Горы и их классификация | big-archive.ru
Автор admin На чтение 17 мин Просмотров 3.5к. Опубликовано
Общее понятие. Горой обыкновенно называют всякое резко выраженное поднятие, у которого сравнительно легко можно различить подошву, склоны и вершину. Отдельно стоящие горы встречаются крайне редко. Чаще всего горы бывают объединены в большие группы, причем основания их тесно сливаются, образуя общий остов, или цоколь гор, ясно поднимающийся над соседними равнинным» областями.
Исходя из расположения гор в плане, различают отдельно стоящие горы, горные хребты и горные массивы. Первые, т. е. отдельно стоящие горы, как уже говорилось, встречаются сравнительно редко и представляют собой либо вулканы, либо остатки древних разрушенных гор. Вторые, т. е. горные хребты, представляют собой наиболее распространенный тип горных областей.
Горные хребты состоят обыкновенно не из одного, а из многих рядов гор, иногда расположенных очень тесно. В качестве примера можно указать на Главный Кавказский хребет, по северному склону которого различают по крайней мере четыре более или менее ясно выраженных ряда гор. Подобный же характер имеют и другие горные хребты.
Горные массивы представляют собой обширные горные поднятия, одинаково развитые как в длину, так и в ширину.
Горные массивы больших размеров встречаются редко. Чаще всего они образуют отдельные участки горных хребтов. Примером крупного сильно расчлененного массива может служить горная цепь Хан-Тенгри.
Высота гор всегда измеряется по вертикали от подошвы до вершины или от уровня океана и тоже до вершины. Высота от подошвы до вершины носит название относительной. Высота же от уровня океана до вершины — абсолютной. Абсолютная высота дает возможность сравнивать высоты гор независимо от того, где они расположены.
В зависимости от высоты горы делят на низкие (ниже 1 тыс. ж), средние (от 1 до 2 тыс. м) и высокие (выше 2 тыс. м). Когда речь идет о горных хребтах или горных областях, то в них обычно выделяют: мелкогорье, среднегорье и высокогорье. Примерами мелкогорья могут служить Тиманский кряж, Салаирский кряж, а также предгорья многих горных стран. Примерами среднегорья у нас в СССР могут служить Урал, горы Забайкалья, Сихотэ-Алинь и многие другие.
Типы гор, выделенные по признаку их высоты, характеризуются также и особенностями рельефа. Так, например, для высокогорья характерны острые вершины, зазубренные гребни и глубоко врезанные долины (рис. 235, 1). Для высокогорья характерны также снежные вершины и ледники. Горы средней высоты (или среднегорья) имеют обыкновенно округлые и как бы сглаженные формы вершин и мягкие очертания гребней (рис. 235, 2).
Наконец, делят горы еще по их происхождению. Это деление по происхождению для нас особенно важно, ибо оно в значительной мере определяет и характер, и строение, и расположение гор. В зависимости от происхождения (генезиса) выделяют:
1) горы тектонические,
2) горы вулканические,
3) горы эрозионные.
Каждый из указанных типов гор мы разберем отдельно. Горы тектонические в свою очередь подразделяются на складчатые,, складчато-глыбовые и столово-глыбовые.
Складчатые горы. Напомним, что складчатыми горами мы называем те горы, в которых ясно преобладает складчатость.
Складчатые горы встречаются на всех материках и многих островах и являются, пожалуй, наиболее распространенными, а по высоте складчатые горы являются самыми высокими.
Горы, состоящие из одной складки (антиклинали), встречаются сравнительно очень редко-. Гораздо чаще горные хребты состоят из многих параллельно расположенных складок. Кроме того, складки по длине обыкновенно много короче хребтов, в силу чего вдоль линии одного хребта складок может быть несколько.
Уже сама форма складки (в плане) в значительной степени предопределяет вытянутую форму хребтов складчатых гор. Действительно, большая часть складчатых гор имеет характерную форму (Урал, Большой Кавказ, Кордильеры).
Складчатые горы обычно состоят из ряда параллельно расположенных горных цепей. В большинстве случаев горные цепи располагаются очень близко одна к другой, и, сливаясь основаниями, образуют широкий и мощный горный хребет. Горные хребты тянутся на сотни, а иногда и тысячи километров (Кавказский хребет около 1 тыс.
км, Урал свыше 2 тыс. км). Чаще всего большие хребты (в плане) имеют дугообразную форму и реже прямолинейную.
Примерами дугообразных хребтов могут служить Альпы, Карпаты, Гималаи; примерами прямолинейных — Пиренеи, Главный Кавказский хребет, Урал, южная часть Анд и др.
Нередки случаи, когда горные хребты разветвляются и даже расходятся наподобие веера. Примерами разветвляющихся хребтов могут служить горы Памиро-Алая, Южного Урала и многие другие. Вместо слова разветвление многие авторы употребляют слово виргация. В тех случаях, когда ветви хребтов отходят под очень острым углом или располагаются параллельно друг другу, иногда применяется термин «кулисное» расположение хребтов.
Складки, оказавшиеся на поверхности Земли, под влиянием выветривания, работы текучих вод, работы льдов и деятельности других агентов сразу же начинают разрушаться. Антиклинали, как наиболее приподнятые части складчатых гор, разрушаются в первую очередь.
Быстрому разрушению антиклиналей отчасти способствует трещиноватость, характерная для перегибов. Поэтому при сильном разрушении складок на месте антиклиналей нередко возникают долины (антиклинальные долины), а на месте синклиналей — горные цепи. И чем круче складки, тем интенсивнее идет разрушение антиклиналей. В результате наблюдаемые формы гор далеко не всегда соответствуют структурным формам, т. е. формам, обусловленным антиклиналями и синклиналями.
В тех случаях, когда горные, цепи и гряды возникают на месте крыльев антиклинали, падение пластов обычно бывает только в одну сторону. Структура подобных горных, цепей носит название моноклинальной. Гряды же или цепи гор, возникшие на месте крыльев разрушенной антиклинали, называют куэстами, куэстовыми грядами, или куэстовыми цепями. Для куэст типична асимметрия склонов. Куэстовый рельеф широко; распространен на всех материках. Примером могут служить северные предгорья Кавказа.
Столово-глыбовые горы встречаются сравнительно редко.
Они возникают на месте разбитых сбросами равнинных стран, чаще всего сложенных горизонтально залегающими пластами. Приподнятые участки образуют горы обычно столового типа. Степень поднятия участков может быть различна (от десятков метров до тысячи метров). В распределении поднятий и опусканий здесь трудно заметить какую-либо закономерность. Типичным примером столово-глыбовых гор является часть Юрских гор (Столовая Юра), а также Шварцвальд, Вогезы, некоторые участки Армянского нагорья. Примером поднятия столовых форм на меньшую высоту может служить Самарская Лука. Много очень высоких столовых поднятий в южной Африке.
Значительно большим распространением пользуются складчато-глыбовые горы. История образования складчато-глыбовых гор довольно сложная. Рассмотрим в качестве примера основные этапы развития Алтая. Сначала на месте современного Алтая (в конце палеозоя) возникла высокая складчатая горная страна. Потом горы постепенно разрушились и страна стала всхолмленной равниной.
Вулканические горы нам уже достаточно хорошо знакомы. Отметим только особый характер разрушения вулканических гор под действием внешних агентов.
Вершины высоких вулканов, как и вершины других высоких гор, подвергаются энергичным процессам физического выветривания. Здесь, как и в других горах, под влиянием резких колебаний температур образуются мощные накопления скал, камней и глыб. Так же, как и в других горах, по склонам спускаются «каменные потоки». Разница заключается лишь в том, что «каменные потоки» спускаются не только по наружным склонам конуса, но и по внутренним склонам кратера.
На более высоких вулканических горах развиваются ледники, разрушительная работа которых нам уже известна.
Ниже снеговой линии главнейшими разрушителями являются дождевые потоки. Они прорезают рытвины и овраги, радиально расходящиеся от краев кратера по внутренним (кратерным) и внешним склонам (рис. 236). Эти эрозионные бороздки внешних и внутренних склонов вулкана носят название барранкосов. Сначала барранкосы бывают многочисленны и неглубоки, но потом глубина их увеличивается. В результате роста внешних и внутренних барранкосов кратер расширяется, вулкан постепенно понижается и принимает форму блюдца, окруженного более или менее приподнятым валом.
Что же касается лакколитов, то они теряют сначала свой внешний покров, состоящий из осадочных пород. Сначала этот покров разрушается на вершине, потом уже на склонах, у основания остатки покрова вместе с делювиальными плащами держатся значительно дольше. Лакколиты, освобожденные от покрова приподнятых осадочных пород, носят название
Эрозионные горы. Под именем эрозионных гор мы подразумеваем горы, возникшие в результате главным образом эрозионной деятельности текучих вод. Подобные горы могут возникнуть в результате расчленения плоскогорий и плоских возвышенностей реками. Примером таких гор могут служить многие междуречные горы Средне-Сибирского плоскогорья (Вилюйские, Тунгусские, Илимские и др.). Для них характерны столовые формы и долины ящикообразного, а в некоторых случаях даже каньонообразного типа. Последние особенно характерны для расчлененного лавового плато.
