Тема 2. 4. Ледниковые формы рельефа

 

1. Гляциальные процессы, снежники, лавины и ледники.

Гляциальные процессы обусловлены деятельностью льда и снега. Обязательным условием для развития таких процессов является оледенение, т.е. длительное существование масс льда и снега в пределах данного участка земной поверхности.

Оледенение возможно лишь в том случае, если данный участок находится в пределах хионосферы – слоя тропосферы, где в течение всего года удерживается отрицательная температура. Нижней границей хионосферы является линия нулевого баланса, или снеговая граница, ниже которой температура воздуха может подниматься выше 0˚С, что приводит к таянию льда и снега.

Высотное положение снеговой границы находится в прямой зависимости от климата. Наиболее высоко она располагается в пределах между тропиками, где её нижняя граница находится на высотах до 6 000 м. От тропиков по направлению к северу и к югу высота снеговой границы снижается: в районе Магелланова пролива она располагается на высоте 900 м, на Шпицбергене – на высоте 600 м, на островах Земли Франца-Иосифа – на высоте 50 м, а вблизи полюсов и в Антарктиде опускается до уровня моря.

В формировании рельефа в зоне современного и древнего оледенения принимают активное участие снежники, лавины и ледники.

Снежники   образуются  зимой  в  горах  и  в  отдельные  годы,  когда в горах выпадает много

снега или же бывает холодное лето, они полностью не растаивают. Снежники активно участвуют в морозном выветривании скал, когда при их подтаивании днём, талая вода, попадая в трещины, ночью замерзает, что приводит к расширению трещин. Если этот процесс многократно повторяется, то со временем происходит откалывание кусков горных пород от коренного массива.

Лавины   возникают на крутых  горных склонах,  где скапливаются снежные массы,  которые

находясь в неустойчивом динамическом равновесии при определённых условиях могут начатьдвижение вниз по склону под влиянием силы тяжести. При больших скоростях впереди лавин возникают мощные ударные волны, которые обладают не меньшей разрушительной силой, чем сама движущаяся лавина. При своём движении она захватывает и выносит на ледник или в межгорные долины огромные массы снега и обломочного материала.

Лавины представляют собой грозное явление природы. Они возникают как зимой, так и весной. Движение снега в них может происходить разными способами: он несётся по воздуху, скользит и сползает, перекатывается в виде шаров, глыб. Скорость передвижения лавин зависит от их влажности. Мокрые лавины передвигаются со скоростью до 20 м/сек, а сухие – до 100 м/сек.

Причины возникновения лавин разнообразны, но основными являются следующие: 1) уменьшение прочности сцепления снежинок за счёт их перекристаллизации; 2) выпадение свежего снега или наметание его ветром, что приводит к увеличению общего веса на горном склоне; 3) таяние снега, в результате чего талые воды нарушают прочность соприкосновения нижних снежных слоёв с грунтом; 4) землетрясения.

Ледники играют более значительную роль в образовании рельефа, чем снежники и лавины. Двигаясь по склонам, они выпахивают глубокие котловины и сглаживают выступы коренных пород. Весь образующийся при этом обломочный материал ледники перемещают в направлении своего движения и откладывают у края ледникового языка в месте таяния.

Ледником называют устойчивые во времени накопления льда и снега на земной поверхности. Они возникают только выше снеговой границы, хотя в процессе развития ледник может спускаться и ниже её. Лёд в больших массах приобретает пластичность и способен течь. Величина уклона поверхности и мощность льда – важнейшие условия его движения Скорость движения ледника может колебаться от нескольких сантиметров до несколько десятков метров в сутки.

Рельефообразующая деятельность ледников проявляется во время их движения. Процесс разрушения горных пород вследствие движения и трения ледника о его ложе и склоны долины называется экзарацией или ледниковой эрозией. По краям ледника давление движущегося льда минимально, а по его центру – максимально. Всё это стало причиной неравномерности в растяжении ледниковых масс, что приводит к образованию трещин.

Ледниковой эрозии способствует наличие трещин в горных породах. Ледник по ним отламывает от коренного массива куски горных пород, а их выступающие части шлифует, образуя тем самым ледниковую штриховку, расположенную в направлении движения ледника.

2. Морена и её типы.

Аккумулятивная рельефообразующая деятельность ледника связана с переносом и отложением морены.

Морена – это обломочный материал, переносимый и откладываемый ледником. Она бывает двух типов – движущейся и отложенной.

