МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
ГЕОМОРФОЛОГИЯ
И ЧЕТВЕРТИЧНАЯ ГЕОЛОГИЯ
Учебное пособие для вузов
Составитель
А. И. Трегуб
Издательско-полиграфический центр
Воронежского государственного университета
2019
Стр.1
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ:
1.
предмет, методы геоморфологии и
четвертичной геологии.
ГЕОМОРФОЛОГИЯ И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ
ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ.
1.1. Основные закономерности развития рельефа суши и
формирования генетических типов четвертичных
отложений.
1.1.1. Важнейшие определения в геоморфологии.
1.1.2. Факторы рельефообразования.
1.2. Экзогенный (морфоскульптурный) рельеф и генетические
типы четвертичных отложений.
1.2.1. Выветривание, коры выветривания, элювий, почвы.
1.2.2. Склоны, склоновые процессы и склоновые отложения.
1.2.3. Карст и суффозия.
1.2.4. Флювиальный рельеф и флювиальные отложения.
1.2.5. Формы рельефа и отложения, обусловленные оледенением.
1.2.6. Рельеф и отложения побережий океанов, морей, озер и рек.
1.2.7. Эоловый рельеф и эоловые отложения.
1.2.8. Техногенный рельеф и техногенные отложения
1.3. Морфоструктурный рельеф.
1.3.1. Рельеф, обусловленный неотектоническими движениями и
новейшими магматическими процессами.
1.3.2. Структурно-денудационный (литоморфный) рельеф.
5
7
7
7
8
9
9
12
17
21
25
29
33
35
36
36
38
1.4. Геоморфологическое картирование и картографирование. 39
1.4.1. Типы геоморфологических карт.
1.4.2. Способы изображения геоморфологических объектов.
2.
2.1.1. Палеофаунистические методы.
2.1.2. Палеофлористические методы.
2.1.3. Физические методы.
СТРАТИГРАФИЯ, ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ И
КАРТИРОВАНИЕ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ.
2.1. Методы стратиграфии и корреляции разрезов.
40
40
42
44
44
46
47
3
Стр.3
динамической геоморфологии включают в качестве важнейших
составляющих физическое и математическое моделирование экзогенных
геологических процессов, методики полевых наблюдений этих процессов и
порождаемых ими форм рельефа. В совокупности структурная и
динамическая геоморфологии образуют основу «Общей геоморфологии
суши».
фациальную принадлежность,
-
Четвертичная геология изучает вещественный состав, генезис и
стратиграфию отложений, полезные
ископаемые, связанные с ними и историю геологического развития Земли в
четвертичном периоде
самом коротком из всех периодов
геохронологической шкалы. В этом отношении четвертичная геология может
рассматриваться как раздел «Исторической геологии». Ее выделение в
самостоятельное направление обусловлено, прежде всего, спецификой
методов стратиграфического расчленения и корреляции разрезов, методов и
приемов геологического картирования и картографирования, при котором в
основу положено выделение генетических типов отложений.
6
Стр.6
1. ГЕОМОРФОЛОГИЯ И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТИПЫ
ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
1. 1. Основные закономерности развития рельефа суши и
формирования генетических типов четвертичных отложений
1.1.1. Важнейшие определения в геоморфологии
Определения в геоморфологии – это ее терминология, составляющая
язык науки и определяющая ее основное содержание. Среди важнейших
терминов выделяются: «земная поверхность», «рельеф земной поверхности»,
«поверхность выравнивания», «элементы рельефа», «формы рельефа»,
«геоморфологические циклы» и др.
Земная поверхность, или поверхность Земли – это граница
литосферы и географической оболочки, объединяющей атмосферу и
гидросферу. Через эту границу оболочки обмениваются веществом и
энергией. Верхняя часть литосферы, где происходит этот обмен, является
зоной гипергенеза (гипергенной оболочкой).
Рельефом земной поверхности называется совокупность неровностей
различных размеров, измеряемых относительно определенного базиса
денудации. Главным базисом денудации для рельефа суши является
эквипотенциальная поверхность гравитационного поля, совпадающая с
уровнем Мирового океана.