Значительно чаще горы эрозионного происхождения наблюдаются в пределах среднегорий. Но это уже не самостоятельные горные системы, а части горных хребтов, возникших в результате расчленения этих хребтов горными потоками и реками.
Вертикальная зональность форм рельефа в горах. Каждый хребет, каждая горная цепь нередко отличаются друг от друга своими формами рельефа. Достаточно сопоставить, например, формы вершин и гребней высокогорьям среднегорья.
Первые отличаются острыми вершинами и зубчатыми гребнями, вторые, наоборот, имеют мягкие, спокойные очертания и вершин, и гребней (рис. 235).
Эта бросающаяся в глаза разница обусловливается многими причинами, но главнейшей из них является высота их над уровнем моря или, точнее, те климатические условия, которые существуют на различных высотах. В зоне гор, расположенной выше снеговой линии, вода находится преимущественно в твердом состоянии (т. е. в состоянии снега и льда). Ясно, что там не может быть ни ручьев, ни речек, а следовательно, и эрозионная деятельность текучих вод будет отсутствовать. Но зато там существуют снега и льды, которые ведут неустанную и в высшей степени своеобразную работу.
Совершенно иначе обстоит дело в нижних зонах, где главнейшими деятелями являются текучие воды. Ясно, что формы рельефа высоких гор, возникающие при одних условиях, будут резко отличаться от форм гор, возникающих при других условиях.
По мере поднятия вверх физико-географические условия меняются не сразу, а с большей или меньшей постепенностью.
Понятно, что и формы рельефа, обусловленные различными физико-географическими условиями, будут сменяться также постепенно. Остановимся на формах рельефа трех наиболее типичных зон: высокогорья, среднегорья и низкогорья.
Формы рельефа высоких гор. Морозное выветривание, работа снега и льда — вот главнейшие факторы, которые больше всего воздействуют на горы, поднимающиеся выше снеговой границы. Разреженный прозрачный воздух благоприятствует нагреванию крутых склонов, лишенных снежного покрова. Облака, временно закрывшие солнце, приводят к быстрому их охлаждению. Таким образом, здесь на больших высотах породы, слагающие горы, подвергаются не только суточным, но и более частым колебаниям температуры. Последнее создает исключительно благоприятные условия для морозного выветривания, а наличие крутых склонов помогает продуктам выветривания быстро скатываться вниз и обнажать поверхность каменных пород для дальнейшего выветривания.
Немалую помощь морозному выветриванию в горах оказывают ветры, скорость которых, как известно, с высотой значительно возрастает.
Поэтому ветры здесь способны сдувать (и выдувать из трещин) не только мелкие пылевые частицы, но и более крупные обломки.
Разнообразие пород, слагающих горы, приводит к неравномерному выветриванию. В результате участки, сложенные более прочными породами, оказываются высоко приподнятыми над общим уровнем участков, сложенных менее прочными породами, При дальнейшем морозном выветривании высоко приподнятые участки принимают формы острых вершин, пиков и окал, что придает гребням горных цепей зазубренную форму.
В тех случаях, когда породы однородны, заостренные вершины в конце концов округляются и становятся плоскими, На их поверхности в результате того же морозного выветривания накапливаются целые «моря» скал и камней. На склонах, и в особенности на крутых, продукты морозного выветривания огромными «каменными потоками» сползают вниз, образуя колоссальные осыпи;. Осыпи, оказавшиеся ниже снежной линии, размываются текучими водами. Осыпи, спускающиеся в области питания ледников и на края ледников, уносятся ледниками.
Так происходит разгрузка крутых склонов высоких гор от продуктов морозного выветривания.
В высоких горах, помимо морозного выветривания, как уже говорилось, огромную разрушительную работу ведут снега и льды.
О том, какие формы рельефа возникают в результате ледниковой и Парообразующей деятельности, мы уже достаточно говорили. Эти формы в пределах высокогорья и будут господствующими. Выше современной снеговой линии обычно бросаются в глаза острые вершины, пики и зубчатые гребни с карами и ледниковыми цирками. У снеговой линии — ледниковые долины с моренами и кары. Еще ниже — следы древних ледников и кары, на дне которых озера или болота или просто водосборная воронка.
Формы рельефа высокогорья впервые стали изучаться в Альпах. Отсюда все высокие горы с острыми вершинами, пиками, острыми зубчатыми гребнями, карами, снегами и ледниками стали называть горами альпийского типа. Наряду с этим и все формы, характерные для высоких гор, нередко в географической литературе называют альпийскими формами.
Формы рельефа низкогорий и среднегорий. Обратимся теперь к нижним участкам гор, которые по высотам и господствующим формам можно отнести к мелкогорью и среднегорью. Здесь уже нет ни вечных снегов, ни ледников.
Иногда, впрочем, могут быть следы древних оледенений, в большей или меньшей степени измененные работой текучих вод и других агентов. Это обычно полуразрушенные троги, кары и цирки, по дну которых разместились озера и речки. Кое-где сохранились остатки морен, сглаженные скалы и типичные ледниковые валуны.
В горах средней высоты значительно слабее выражено морозное выветривание, имеющее место лишь в холодные периоды года. Правда, здесь интенсивнее протекает химическое и органическое выветривание, но площади распространения этого выветривания значительно меньше. Происходит это потому, что склоны характеризуемых нами гор более отлоги, в силу чего продукты выветривания чаще остаются на месте и задерживают дальнейшее выветривание.
На тех же участках, где каменные породы выходят на поверхность, они быстро выветриваются и приобретают различные, иногда очень характерные формы.
Если выше снежной линии главнейшим разрушителем были морозное выветривание, снега и льды, то здесь главнейшими разрушителями являются текучие воды.
Для гор вообще характерно большое количество рек и всякого рода водотоков. Даже в пустынных странах горы всегда богаты водой, потому что количество осадков с высотой обычно увеличивается. Очень показательными в этом отношении могут быть горы Тянь-Шаня и Памиро-Алая в Средней Азии, откуда получают свое питание такие мощные реки, как Сыр-Дарья и Аму-Дарья.
Реки гор отличаются большим уклоном своих русел, бурным течением, обилием порогов, каскадов и водопадов, что обусловливает их огромную разрушительную силу. Наконец, нельзя не отметить и того, что горные реки, питающиеся талыми водами снегов и ледников, в летнее время ежедневно имеют большой подъем уровня вод, что также увеличивает их разрушительную силу.
Все это вместе взятое приводит к тому, что склоны гор прорезаются большим количеством поперечных долин. Последние часто имеют характер ущелий. Ущелья в зависимости от прочности пород, слагающих их склоны, могут быть очень глубокими и- узкими. Но, как бы ни были крепки породы, крутые склоны ущелий все же постепенно разрушаются, становятся отлогими и ущелья превращаются в обычные широкие долины.
Если высота гор не превышает высоты снеговой линии, то вся главнейшая работа по разрушению гор совершается реками. Верховья горных потоков, врезаясь в склоны, доходят до водораздельных гребней. Здесь они встречаются с верховьями рек противоположного склона, и долины их мало-помалу соединяются и разрезают хребты гор на части. При дальнейшей работе рек горные цепи распадаются на отдельно стоящие горы, которые в свою очередь распадаются на части. Так, на месте горных хребтов в результате работы одних только текучих вод могут получиться холмистые страны. Чем ниже становятся горы, тем отложе делаются их склоны, и речки, стекающие со склонов, уже не могут иметь прежней разрушительной силы.
Тем не менее реки продолжают свою работу. Они отлагают продукты разрушения на дне долин, заносят котловины и подмывают склоны. В конечном итоге горы могут быть разрушены до основания, и на месте их останется выровненная, слабо всхолмленная поверхность. Только редкие сохранившиеся, отдельно стоящие горы еще напоминают о бывшей здесь когда-то горной стране. Эти оставшиеся отдельно стоящие горы носят название останцевых гор, или гор-свидетелей (рис. 237 а, б, в). Выровненная же, слабо всхолмленная поверхность, оставшаяся на месте гор, называется пенепленом, или просто выровненной поверхностью.
Если области мелкогорья и среднегорья оказываются в условиях сухого климата (в пустынях и полупустынях), то при образовании мелких форм большое значение приобретает ветер. Ветер, как уже говорилось, помогает выветриванию, унося частички образовавшихся рыхлых пород. Кроме того, в пустынных странах ветер нередко несет песок. Под ударами песчинок стойкие породы полируются, менее же стойкие разрушаются.
Процесс разрушения гор совершается настолько быстро, что если бы горы перестали испытывать поднятие, то все они оказались бы разрушенными до основания в течение одного-двух геологических периодов. Но этого не происходит, потому что под влиянием внутренних сил Земли рост гор (поднятие) обычно продолжается очень долгое время. Так, например, если бы Уральские горы, возникшие как высокая горная страна в конце палеозойской эры, не испытывали дальнейших поднятий, они давно бы исчезли. Но благодаря повторным поднятиям, несмотря на непрерывное разрушение, эти горы продолжают существовать.
