Генезис, вік і динаміка рельєфу

Суть однієї з концепцій сучасної геоморфології полягає в тому, що рельєф формується в результаті взаємодії ендогенних і екзогенних чинників. Проте, ця теза є лише узагальненим визначенням генезису рельєфу і не стосується конкретних форм або комплексів форм рельєфу, які можуть бути результатом проявлення не взаємодії зазначених чинників, а лише одного з них.

Вище зазначалось (див. табл. 3.1), що при формуванні планетарних, мега- і макроформ, а також в окремих випадках мезоформ рельєфу провідна роль належить ендогенним чинниками, а мікро- і наноформи є результатом взаємодії екзогенних процесів. Враховуючи це, загальний вигляд походження рельєфу визначають термінами «ендогенний рельєф» або «екзогенний рельєф». Проте, сьогодні суттєва роль у формуванні навколишнього середовища загалом і рельєфу зокрема належить людині, яка стала основним чинником зміни закономірного перебігу природних процесів, що знайшло своє відображення і в рельєфоутворенні. Це привело до появи терміну «антропогенний рельєф», тобто рельєф створений внаслідок діяльності людини.

Ендогенний рельєф властивий переважно областям з інтенсивною гороутворювальною діяльністю. Основним чинником гороутворення є тектонічні рухи, які призводять до порушення первинного залягання гірських порід і утворення складок, флексур, антикліноріїв, синкліноріїв, розривних порушень, грабенів, горстів та інших тектонічних структур, які чітко виражаються у морфоструктурних формах рельєфу. Такий рельєф зазвичай називають тектонічним рельєфом.

До ендогенного рельєфу належить також рельєф утворений проявленням ефузивного і інтрузивного магматизму. Ефузивний магматизм, який ще називають вулканізмом, сприяє формуванню вулканічних сопок (Ключевська, Толбачик, Крашеніннікова та інші на півострові Камчатка) і вулканічних гряд (Вигорлат-Гутинська в Закарпатті, Охотсько-Чукотська на Далекому Сході Азії), які представляють поодинокі або серії потухлих конічних вулканів центрального типу. Діяльність вулканів тріщинного типу, основна особливість якої полягає у виливанні на земну поверхню значних мас лави, сприяє формуванню вулканічних плато, плоскогір’я і нагір’я. Такі форми збереглися в Середньому Сибіру (сибірські базальтові трапи), на півострові Індостан (базальтові виливи плоскогір’я Декан), Гвіанському та Бразильському нагір’ях та інших районах планети.

Інтрузивний магматизм, суть якого полягає у вкоріненні магми в земну кору і застиганні її на глибині, прямо не впливає на утворення форм рельєфу, але при відпрепарованні екзогенними чинниками інтрузивних тіл (батолітів, лаколітів, штоків, дайок тощо) від вміщуючи порід, останні з’являються на земній поверхні у вигляді первинних форм тіл. Прикладом може слугувати гора Аю-Даг на Південному узбережжі Криму, яка є відпрепарованим лаколітом.

Рельєфом ендогенного походження вважають також рельєф, що сформувався на дислокованих гірських породах без прямої участі тектонічних або магматичних процесів. Це так званий рельєф пасивної тектоніки. Він формується на зім’ятих в складки і розбитих численними розломами породних комплексах у минулі геологічні періоди. Такі сліди впливу ендогенних процесів, особливо тектонічних рухів, зазвичай зберігаються в таких формах рельєфу як антиклінальні межиріччя, синклінальні річкові долини, столові височини, плато, куестові гряди тощо.

У первісному стані створених ендогенними процесами форми рельєфу зберігаються дуже рідко. Зазвичай вони істотно змінюються під впливом екзогенних чинників і лише відносно молоді тектонічні порушення, катастрофічні сейсмодислокації, виливи магми в областях вулканічної діяльності здатні нетривалий час зберігати ознаки ендогенної природи. Виняток можуть складати форми рельєфу тектонічного походження на дні океану, де екзогенні чинники проявляються відносно слабко і не мають суттєвого впливу на їх формування.

Особливе місце серед ендогенного рельєфу займають так звані морфоструктури центрального типу. Це різні за розмірами форми рельєфу земної поверхні кільцевих обрисів, які є наслідком імпульсного впливу тектонічних, магматичних, метаморфічних процесів на різні рівні літосфери. Вони зазвичай характеризуються розвитком концентричних розломів у земній корі з падінням від концентрів, що сприяє утворенню конусоподібної структури. Серед них розрізняють два основних типи: прямий, якщо рельєф відповідає кільцевій структурі і є виступом земної поверхні, та обернений, якщо рельєф і кільцева структура характеризуються зворотним співвідношенням і земна поверхня має вигляд кільцевого зниження. Прикладом першого типу може слугувати Кіровоградське підняття, другий тип репрезентують западини на земній поверхні утворені внаслідок падіння метеорита, що призводить до утворення астроблем них структур (Болтишська депресія в Кіровоградській області).