Ледники, двигаясь по склонам, выпахивают довольно глубокие рытвины и котловины, часто сглаживают выступы коренных пород, расширяют и углубляют существующие понижения.

Движение ледниковой морены протекает с большим трением. Следствием этого является постепенное измельчение крупных обломков в мелкоземлистую, глинисто-песчаную порошкообразную массу. Крупные обломки при этом постепенно округляются, поверхность их сглаживается, и они превращаются в валуны. Весь образующийся обломочный материал ледники перемещают в направлении своего движения и откладывают у края ледникового языка в месте таяния. Материал, переносимый ледником, называется движущейся мореной.

Движущаяся морена может находиться на поверхности ледника, внутри его и под ним. Различают боковую, срединную, внутреннюю и донную морены:

1) Боковая морена – образуется при сходе обломков со склонов долины на края ледника.

2) Срединная морена – образуется в случае, когда при слиянии двух ледников их боковые морены соединяются.

3) Внутренняя морена – образуется из боковой и срединной морены, которые по трещинам постепенно погружаются внутрь ледника.

4) Донная морена – образуется при вырывании ледником во время его движения обломков горных пород из коренного массива.

При таянии ледник откладывает морену на его ложе в виде валов, бугров и отдельных крупных валунов, а также мелкообломочный материал. Такая морена называется отложенной.

Отложенная морена образуется при таянии ледника, в результате чего на поверхностьоткладываются массы обломочного материала. Она бывает конечной, береговой, основной и напорной:

1) Конечная морена – образуется при откладывании обломочного материала по краям ледника.

2) Береговая морена – образуется на склонах долины при отложении во время таяния ледника боковой морены.

3) Основная морена – образуется из срединной, внутренней и донной морены, когда во время таяния ледника обломочный материал откладывается на земную поверхность.

4) Напорная морена – образуется при интенсивном наступлении ледника на ранее отложенную им же морену, деформирует её и откладывает новые массы обломочного материала.

 

3. Древние оледенения четвертичного периода на территории Беларуси.

Наряду с областями Земли, где развиты современные ледники (полярные и высокогорные области), встречаются обширные пространства, где в настоящее время оледенений нет, но где они были в недалёком геологическом прошлом и оказали огромное влияние на процессы рельефообразования.

В течение геологической истории Земли неоднократно отмечались резкие похолодания. Они приводили к наступлению ледников и возникновению ледниковых эпох. Периоды между оледенениями  сменялись  межледниковыми  эпохами,  когда  происходило  потепление  климата в

результате отступления ледников. Первое оледенение четвертичного периода началось примерно 2 млн. лет назад, а последнее из них закончилось около 10 тыс. лет назад. На территории нашей республики выделяют три последних оледенения четвертичного периода: днепровское, сожское и поозёрское, проявления которых сохранились в рельефе до наших дней.

Днепровское оледенение началось примерно 320 тыс. лет назад, продолжалось 70 тыс. лет и закончилось 250 тыс. лет назад. Оно покрыло полностью всю территорию Беларуси. В течении этого ледникового периода сформировались отложения мощностью от 50 до 100 и более метров.

Сожское  оледенение  началось  примерно  220 тыс. лет назад,  продолжалось  110  тыс. лет и

закончилось 110 тыс. лет назад. Оно покрыло 2/3 территории Беларуси. В течении этого ледникового периода сформировались отложения мощностью до 160 метров.

Поозёрское оледенение началось примерно 95 тыс. лет назад, продолжалось 85 тыс. лет и закончилось 10 тыс. лет назад. Оно покрыло 1/3 территории Беларуси. В теченииэтого ледникового периода сформировались отложения мощностью от 25 до 70 метров.

Причиной оледенений многие учёные считают влияние на климат горообразовательных движений, в результате которых образовались огромные горные системы – Альпы, Карпаты, Кавказ, Памир, Гималаи и др. Всё это привело к резкому изменению существующих до этого соотношения между сушей и морем. Эти события вызвали перераспределение циркуляции влажных ветров, океанических течений, что оказало соответствующее влияние на климат определённых участков земной поверхности. Центры оледенений, возникшие в горах, влияли на климат других районов, в результате чего нарушилось равновесие климатических условий и произошли крупные климатические изменения: средние годовые температуры воздуха понизились, что привело к широкому распространению ледников уже на равнинах, примыкающих к горным странам.