При разрушении гор возможны два случая. Первый случай: поднятие гор протекает медленнее, чем их разрушение. При этих условиях высота не может увеличиться, а может только уменьшиться. Когда поднятие гор протекает быстрее разрушения, тогда горы повышаются.
Для понимания характера каждых изучаемых нами гор необходимо обращать особое внимание на следующие моменты:
1.
Для складчатых гор — время возникновения первых складок и время образования последних складок. Для глыбовых — состояние данной горной страны перед началом разломов и время первых и последних передвижек пластов земной коры по трещинам.
2. Состояние гор к началу ледникового периода и в период оледенения.
3. Состояние и жизнь гор в послеледниковое время.
Первое, помимо возраста гор, дает нам представление об основных крупных формах и расположении самих хребтов. Кроме того, здесь мы узнаем о характере горных пород и способах их залегания, что имеет большое значение в дальнейшем формировании гор.
Второе, т. е. состояние гор к началу ледникового периода и в период оледенения, особенно важно для тех гор, которые подвергались оледенению. Ледники в зависимости от их характера (материковые льды, долинные ледники и др.) могут очень сильно изменить даже крупные формы рельефа гор.
Состояние гор в послеледниковое время в значительной мере определяет характер деталей форм.
Наибольшее значение в данном случае имеет климат. Так, например, в условиях холодного климата морозное выветривание, работа снегов и льдов могут иметь место на всех высотах. Поэтому здесь не только высокие горы, но и горы средней высоты имеют альпийские формы (хребты Анадырский, Корякский и др.).
По возрасту различают горы молодые и древние. Однако следует различать возраст гор геологический и геоморфологический. Геологический возраст — это время первого образования складчатой структуры. Геоморфологический возраст — это время последнего образования горного рельефа. В природе встречаются горы, сформировавшиеся как складчатые структуры в каледонскую эпоху, но рельеф их формировался в четвертичное время под влиянием новых орогенических движений. Геоморфологически древние горы длительное время подвергаются разрушению. В рельефе они чаще всего являют вид пенепленов, или гор-останцев. Формы рельефа древних гор мягкие, с пологими склонами.
Склоны в условиях достаточно влажного климата покрыты мощным плащом делювиально-эллювиальных образований. Долины рек хорошо разработаны. Молодые горы имеют большую высоту, сильно расчлененную поверхность, амплитуда высот в них большая. Долины часто имеют характер ущелий, теснин. На них, как правило, развиваются современные ледники. Рельеф молодых гор характеризуется резкими крутыми: формами. Примером таких гор являются Кавказские горы.
—Источник—
Половинкин, А.А. Основы общего землеведения/ А.А. Половинкин.- М.: Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР, 1958.- 482 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
Островные горы степной зоны и их генезис
ОСТРОВНЫЕ ГОРЫ СТЕПНОЙ ЗОНЫ И ИХ ГЕНЕЗИС
INSELBERGS OF THE STEPPE ZONE AND ITS GENESIS
В.П.Чичагов
V.P.Chichagov
Институт географии РАН
(119017 Москва, Старомонетный пер.
29)
Institute of Geography RAS
(29 Staromonetny pereulok, Moscow, 119017)
e-mail [email protected]
Приведены результаты геоморфологического анализа островных гор степных равнин Центральной Азии: останцов, структурных, эрозионных и откопанных гор.
The results of geomorphological analysis of the island mountain steppe plains of Central Asia: remnants, structural, erosion and dig to reveal of the mountains.
В семиаридных и аридных условиях, в пределах сухостепных и степных равнин формируются весьма своеобразные ландшафты островных гор [3]. Впервые они наблюдались и описывались плеядой замечательных русских исследователей Центральной Азии, возглавляемой Н.М.Пржевальским и завершившейся В.А. Обручевым, изучались многими зарубежными учеными, из представлений которых автору ближе взгляды С.Пассарге, В.Борнхардта, В.М.Дэвиса, В.Пенка и А.Болига. В начале XXI в вопросы формирования островных гор были подробно рассмотрены Г.
Ф.Уфимцевым [5].
Генезис и морфология островных гор весьма разнообразны, но объем понятия «островная гора» расплывчат. В первичном понимании – это невысокая, сформированная в пределах обширной окружающей ее семиаридной равнины – пенеплена в понимании В.М.Дэвиса, в условиях нисходящего развития рельефа, более или менее симметричная форма денудационного происхождения. Относительно размеров островных гор нет полного единства взглядов. В сущности высокий изолированный вулкан Килиманджаро, возвышающийся над бескрайней африканской равниной, является островной горой, также, как и останец среди скальной равнины, отдельный монаднок или могота. Вообще говоря, и крупный вулкан, и останец могут считаться крайними членами обширного ряда островных гор, но в процессе наших исследований предпочтение отдавалось денудационной линии эволюции, в данном случае останцу, а не вулкану. И вряд ли нужно так расширять это понятие и его сужать, ограничивая только останцами [4].
Термин «останец» — Restberg – был введен в 1911 г.
А.Зупаном, но позже Зупан использовал термин Rumpfrestberge – «остаточные горы-останцы» [3, с. 343]. Эти исходные представления позволяют сузить объем рассматриваемого понятия и ограничить его рамками генетического ряда: останец – холм – низкая гора, каждая форма которого формируется на аридной равнине по деструктивному пути – разрушения и снижения. Это позволит избежать отнесения «островной горы» к терминам широкого пользования, но не может, разумеется, устранить дискуссионность вопросов морфологии, генезиса, региональных различий и эволюции этих форм.
В пределах степных равнин Евразии и афро-азиатского аридного пояса формируются эти образования двух классов: эндогенного и экзогенного. Первые представлены вулканическими конусами, небольшими, но резко очерченными антиклинальными поднятиями, соляными куполами. Вторые имеют денудационное происхождение и обладают достаточно высокой геоморфологической информативностью. Ниже приводятся результаты изучения автором денудационных островных гор платформенного типа.
Полученные нами данные позволяют судить о том, что наибольшее морфологическое и генетическое разнообразие этих форм встречается не в экстрааридных равнинах Африки, Среднего Востока и Центральной Азии, а в пределах впервые описанных В.А. Обручевым [2] и изученных нами аридных сухостепных и степных равнин Центральной Азии [6-8].
Среди многообразия островных гор Восточной Монголии наиболее распространены четыре группы: останцы, структурные, эрозионные и откопанные горы.
Останцовый рельеф подразделяется нами на два типа. Одни, более молодые останцы и островные горы произошли из исходных подгорных и цокольных речных равнин, имеют смешанное эрозионно-дефляционное происхождение; другие — более древние расположены на плоских денудационных водораздельных равнинах и имеют денудационное происхождение.
Останцы первого типа не потеряли связь с исходными равнинами. Их морфология связана с погребенным рельефом скального цоколя и во многих случаях определяется его петрографическим составом: останцы эффузивов разбросаны хаотично, их морфология произвольна.
Останцы интрузивных пород имеют форму вертикальных башен, нередко приурочены к бортам балок, врезанных в наклонную подгорную поверхность. Высота останцов здесь увеличивается от 2-3 до 15-20 м. вниз по течению, а их поверхность фиксирует наклонный уровень исходной наклонной равнины. Водораздельные останцы имеют высоты от 20 до 35 м., холмообразную форму независимо от состава слагающих их пород. Особый тип представляют останцы в виде холмов и коротких гряд из крупнокристаллических пегматитов, испытавших длительное глубокое выветривание, сильно трещиноватых, изобилующих пустотами, нередко продутыми ветрами насквозь. Интересно, что такие «останцы-скелеты» весьма устойчивы к разрушению ливнями, ветрами и снежными буранами; они могут в условиях континентального климата сохраняться очень долго.
Островные горы первого типа – это вырезанные эрозией и дефляцией, пространственно обособленные от исходной равнины и потерявшие с ней связь горы с высотами до 200-300 м. и склонами крутизной 3-20?.
Они обладают поразительно большой геоморфологической информативностью: включают фрагменты селеподобных и песчаных потоков, иногда разделенные погребенными почвами, небольшие осыпи и отседания, следы палеосейсмодислокаций. Возраст этих гор — средний и верхний плейстоцен, т.е. образовались они в геологическом масштабе времени довольно быстро.
Ко второму типу относятся структурные, сложенные скальными породами разрозненные пьедестальные, нередко окруженные педиментами островные горы с высотами 200-700 м, крутизной склонов 5-12? и в отдельных случаях с одной или двумя денудационными ступенями. Их вершинная поверхность обычно слегка выпуклая, но в отдельных случаях сохраняет следы полого вогнутых широких реликтовых ложбин или долинообразных понижений. В отдельных случаях понижения оконтуривают островные горы этого типа. Эти островные горы полностью утратили связь с исходным рельефом. Фрагменты древних эрозионных форм в их пределах свидетельствуют о раннем этапе формирования эрозионной сети, ныне не выраженной в современном рельефе.
