растрескивание лав; это явление  называется отдельностью. Различают  отдельность столбчатую, матрацевидную, шаровую и др.

Помимо газообразных и  жидких продуктов во время извержения вулкана выбрасывается большое  количество твердых продуктов, которые  представлены обломками горных пород  или кусками успевшей застыть  лавы. Твердые продукты, выбрасываемые  в воздух, падают на различном расстоянии от кратера. При этом наблюдается  определенная закономерность: более  крупные обломки падают у края кратера и скатываются вниз по его внешнему и внутреннему склонам, более мелкие выбрасываются на прилегающие  равнины или откладываются у  подножия конуса. В зависимости от величины обломков твердые продукты вулканических извержений подразделяются на вулканические бомбы, лапилли, вулканический  песок и пепел.

Вулканические бомбы - это крупные, от нескольких сантиметров до 1м и более в диаметре куски затвердевшей или частично затвердевшей лавы. Форма бомб самая различная — от шаровидной до веретенообразной. Встречаются бомбы менее правильной формы. Лапилли (лат. «лапиллис» — камешек) — представляют собой обломки шлака величиной до 1,5— 3 см в диаметре. Форма лапиллей, как и бомб, весьма разнообразная. Вулканическим песком называются твердые продукты извержения, размер которых не превышает 1-5 мм. Вулканический пепел состоит из мельчайших (менее 1 мм) частиц лавы, вулканического стекла и других пород. Пепел оседает на склонах конуса или разносится на большие расстояния; при накоплении и уплотнении пепла формируются породы, называемые вулканическим туфом. Из скоплений вулканического материала различных размеров образуются породы, получившие название агломерата, или вулканической брекчии [1,2,3].

Эндогенные процессы в совокупности 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.

ГЛАВА 3. ЭКЗОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ КАК ФАКТОРЫ РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ

Несмотря на ведущую рельефообразующую  роль эндогенных процессов, создающих различного рода неровности на поверхности Земли и направляющих деятельность экзогенных процессов, роль последних в рельефообразовании огромна и соизмерима с ролью эндогенных процессов. Сложный и многообразный рельеф, который наблюдается на поверхности Земли, — функция взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов. Формы микро- и мезорельефа (а в ряде случаев и макрорельефа), с которыми чаще всего приходится иметь дело в повседневной практике, в большинстве являются результатом деятельности экзогенных сил. Отсюда понятна важность познания закономерностей экзогенного рельефообразования, в результате которого формируется морфоскульптурный рельеф. Под морфоскулъптурой понимают все формы рельефа, независимо от их размеров, возникшие в результате перемещения вещества на земной поверхности под действием экзогенных агентов. В зависимости от характера деятельности этих агентов различают денудационные и аккумулятивныеморфоскульптуры. Примером последней может служить Прикаспийская низменность, соответствующая Прикаспийской синеклизе. Куэстовый рельеф Крыма, Кавказа и других областей — пример структурно-денудационнойморфоскульптуры.

Экзогенные процессы рельефообразования заслуживают большого внимания еще и потому, что они характеризуются высокими скоростями: на глазах человека растут овраги, изменяется облик речных долин после паводков или прохождения по ним селей, отступают морские берега в одних местах и наращиваются в других, под влиянием хозяйственной деятельности человека меняется облик рельефа. Это заставляет учитывать деятельность экзогенных процессов в практике повседневной жизни и тщательно изучать закономерности экзогенного рельефообразования.

3.1. Выветривание

Выветривание  - процесс разрушения и изменения горных пород в условиях земной поверхности под влиянием механического и химического воздействия атмосферы, грунтовых и поверхностных вод и организмов. По характеру среды, в которой происходит выветривание, различают атмосферное и подводное. По роду воздействия выветривание на горные породы различают: физическое выветривание, ведущее только к механическому распаду породы на обломки; химическое выветривание, при котором изменяется химический состав горной породы с образованием минералов, более стойких в условиях земной поверхности; органическое (биологическое) выветривание, сводящееся к механическому раздроблению или химическому изменению породы в результате жизнедеятельности организмов.