Метаморфічні процеси, які також належать до категорії ендогенних, самі не сприяють утворенню форм рельєфу, проте вони відіграли суттєву роль в формуванні континентального типу земної кори на ранніх етапах геологічної історії Землі. В зв’язку з цим можна вважати, що вони причетні до утворення материків як планетарних форм рельєфу.

Екзогенний рельєф формується під впливом зовнішніх чинників, до яких зазвичай належать всі явища природи, а також екзогенних процесів – вивітрювання, денудації та акумуляції. В даному випадку в рельєфоутворенні активно задіяна не тільки поверхнева частина земної кори, але й гідросфера та атмосфера.

Залежно від домінуючого чинника рельєфоутворення розрізняють наступні генетичні типи екзогенного рельєфу: елювіальний, еоловий, флювіальний, ерозійний, гляціальний, кріогенний, рельєф схилів, карстово-суфозійний, морських, озерних узбереж та шельфу, біогенний і антропогенний.

Елювіальний рельєф – це рельєф створений внаслідок вивітрювання гірських порід з формуванням елювіальних відкладів і площинної та лінійної кори вивітрювання.

Еоловий рельєф формується під впливом дії вітру і репрезентований барханами, дюнами, піщаними кучугурами тощо.

Флювіальний рельєф утворюється при домінуючій ролі текучих вод, які перевідкладаючи елювій сприяють формуванню делювіальних відкладів, що зазвичай призводить до нівелювання (вирівнювання) рельєфу.

Ерозійний рельєф – це рельєф створений текучими водами тимчасових і постійних потоків, що спричиняє ерозію (розмивання) гірських порід і формування таких форм рельєфу як яри, балки, річкові долини тощо.

Гляціальний рельєф – це наслідок дії на земну поверхню древніх і сучасних гірсько-долинних і покривних зледенінь.

Кріогенний рельєф, або як його ще називають мерзлотний, характерний для районів поширення багатолітньомерзлих порід (зона вічної мерзлоти), де геологічні процеси діють тільки в межах так званого активного шару земної поверхні, який підлягає впливу добових і сезонних кліматичних температурних змін.

Рельєф схилів утворюється внаслідок проявлення сил гравітації, що сприяють формуванню на схилах осувів, осипів, соліфлюкційних терас тощо.

Карстово-суфозійний рельєф виникає внаслідок розчинення, або вилуговування гірських порід підземними водами. Типовими формами рельєфу, які при цьому утворюються, є печери, карстові вирви тощо.

Рельєф морських, озерних узбереж та шельфу утворюється під дією руйнування хвилями берегів, а також внаслідок перенесення і акумуляції уламкового матеріалу, що спричиняє формування мисів, пляжів, піщаних кіс тощо.

Біогенний рельєф – це результат процесів природного заростання озерних водойм або формування рифових споруд на морському мілководді.

Антропогенний рельєф, або як його ще називають техногенний, є наслідком активної господарської діяльності людини. Він зазвичай представлений формами створеними людиною, серед яких можна назвати кар’єри, терикони, відвали, штучні водосховища, дорожні насипи тощо.

Екзогенний рельєф зазвичай представлений мікро- і наноформами, які ускладнюють макро- та мегаформи, і його відносять до категорії морфоскульптурного рельєфу.

Залежно від екзогенних процесів, які беруть участь в утворенні тих чи інших форм рельєфу, розрізняють денудаційні, акумулятивні, ерозійні, еолові, карстові, гляціальні, біогенні форми тощо.

Денудаційні форми утворюються внаслідок тісної взаємодії процесів вивітрювання та денудації. Перші руйнують гірські породи, а другі текучими водами, вітром та іншими чинниками перевідкладають продукти руйнування. Такі форми зазвичай представлені денудаційними поверхнями.

Акумулятивні форми виникають при накопиченні продуктів руйнування гірських порід і репрезентовані різними горбами, валами тощо.

Ерозійні форми є результатом розмивання (ерозії) водами тимчасових і постійних руслових потоків гірських порід. Їх прикладом, як це вже зазначалось, можуть слугувати промоїни, яри, балки тощо.