В плане горы имеют округлую, элипсовидную, реже лопастную форму, созданную расчленением широкими балками с очень пологими продольными профилями. Горы этого типа очень древние и, по-видимому, являются свидетелями заключительного этапа формирования Восточно-Монгольской молодой плиты в позднем мезозое-раннем кайнозое, т.е. формировались чрезвычайно долго.
Откопанные из под мощного чехла позднемеловой-палеогеновой коры выветривания островные горы – борнхардты – с высотами до 100±20 м. приурочены к понижениям в кровле крупных денудационных гранитных равнин, испытавших глубокое выветривание, вырезаны из них ливневыми водами и испытали длительную и мощную дефляцию. Это крутосклонные, сильнотрещиноватые пирамиды неправильной формы, окаймленные округлыми понижениями. Также, как упоминавшиеся выше останцы пегматитов, пронизаны сквозными ходами и отверстиями, достигли предельной стадии и весьма устойчивы к разрушениям экзогенными процессами. Отличительной чертой откопанных островных гор являются многочисленные тафони разной формы и размеров.
В заключение повторим, что отличительной чертой островных гор является их высокая научная информативность по сравнению с окружающими их равнинами. Наиболее высокие из них, такие как репрезентативный вулкан, расположенный в пределах обширных сезонно-засушливых равнин Африки, Килиманджаро, содержит в ледниковой шапке важную научную информацию о трех резких климатических изменениях на протяжении голоцена в этом и смежных с ним регионах: ~8.3 тыс. л.н. (похолодание), 6,0-5,2 тыс. л.н. (похолодание и «второй влажный период» в Африке) и 4 тыс. л.н. (аридизация). Эти события сопровождались значительными изменениями ледниковых полей Килиманджаро, водности озер и могли служить причиной деградации некоторых цивилизаций древности [1]. Рассмотренные выше низкие денудационные островные горы, несмотря на их гораздо меньшие размеры и внешнюю информационную безнадежность, изобилуют следами внеледниковых природных обстановок прошлого. Впервые автору в 1956 г. удалось обнаружить аллювиальные рыхлые валунно-галечниковые отложения мощностью в несколько метров на высотах 40-50м в пределах одиночной островной горы в устье р.
Дзабхан на юго-восточной окраине Котловины Больших Озер в Центральной Азии. Поразительна хорошая сохранность этих крупных обломочных отложений, в современную эпоху совершенно не свойственных мелкозернистому песчаному аллювию этой реки и принимающему ее озерному бассейну. Как было отмечено выше, на склонах отдельных островных гор расположены потоки обломочных и песчаных отложений, включающих погребенные почвы. Таким образом, каждую островную гору в пределах степных равнин необходимо детально исследовать, раскапывать как песчаные поверхностные отложения, так и обломочные осадки, под которыми могут быть более информативные тонкие. Анализируя последние современными методами, можно получить важную эколого-геоморфологическую информацию, восстановить историю формирования окружающих островные горы засушливых равнин.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Михаленко В.Н. Глубинное строение ледников тропических и умеренных широт.. М.: ЛКИ, 2007. 320 с.
- Обручев В.А. Восточная Монголия.
Географическое и геологическое описание.. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1947. Ч.1. 351 с. - Пенк В. Морфологический анализ. М.: Географгиз, 1961. 359 с.
- Тимофеев Д.А. Терминология денудации и склонов. Материалы по геоморфологической терминологии. М.: Наука, 1978. 241 с.
- Уфимцев Г.Ф. Горы Земли.. М.: Научный мир, 2008. 351 с.
- Чичагов В.П. О роли дефляции в формировании рельефа островных гор Восточной Монголии // География и природные ресурсы. 1993. №3. С.102-105.
- Чичагов В.П. Деструктиный рельеф Гобийского пенеплена в Юго-Восточной Монголии // Геоморфология. 1994. № 4. С. 94-110.
- Чичагов В.П. Генетические и динамические особенности рельефа островных гор Восточной Монголии // Геоморфология. 1995. №4. С. 92-106.
Географическое и геологическое описание.. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1947. Ч.1. 351 с.эрозионная | Путешествие по Брянску
Долина Десны — самая крупная эрозионная форма рельефа на поверхности Брянщины.
Эрозия — разрушение почв и горных пород текучими водами, один из основных процессов формирования рельефа земной поверхности.
Состоит из механического размыва почв и горных пород (собственно эрозия), химического растворения слагающего их материала (коррозия) и шлифовки дна русла водотока твердыми обломками пород, переносимыми водой (корразия). Размеры водной эрозии зависят от массы воды, переносимой потоком, и скорости его течения. Эрозия возрастает при увеличении объема и укрупнении размеров взвешенных и влекомых наносов.
Различают плоскостную эрозию, вызываемую совокупной деятельностью талых и дождевых вод на всей поверхности склона, что приводит к его выравниванию и снижению, и линейную — овражную эрозию, интенсивно проявляющуюся на ограниченных участках местности и усиливающую их расчлененность.
Между плоскостной и линейной эрозией существуют промежуточные виды, в результате которых на склонах возникают зачаточные формы -борозды. В дальнейшем, при развитии регрессивной (пятящейся) эрозии формируются овраги, балки, долины и другие линейно вытянутые отрицательные формы рельефа. В пределах днищ речных долин развитие рельефа в большей степени обусловлено процессами боковой и глубинной эрозии.
В результате эрозии в условиях спокойного тектонического режима происходит общее, хотя и неравномерное понижение местности. Наиболее низкие отметки, до которых в данном районе проявляется эрозия, соответствуют местному базису эрозии; общим базисом эрозии в пределах почти всей поверхности суши служит уровень Мирового океана.
По интенсивности проявления эрозионных процессов различают происходящую в естественных условиях, нормальную эрозию, при которой снос почвы не превышает темпа почвообразования и не отмечается существенного разрушения почвенно-растительного покрова, и ускоренную эрозию, вызываемую главным образом нерациональным ведением хозяйства (а также естественными причинами, напр., сильными и продолжительными ливнями) и приводящую к необратимым изменениям почвенно-растительного покрова.
Эрозионные формы рельефа — совокупность форм рельефа, образованных главным образом разрушительной (эродирующей) деятельностью постоянных и временных водотоков. Включают эрозионные горы, речные долины и террасы, овраги, промоины и др.
Речные долины — отрицательные линейно вытянутые формы рельефа, образованные главным образом эрозионной деятельностью рек; многие из них (особенно крупные) имеют тектоническое заложение. Речные долины повторяют в основных чертах направления рек, обладают общим падением от истоков к устью и (в поперечном профиле) от бортов долины к тальвегу. Поперечный профиль речной долины в зависимости от ее возраста, стадии развития, геологического строения местности и других факторов может иметь корытообразную,
V-образную, U-образную или другие формы. Речные долины обычно включают русло, пойму, надпойменные террасы и коренные берега, близ устья иногда формируются дельты.
Долина реки Десны в плане имеет коленообразный рисунок, резко меняет направление от субмеридионального на субширотное, при этом ширина долины на отдельных участках существенно меняется. Долина реки асимметричная: правый берег на значительном протяжении крутой и обрывистый, левобережье-террасировано. Высота правого коренного берега долины Десны у г.
Брянска — 65-70 м. Правобережные террасы долины почти повсеместно размыты боковой эрозией реки и сохранились фрагментарно. По левобережью они встречаются повсеместно. В современной долине Десны многие исследователи выделяют до четырех «видимых» террас. Верхние террасы (четвертая — днепровская и третья — московская) не получили достаточного геологического и геоморфологического обоснования.
Верхние террасы формировались при низком положении земной коры, когда реки были врезаны неглубоко в первичную (морскую) равнину и потому могли создавать широкие долины. Так, ширина четвертой террасы достигает 10-20 км; ее высота, над меженным уровнем воды в р.Десне, в левобережной части долины достигает 50-75 м, в то время как в правобережной не превышает 20-25 м. Высота третьей террасы — 25-40 м. Современное высотное положение террас определено новейшими и современными тектоническими движениями земной коры. Верхние террасы в дальнейшем были перекрыты ледниковыми и водно-ледниковыми отложениями (в пределах границ Днепровского ледника), а в перигляциальной зоне — озерно-ледниковыми песками, супесями и лессовидными суглинками.
Нижние (валдайские) террасы р.Десны были детально изучены у с.Павловка Выгоничского района Брянской области и стали эталонами для валдайских террас рек Восточно-Европейской равнины.
Вторая терраса имеет относительную высоту 10-12 м в верховье Десны и постепенно повышается до 20-25 м на нижнем отрезке долины. В цоколе террасы залегают микулинские аллювиальные и озерные суглинки, которые перекрыты толщей разнозернистых песков ранне-валдайского возраста мощностью до 12-15 м. Ширина террасы-до 2 км. Формирование ее верхнего песчаного горизонта происходило в первую максимальную стадию валдайского оледенения, когда существовали наиболее суровые (холодные и сухие) климатические условия и долины рек заполнялись продуктами физического выветривания. Уступ террасы сформировался во время потепления между первой и второй фазами валдайского оледенения, когда реки испытали незначительное (до 8-12 м) врезание.
