Рельеф и геологическое строение как компоненты ландшафта

В качестве особых географических компонентов обычно различают рельеф и климат. Рельеф и климат играют столь важную роль в формировании и функционировании ландшафта, что за ними сохраняются права самостоятельных географических компонентов.

Верхняя твердая (каменная) оболочка Земли образует земную кору, толщина которой под равнинами составляет 30–35 км, в области горных стран – до 50–70 км, а в пределах впадин морей и океанов она колеблется от 5 до 10 км.

Верхняя часть земной коры состоит из осадочных горных пород, которые залегают в форме слоев или пластов. Горные породы подразделяются на обломочные (пески, супесь, глины и др.); химические осадки (соли, гипсы); органогенные (уголь, бокситы, известняки, сланцы).

Средняя – гранитная часть земной коры – выражена в пределах только континентов и представлена глубинной изверженной горной породой – гранитом, состоящим из кварца, полевого шпата, слюды.

Совокупность неровностей земной поверхности составляет рельеф, который в данном случае рассматривается как один из компонентов природного ландшафта во взаимосвязи и взаимообусловленности с другими компонентами природной среды.

Формы рельефа могут быть самыми различными по величине:

а) планетарные формы рельефа (материки, геосинклинальные пояса, ложе океана, средино-океанические хребты);

б) мегаформы – площади порядка сотен или десятков квадратных километров;

в) макроформы – площади, измеряемые сотнями или миллионами квадратных километров;

г) мезоформы – измеряются обычно несколькими квадратными километрами;

д) микроформы – неровности (карстовые воронки, эрозионные равнины);

е) формами нанорельефа называют очень мелкие неровности (кочки, сурчины, мелкие эрозионные борозды).

Средняя высота поверхности Земли равна 2450 м, и следует, что для Земли в целом более характерны отрицательные гипсометрические характеристики.

Высшая точка Земли – вершина горы Джомолунгма (в Гималаях) – расположена на высоте 8848 метров, самая большая глубина в Тихом океане равна 11034 метра, т. е. максимальный размах высот на поверхности земного шара достигает почти 20 километров.

По степени возвышения поверхности суши над уровнем океана выделяют низменный (0–200 м) и возвышенный рельефы, которые, в свою очередь, подразделяются на высокие равнины, возвышенности, плоскогорья и горный рельефы. Горный рельеф подразделяется на низкогорный (до 1000 м), среднегорный (1000– 3000 м) и высокогорный (свыше 3000 м). Равнины занимают 55 % суши, а остальная часть (45 %) приходится на горный рельеф.

Рельеф земной поверхности является результатом длительного, исторически развивающегося взаимодействия эндогенных (в целом создающих) и экзогенных (в целом разрушающих, сглаживающих неровности поверхности Земли) процессов.

Эндогенные процессы обусловливают различные типы тектонических движений и связанные с ними деформации земной коры. Они являются причиной землетрясений, процессов магнетизма, способствуют возникновению разнообразных по морфологии и размерам форм рельефа. Образование наиболее крупных форм рельефа, обусловленных движением земной коры, началось свыше 150 млн. лет назад. Но особенно существенное значение имели новейшие движения земной коры, происходившие в течение последних 20–25 млн. лет, когда были сформированы многие современные горные области: Тянь-Шань, Кавказ, Альпы и другие. В рельефообразовании ведущую роль играют эндогенные процессы, но с переходом на более низкие уровни возрастает роль экзогенных процессов.

К экзогенным процессам относятся различные виды эрозии, деятельность ледников, надземных и подземных вод, приводящих к формированию сравнительно мелких форм рельефа. Большую роль в образовании мелких форм рельефа играет выветривание – процесс физического разрушения и химического изменения горных пород под влиянием климата, воды и организмов.

В зависимости от факторов, воздействующих на горные породы, процессы выветривания подразделяются на два типа – физическое и химическое выветривание. Иногда выделяют ещё один тип – биологическое выветривание, связанное с воздействием на горные породы растительных и животных организмов. Все типы выветривания тесно связаны друг с другом, действуют совместно, и только интенсивность проявления каждого из них, обусловленная климатом, составом пород, рельефом, в разных местах неодинакова.

Физическое выветривание – процесс механического разрушения горных пород, в котором главную роль играют колебания температуры, замерзание воды в природе, рост кристаллов.