 Своеобразным типом  выветривания - является почвообразование, при котором особенно активную роль играют биологические факторы. Выветривание горных пород совершается под влиянием воды (атмосферные осадки и грунтовые воды), углекислоты и кислорода, водяных паров, атмосферного и грунтового воздуха, сезонных и суточных колебаний температуры, жизнедеятельности макро- и микроорганизмов и продуктов их разложения. На скорость и степень выветривание, мощность продуктов выветривание и на их состав, кроме перечисленных агентов, влияют также рельеф и геологическое строение местности, состав и структура материнских пород. Подавляющая масса физических и химических процессов выветривания (окисление, сорбция, гидратация, коагуляция) происходит с выделением энергии. Обычно виды выветривания действуют одновременно, но в зависимости от климата тот или иной из них преобладает. Физическое выветривание происходит главным образом в условиях сухого и жаркого климата и связано с резкими колебаниями температуры горных пород при нагревании солнечными лучами (инсоляция) и последующем ночном охлаждении; быстрое изменение объёма поверхностных частей пород ведёт при этом к их растрескиванию. В областях с частыми колебаниями температуры около 0°С механическое разрушение пород происходит под влиянием морозного выветривания ; при замерзании воды, проникшей в трещины, объём ее увеличивается и порода разрывается. Химические и органические выветривания свойственны главным образом пластам с влажным климатом. Основные факторы химического выветривания - воздух и особенно вода, содержащая соли, кислоты и щелочи. Водные растворы, циркулирующие в толще пород, помимо простого растворения, способны производить также сложные химические изменения.

Физические и химические процессы выветривания происходят в тесной взаимосвязи с развитием и жизнедеятельностью животных и растений и действиям продуктов их распада после смерти. Наиболее благоприятными для образования и сохранения продуктов выветривания вместе являются условия тропического или субтропического климата и незначительное эрозионное расчленение рельефа. При этом толще горных пород, подвергшихся выветриванию, свойственна геохимическая зональность, выраженная характерным для каждой зоны комплексом минералов. Последние образуются в результате следующих друг за другом процессов: распада пород под влиянием физического выветривания, выщелачивания оснований, гидратации, гидролиза и окисления. Эти процессы часто идут до полного разложения первичных минералов, вплоть до образования свободных окислов и гидроокислов. В зависимости от степени кислотности - щёлочности среды, участия биогенных факторов образуются минералы различного химического состава: от устойчивых в щелочной среде (в нижних горизонтах) до устойчивых в кислой или нейтральной среде (в верхних горизонтах).

В тех случаях, когда продукты выветривания не остаются на месте своего образования, а уносятся с поверхности выветривающихся пород водой или ветром, нередко возникают своеобразные формы рельефа, зависящие как от характера выветривания, так и от свойств горных пород, в которых процесс как бы проявляет и подчеркивает особенности их строения. Для изверженных пород характерны массивные округлённые формы выветривания; для слоистых осадочных и метаморфических - ступенчатые (карнизы, ниши и т.п.). Неоднородность пород и неодинаковая устойчивость их различных участков против выветривания ведёт к образованию останцов в виде изолированных гор, столбов, башен (рис 3.1.).

Рис 3.1. Останцы [15]

Во влажном климате  на наклонных поверхностях однородных сравнительно легко растворимых  в воде пород, например, известняков, стекающие воды разъедают неправильной формы углубления, разделённые острыми  выступами и гребнями, в результате чего образуется неровная поверхность, известная под названием карров. В процессе перерождения остаточных продуктов выветривания образуется много растворимых соединений, которые сносятся грунтовой водой в водные бассейны и входят в состав растворённых солей или выпадают в осадок. Процессы выветривания приводят к образованию различных осадочных пород и многих полезных ископаемых: каолинов, охр, огнеупорных глин, песков, руд железа, алюминия, марганца, никеля, кобальта, россыпей золота, платины.