Первая терраса сформировалась в конце валдайской ледниковой эпохи, а ее уступ — в раннем голоцене.
Высота террасы изменяется от 6-8 до 10-12 м; ширина ее — до 2-3 км. По левобережью Десны она выражена повсеместно, на правом берегу — фрагментарно.
Река Десна имеет очень широкую пойму, нередко в 30-40 раз превышающую ширину русла реки и достигающую на некоторых участках 4-5 км. Высота поймы 3-5 м, на отдельных отрезках меняется на 1-3 м, а в целом нарастает вниз по долине. Мощность пойменного аллювия нормальная, местами несколько выше нормы и составляет на Владимирском поперечнике (Рогнединский район) 7-10 м, на Брянском -12 м, Трубчевском — 15 м. Средняя скорость нарастания мощности пойменного аллювия в голоцене составила примерно 1 мм за два года. В результате бокового смещения русла реки пойма Десны периодически обновляется (примерно за 700-1500 лет), перерабатывается русловыми и пойменными процессами. В связи с сильной распашкой придолинных склонов и усилением плоскостной эрозии на пашне в русло реки и на пойму в последние десятилетия стало поступать все больше твердого стока, что привело к заиливанию русел и пойм, к падению продуктивности заливных лугов.
Эрозия делает горы красивыми – Метагеолог
То, что делает горы такими красивыми и завораживающими, это не столько их высота, сколько их крутизна . Альпинисты и туристы стекаются в Высокие Гималаи не для того, чтобы заболеть высотной болезнью, а для того, чтобы насладиться величием ландшафта, опытом созерцания пейзажей, которые требуют, чтобы вы подняли голову. Горы создаются глубинными геологическими процессами , которые поднимают поверхность земли, но это эрозия , который создает пейзаж, который мы любим.
Эрозию часто преподают в терминах нежных повседневных процессов – отваливаются крошечные фрагменты породы и замедляется смывание вниз по течению. За ужасающим простором глубокого времени такие крошечные события действительно могут смыть горы. Но горные районы могут подниматься со скоростью несколько сантиметров в год — действительно ли мелкомасштабное механическое выветривание достаточно быстро, чтобы не отставать от такого быстрого подъема? Эрозия в горах также связана с более быстрыми процессами: оврагами рек, шлифованием ледников и многочисленными оползнями.
Если вам когда-либо доводилось бывать в высоких горах, таких как Гималаи, вы наверняка замечали, как часто случаются оползни. В недавней научной статье делается попытка количественно определить, как их частота связана с другими факторами.
Ларсен и Монтгомери из Вашингтонского университета изучали район Намче Барва в восточных Гималаях. Это область, где горные породы очень быстро выносятся на поверхность из-за высокой скорости эрозии. Через этот район протекает могучая река Цангпо-Брахмапутра, и ее влияние может распространяться глубоко в землю, создавая тектоническую аневризму.
Река размывает только небольшой участок, но имеет более широкое влияние. Наши авторы начинают с описания пороговой парадигмы склона холма . Эту концепцию понимают трехлетние дети: если вы выкопаете яму в песочной яме, как только край достигнет определенной крутизны, песок соскользнет обратно в вашу яму, независимо от того, как быстро вы копаете. В гористой местности, если скорость эрозии достаточно высока, склоны холмов ограничены прочностью материала породы.
«Считается, что вертикальный врез реки в коренную породу делает склоны холмов чрезмерно крутыми с уклонами около порогового угла, увеличивая рельеф до тех пор, пока гравитационное напряжение не превысит прочность материала и не произойдет оползень коренной породы».
В таких местах, как Намче-Барва, с высокой скоростью подъема и эрозии, мы ожидаем увидеть множество оползней. Чтобы проверить это, они использовали массив данных дистанционного зондирования, в том числе рассекреченные снимки со спутников-шпионов, чтобы нанести на карту более 1500 оползней за период в 33 года. При рассмотрении области, подверженной разной скорости эрозии, была обнаружена грубая корреляция между скоростью оползневой эрозии, силой ручьевой эрозии и даже возрастом охлаждения метаморфических пород. В районе исследования была обнаружена разница в скорости эксгумации на порядок, что соответствовало крошечной разнице в 3 градуса в среднем угле наклона.
Помимо предоставления доказательств важности оползней, они нашли понимание процессов.
Они видят связь между крупными прорывами оползневых дамб (затоплениями) и оползнями: наводнения вызывают большую эрозию у подножия склона, дестабилизируют склоны долины и вызывают серию небольших оползней.
Еще одна недавняя статья Джеймса Спотила из Технологического института Вирджинии также содержит полезные данные, просто рассматривая горы в деталях. Он провел подробный анализ топографических данных гор по всему миру.
Просмотрите фотогалереи, сделанные в горах, и вы обнаружите, что большинство снимков сделаны с пиками и горными хребтами — вот где красота. Напротив, модели горной эрозии (концептуально) всматриваются в долины. Хребты и пики рассматриваются как следствие процессов формирования долины, а на карте просто как негативное изображение дренажных сетей.
Спотила предполагает, что самые высокие пики будут формироваться там, где встречаются два хребта, на «разделительных стыках». Высокие пики часто имеют широкую форму пирамид, образующихся там, где встречаются три ледниковые или речные долины (и, следовательно, там, где встречаются два хребта).
Пики такой формы могут быть механически более устойчивыми, чем отдельные гребни. Используя цифровую топографию для изучения 255 самых выдающихся вершин мира, Спотила обнаружил, что 91% исследованных выдающихся пиков находятся на разделительных стыках. Из них все имеют форму пирамиды.
Самые высокие горы центрального Непала содержат большинство самых высоких пиков в мире. Гималаи изрезаны рядом крупных рек. Высокие пики предпочтительно расположены недалеко от водоразделов между этими реками — схема дренажа определяет расположение самых высоких пиков.
Как только горы становятся пирамидальными и имеют плоские треугольные грани, они становятся более устойчивыми к эрозии. Например, в Гималаях плоские склоны, как правило, не покрыты ледниками. Это может сделать их более стабильными с течением времени. Некоторые рабочие говорили о «тефлоновых пиках», возвышающихся над ледяной циркулярной пилой. Последние модели эволюции ландшафта подчеркивают важность миграция стока делится с течением времени.
Однако, если пики дренажных водоразделов стабильны с течением времени, они закрепят общие схемы дренажа, сделав их гораздо более стабильными.
Эти детали эрозии гор могут показаться оторванными от тектонических исследований гор, но на самом деле так много аспектов горной геологии прекрасно переплетены. Эрозия гор влияет на процессы, происходящие глубоко внутри земной коры, позволяя материалу течь к поверхности — модели течения в земной коре связаны с моделями дренажа посредством эрозии. То, что эти модели течения земной коры фиксируются в пространстве из-за того, как формируются пики и хребты, — прекрасная идея о красивых местах.
claimtoken-50c4761181470
Первая фотография оползневой зоны, регион Аннапурна в Непале, предоставлена Жюльеном Лагардом на Flickr в рамках Creative Commons Вторая фотография Маттерхорна, Швейцарские Альпы, предоставлена Мартином Янсеном на Flickr в рамках Creative Commons7 9, И. и Монтгомери Д. (2012).
Оползневая эрозия в сочетании с тектоникой и речным разрезом Nature Geoscience, 5 (7), 468-473 DOI: 10.1038/NGEO1479
Roering, J. (2012). Тектоническая геоморфология: Оползни ограничивают горный рельеф Nature Geoscience, 5 (7), 446-447 DOI: 10.1038/ngeo1511
Спотила, Дж. (2012). Влияние структуры дренажного водораздела на распределение горных вершин Geology, 40 (9), 855-858 DOI: 10.1130/G33338.1
How Erosion Builds Mountains — Scientific American
Горы вызывали благоговение и вдохновляли художников и искателей приключений во всем мире. существование. Недавние исследования привели к новому важному пониманию того, как появились эти самые великолепные образования на Земле. Горы создаются и формируются, по-видимому, не только движением обширных тектонических плит, составляющих внешнюю часть Земли, но также климатом и эрозией. В частности, взаимодействие между тектоническими, климатическими и эрозионными процессами сильно влияет на форму и максимальную высоту гор, а также на количество времени, необходимое для строительства или разрушения горного хребта.
Парадоксально, но формирование гор, по-видимому, в такой же степени зависит от разрушительных сил эрозии, как и от созидательной силы тектоники. Фактически, после 100 лет рассмотрения эрозии как слабого брата тектоники, многие геологи теперь считают, что эрозия на самом деле может быть сильной в семье. По словам одной исследовательской группы, «наслаждайтесь иронией, если горы обязаны своими [мышцами] барабанному бою крошечных капель дождя».