При замерзании воды в трещинах и порах горных пород возникает огромное давление, в результате которого порода распадается на обломки. Раздробляющее действие кристаллизующих солей заметно наблюдается в условиях жаркого, сухого климата. Днем при сильном нагревании солнцем влага, находящаяся в капиллярных трещинах, подтягивается к поверхности, и соли, содержащиеся в ней, кристаллизуются. Под влиянием растущих кристаллов трещины расширяются, что приводит к разрушению горных пород.

Химическое выветривание есть результат взаимодействия горных пород наружной части литосферы с химически активными элементами атмосферы, гидросферы и биосферы.

Haибольшей химической активностью обладают, как известно, кислород, углекислый газ, вода, органические кислоты. Сущность химического выветривания заключается в коренном изменении минералов и горных пород и образовании новых минералов и пород, их разрушении и разрыхлении.

Продукты выветривания в одних случаях могут быстро удаляться с поверхности породы по мере их образования, в других – накапливаться на поверхности, а затем, уже накопившиеся, могут быть удалены в последующей стадии развития территории.

Совокупность остаточных (несмещённых) продуктов выветривания называют корой выветривания. Большинство исследователей выделяют следующие типы коры: а) обломочная – неизмененные обломки исходных пород; б) гидрослюдистая – содержащая глинистые минералы – гидрослюды; в) монтмориллонитовая – отличающаяся глубокими химическими изменениями; г) каолионитовая; д) красноземная; е) латеритная. Последние два типа коры представляют собой результат длительного и интенсивного выветривания с полным изменением первичного состава исходных пород. Каждый из выделенных выше типов коры выветривания имеет зональный характер.

Само выветривание не образует каких-либо специфических форм рельефа, а лишь готовит рыхлый материал, который перемещается другими экзогенными агентами. В этом и заключается роль выветривания как фактора рельефообразования.

Одним из главных рельефообразующих факторов на поверхности суши являются процессы перемещения вещества под действием сил тяжести и воды со склонов.

На долю склонов крутизной более 2^° приходится более 80 % всей поверхности суши. Процессы, протекающие на склонах, ведут к перемещению и к накоплению продуктов выветривания, т. е. к образованию как выработанных, так и аккумулятивных форм рельефа. Склоновая денудация является одним из основных экзогенных факторов формирования рельефа.

По крутизне склоны делят: на крутые (i >35); склоны средней крутизны (i = 35–15); отлогие (i = 15–5); очень пологие (i = 5–2^°).

Такое деление имеет генетический смысл и дает возможность судить о характере и интенсивности современных склоновых процессов.

По длине склоны делят на длинные (l > 500 м), склоны средней длины (l = 500–50 м), короткие (l < 50 м).

По форме профиля склоны могут быть прямыми, выпуклыми, вогнутыми и выпукло-вогнутыми. Форма профиля склонов несёт большую информацию о процессах, происходящих на них.

По особенностям склоновых процессов С.С. Воскресенский (1971) выделяет следующие типы склонов:

1. Склоны собственно гравитационные крутизной 35–40^° – обломки выветривания под действием силы тяжести скатываются к подножью склонов. К ним относятся обвальные, осыпные, а также лавинные склоны;

2. Склоны блоковых движений крутизной от 20 до 40^°. Смещению блоков горных пород способствуют подземные воды. К ним относятся оползневые склоны;

3. Склоны массового движения чехла рыхлого материала крутизной от 40 до 3^°, по которым смещается грунт под влиянием воды;

4. Склоны делювиальные (плоскостного смыва) крутизной 2–3^°, на которых перемещается материал в результате стока дождевых или талых вод.

Поверхностные текучие воды – один из важнейших факторов преобразования Земли, которое осуществляется линейными потоками движущейся воды, или водотоками. Водотоки производят разрушительную работу: эрозию, перенос материала и его аккумуляцию – и создают выработанные (эрозионные) и аккумулятивные формы рельефа.

В эрозионной работе водотоков различают донную эрозию, направленную на углубление (врезание) русла дна, и боковую эрозию, ведущую к расширению вреза со стороны. Углубление русла водотока происходит небеспредельно. Оно ограничивается, прежде всего, уровнем водного бассейна (реки, озера, моря), куда впадает водоток. Этот уровень называется базисом эрозии. Общим базисом эрозии для русловых водотоков является уровень Мирового океана. Наряду с этим различают местные базисы эрозии, которые могут возникать на любой высоте. Отложения, формируемые постоянными водными потоками (реками), называются аллювием.