Участки земной поверхности максимально приближенные к базису
денудации определяются как поверхности выравнивания.
Вне зависимости от размеров неровностей земной поверхности они
могут быть представлены как совокупность элементов рельефа, среди
которых выделяют: грани, ребра и узловые точки. Грани – это участки
земной поверхности с однообразным уклоном. Ребра рельефа – это линии
пересечения граней, а узловым точкам соответствуют точки пересечения
ребер.
Формы рельефа – это системы элементов, существующих в едином
пространстве и времени и связанных общностью происхождения. Формы
рельефа могут быть простыми и сложными (состоящими из простых форм),
положительными и отрицательными, денудационными и аккумулятивными и
т.д.
Промежуток времени, в продолжение которого возникают,
развиваются и уничтожаются, переходя в поверхность выравнивания, те или
иные формы рельефа определяется как геоморфологический цикл.
Геоморфологические циклы в зависимости от ранга форм рельефа обладают
различной длительностью.
7
Стр.7
1.1.2. Факторы рельефообразования
Среди главных факторов морфогенеза (рельефообразования) ведущую
роль играют разнонаправленные вертикальные тектонические движения и
эвстатические изменения уровня Мирового океана. Кинетическая энергия
вертикальных тектонических движений, преобразуясь в потенциальную
энергию рельефа, которая выражена перепадами высот земной поверхности,
становится источником кинетической энергии экзогенных геологических
процессов (гравитационного перемещения горных масс на склонах, в водных
потоках, ледниках и т.п.).
Эвстатические изменения уровня Мирового океана определяют
глобальные трансгрессивно-регрессивные циклы, а значит и
соответствующие изменения высотного положения главного базиса
денудации суши. Эти изменения выражаются в глобальных
геоморфологических циклах, в формировании глобальных поверхностей
выравнивания. Среди эвстатических изменений уровня океана выделяют
гляциоэвстатические, обусловленные изменением объема вод океана при
накоплении льда в приполярных областях в эпохи похолоданий климата или
при его таянии в эпохи глобальных потеплений, и тектоноэвстатические
изменения уровня океана, которые связывают с изменениями глубины
океанических впадин при постоянном объеме океанических вод. Эти
изменения обусловлены изменениями скорости роста срединно-океанических
хребтов.
Интерференция скоростей вертикальных тектонических движений и
эвстатических колебаний уровня Мирового океана создает сложную
структуру неровностей земной поверхности. Эта структура осложняется
структурно-денудационным рельефом, возникающим вследствие различной
противоденудационной устойчивости горных пород, подвергающихся
воздействию экзогенных процессов.
Общая интенсивность экзогенных процессов определяется запасами
потенциальной энергии рельефа, а их набор в том или ином регионе или на
отдельных этапах геологического развития одного и того же региона зависит
от меняющихся климатических параметров (количества атмосферных
осадков, среднегодовых температур).
Таким образом, главными факторами морфогенеза суши являются:
вертикальные тектонические (неотектонические) движения в совокупности с
эвстатическими
изменениями
уровня Мирового
океана,
противоденудационная устойчивость горных пород и экзогенные
геологические процессы. При этом, в соответствии с названными факторами
можно выделить основные генетические типы рельефа суши:
тектонический (неотектонический), структурно-денудационный
(литоморфный) и экзогенный. Первые два типа тесно связаны с
геологическим строением территорий и объединяются в
морфоструктурный рельеф (морфоструктуру), а экзогенные формы
8
Стр.8
рельефа относятся к морфоскульптуре. Основы учения о морфоструктуре и
морфоскульптуре заложены трудами Иннокентия Петровича Герасимова и
Юрия Александровича Мещерякова.
Литература к разделу 1.1.: [1, 5, 12, 14]
1.2. Экзогенный (морфоскульптурный) рельеф и генетические типы
четвертичных отложений
Экзогенный рельеф возникает при выветривании горных пород,
перемещении продуктов выветривания и их накоплении под действием
различных агентов денудации и аккумуляции: процессов гравитационного
перемещения по склонам, переносом водными потоками или потоками льда,
ветра, волноприбойными движениями воды в береговых зонах. В
соответствии с этим все экзогенные формы рельефа, а также связанные с
ними поверхности выравнивания делятся на денудационные и
аккумулятивные. С последними непосредственно связаны четвертичные
отложения различных генетических типов.