В настоящее время можно считать установленным тот факт, что в четвертичном периоде мощный очаг оледенения находился на Скандинавских горах, откуда ледник растекался в юго-западном, южном и юго-восточном направлениях, покрывая огромные пространства на равнинах Европы, оставив после себя формы рельефа, сложенные в основном моренным материалом.

 

4. Зональность форм рельефа древних оледенений.

1. Зона экзарации располагалась в центре области оледенения, где ледник имел максимальную мощность. В результате эрозии ледник разрушал кристаллический фундамент и сносил ледниковые отложения прежних эпох, и только кое-где оставлял очень тонкий слой морены.

2. Зона ледниковой аккумуляции располагалась на периферии оледенения. Здесь происходило интенсивное накопление морены, особенно на последних стадиях таяния ледника,  в результате чего образовывались мощные толщи отложений в виде холмисто-моренного рельефа, а по краю оледенения – пояса конечных морен.

3. Зона  флювиогляциального  рельефа   располагалась  за  пределами  оледенения.   Благодаря выносу талыми ледниковыми водами мелкообломочного материала, здесь сформировывались песчаные пологоволнистые равнины и заболоченные низменности.

 

5. Формы рельефа и их изображение на топографических картах.

Бергшрунд – линейно вытянутая структура, протягивающаяся вдоль крутонаклоненного скального края фирнового поля, отделяющая неподвижную часть ледника от подвижной.

Изображается бергшрунд в коричневом цвете специальным внемасштабным условным знаком рисунка скал воль фирнового поля.

Движущаяся морена – обломочный материал, располагающийся в теле ледника.

Изображается движущаяся морена в коричневом цвете специальным внемасштабным условным знаком крупнообломочного материала и песка, располагающегося в языке ледника.

Камы  –  округлые  или  овальные  холмы  и  их  группы  с  крутыми   склонами  и  плоской

вершиной, образующиеся в результате заполнения впадин мореной тающего ледника.

Изображаются камы в коричневом цвете близкорасположенными друг к другу замкнутыми горизонталями.

Конечные гряды – скопления холмов, сливающиеся своими основаниями, образующиеся в результате отложения морены при таянии неподвижного края ледника.

Изображаются конечные гряды в коричневом цвете близкорасположенными друг к другу вытянутыми замкнутыми горизонталями.

Моренные холмы – беспорядочно разбросанные округлые или овальные возвышения и их группы с пологими склонами, образующиеся в результате отложения морены при неравномерном таянии ледника.

Изображаются моренные холмы в коричневом цвете разрежённым заложением замкнутых горизонталей.

Озы – линейно вытянутые гряды с плоской вершиной и крутыми склонами, образующиеся при отложении морены в результате деятельности внутриледниковых вод при таянии ледника.

Изображаются озы в коричневом цвете близкорасположенными друг к другу вытянутыми замкнутыми горизонталями.

Сельги – скалистые, сглаженные и отшлифованные гряды коренных горных пород, направления которых совпадают с направлением движения ледника вдоль тектонических разломов.

Изображаются сельги в коричневом цвете близкорасположенными друг к другу вытянутыми замкнутыми горизонталями.

Фирновые поля – вогнутое пространство внутри бассейна ледника, покрытое сверху снегом.

Изображаются фирновые поля в голубом цвете горизонталями, а также точками голубого цвета, характеризующие снежный покров.

Тема 2.5. КАРСТОВО-СУФФОЗИОННЫЕ И ОПОЛЗНЕВЫЕ

ФОРМЫ РЕЛЬЕФА

Карстово-суффозионный и оползневый рельеф формируется главным образом в результате работы поверхностных и подземных вод.

Подземные воды, находящиеся в верхних слоях литосферы, а также проникающие с поверхности по трещинам в толщи горных пород, являются причиной образования на поверхности своеобразных форм рельефа. Это возможно не только в тех случаях, когда земная поверхность сложена растворимыми горными породами, но и когда толщи горных пород не способны растворяться.

1. Карст.

Карст – это процессы растворения горных пород, а также комплекс специфических поверхностных и подземных форм рельефа, которые образуются в тех случаях, когда земная кора сложена трещиноватыми и в то же время растворимыми горными породами.

Карстовые области – это своеобразные участки, для которых характерны определённые геологические условия, преобладание замкнутых, обычно отрицательных форм рельефа, слабое развитие поверхностной гидрографической сети и разрежённый растительный покров. Реки и ручьи здесь нередко внезапно исчезают с поверхности, уходя по трещинам вглубь и вновь появляясь в виде довольно мощных источников.