До еолових форм рельєфу належать усі форми створені шляхом руйнування гірських порід, перенесення і накопичення уламкового матеріалу вітром. Як приклад можна навести бархани в пустелях, дюни на узбережжях морів і великих озер, дефляційні улоговини, еолові стовпи тощо.

Карстові форми рельєфу, як це зазначалось вище, утворюються в результаті проявлення карстових процесів, які шляхом розчинення гірських порід сприяють утворенню в них порожнин як на поверхні, так і у приповерхневій частині земної кори.

Гляціальні форми утворюються внаслідок руйнування гірських порід, перенесення і акумуляції продуктів руйнування льодовиком. Но них належать моренні горби, друмліни, ками тощо.

Біогенні форми утворюються внаслідок життєдіяльності як рослин, так і тварин. До них слід відносити не тільки рифові споруди в мілководній частині морів і океанів (зазвичай це рифи та атолові острови), але й загати, які споруджують бобри на річках.

Утворення рельєфу зокрема і навіть його окремих форм дуже рідко є результатом проявлення якогось одного процесу, зазвичай це наслідок складної взаємодії комплексу як екзогенних так і ендогенних чинників.

З викладеного вище можна однозначно стверджувати, що планетарні, мега- і макроформи є наслідком активної дії ендогенних процесів, яким також належить провідна роль у формуванні морфоструктур. Мезо-, мікро- і наноформи виникають під впливом екзогенних чинників і процесів. Вони, ускладнюють і доповнюють форми вищих порядків і, відповідно, належать до морфоскульптурних форм. Звідси випливає, що рельєф земної поверхні є закономірне поєднання ендогенних і екзогенних форм.

Серед генетичного різноманіття форм рельєфу завжди важливо встановити, які форми утворилися раніше, а які пізніше, тобто визначити вік рельєфу. Слідом за В. Дейвісом в геоморфології використовують два часових поняття – «геологічний вік» і «відносний вік» рельєфу.

Геологічний вік форм рельєфу – це час їхнього існування від зародження, або моменту набуття форми, понині. Для його вираження використовують одиниці так званого фізичного часу (роки, тисячоліття, мільйони років).

Відносний вік рельєфу відображає стадійність розвитку форм або типів, які В. Дейвіс назвав моментами-стадіями розвитку рельєфу, які складають певний географічний цикл (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Географічний цикл

(за В. Дейвісом)

а – стадія юності; б – стадія зрілості; в – стадія старості (пенеплена).

Геологічний вік визначають застосовуючи геологічні методи, проте не всі вони можуть бути задіяними при встановленні віку форм рельєфу. Деякі з них, як наприклад стратиграфічні, палеонтологічні, можна застосовувати при вивченні акумулятивних форм, але вони не придатні для встановлення віку денудаційного (виробленого) рельєфу. Останнім часом в геології для визначення віку гірських порід широко використовують радіометричні методи, які дозволяють встановити астрономічний вік утворення мінералу або породи. В його основі лежить фізичне явище радіоактивного розпаду ізотопів ²³⁸U, ²³⁵U, ²³²Th, ⁴⁰K, ⁸⁷Rb, ¹⁴⁷Sm, ¹⁸⁷Re, ^{14C та інших. Всі ці ізотопи не стабільні} і характеризуються певною, встановленою експериментальним шляхом швидкістю напіврозпаду (табл. 3.2). Коли період напіврозпаду відомий, абсолютний вік встановлюється шляхом визначення величини відношення маси новоутвореного хімічного елементу до маси материнського ізотопу.

Застосування цього методу для визначення рельєфу можливе тільки в тому випадку, коли гірськими породами «зафіксовано» певні форми земної поверхні, що є свідченням закінчення періоду утворення цієї форми рельєфу. Слід зазначити, що в геології об’єктивні результати визначення віку радіологічними методами можна отримати лише при вивченні магматичних порід та вуглецьвмісних відкладів, що обов’язково необхідно враховувати при датуванні форм рельєфу.

Таблиця 3.2

Період напіврозпаду ізотопів, які використовуються при визначенні абсолютного віку мінералі та гірських порід

Материнський ізотоп	Кінцевий продукт	Період напіврозпаду, млрд. років
^147Sm ^238U ^235U ^232Th ^87Rb ^40K ^14C	143 + Nd + He ^206Pb + ^8He ^208Pb + ^7He ^208Pb + ^6He ^87Sr + β ^40Ar + ^40Ca ^14N	4,46 0,70 14,00 48,80 1,30 5730 років

Зазвичай в геоморфології користуються визначенням відносного віку, який базується на відомих закономірностях його розвитку, зокрема стадійності розвитку форм або типів рельєфу. Наприклад, на ранній, початковій, стадії розвитку ріка здійснює інтенсивну глибинну ерозію і розробляє глибоку долину. Пізніше, на стадії зрілості формується поздовжній профіль рівноваги, у цей час ріка розширює свою долину та нагромаджує алювіальні відклади. Згодом настає етап врізання русла і подальшого розширення долини. У результаті річкова долина набуває кінцевого вигляду, що є певною відносною віковою ознакою.