В зависимости от факторов, воздействующих на горные породы, и  результатов воздействия процессы выветривания подразделяются на два типа- физическое и химическое выветривание. Оба типа выветривания тесно связаны друг с другом, действуют совместно, и только интенсивность проявления каждого из них, определяемая рядом факторов (климатом, составом пород, рельефом и др.), в разных местах неодинакова.

Иногда выделяют еще один тип выветривания — органогенное (биологическое), связанное с воздействием на горные породы растительных и животных организмов. Однако выделять органогенное выветривание в самостоятельный тип, по-видимому, нет необходимости, так как воздействие организмов на горные породы всегда можно свести к процессам физического или химического выветривания [12]

3.2.Склоновые процессы

Процессы, протекающие на склонах, ведут к удалению, перемещению, а при благоприятных условиях - к накоплению продуктов выветривания, т. е. к образованию как выработанных, так и аккумулятивных форм рельефа. Склоновая денудация - один из основных экзогенных факторов формирования рельефа и поставщик материала, из которого образуются потом аллювиальные, ледниковые, морские и другие генетические типы отложений.

Существует тесная взаимосвязь  между выветриванием и склоновыми процессами: быстрое удаление со склонов рыхлых продуктов выветривания обнажает “свежую” породу и тем самым способствует усилению выветривания. Медленная денудация склонов, напротив, приводит к накоплению продуктов выветривания, которое затрудняет дальнейшее выветривание коренных пород, но способствует интенсификации склоновых процессов. Таким образом, темп склоновых процессов, в конечном счете, определяет скорость денудации.

К склонам относятся участки  поверхности Земли с углом  наклона, превышающим 1°. Они занимают не меньше 3/4 площади суши. В зависимости  от особенностей состава горных пород  склоновые процессы имеют различный  облик:

Оползни — скользящее смещение масс рыхлых горных пород по склону под действием силы тяжести.

Оползнями называют и формы  рельефа, возникшие в результате оползания на склонах долин, на берегах  рек, озер, морей. Скольжение масс породы происходит по склонам, подмываемым  берегам рек. «Подошва» оползня  часто скользит по насыщенному водой  слою. Поэтому весной и после продолжительных  дождей оползни оживают. Скорость их движения различна. На месте отрыва оползня остается дугообразное углубление с уступом в верхней части  — стенкой срыва. Сползший оползень покрывает нижнюю часть склона ступенями  или буграми. Оползень может толкать  перед собой рыхлые горные породы, из которых у подножья холма образуется оползневый вал.

Оползневый рельеф типичен  для побережья Черного и Азовского  морей, для южной части Русской  равнины. Нередко на поверхности  оползня сохраняются деревья, росшие здесь до его образования. При сползании они наклоняются в разные стороны, и возникает так называемый «пьяный лес».

Оползни могут разрушить  дома, транспортные магистрали, приводят к человеческим жертвам. Так как  они наносят большой ущерб  народному хозяйству, с ними ведется  борьба, заключающаяся главным образом  в отводе поверхностных и грунтовых  вод от места, подверженного оползневым явлениям. Изучением этого явления  и борьбой с ним занимаются специальные оползневые станции.

Обвал — это быстрое  обрушение крупных глыб или массива  горных пород с крутых откосов. Возникает  он внезапно, когда породы на склоне теряют устойчивость в результате подмыва  их рекой или морем, а также  при землетрясениях, при строительных работах на склонах. Обвалы отличаются от оползней тем, что последние сползают без опрокидывания и сильного дробления. Особенно грандиозны обвалы в молодых горах.

Лавины — большие массы  снега, обрушивающиеся с горных склонов. Они вовлекают в движение горные породы, слагающие склоны. Внизу, у  основания склонов, скапливаются снесенные  с них обломки, разбитые деревья, содранный дерн. Лавине предшествуют сильные снегопады и метели. Сила ее огромна: ведь в одно мгновение обрушивается до миллиона тонн плотно слежавшегося за зиму снега. Лавины в данный момент поддаются мониторингу [10,12].