Предмет и методы динамической геоморфологии

 

Каждая наука или ее важнейшая часть приобретают самостоятельность, тогда, когда обоснованно определены предметная область и методы ее исследования. Мы стремимся ответить на вопрос: что исследуется и как исследуется. Напомним, что предметом динамической геоморфологии являются динамика рельефа и ее различные рельефообразующие процессы. Под динамикой понимается ход развития, изменение какого-либо явления под влиянием действующих на него факторов.

Под понятием «процесс» понимается последовательность смены состояния или тесная связь закономерно следующих друг за другом стадий развития, представляющих непрерывное единое движение.

Понятие «фактор» - это движущая сила совершающегося процесса или одно из необходимых условий (медленно текущий, быстрый, мгновенный и др.). Условие часто становится действующим началом для изучаемого процесса. В тоже время, фактор – это агент преобразования или поддержания в стабильном состоянии рельефа. Например, литология размываемых пород определяет их свойства, которые можно рассматривать как одно из условий формирования рельефа. Факторами здесь могут быть текучие воды, ветер, лед, сейсмичность. Второй пример, при углублении речной долины в качестве фактора будет выступать русло реки, а свойства горных пород можно рассматривать в качестве условий процесса долинообразования. Третий пример. Тектоническое поднятие можно рассматривать как условие, в котором происходит врезание русел рек. Но оно же выступает в качестве фактора образования рельефа горной страны. Здесь получается, что развитие речных долин горных стран происходит на фоне тектонических поднятий и климатических изменений. Но первые действуют не прямо, а через уклоны,- благодаря тому, что существует сам рельеф. Отсюда следует важный вывод: динамическая геоморфология изучает процессы рельефообразования, действующие на них условия и факторы. Условия же и факторы могут и не являться объектом исследования.

Предмет исследований. В динамической геоморфологии может быть предметом изучения один непосредственно наблюдаемый процесс и его механизм (выветривание, русловой, склоновый и др.). При детальном рассмотрении выделяется некое множество взаимосвязанных механизмов его реализации. Например, при выветривании объединяются в единый результат химическое и физическое разрушение горных пород и минералов. Даже внутри физического выветривания при одном морфодинамическом типе процесса действуют несколько механизмов. При одном, работающем в условиях низких температур, образуются фрактолиты (крупнообломочный материал), при умеренных температурах климата - сапролиты (мелкообломочный материал), а в условиях высоких температур образуется глинистый материал. Здесь вступают в силу количественные взаимосвязи между физическим и химическим выветриванием. В условиях высоких температур и влажности преобладающими являются химическое, в полярных областях – физическое выветривание. А геоморфологический результат при этом может быть совершенно разным. В первом случае образуются мощные глинистые коры выветривания, порождающиие тропическую солифлюкцию на склонах. Во втором – каменные моря или курумы, формирующиеся под воздействием крипа.

Предметом динамической геоморфологии могут быть отдельные фазы парагенетических комплексов. В реальных геоморфологических условиях процессы могут встречаться в виде пространственно упорядоченных закономерных временных сочетаний. Например, процесс врезания русла происходит в условиях определенного баланса типа выветривания и склоновых процессов, типа транспортировки и переотложения русловых накоплений. Он образует определенный парагенетический комплекс. Изменение одного из условий (например, новейших движений) вызывает формирование нового парагенетического комплекса. Изучение таких фаз, разделяющих один процесс, в данном случае долинообразование, тоже является предметом изучения динамической геоморфологии.

Предметом динамической геоморфологии могут быть иерархические уровни организации процессов рельефообразования, которые всегда сопряжены с формами рельефа определенных размеров. Формы рельефа отличаются друг от друга по своему происхождению, возрасту и размерам. Могут встречаться малые и большие формы одного и того же происхождения. Например, знаки ряби в русловых потоках. Они могут быть в виде нана- и микроформ, а могут образовывать валы и разделяющие их ложбины до нескольких метров высотой и свыше 100 м длиной (на второй террасе Катуни, в Курайской впадине на Алтае.). Второй пример, эрозионные бороздки и овраги – формы флювиального происхождения. Для того чтобы разобраться в их возрасте, необходимо изучить их иерархическую связь соподчиненности или полиморфизм (по Д.А.Тимофееву).