Карстовый рельеф развивается обычно в районах с горизонтальной или слабоволнистой поверхностью при условии достаточного количества осадков. Крутые поверхности не благоприятствуют развитию карста, так как быстро стекающая с них вода просачивается в породу очень мало.

Сущность карстовых процессов заключается в растворении горных пород атмосферными, талыми, подземными, а в некоторых случаях и морскими водами. Чаще всего карстовые формы развиваются в известняках. Главное условие растворимости известняка – достаточное количество растворённого углекислого газа в воде. Тогда вода становится химически агрессивной и энергично воздействует на карбонатные породы. Кроме углекислоты растворяющее действие на известняки могут оказывать и другие кислоты, но в целом, главную роль в карстовых процессах играет СО 2.

 

2. Суффозия.

Во многих районах можно встретиться с явлениями и формами рельефа, внешне очень напоминающими карстовые. Но они вызваны не растворением и выносом горных пород, а совершенно другими причинами. Поэтому они называются псевдокарстовыми, или ложными карстовыми. К ним относится и суффозия.

Суффозия – это процессы, протекающие в нерастворимых горных породах и являющиеся результатом выноса водой мелких частиц горных пород из верхних слоёв земной коры, в более глубокие слои.

Наиболее благоприятные условия для развития суффозии наблюдаются в породах песчаного, супесчаного или суглинистого характера. Эти породы отличаются макропористой структурой. Поэтому они достаточно проницаемы для воды. В результате многократного и длительного смачивания породы изменяют свою структуру, уменьшается их пористость, породы уплотняются, уменьшаются в объёме. Одновременно растворяется и выносится часть карбонатных включений. Верхние слои просаживаются. Образуются плоские замкнутые понижения – поды-западины и суффозионные западины.

3. Факторы, определяющие развитие карста.

Развитие карста определяется рядом факторов, наиболее важными из которых являются горные породы (их состав), климат и рельеф.

Горные породы являются важнейшим из всех факторов развития карста, а именно их способность к растворению (карстованию). Чем выше их растворимость и мощность, тем интенсивнее протекают карстовые процессы. Трещиноватость и пористость растворимых горных пород многократно ускоряют карстовые процессы, так как увеличивается возможность проникновения вод в их толщу.

Климат способствует более высокой интенсивности протекания карстовых процессов через большое количество осадков, высокую температуру воды, обогащение её углекислым газом и солями

Рельеф характеризуется тем, что чем выше над уровнем моря находится карстовый массив, тем глубже циркуляция подземных вод и масштабнее карстовые процессы.

 

4. Виды карста.

Особенности разных географических зон и ландшафтов по-своему влияют на формирование карстового рельефа. Так, карст развит в широкой полосе побережья Средиземного моря, где на обширных площадях выходят на поверхность мощные толщи известняков и осадки выпадают в виде кратковременных, но сильных ливней. Они обладают настолько большой энергией смыва, что постоянно поддерживают поверхность известняков открытой, лишённой почвенного покрова, а следовательно, и растительности. В таких условиях развиваются виды голого карста. Иной вид имеет карст, развивающийся в климате с осадками умеренного характера, равномерно распределяющимися на протяжении всего года. Эти дожди лишь частично смывают продукты разрушения с поверхности известняков или других пород и не препятствуют образованию на ней почвенного слоя и растительности. Для таких районов характерны крупные подземные полости – пещеры и гроты, образовавшиеся в результате растворяющей деятельности подземных вод. Здесь развивается карст, называемый покрытый.

Голый карст распространён на склонах, где карстующиеся (растворимые) горные породы выходят на поверхность.  Этому  способствует  ливневый  характер  осадков,  под воздействием которых горные породы растворяются, а остатки нерастворимых горных пород смываются, в результате чего на поверхности образуются различные понижения.

Покрытый карст формируется при условиях, когда карстующиеся (растворимые) горные породы залегают на различной глубине под нерастворимыми. Если растворимые горные породы залегают под толщей нерастворимых рыхлых пород, то образуется погребённый карст. Если же растворимые горные породы залегают под толщей нерастворимых скальных пород, то образуется бронированный карст.

5. Оползни и основные причины их образования.

На крутых склонах речных долин, берегов озёр и морей, на склонах оврагов и балок происходят различные смещения крупных блоков горных пород, которые связаны с деятельностью подземных и поверхностных вод. В числе этих смещений выделяются оплывины, обвалы и оползни.