Из-за важности горообразования в эволюции Земли эти открытия имеют большое значение для наук о Земле. Для геолога земные равнины, каньоны и особенно горы раскрывают контур развития планет на протяжении сотен миллионов лет. В этой обширной истории горы указывают, где события в земной коре или непосредственно под ней, такие как столкновения тектонических плит, подбросили этот поверхностный слой ввысь. Таким образом, горы являются наиболее наглядным проявлением действия мощных тектонических сил и огромных временных отрезков, в течение которых эти силы действовали.
Попытки понять горообразование имеют долгую историю. Одной из первых комплексных моделей эволюции гор во времени был «Географический цикл», опубликованный в 1899 году. Эта модель предлагала гипотетический жизненный цикл горных хребтов, от бурного рождения, вызванного кратким, но мощным спазмом тектонического подъема, до постепенного оползания. в «старость», вызванную медленной, но стойкой эрозией. Красота и логика географического цикла почти столетие убеждали геологов не обращать внимания на его непреодолимые ограничения.
В 1960-х годах революция в тектонике плит объяснила, как горообразование вызывается горизонтальными движениями обширных блоков литосферы — относительно прохладной и хрупкой части внешней поверхности Земли. Согласно этой широкой схеме, внутренняя тепловая энергия формирует поверхность планеты, сжимая, нагревая и разрушая литосферу, толщина которой варьируется от 100 километров или менее под океанами до 200 километров или более под континентами. Литосфера не является сплошной оболочкой, а подразделяется на десятки плит.
Приводимые в движение теплом снизу, эти плиты движутся относительно друг друга, объясняя большинство знакомых нам поверхностных явлений и явлений, таких как землетрясения, океанские бассейны и горы.
Ученые Земли никоим образом не отвергают тектонику плит как движущую силу горообразования. Однако за последние несколько десятилетий они пришли к выводу, что горы лучше всего описывать не как результат одной только тектоники, а скорее как продукт системы, которая включает в себя помимо тектонических процессов эрозионные и климатические процессы и имеет множество сложных связи и обратные связи между этими тремя компонентами.
Роль тектоники
ТЕКТОНИКА ПЛИТ до сих пор обеспечивает базовую структуру, объясняющую распределение гор по поверхности Земли. Горообразование до сих пор объясняется как добавление массы, тепла или некоторой комбинации того и другого к площади земной коры (кора — это верхняя часть литосферы). Более толстая или горячая кора поднимается вверх, образуя горы, потому что кора фактически плавает на мантии под ней, а кора либо более толстая, либо более горячая (менее плотная) всплывает выше.
Тектоника плит способствует утолщению земной коры либо за счет бокового сближения соседних плит, либо за счет восходящего потока тепла и магмы (расплавленной породы).
Конвергенция тектонических плит обычно происходит одним из двух способов. Одна плита может скользить вниз или погружаться под другую в мантию. На границе зоны субдукции верхняя плита утолщается в результате сжатия и притока магмы при плавлении опускающейся плиты. Многие горы, в том числе почти все хребты, окружающие Тихий океан в геологически активной зоне, известной как огненное кольцо, образовались в результате субдукции. С другой стороны, при столкновении континентов ни одна из плит не погружается в мантию, и поэтому вся масса, добавленная в результате столкновения, способствует образованию гор. Такие столкновения создали некоторые впечатляющие рельефы, такие как Тибетское нагорье и Гималаи, горный массив, включающий 10 самых высоких вершин мира.
Поток магмы и тепла к земной коре — например, во время вулканической активности — также может способствовать горообразованию.
Самые длинные горные цепи Земли — срединно-океанические хребты — являются результатом выброса магмы по мере того, как соседние плиты расходятся, образуя новую кору под океаном. Эти хребты проходят через Атлантику, восточную часть Тихого и Индийского океанов, как шов на бейсбольном мяче; длина одного только Срединно-Атлантического хребта составляет более 15 000 километров, и он возвышается на 4 000 метров над окружающими абиссальными равнинами дна океана. На суше тепло, связанное с потоком магмы, также может помочь поднять большие площади, сделав литосферу менее плотной и более плавучей на подстилающей мантии.
Климат и эрозия
Возникающий системный взгляд на горообразование добавляет к этим тектоническим явлениям часто тесно переплетающиеся эффекты эрозии и климата. Эрозия включает дезагрегацию коренных пород, снятие наносов со склонов и перенос наносов реками. Сочетание эрозионных агентов, воздействующих на конкретный ландшафт, — силы тяжести, воды, ветра и ледникового льда — зависит от местного климата, крутизны рельефа и типов горных пород на поверхности или вблизи нее.
Климат неразрывно связан с эрозией, поскольку он влияет на среднюю скорость потери материала в ландшафте. В целом более влажные условия способствуют более высокой скорости эрозии; однако большее количество влаги также способствует росту растительности, которая помогает «бронировать» поверхность. Горы в полярных широтах наименее подвержены эрозии отчасти из-за засушливости холодного климата и отчасти из-за того, что континентальные ледяные щиты, такие как в Гренландии и Антарктиде, обычно примерзают к подстилающим породам и вызывают небольшую эрозию. Напротив, горные ледники, такие как европейские Альпы и Сьерра-Невада в Калифорнии, агрессивно атакуют подповерхностные породы, так что этот тип ледника может быть самым сильным эрозионным фактором на Земле.
Существует много других связей между эрозией, климатом и топографией. Например, горы поднимают дующие над ними ветры, вызывая увеличение количества осадков на наветренных склонах хребта, в результате усиливая эрозию. Этот эффект, известный как орография, также отвечает за «дождевую тень», которая создает пустыни на подветренных сторонах многих горных хребтов [ см.
фотографию на противоположной странице ]. Высота над уровнем моря также может влиять на эрозию, поскольку средняя температура снижается с высотой, поэтому более высокие пики с меньшей вероятностью будут защищены растительностью и с большей вероятностью будут разрушены ледниками. В районах с умеренным климатом скорость эрозии пропорциональна средней крутизне рельефа, по-видимому, потому, что на более крутых склонах более эффективны гравитационные и водные процессы. Взятые вместе, все эти факты говорят о том, что по мере своего роста горы меняют свой собственный климат, становясь, как правило, более влажными, холодными и характеризующимися более интенсивной эрозией.
Описанные выше ссылки демонстрируют, что горные хребты лучше всего рассматривать как систему. Чтобы понять поведение любой такой системы, необходимо идентифицировать как ее компоненты, так и взаимодействия между этими компонентами. Поскольку эти взаимодействия очень важны, простые входные данные системы могут привести к удивительно сложным результатам.
К таким сложностям относится обратная связь — стабилизирующие или дестабилизирующие связи между компонентными процессами. В приведенном нами простом примере система подвергается воздействию тектонического столкновения, которое увеличивает массу горного пояса, а в ответ увеличивается средняя высота горного хребта. По мере того, как горы становятся выше, эрозия увеличивается, что снижает скорость роста. Этот пример иллюстрирует отрицательную обратную связь, при которой продолжающееся положительное воздействие на систему приводит к постепенному уменьшению реакции. Напротив, положительная обратная связь имеет противоположный эффект, ускоряя любые изменения в системе. Создание тени от дождя — пример положительной обратной связи; эрозия подавляется, что позволяет горному хребту продолжать свой быстрый рост. Дождевая тень к северу от Гималаев способствовала формированию высокогорного Тибетского нагорья [9].0085 см. рамку на стр. 80 и 81 ].
Концепция обратной связи лежит в основе нового понимания того, как образуются горы, и даже того, как горообразование влияет на земную систему в целом.
Были признаны или постулированы многочисленные различные типы обратной связи. Одним из самых неожиданных открытий, сделанных в результате этих открытий, является осознание того, что несколько важных обратных связей позволяют поверхностным процессам, таким как климат и эрозия, влиять на глубинные тектонические процессы глубоко под поверхностью (и наоборот).
Ключ к изостазии
ОДНА ВАЖНАЯ ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ происходит через явление, известное как изостазия, которое относится к плавучести земной коры, когда она плавает на более плотной, похожей на жидкость мантии под ней. Горный массив, как и всякое физическое сооружение, должен поддерживаться, и оказывается, что эта опора исходит главным образом от прочности земной коры и от изостазии. Под парящими вершинами каждой горной цепи находится плавучий «корень» земной коры, проникающий в мантию. Айсберги предлагают полезную аналогию: потому что лед примерно 90 процентов плотности воды, данная масса льда над водой поддерживается в девять раз большей массой под ватерлинией.
Континентальная кора примерно на 80–85 процентов плотнее мантии под ней, что позволяет корням коры глубиной в десятки километров поддерживать горы высотой в несколько километров.
Изостазия является ключевым механизмом, связывающим тектоническую, или внутреннюю, эволюцию гор с их геоморфическим, или внешним, развитием. Когда эрозия на поверхности удаляет массу, изостазия отвечает подъемом всего горного хребта, чтобы заменить около 80 процентов удаленной массы. Это поднятие объясняет ряд явлений, которые вызывали недоумение до того, как исследователи в полной мере оценили роль обратной связи в горообразовании.
