В формировании рельефа.

Лекция 3. Тема. Роль эндогенных процессов

1. Рельеф, общие понятия. Классификация форм рельефа.

2. Магматизм, его сущность и значение в формировании рельефа.

3. Метаморфизм.

4. Медленные колебательные движения земной коры (эпейрогенез – рождение суши).

5. Землетрясения, их причины, сущность и прогнозирование.

6. Тектонические нарушения земной коры (складчатые и разрывные нарушения).

7. Категории структур земной коры.

Литература:

1. Рельеф – это совокупность неровностей земной поверхности, характеризующих ту или иную часть ландшафта.

Геоморфология– наука, занимающаяся изучением законов развития рельефа, его внешних признаков и географического распространения.

Рельеф земной поверхности изучают как один из компонентов географической среды с учетом взаимосвязей его с геологическим строением, поверхностными и подземными водами, растительностью, почвой и другими элементами природной среды. Рельеф тесно связан с возрастом и составом почвообразующих и подстилающих пород. Его влияние на почвообразование связано с разным притоком воды и тепла. Свойства почв также сильно зависят от рельефа, что необходимо учитывать в землеустройстве при организации территории полей севооборота.

Рельеф имеет различные формы, размеры и происхождение.

Форма рельефа – это природные или искусственные тела и полости, простейшие из которых можно приближенно сравнить с геометрическими фигурами (конусом, пирамидой, призмой). Сложные формы рельефа представляют собой сочетание простых форм и могут достигать очень больших размеров (материк, впадина моря, горная страна и т. д.). Основными элементами форм рельефа являются: грани – поверхности склонов, ребра – линии сочленения граней, линии водоразделов, подошвы склонов, точки вершин, седловин, устья долин, оврагов и др.

По внешним признакам и по отношению к прилегающим пространствам различают положительные и отрицательные формы рельефа, замкнутые и незамкнутые. К положительным формам рельефа относят возвышающиеся над прилегающей местностью участки земной поверхности (горы, холмы, материк над дном моря), а к отрицательным – пониженные по отношению к прилегающим территориям участки (воронки, котловины, впадины). Замкнутые формы рельефа ограничены со всех сторон склонами или линиями (подошвы бровок). Незамкнутые формы рельефа обычно лишены склонов с одной, а иногда с двух сторон. Например, гора является положительной, а карстовая воронка – отрицательной замкнутыми формами. Речная долина – это отрицательная незамкнутая форма рельефа.

В различных местах земной поверхности наблюдается большое разнообразие форм рельефа по размерам и происхождению. В связи с этим существуют морфометрическая и генетическая классификация форм рельефа.

По морфометрической классификации все формы рельефа подразделяют по размерам, по их высоте и горизонтальной протяженности.

Мегарельеф – крупнейшие формы рельефа, к которым относятся материки и их составные части.

Макрорельеф – крупные формы рельефа, горизонтальная протяженность которых колеблется от 10 до 200 км. Площади этих форм рельефа занимают сотни тысяч квадратных метров (Уральские горы, Русская равнина, Западно-Сибирская низменность и т. д.). Разница в абсолютных отметках над уровнем моря находится в пределах 500-4000 м и более.

Мезорельеф – средние формы рельефа, протяженность которых измеряется десятками, реже сотнями метров. Разность высот составляет 10-20 м, иногда более 30 м (балки, овраги, моренные и песчаные гряды, водоразделы, речные долины и др.).

Микрорельеф – мелкие формы рельефа с колебанием высот в пределах 1 м и протяженностью до нескольких десятков метров (небольшие понижения и повышения, степные блюдца, невысокие холмики, ложбинки стока и др.).

Нанорельеф – мельчайшие формы рельефа в виде шероховатостей и неровностей поверхности с разницей относительных высот в несколько сантиметров и протяженностью менее 1 м (кочки, борозды, небольшие промоины, песчаная рябь, ямки, бугорки).