Оползнями называются массивы горных пород, смещающиеся по склону в результате скольжения под действием силы тяжести.

Оползни характерны для сравнительно пологих склонов. Они имеют широкое распространение и нередко создают угрозу для отдельных населённых пунктов, автомобильных и железных дорог и других важных объектов.

Развитие оползней определяется геологическим строением и гидрогеологическими условиями территории. Оползни образуются там, где водопроницаемые горные породы залегают на водоупорных слоях, чаще всего на глинах. При наклонном залегании водоупорных слоёв вероятность развития оползней увеличивается даже при незначительном притоке подземных вод, которые постепенно вымывают мелкие частицы из водоносного горизонта.  

Развитие оползня происходит постепенно. Сначала на земной поверхности появляются трещины, их ширина увеличивается до тех пор, пока не образуется стенка отрыва. По поверхности скольжения, являющейся мокрой поверхностью водоупорного слоя, происходит смещение масс горных пород вниз по склону. Такие массы горных пород образуют тело оползня, в котором слои пород залегают так, как и в коренном массиве. Продолжительные дожди и таяние снега пополняют запасы подземных вод и способствуют подвижкам оползней. В нижней части оползня располагается язык оползня, который состоит из переувлажнённых пород, которые смещаются вниз в виде земляного или грязевого потока. В результате деформации слоёв горных пород и неодинаковой скорости перемещения отдельных частей поверхность оползня приобретает сложную бугристую поверхность с трещинами, уступами и оползневыми валами. В наиболее пониженных участках, где подземные воды выходят на поверхность, образуются озерки. Там появляется влаголюбивая растительность.

Поверхность действующих оползней постоянно изменяется, иногда быстро. Поверхность старых оползней, прекративших сползание, постепенно выравнивается в результате экзогенных процессов.

Основными причинами образования оползней является:

1. Значительный наклон земной поверхности.

2. Наличие водоупорной глинистой толщи, находящейся под водопроницаемыми слоями.

3. Подмыв водотоком основания склона.

4. Поступление в грунт избыточных дождевых или талых вод.

5. Вымывание подземными водами минеральных частиц.

6. Строительство крупных сооружений на склонах.

7. Вырубка деревянистой растительности на склонах.

 

6. Вред оползней и борьба с ними.

Оползни приносят огромный вред,  разрушая дороги,  здания,  трубопроводы, линии связи и

другие сооружения и выводят из хозяйственного оборота плодородные земли. 

Для борьбы с оползнями сооружают дренажные системы из канав, колодцев и подземных галерей для перехвата поверхностных и подземных вод и отвода их за пределы оползневого склона, закрепляют склоны стенками и забитыми в землю сваями у их основания. На оползневых склонах высаживают деревья и кустарники.

 

7. Формы рельефа.

Карстовые воронки – замкнутые впадины с отверстием на дне, крутыми стенками и хорошо выраженной бровкой, образующиеся в результате растворения горных пород.

Изображаются карстовые воронки в коричневом цвете специальным внемасштабным условным знаком в виде овала, утолщённым с одной стороны, и точками – с другой.

Карстовые овраги – замкнутые понижения неправильной формы с крутыми или обрывистыми стенками, образующиеся при слиянии карстовых воронок в результате растворения горных пород.

Изображаются карстовые овраги в коричневом цвете специальным внемасштабным условным знаком обрыва неправильной замкнутой формы.

Поды-западины – замкнутые понижения просадочного происхождения округлой или овальной формы, образующиеся в сухом климате в процессе выщелачивания и выноса подземными водами мелких частиц горных пород в нижележащие слои.

Изображаются поды-западины в коричневом цвете в виде замкнутых горизонталей или полугоризонталей с бергштрихами внутрь.

Рвы оседания в траппах – замкнутые понижения просадочного происхождения в виде вытянутых форм с крутыми или обрывистыми стенками, образующиеся под влиянием механических напряжений горных пород.

Изображаются рвы оседания в траппах в коричневом цвете специальным внемасштабным условным знаком обрыва вытянутой замкнутой формы.

Суффозионные западины – замкнутые понижения просадочного происхождения округлой или овальной формы, занятые растительностью, прудами или болотами, образующиеся во влажном климате в процессе выщелачивания и выноса подземными водами мелких частиц горных пород в нижележащие слои.

Изображаются суффозионные западины в коричневом цвете в виде замкнутых горизонталей или полугоризонталей с бергштрихами внутрь, а также растительностью, заболоченными грунтами, а иногда и с наличием прудов.