Например, высокоточные исследования восточной окраины США показали, что земля поднимается со скоростью от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в столетие. Это озадачивало, потому что Аппалачи лежат внутри Североамериканской плиты, где нет границы сходящейся плиты, объясняющей поднятие. Некоторые геологи предположили, что результаты исследования, должно быть, были ошибочными.
Однако, учитывая наше новое понимание, некоторые или все измеренные поднятия могут быть изостатической реакцией на эрозию, особенно в областях с высоким рельефом Аппалачей. Эрозия, сосредоточенная на дне речных долин, может быть особенно значительной, поскольку она может поднимать горные вершины на возвышенности выше , чем отметки до начала эрозии. Это возможно потому, что удаление массы локализовано (в долинах), но изостатическая реакция поднимает весь горный блок, включая долины и пики.
Хотя изостазия может поддерживать их на протяжении многих миллионов лет, ландшафты без тектонического поднятия в конце концов поддаются эрозии. Несколько исследований показали, что большие территории Австралии являются хорошими примерами очень старых, разрушающихся ландшафтов. Эти области, которые не испытывали тектонических поднятий в течение сотен миллионов лет, находятся на высоте не более нескольких сотен метров над уровнем моря. Скорость их подъема поверхности, по-видимому, согласуется только с изостатической реакцией на эрозию.
В таких тектонически активных горах, как Гималаи и Европейские Альпы, измеренное поднятие отражает сочетание тектонических движущих сил и эрозионного изостатического поднятия. Учитывая скорость, с которой горы растут, а затем распадаются, мы можем сделать вывод, что на Земле на протяжении всей ее истории возникали и исчезали десятки крупных горных хребтов.
Необычное тектоническое время?
СТРОИТЕЛЬСТВО ГОР, включая древние горы, которые были построены и разрушены эрозией в далеком прошлом, может оставить множество следов в геологической летописи, таких как потоки лавы, вторжение магмы, обнажение когда-то глубоко погребенных пород, а также а также обильные отложения, отложившиеся в низинных бассейнах, и окаменелости растений, которые, как известно, процветают только на больших высотах. Изучая такие индикаторы из разных периодов, геологи могут делать выводы о степени горообразования на Земле в разное время, таким образом получая представление о развитии планет.
Различные геологи изучали относительное количество отложений, магматическую активность и другие потенциальные индикаторы горообразования и пришли к выводу, что последние 40 миллионов лет представляют собой аномальный всплеск тектонической активности и горообразования. Однако в этот же геологический период произошли серьезные изменения климата на Земле, глобальное похолодание, превратившее Гренландию и Антарктиду из земель с умеренным климатом, покрытых растительностью, в постоянные ледяные щиты, кульминацией которого стали ледники, покрывавшие Северную Америку и Европу в течение последних двух миллионов лет. годы. Учитывая эти данные, были предложены две противоположные теории для объяснения горообразования и климата за последние 40 миллионов лет: либо всплеск горообразования вызвал глобальный сдвиг климата, либо сдвиг климата вызвал всплеск горообразования.
Первая из этих двух теорий утверждает, что длительное похолодание было вызвано всплеском горообразования по всему миру.
Например, ледники имеют тенденцию к самовоспроизведению: однажды установившись, они увеличивают отражательную способность или альбедо поверхности, тем самым снижая температуру и позволяя образовываться большему количеству льда. Повсеместное поднятие больших горных массивов за последние 40 миллионов лет могло увеличить площадь Земли, покрытую горными ледниками, что увеличило бы альбедо планеты. Атмосферный углекислый газ мог быть еще одним важным агентом обратной связи. Одна интерпретация гласит, что горообразование может изменить глобальное распределение дождя и снегопадов, увеличивая скорость разрушения горных пород в результате растворения и химических реакций. Согласно этой гипотезе, ускоренное химическое выветривание удаляло из атмосферы углекислый газ, уменьшая парниковый эффект и тем самым приводя к более прохладному глобальному климату.
Вторая теория о горообразовании и климате утверждает, что изменение климата было действительно более мощной из этих двух сил за последние 40 миллионов лет.
Эта теория предполагает, что изменение климата на самом деле вызвало многие глубокие геологические изменения, которые обычно приписывают ускоренному росту гор. Глобальное похолодание могло быть вызвано дрейфом континентов, который изменил распределение площади суши и океана по широте, а также характер океанских течений, которые являются основными механизмами, с помощью которых Земля уравновешивает тепловой дисбаланс между экватором и полюсами. см. «Хаотический климат» Уоллеса С. Брокера; Scientific American , ноябрь 1995 г.]. Как эти изменения климата могут имитировать горообразование? За счет изостатического подъема. Согласно этой интерпретации, глобальное похолодание усилило эрозию многих горных хребтов. Усиленная эрозия, особенно на дне речных и ледниковых долин, привела к усилению подъема горных вершин, поскольку изостазия компенсировала снос горной массы эрозией.
Неоднозначность причин и следствий между глобальным климатом и горообразованием была объявлена геологическим парадоксом, конкурирующим с вопросом «курица и яйцо», но такая круговоротность характерна для систем с богатой обратной связью.
В настоящее время геологи могут не знать, что вызвало изменения климата и топографии, которые произошли за последние 40 миллионов лет, но теперь они понимают, что многие виды обратной связи в этой системе способны усиливать любые изменения и что тектоника, климат и эрозия должны действовали вместе в создании геологических свидетельств, которые мы находим сегодня.
Эрозии Тяга
Признание многих типов обратной связи в системе горообразования показывает, что эрозия не только участвует в формировании гор, но и направляет тектонические процессы глубоко в земной коре. Конечной ограничивающей силой для роста гор является гравитация. Таким образом, эрозия, уменьшая вес горного хребта, фактически ускоряет тектонические процессы под горами. По этой причине эрозионные процессы можно рассматривать как «всасывание» земной коры в горные хребты и вверх к поверхности. Таким образом, эрозия оставляет отчетливый отпечаток на скалах и на характере деформации земной коры в горах и под ними.
Тип горной породы на поверхности горы частично определяется местным климатом, а также скоростью и характером эрозии. Таким образом, эрозия влияет как на топографию, так и на состав и структуру гор. Метаморфизм горных пород (изменения в результате нагревания и давления) и образование многих породообразующих минералов определяются профилем давления и температуры в земной коре. Казалось бы, небольшие детали климата и эрозии, такие как скорость и направление ветра или незначительные различия в широте, могут сильно повлиять на температурную историю и, следовательно, на тип породы, образующейся по мере развития горного хребта.
Компьютерные модели исследовали влияние преобладающего направления ветра и орографии на распределение различных метаморфических зон в горных хребтах. Для гор, образованных субдукцией, преобладающие ветры в том же направлении, что и субдукция, заставляют большую часть осадков выпадать на обращенной к морю стороне горного хребта, которая обращена к погружающейся плите.
Это явление усиливает деформацию и эксгумацию горных пород из недр земной коры. Если, с другой стороны, преобладающие ветры дуют в направлении, противоположном направлению субдукции, эрозия концентрируется на обращенной к суше стороне горного хребта, так что деформация относительно однородна по всему хребту, а глубокая эксгумация ограничена внутренней частью, или континентальной частью. , сторона диапазона. Одно исследование эродированных ядер нескольких древних горных хребтов показало, что отпечатки орографии и направления ветра остаются четкими в распределении горных пород, втянутых в хребет в результате эрозии, вызванной климатом, вплоть до двух миллиардов лет после того, как хребты стали тектонически неактивными.
Растущие данные о том, что тектонические подъемы и эрозия могут происходить в одинаковых временных масштабах и с одинаковой скоростью, многие исследователи пришли к выводу, что топография некоторых горных хребтов достигла стационарного состояния. В этом состоянии размер гор может оставаться стабильным в течение миллионов лет, потому что скорость эрозии соответствует скорости подъема.
Локальная топография в пределах такого горного хребта будет меняться по мере того, как на поверхность обнажаются породы разной прочности. Однако средняя высота гор может незначительно измениться из-за долгосрочного баланса между тектоникой и эрозией, вызванной климатом.
Три ступени
ХОТЯ В настоящее время считается, что ОТНОСИТЕЛЬНО НЕСКОЛЬКО земных гор находятся в идеальном равновесии, многие из них могли достичь такого равновесия в какой-то момент своей истории. Горные хребты, по-видимому, часто проходят через три различные фазы. Первый этап формирования начинается с конвергенции плит или какого-либо другого тектонического события, которое утолщает земную кору и вызывает подъем рельефа. На этом этапе скорость подъема превышает скорость эрозии. Однако скорость эрозии резко возрастает по мере увеличения высоты и рельефа. В зависимости от размера хребта и местного климата поднятие может сохраняться до тех пор, пока скорость эрозии или прочность земной коры не ограничат дальнейшее увеличение средней высоты хребта.