Исходная форма временно действующих водотоков – эрозионная борозда, которая имеет в поперечном профиле V-образную форму глубиной от 3 до 30 см. С течением времени борозды превращаются в эрозионные промоины шириной 2,0–2,5 м, глубиной 1,0–2,0 м. При достаточном водосборе часть рытвин, углубляясь и расширяясь в процессе вреза, постепенно превращается в овраг. Глубина оврага достигает от 10–20 до 80 м.

Овраг – активная эрозионная форма. Наиболее подвижной является вершина. С ростом оврага в длину и в ширину овраг превращается в балку. Переход оврага в балку совершается не сразу. Процесс этот начинается с нижней наиболее древней части оврага и постепенно распространяется вверх. При неоднократном врезании донных оврагов, в балке образуются площадки ступеней, сложенные балочным аллювием – балочные террасы.

Постоянные водотоки – реки – в процессе своей деятельности вырабатывают линейные отрицательные формы рельефа, называемые речными долинами. Основные элементы речной долины – русло, пойма, речные террасы.

Русло реки – наиболее углубленная часть речной долины, по которой протекает речной поток.

Пойма – это приподнятая над уровнем воды в реке часть дна долины, покрытая растительностью и заполняемая в период половодья. Пойма образуется почти на всех реках. Высота пойм зависит от высоты половодья. У рек высота половодья убывает к устью. В соответствии с этим убывает и высота поймы. Образование поймы есть результат отложений песчано-глинистых веществ (наносов) потоками воды рек, и особенно – в половодье.

Речные террасы – выровненные участки поверхности, протягивающиеся выше уровня поймы вдоль одного или обоих склонов долины, отделенные друг от друга уступами. В строении террас принимают участие аллювиальные отложения. Террасы являются древними поймами, вышедшими из-под влияния реки в результате врезания русла.

В зависимости от строения выделяют три типа речных террас:

1) аккумулятивные; 2) эрозионные; 3) цокольные.

К аккумулятивным, относятся террасы, сложенные аллювием от бровки уступа до его подножия. Эрозионные террасы сложены коренными породами. У цокольных террас нижняя часть уступа (цоколь) сложена коренными породами, а верхняя – аллювием. Совокупность речных долин в пределах некоторой территории называется речной, или долинной сетью. Площадь, с которой осуществляется сток в главную реку (вместе с притоками), называется водосборной. Граница между бассейнами соседних рек называется водоразделом. Бассейны и водоразделы могут быть разного порядка. Таким образом, реки – мощный фактор аккумулятивного выравнивания рельефа, формирования облика земной поверхности и в поступлении осадочного материала с источников в моря и океаны.

Тип рельефа, образованный эрозионной и аккумулятивной деятельностью постоянных водотоков, носит название долинного. Речные долины могут быть очень разнообразными, различаясь глубиной вреза и набором аккумулятивных форм. Это определяется возрастом, историей развития и строением земной коры.

Плоскогорный тип рельефа. Он формируется в условиях столовой (горизонтальной) структуры, при наличии хотя бы одного стойкого пласта, становящегося бронирующим, и при сравнительно глубоком положении базиса эрозии обеспечивающим достаточную глубину эрозионного вреза. Рельеф характеризуется плосковершинными водораздельными возвышенностями с резко выраженными «бровками» при переходе от водораздельного плато к крутым склонам долин. Примером этого типа рельефа может служить центральная часть Ставропольской (Предкавказской) возвышенности Северного Кавказа и плато Колорадо (Северная Америка).

Долино-балочный тип характеризуется тем, что наряду с настоящими долинами рек, обычно широкими, с пологими задерненными склонами, здесь развита также привязанная к этим долинам, густо разветвлённая система балок, не имеющая постоянных водотоков. Общий характер рельефа волнисто-холмистый.

Овражно-балочный тип рельефа характерен для возвышенноравнинных участков с мощной толщей поверхностных рыхлых или легкоразмываемых образований. Основными элементами этого типа рельефа являются овраги и балки – эрозионные формы, созданные непостоянными водотоками и образующие часто сложноразветвленные системы. Климатические условия степной и лесостепной зоны очень благоприятны для образования и быстрого роста оврагов. Поэтому на территории России такой тип рельефа встречается повсеместно. Основными областями развития оврагов являются более возвышенные участки СреднеРусской равнины, Приволжская, Калачевская, Ставропольская возвышенности, Волыно-Подольское плато, Западная и Восточная Сибирь.