Генетическая классификация основана на объединении форм рельефа в группы в зависимости от их происхождения и наиболее активного фактора рельефообразования в данных условиях. Различают рельеф эндогенного и экзогенного происхождения. Основные рельефообразующие факторы – тектонические движения земной коры и климат. Эндогенные процессы создают неровности земной поверхности, а климат влияет на экзогенные процессы, которые стремятся выровнять эти неровности.

Эндогенные процессы обусловлены проявлением внутренних сил Земли, вызывающих тектонические движения земной коры, землетрясения, образование складок, разломов.

Экзогенные процессы обусловлены внешними силами, к которым относя деятельность поверхностных текучих вод, снега и льда, талых ледниковых вод, морских, озерных и подземных вод, развитие вечной мерзлоты, деятельностью ветра, животных, растений и человека.

Рассмотрим формы рельефа, сформированные под влиянием эндогенных и экзогенных процессов.

2. Магматизм – сложный процесс возникновения магмы в глубине земли и ее перемещение к поверхности.

Он развивается в тех участках земной коры, где происходит нарушение термодинамического режима. В результате образуются трещины. Сущность магматизма заключается в том, что снижение внешнего давления приводит к плавлению, перегреванию вещества верхней мантии. Это вещество превращается в огненную массу, называемой магмой. Магма по трещинам поднимается к зоне пониженного давления, где остывает, кристаллизуется, образуя минералы и горные породы. В зависимости от характера движения магмы различают 2 формы магматизма:

1) интрузивный – внедряясь в верхние слои земли магма не выходит на поверхность, а застывает на некоторой глубине, образуя различные формы тела. Интрузивные массивы, залегающие согласно, то есть параллельно напластованию вмещающих пород – это лакколиты – караваеобразной формы с выпуклой поверхностью тело (встречается в Крыму, на Северном Кавказе в окресностях Пятигорска – горы Бештау, Машук, Железная; лополиты – имеют вид плоского блюда или чашки; пластовые залежи – тела большой протяженности. К несогласно залегающим (это когда форма интрузива не парпллельна слоистости окружающих форм) относят батолиты – куполообразные тела большой площади (200 км²); штоки – близки по форме к батолитам, но меньшей площади; дайки и штоки – образуются при заполнении магматическим расплавом различных разрушений и повторяющих их форму.

2) Эффузивный магматизм – магма изливается на поверхность земной коры, образуя вулканы.

Причинами вулканических извержений являются тектонические движения в земной коре с образованием трещин и смещением каменных глыб земной коры, при котором происходит выдавливание магмы на поверхность. Из недр Земли к вершине вулканического конуса поднимается жерло, представляющее собой канал трубообразной формы, заканчивающийся у вершины расширением – кратером.

Основные типы вулканов:

1) Маары- взрыв газов без излияния лавы (Мексика, Франция, Африка, острова Новой Зеландии).

2) Везувий – огненно дышащие горы в виде заостренных, высоко поднимающихся конусов. Извержение происходит газами, лавой и твердыми веществами. Встречаются на Камчатке, Везувий и Этна в Италии, на Курильских островах и др.

3) Гавайские острова – этот тип имеет коническую форму с пологими склонами (угол наклона от 3 до 10 градусов). Этот тип вулкана включает несколько жерлов, извержение происходит только жидким веществом. Встречаются на Гавайских островах, Исландии, Африке и др.

Извержение вулкана совершается в 3 фазы: 1) начальная – происходит землетрясение и выброс газов; 2) излияние лавы; 3) поствулканическая – слабое выделение газов и лавы. Все эти фазы находятся в своей последовательности и у каждого вулкана не всегда проявляются все эти фазы.

Продукты извержения: 1) газообразные - представлены углекислым газом, парами воды, кислородом, водородом и газами, содержащими серу, хлор, фтор и др.; 2) жидкие продукты – это лавы различного состава (ультраосновные, основные, средние, кислые и ультракислые); 3) твердые продукты – это вулканический пепел, песок (0,25-10 мм), вулканические камешки или лапилли с грецкий орех (1,5-3 см); вулканические бомбы (от 10 см до нескольких метров).