Это вторая стадия, стационарное состояние, которое может продолжаться до тех пор, пока скорости подъема и эрозии остаются равными. Когда поднятие уменьшается, начинает преобладать эрозия и начинается заключительная стадия. На этом заключительном этапе средняя высота горного хребта начинает долгое и медленное снижение. Цикл может быть прерван или усложнен на любом этапе тектоническими или климатическими событиями, а также обратной связью между этими процессами и эрозией.
Новая модель развития гор обещает быть такой же революционной, какой была тектоника плит около четырех десятилетий назад. Точно так же, как тектонике плит удалось объяснить всемирное распространение землетрясений, вулканов, окаменелостей и множества различных горных пород и минералов, новое понимание горообразования показывает, как тектонические силы, климат Земли и топография взаимодействуют, создавая некоторые из самых впечатляющих ландшафтов Земли. Подобно тектонике плит, новая модель также освещает явления, которые долгое время озадачивали геологов.
Например, компьютерное моделирование, включающее многие основные положения моделей, оказалось очень успешным в воспроизведении эффектов сложной тектонической истории, изменчивости климата и различных геологических условий. Продолжающиеся исследования предоставят еще больше подробностей о том, как величественные горные хребты Земли растут, развиваются и угасают, а также подробности о важности гор в формировании климата и тектоники нашей планеты.
АВТОРЫ
НИКОЛАС ПИНТЕР и МАРК Т. БРЭНДОН начали свое сотрудничество в Йельском университете в новой области активной тектоники, которая подчеркивает взаимодействие между тектонической деформацией и топографией Земли. Пинтер проводил там постдокторские исследования и в настоящее время является профессором Университета Южного Иллинойса в Карбондейле. Его исследования сосредоточены на топографическом выражении тектонических процессов и включают работы в Калифорнии, Южной Америке и периадриатическом регионе.
Брэндон — профессор структурной геологии и тектоники Йельского университета. Его исследования сосредоточены на понимании взаимосвязи между тектоническим поднятием и эрозией в зонах субдукции и коллизионных горных хребтах. Районы, которые он изучает, включают Апеннины, Альпы, южные Анды, Крит и прибрежные хребты на западе США.0007
Эта статья первоначально была опубликована под названием «Как эрозия строит горы» в SA Special Editions 15, 2s, 74-81 (июль 2005 г.)
doi:10.1038/scientificamerican0705-74sp
Недавние статьи Марка Т. Брэндона
- Как эрозия строит горы
Николас Пинтер заведует кафедрой прикладных наук о Земле Шлемон и является заместителем директора Центра наук о водоразделах Калифорнийского университета в Дэвисе.
Последние статьи Николаса Пинтера
- Проблема с дамбами
- Как эрозия строит горы
«Земное дыхание»: горная эрозия — недостающий элемент климатической головоломки
Смещение тектонических плит под поверхностью Земли, которые создают вулканы извергаются в изобилии газов и расплавленной породы. Но когда плиты медленно смещаются с течением времени, они также порождают горы — и поднимают излучающую углерод материю, которая была похоронена под поверхностью на протяжении тысячелетий.
Поскольку люди выбрасывают в атмосферу беспрецедентное количество углекислого газа, исследователи стремятся понять, как работает естественный углеродный цикл и как на него повлияет не только увеличение содержания углерода в атмосфере, но и повышение температуры и изменение погодных условий. глобального изменения климата.
В течение миллионов лет углерод находился в ловушке в горных породах. Часть его когда-то находилась в раковинах крошечных организмов на морском дне или в мертвых деревьях, погребенных под тяжестью почвы, которая со временем сцементировалась в скалу. Но по мере того, как тектонические плиты Земли смещались в течение тысячелетий, каменные плиты, которые когда-то лежали на дне океана, смялись, прогнулись или были подняты на высокие высоты гор.
«Когда эти породы выходят на поверхность, кислород в воздухе и в воде может реагировать с органическим веществом в этих породах и выделять углерод в виде углекислого газа», — объяснил профессор Роберт Хилтон, геолог из Университета Дарема. , ВЕЛИКОБРИТАНИЯ. «Это похоже на дыхание Земли, это потребление органического вещества и медленное выделение».
Жизнь, какой мы ее знаем, зависит от углерода, и его движение между землей, океанами и атмосферой называется «углеродным циклом».
Профессор Хилтон возглавляет проект под названием ROC-CO2, целью которого является количественная оценка вклада органического углерода горных пород в этот естественный углеродный цикл.
В предыдущих моделях считалось, что горы улавливают углерод из атмосферы. Углекислота и вода разрушают минералы и горные породы, и углерод в конечном итоге попадает в океан через реки. Но высвобождение органического углерода в результате эрозии может уменьшить количество углерода, которое, как мы предполагаем, удаляется из атмосферы. Эти вклады — и знание того, как они будут меняться по мере того, как планета становится все более горячей — важны для понимания того, в каком мире мы будем жить через столетие.
»«Это похоже на дыхание Земли, это потребление органических веществ и их медленное высвобождение»
Проф.Во время работы над докторской диссертацией профессор Хилтон осознал роль горной эрозии как одного из таких пробелов. «Я был ошеломлен тем, что некоторые из этих аспектов так плохо изучены», — сказал он.
Несмотря на то, что выбросы углерода, связанные с деятельностью человека, и их воздействие находятся в центре внимания климатических исследований — на их долю приходится около 9 400 мегатонн углерода, что почти в 100 раз больше, чем выветривание гор или вулканы — меньшие вклады также являются важными частями головоломки и происходят более более длительные сроки.
«Нам нужно понять, как (выветривание гор) действовало в прошлом», — сказал профессор Хилтон. Это важно, говорит он, потому что углеродный цикл так тесно связан с климатом Земли, который, в свою очередь, определяет основу для эволюции растений и животных.
А с горами и эрозией «поверхность земли постоянно обновляется за счет материала, движущегося вниз по склонам, в результате чего новые породы контактируют с атмосферой и водой». исследует химическое выветривание горных пород, описывает горы и выветривание как большой реактор.
‘Горы — это способ доставки материалов в реактор. Когда происходит подъем горы или эрозия, вы подвергаете выветриванию больше минералов и поверхности», — сказала она. «Он также охватывает некоторые из этих материалов и предотвращает попадание материала в реактор».
Один из методов, который они описали в недавней статье, измеряет выбросы углерода горой напрямую, просверливая отверстие глубиной 40 см в скале и возводя над ним герметичную камеру для измерения количества выделяемого углерода.
«В атмосфере вокруг нас есть углерод, и вы не хотите его измерять», — сказал профессор Хилтон. «Когда мы выдыхаем, мы выдыхаем много углерода, и мы совершенно уверены, что не хотим это измерять. Когда растения выдыхают, они выделяют углекислый газ, и нас это тоже не интересует». . Позже в лаборатории им предстоит доказать, что газы не произошли из других источников.
Весь современный углерод содержит углерод-14, нестабильную форму углерода, которая со временем разрушается. Древний углерод из горных пород больше не содержит этого радиоактивного углерода, потому что он уже распался. «Это очень важно, потому что иначе люди могли бы просто сказать, что вы измеряете углерод от растения и его корней (внутри камня)», — сказал профессор Хилтон.
Другой метод заключается в поиске остатков этих реакций выветривания и использовании их для оценки потока. «Идея здесь в том, что, когда вы разрушаете эти камни, вы освобождаете другие вещи, которые вы, возможно, сможете отследить. Так, например, мы можем измерить воду в ручье или реке и сказать что-то о (химических) реакциях, происходящих выше по течению», — сказал профессор Хилтон.
В статье 2017 года авторы, в том числе профессор Хилтон, измеряли количество частиц органического углерода во взвешенных отложениях реки Коснипата в Перу в течение года. Они обнаружили, что существует большое расхождение между предполагаемой эрозией в горах Анд и тем, что на самом деле оказалось в реке ниже по течению. Это поднимает вопросы о фактическом углеродном балансе бассейна реки Амазонки, который считается одним из основных поглотителей углерода на планете.
Исследование
В настоящее время профессор Хилтон исследует потоки углерода на объектах по всему миру от Канады до Франции и от Швейцарии до Новой Зеландии.
«Мы понимаем, что не можем измерить поток повсюду», — сказал профессор Хилтон. Масштабы «слишком велики», но наличие множества мест означает, что они могут попытаться охарактеризовать поток для разных сред.
«Одна из причин сделать это — количественно оценить глобальные потоки, но важнее сказать, почему этот поток меняется, что им управляет и как он реагирует на такие вещи, как изменения температуры».
Профессор Хилтон в конечном итоге надеется описать, как поток менялся на протяжении столетий или даже тысячелетий. «Стремление состоит в том, чтобы иметь возможность рассказать людям больше о том, почему этот процесс меняется с течением времени — в далеком геологическом прошлом или даже (предсказать, что произойдет) в следующем столетии». что климат, а также увеличение или уменьшение количества осадков и стока воды влияют на скорость эрозии. Цель состоит в том, чтобы теперь понять, может ли усиленная эрозия обнаружить еще больше углерода, который тысячелетиями лежал запертым в горных породах, и еще больше ускорить изменение климата.
Ваш комментарий будет первым