Методы. Объект исследования и его свойства определяют и методы его изучения. Поэтому методы динамической геоморфологии, как и ее предметы разнообразны. Для изучения быстро протекающих явлений предлагаются разные способы регистрации изменений. Используется методика решения прямой геоморфологической задачи – изучение целостных форм рельефа, их морфологии, генезиса, возраста и механизма формирования, закономерностей распределения их в геотопологическом пространстве. Медленно протекающие явления требуют иных подходов в их изучении. Здесь приходится использовать дедкутивные методы познания для восстановления целого по фрагментам известного, то есть решать обратную геоморфологическую задачу.

Обычно для выявления причинно-следственных отношений, для установления динамики рельефа необходимо регистрировать не только само изменение рельефа, но и восстанавливать условия рельефообразования и действовавшие в прошлом факторы. В этом случае методы динамической геоморфологии сливаются с методами палеогеографии. В каждом конкретном случае специалист, изучающий динамику рельефа, пользуется некоторым набором методических средств, совокупность которых образует их систему. Последовательная смена приёмов операций и процедур должна приводить к раскрытию механизмов рельефообразования.

При выборе системы методов исследования в динамической геоморфологии необходимо исходить из представления о том, что рельеф не остается постоянным, а испытывает непрерывное преобразование под постоянно действующими эндо- и экзодинамическими факторами. Вклад каждого может быть неодинаковым и изменяться по закону латерального распределения. Поэтому при изучении движущих геоморфологических механизмов необходимо изучить степень влияния на рельефообразование каждого из них. Для этого проводится анализ, результаты которого должны быть положены в основу планирования их регистрации.

Например, для исследования какого-либо процесса выбирают участок земной поверхности, на котором отчетливо видны следы проявления изучаемого процесса. Затем ставят реперы, и устанавливается система измерительных средств для фиксации параметров процесса. В качестве объекта изучения выбирают следующие параметры:

- изменение положения в пространстве некоторой поверхности (аккумулятивной или денудационной);

- изменение положения в пространстве морфографических линий и точек (бровок оврагов, их килевых линий и точек сочленения);

- перемещение обломков;

- перемещение слоя;

- изменение объемов и т. д.

Наблюдения проводятся с помощью повторных нивелировок, фототеодолитных съемок, сопоставлений разновременных карт и разновременных дистанционных съемок с решением ряда ГИС-технологических задач. Для каждого комплекса задач существуют изданные методические руководства и инструктивные указания. Там же имеются разделы по учету погрешностей и ошибок.

Морфологическая иерархия. В динамической геоморфологии при иерархизации форм рельефа используют следующие качественные параметры. К сожалению основы системного анализа ещё не внедрены в фундаментальные основы динамической геоморфологии. Поэтому все классификационные параметры не точны и количественно пока не определенны.

По высоте морфологическая последовательность представлена дискретным рядом: от нанаформ, измеряющихся сантиметрами (знаки ряби), до макроформ, размерность которых исчисляется десятками километров (дельта реки, континентальная дельта или поток базальтовых лав).

По длине потоки вещества, также формирующие дискретные ряды взаимосвязанных форм рельефа, изменяются от первых сантиметров до тысяч километров (речной перенос, перемещения наносов на прибрежных пляжах, ветровой перенос пустынной пыли, цунами).

Площадные размеры поверхности отдельных форм изменяются от первых квадратных сантиметров (кочка) до сотен миллионов квадратных километров (пустыня Сахара, абиссальная равнина, материковый ледниковый щит).

Объемы вещества, принимающие участие в движении и преобразовании рельефа, изменяются от первых кубических сантиметров (кротовина) до тысяч кубических километров (сейсмогенные обвалы и оползни на Байкале, подводная дельта Ганга и Брамапутры).

Скорости перемещения отдельных потоков вещества разнятся от нескольких долей секунды (сейсмодислокации) до долей миллиметров в год, каковыми являются медленное перемещение вещества на склонах. А ураганные ветры, торнадо, смерчи и вулканические взрывы перемещают вещество со скоростями до ста и более километров в секунду.