Значение вулканических процессов:

1) роль в формировании рельефа;

2) с вулканами связаны горячие источники (Гейзеры), разной минерализации;

3) роль в почвообразовании. В результате извержения вулкана происходит захоронение земной коры, спустя столетия происходит формирование новых самых плодородных почв (сформировались такие почвы в Новой Зеландии, Италии, Центральной Америке, Чили, Индонезии, Филиппинах). В результате выпадения пепла поверхность земли обогащается различными соединениями, богатые элементами питания для растений. Вулканические почвы обладают более устойчивым плодородием (Япония, Аргентина и др.).

3. Метаморфизм – это физико-химические процессы, протекающие внутри земной коры под влиянием высокого давления и высоких температур.

Эти условия вызывают изменения, преобразования в химическом и минералогическом составах пород и минералов Изменяется структура и текстура (взаимное размещение минералов в породе). В результате метаморфизма происходит обезвоживание пород, перекристаллизация и замещение одних минералов другими.

В зависимости от факторов различают несколько видов метаморфизма:

1) динамометаморфизм – в изменении пород принимает участие высокое давление, которое создается внутри Земли за счет погружения поверхностных слоев в нижние, смещения пластов, что вызывает дробление горных пород и нарушается ориентировка минеральных агрегатов (приобретается характерная линейно-параллельная ориентировка). Например, граниты превращаются в гнейсы; сланцы образуются из разных пород.

2) термометаморфизм – изменение пород под влиянием высоких температур. Источником тепла является внедряющая раскаленная магма, горячие газы и водные растворы. Соприкасаясь с вмещающими породами происходит длительный прогрев их, в результате чего изменяется минералогический состав и перекристаллизация. Например, известняки превращаются в мрамор; глины – в роговики; песчаники – в кварциты.

3) Контактный метаморфизм – связан с воздействием внедряющей магмы на поверхностные слои. На контакте магмы с боковыми породами возникают сложные физико-химические процессы. Изменение пород происходит по обе стороны. Интенсивность контактного метаморфизма определяется составом и физическими свойствами горных пород. Например, кальцит, доломит вместе с магмой образуют известково-силикатные породы – это пероксены, гранаты; граниты превращаются в грейзены (кварцево-слюдяные породы); габбро превращается в амфиболиты, которые по составу близки роговой обманке; доломиты – в тальк.

Метаморфизм играет огромную роль в формировании рельефа и в образовании полезных ископаемых (вольфрам, руды на олово, молибден и др.). А вышедшие на поверхность метаморфические породы разрушаются в результате выветривания, становятся рыхлыми и могут участвовать в почвообразующих процессах.

4. Тектонические движения земной коры – это природные движения, которые создают различные формы поверхности (Тектонос – созидает, образует).

По характеру их проявления делят на вертикальные и горизонтальные. По скорости – на плавные и резкие. По времени – на медленные и быстрые. По длительности - на постоянные и периодические.

Медленные колебательные движения земной коры охватывают большие площади, протекают вертикально, плавно, постоянно и очень медленно (их называют вековыми колебательными движениями). Характер их движения – пульсирующий, обусловленный импульсом сжатия и расширения коры и мантии. Сжатие способствует опусканию суши, а расширение ее поднятию. Эти колебательные движения вызывают выгибание и прогибание земной коры и образование возвышенностей и впадин. Колебательные движения, вызывающие поднятие земной коры называют эпейрогеническими. Эти движения являются наиболее распространенными и охватывают большие территории земного шара. Мы их не видим, но они совершаются круглосуточно; обнаружить их можно по истечению времени и на побережье морей и океанов. Поднятие суши приводит к отступлению моря и этот процесс называется регрессия. А противоположный процесс – опускание суши приводит к наступлению моря и называется трансгрессия.