Адырный (холмисто-увалистый) тип рельефа представляет особую разновидность овражного рельефа, возникающую в условиях семиаридного климата в толщах с горизонтальной структурой и при отсутствии выделяющихся слоев. Особенно часто наблюдается он в Средней Азии на наклонных пролювиальных шлейфах гор, например, у подошвы хребтов, окаймляющих Ферганскую депрессию. Густорасчлененные эрозией холмистые подгорные зоны, сложенные чаще всего неогеновыми и четвертичными конгломератами, иногда перекрытыми лёссом, известны в Средней Азии под названием адыров, откуда и название этого типа рельефа.

Скамеечный (кыровый) тип рельефа отличается от всех предыдущих тем, что здесь в ориентировке эрозионных борозд наблюдается резковыраженный параллелизм, определяемый общим наклоном поверхности. В результате первичное плато оказывается расчленённым на узкие параллельные гряды. На территории России этот тип рельефа встречается редко. В Средней Азии его можно наблюдать на южных окраинах Северных Каракумов.

Куэстовый (косогорный) тип рельефа относится к эрозионному рельефу, созданному временными водотоками. Куэсты – несимметричные уступы и гряды, образованные размывом мягких пород. Пологий склон куэсты бывает сложен более прочными пластами горных пород, трудноподдающихся размыву. Масштабы куэстовых гряд и площади территории, занятые ими, бывают различны. Например, Кавказкие куэсты тянутся полосой более 500 км вдоль северного склона Большого Кавказа. Куэсты Крыма представлены двумя северными цепями полуострова и развиты в его западной части. Хорошо выражен куэстовый рельеф в горной части Туркмении и в других районах Средней Азии.

Карстовый тип рельефа характерен для участков, сложенных растворимыми горными породами, такими, как каменная соль, глина, известняк, доломит и др. Сущность карстовых процессов состоит в растворении породы атмосферными, поверхностными, талыми, подземными водами. Главное условие растворимости известняка – достаточно растворённого СО₂ в воде, т. е происходит образование кислоты, которая и разрушает известковые породы. К другим условиям растворения карста относятся рельеф на полого-наклонных поверхностях, частота и мощность известняков, структура породы, климат.

На территориях с этими породами образуются различные поверхностные и глубинные формы рельефа в виде воронок, пустот, колодцев, пещер, борозд, озер, подземных рек. Карстовые ландшафты характеризуются неровной поверхностью, изрытой замкнутыми котловинами, голыми каменистыми участками, воронками, слабым развитием растительности. Карстовые ландшафты развиты в Крыму, на Кавказе, в Средней Азии, на Алтае.

Близко к карстовому процессу суффозионное явление – вынос мелких минеральных частиц и растворённых веществ водой, фильтрующейся в горных породах. В итоге образуются замкнутые неглубокие понижения (до 4 м). Этот западинно-низинный рельеф типичен для лесостепной, степной и полупустынной природных зон.

На склоновых поверхностях как на равнинах, так и в горах, развит оползневой тип рельефа. Оползни – скользящие смещения масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести. Подвержены крупным оползням также высокие берега крупных рек: Волги, Дона, Днепра, Оби и др.

Формы горно-ледникового рельефа образованы в результате денудационной, транспортирующей и аккумулятивной работы ледников. Разрушение горных пород ледником называется экзарацией, под действием которой накапливается большая масса обломочного материала (валуны, щебень, мелкозём). Характерными элементами этого рельефа являются кары, троги, каровые лестницы.

В течение геологической истории Земли не раз возникали условия, при которых формировались покровы материковых льдов, распространявшиеся на многие миллионы квадратных километров. В областях древнего оледенения устанавливалась определённая зональность климата и геоморфологических процессов, под влиянием которых возникали многочисленные формы и типы рельефа. Следы четвертичного оледенения и формирование определённых форм рельефа установлены в Северной Америке и в Евразии.