Суть визначення відносного віку полягає також у тому, що дає можливість говорити про молодший або давніший вік формування однієї форми рельєфу по відношенню до іншої. Наприклад, яр – завжди молодший від річкової долини, на схилі якої він розвивається; заплава ріки – це наймолодша форма серед усіх терас у річковій долині; окремі бархани – молодші від пустелі, на поверхні якої вони утворилися, тощо. Звідси випливає, що будь яка форма рельєфу є древнішою по відношенню до тих, які ускладнюють її поверхню. Прикладом може слугувати Причорноморська низовина, що за первинною природою належить до морської рівнини, поверхня якої перероблена ерозійними процесами і ускладнена еоловими акумулятивними формами. Відповідно, ерозійні та еолові форми будуть молодшими за первинну морську рівнину.

Визначення відносного геологічного віку означає встановлення певного геологічного відрізку часу, коли рельєф набув тих ознак, які збереглися донині. Якщо це стосується акумулятивних форм, то достатньо за допомогою геологічних методів визначити вік відкладів, які складають дану форму, наприклад, річкові тераси, які складені середньочетвертинними відкладами, мають середньочетвертинний вік; дюни, складені еоловими пліоценовими пісками – пліоценовий вік, тощо.

Складнішим є питання визначення віку вироблених (денудаційних, ерозійних) форм рельєфу. Для цього, слідом за К. Марковим, застосовують визначення віку за корелятивними відкладами, методом вікових меж, визначенням часу «фіксації» денудаційного рельєфу і методом відстежування фаціальних переходів.

Суть методу визначення віку за корелятивними відкладами полягає в тому, що при утворенні будь-якої виробленої форми рельєфу, наприклад яру, в його гирлі накопичуються продукти руйнування порід (пролювій), в які відбулося врізання яру, у вигляді акумулятивної форми рельєфу – конуса виносу. Визначення геологічними методами віку порід, які складають конус виносу, дозволяє визначити вік виробленої форми, в даному випадку яру.

Метод вікових меж базується на встановленні нижньої та верхньої вікової межі утворення виробленої форми. Наприклад, коли долина ріки врізана в поверхню, яка складена морськими відкладами неогенового віку, а на її дні під сучасним алювієм залягають льодовикові відклади ранньочетвертинного часу, можна припустити, що сама долина сформувалася на межі неогену і ранньочетвертинного віку.

Суть методу визначення часу «фіксації» денудаційного рельєфу полягає в тому, що вироблені поверхні зазвичай перекриті (фіксовані) корою вивітрювання. Визначення геологічними методами часу утворення кори вивітрювання дозволяє припускати час денудації.

Метод фаціальних переходів може бути застосований у тому випадку, коли акумулятивні форми складені відкладами, які не містять палеонтологічних решток, але по латералі, або у вертикальному напрямку, фаціально змінюються породами з органічними рештками. У такому випадку, шляхом встановлення віку останніх, можна цей вік поширювати і на всі інші відклади, які складають єдиний фаціальний ряд. Наприклад, можна встановити вік річкової тераси, якщо прослідкувати перехід алювіальних відкладів, які її складають, у прибережно-морські збагачені палеонтологічним матеріалом.

Будь які форми рельєфу зароджуються, розвиваються і відмирають, тобто рельєф постійно змінюється під впливом зовнішніх і внутрішніх чинників. Властивість рельєфу постійно змінюватися під впливом рельєфоутворювальних чинників називають динамікою рельєфу.

До характеристики динаміки рельєфоутворювальних процесів, згідно з В. Стецюком і І. Ковальчуком, належить ритмічність, пульсаційність, екстремальність, періодичність, постійність, раптовість і циклічність. Основною рушійною силою динамічних перетворень рельєфу є ендо-, екзо- і антропогенні рельєфоутворювальні процеси, а вивчення його динамічних характеристик не тільки дозволяє реконструювати історію утворення різних категорій рельєфу, але й дозволяє прогнозувати їхній розвиток, що має велике значення при вирішенні низки екологічних проблем.

Дата добавления: 2017-02-01