Скорость этих медленных колебательных движений исчисляется тысячными долями миллиметра в сутки. Это дает возможность прогнозировать и предостеречь от погружения в море целых городов. Побережье Северного ледовитого океана, Западная часть Прибалтики Гренландия, Скандинавские горы постепенно поднимаются. Направление от Москвы до Санкт –Петербурга – опускается; Побережье Черного моря, Северной Америки, южный берег Англии – тоже опускаются. Голландия погружается уже около 700 лет.

5. Землетрясения– тектонические движения, но более быстрые. Сотрясение земной коры вызывается внутренними силами и связано с: разрядкой внутренних напряжений, возникающих в недрах Земли; Вулканическими процессами; обвалами горных пород. Землетрясения может возникать с поверхности, то есть от 0 до 800 км в глубь. Место, где возникают подземные толчки называют очагом землетрясения. Центр очага называют гипоцентр. Перпендикулярная проекция на поверхность Земли называется эпицентром.

В результате землетрясения происходят катастрофические разрушения, изменяется рельеф местности, наносится колоссальный ущерб. Прогнозирование, где произойдет землетрясение возможно (за неделю).

6. Тектонические нарушения – вызывают складчатое и разрывное образование гор. Процессы складчатого образования гор называются орогенез.

В тектонических нарушениях играют большую роль волновые движения земной коры. Происходит нарушение, деформация поверхности земной коры. Пласты земной коры изгибаются и прогибаются, образуя горную цепь. Эти пласты сминаются в складки, растрескиваются и образуют складчатые горы. Пример: Кавказские горы, Гималаи.

Поверхность Земли, представленная выпуклой частью складок, называется антиклиналь. Пониженные участки или вогнутая часть называется синклиналь. С антиклиналью связаны месторождения нефти, а с синклиналью – накопление питьевой воды.

Разрывные тектонические нарушения приводят к разрывам поверхности земной коры с образованием трещин и разломов.

Различают различные смещения поверхности Земли:

1) сдвиг это два участка земной коры, которые переместились по излому в горизонтальном направлении;

2)сброс – происходит разрыв в вертикальном направлении;

3)грабен – тектонические нарушения, когда центральная часть пластов опускается вниз и на месте погружения образуются водоемы (озеро Байкал, Балатон);

4)горст – это когда происходит подъем центральной части. Образуются горы ли возвышенности. Пример: Прибайкалье, Кавказ;

5)разломы – глубокие трещины от 1 до 10 км в ширину и на большую глубину. Эти разломы подвержены экзогенным процессам, разрушаются, образуя трещины. С этими разломами связаны месторождения газов и других полезных ископаемых. Пример: Елшанка – место, где происходил разлом. С разломами и трещинами создаются ущелья, уступы, овраги.

7. Категории структур земной коры – это продукт тектонического движения различного возраста и характера, то есть это фундамент земной поверхности, созданный в результате тектонических движений. С точки зрения устойчивости и подвижности различных участков земной коры различают 3 категории геологических структур: щит, платформа, геосинклиналь.

Щит – участки земной коры, сложенные древнейшими массивнокристаллическими породами- это гранит, гнейсы, амфиболиты. Они характеризуются наибольшей устойчивостью; в течение сотни миллионов лет не меняют своего положения. Они покрыты слоем ледниковых отложений или выходят на поверхность земной коры (балтийский, Сибирский, Канадский щиты).

Платформа – состоит из 2 слоев: нижнего, представленного древнекристаллическими породами и верхнего – осадочного слоя (50-100 м).

На платформах отсутствует складкообразование, тектонические движения крайне слабые и подвержены медленным колебательным движениям (Среднерусская, Североамериканскя, Североазиатская платформы и др.)

Геосинклиналь – это участки земной коры, состоящих из различных осадочных пород, иногда интенсивно смятых за счет горообразовательных процессов. Они имеют огромную мощность. Это наиболее подвижные области для тектонических нарушений. Как правило, они приурочены к морям, океанам и чаще всего здесь происходят вулканические процессы.