Ландшафтообразующее значение на огромных пространствах земного шара имеют формы рельефа, создаваемые мерзлотными и эоловыми процессами. Основными формами рельефа, связанными с многолетней мерзлотой, являются гидролакколиты (бугры с ледяным ядром), морозобойные трещины, термокарстовые воронки, наледи, тетрагональные грунты (валообразные гребни до 2 м высотой и 200 м длиной), термоэрозионные формы (ложбины, овраги, долины).

Эоловый тип рельефа обусловлен деятельностью ветра. Условия эоловых процессов – сухость климата, сильные ветры, отсутствие или разреженность растительного покрова, физическое выветривание горных пород. Такие условия представлены в аридных странах, чаще – в пустынях. При воздействии ветра на скопления рыхлого материала и его выноса образуются дефляционные котловины (длиной до сотен метров), ландшафтные ячеистые пески (сочетание котловин и перегородок между ними), неподвижные дюны, песчаные гряды, барханы и т. д. Наряду с песчаными пустынями широко распространены каменистые и глинистые пустыни из характерных форм рельефа (такыры – замкнутые понижения с ровным днищем, глиняные дюны).

На океанических и морских побережьях своеобразной формой рельефа являются дюны. Они напоминают по своей форме барханы, но имеют более крутые склоны (до 30–50^°, высотой до 50 м), которые могут перемещаться под действием ветра со скоростью 8–10 м в год.

 

Границы ландшафта

Ландшафт – трехмерное тело с естественными границами в пространстве по вертикали и площади. Верхняя граница ландшафта, расположенная в воздушной среде (тропосфере), – неопределенная. Поиск верхних границ ландшафта специалистыгеографы не считают актуальным. К границам ландшафта относят приземный слой воздуха над земной поверхностью мощностью до 30–50 м. Примерно в 10-метровом слое над поверхностью ландшафта распространен растительный покров. Выше внешние границы ландшафта становятся расплывчатыми, хотя и прослеживается движение воздуха, перенос пыльцы, спор, полеты пернатых и насекомых. Пределы ландшафта в атмосфере находятся там, где его влияние на атмосферные процессы исчезает, а климатические различия по горизонтали между ландшафтами сглажены.

Нижние границы ландшафта в литосфере также не могут быть резкими и определяются десятками метров протяженности от поверхности почвы в глубину. Горные породы служат фундаментом ландшафта и постепенно вовлекаются в круговорот веществ. Трансформация солнечной энергии, круговорот влаги, выветривание, геохимическая деятельность организмов, сезонная ритмичность процессов определяют глубину, до которой прослеживается взаимодействие компонентов ландшафта. Годовые колебания температуры почвы распространяются до глубины 20–30 м. Свободный кислород проникает в земную кору до уровня грунтовых вод. Мощность зоны окисления пород – около 60 м. Корневые части растений, микроорганизмы, беспозвоночные сосредоточены в почве. Грызуны, землерои, черви проникают до глубины 5–8 м. Глубина проникновения разных процессов функционирования ландшафта в его твердый фундамент зависит от строения и вещественного состава верхней толщи литосферы.

Ландшафтная дифференциация обусловлена зональными и азональными факторами. Зональность проявляется в теплообеспеченности и увлажнении, т. е. проявляется в климате, азональность – в твердом фундаменте ландшафта. Этими компонентами и определяются ландшафтные границы. Смена ландшафтов в пространстве обусловлена постепенным зональным изменением климата, высоты над уровнем моря, экспозицией склона, изменением морфоструктуры или коренных пород. По этим причинам происходят изменения всех компонентов ландшафта. Пределы их пространственных изменений ограничены естественными границами их распространения. Линейные границы отвечают концепции дискретности геосистем, но дискретность в ландшафтной сфере диалектически сочетается с континуальностью. Поэтому граница не может быть простой линией, а представляет собой переходную полосу различной ширины. Переходы у разных компонентов проявляются неодинаково. Например, климатические границы – расплывчаты, а почвенные, растительности, геологические, морфологические – относительно четкие.

Граница ландшафта складывается из границ отдельных пограничных урочищ и имеет определенную ширину, условно ее рассматривают как линию в масштабе карты. Ширина ландшафтных границ варьирует в широких пределах. Четкие ландшафтные границы связаны с азональными геолого-геоморфологическими факторами и характеризуются более частой изменчивостью в пространстве, чем зональные. Поэтому большинство ландшафтных границ имеет азональное происхождение. Многие границы обусловлены и зональными факторами.