1.2.1. Выветривание, коры выветривания, элювий, почвы
Выветривание горных пород находится в самом начале цепочки
экзогенных геологических процессов. Его геоморфологическое значение
заключается в подготовке коренных горных пород к перемещению в
литодинамических потоках. В значительной степени условно выветривание
принято разделять на физическое и химическое выветривание. Условность
такого разделения выражена в том, что и физическое и химическое
выветривание в различных соотношениях протекают одновременно, тесно
связаны друг с другом.
Сущность физического выветривания заключается в дезинтеграции
коренных горных пород без существенного изменения их минерального
состава. Результатом физического выветривания является формирование
приповерхностной трещиноватой зоны, мощность которой изменяется в
широких пределах. Ее среднее значение оценивается величиной в пятьдесят
метров для равнин. В горных районах она может достигать полутора и более
километров. Среди главных факторов физического выветривания принято
выделять декомпрессию, морозное и солевое выветривание, а также
температурное (инсоляционное) выветривание.
Декомпрессия – освобождение горных пород от литостатической
нагрузки приводит к раскрытию ранее сомкнутых литогенетических
(диагенетических и контракционных), а также тектонических трещин.
Именно этот процесс, который мало зависит от климатических факторов,
определяет мощность приповерхностной трещиноватой зоны и делает
возможным дальнейшее дробление пород в процессе морозного и солевого
выветривания.
9
Стр.9
Морозное выветривание связано с расклинивающим действием
замерзающей в трещинах воды. Неоднократное повторение замерзанияоттаивания
приводит к расшатыванию блоков пород, образованию новых
трещин и суммарному увеличению площади поверхности обломков при
общем уменьшении их размеров. Естественной спецификой морозного
выветривания является его тесная связь с климатическими условиями. В
максимальной степени оно проявляется в нивальном климате, ограничено по
глубине (зона сезонного промерзания) в умеренном климате и полностью
отсутствует в субтропиках и тропиках, где на смену ему может приходить
солевое выветривание, механизм которого (кристаллизация солей) сходен с
замерзанием воды. Увеличивая суммарную поверхность трещин, морозное и
солевое выветривание во многом обусловливают интенсивность
инсоляционного выветривания.
Инсоляционное (температурное) выветривание
обусловлено
суточными и сезонными перепадами температур и в силу незначительной
теплопроводности большинства горных пород сосредоточено в
приповерхностной зоне их обломков. Разрушение пород происходит до
минеральных зерен из-за различных механических свойств минералов, зерен
минералов и цементирующей массы.
Кроме охарактеризованных главных факторов физического
выветривания дроблению пород способствует множество других процессов,
носящих системный, эпизодический или случайный характер.
Образование приповерхностной трещиноватой зоны, в которой
интенсивность дробления пород нарастает снизу вверх, делает возможным
активное движение воды вместе с растворенными в ней веществами.
Взаимодействие водных потоков с минеральными зернами может
выражаться в механическом выносе тонких (чаще всего глинистых) частиц, в
растворении и обменных химических реакциях, в результате которых
возникают новые минеральные ассоциации, устойчивые в зоне гипергенеза
(выветривания). Весь этот комплекс процессов определяется как химическое
выветривание. Особенности геохимических преобразований горных пород
при химическом выветривании подробно рассматриваются в курсе
«Литология» и в ряде спецкурсов, поэтому в данном учебном пособии мы
лишь отметим, что итогом физического и химического выветривания
является формирование коры выветривания. В наиболее общем случае в
разрезе коры выветривания сверху вниз выделяются элювиальный горизонт,
где происходит накопление остаточных продуктов выветривания – элювия;
иллювиальный горизонт, где накапливается часть вещества, вынесенного из
элювиального горизонта, и образуются новые минералы. Подстилающий
горизонт образован щебнистым элювием, результатом физического
выветривания коренных пород. Минеральный состав различных зон коры
выветривания зависит от исходного состава коренных пород, водного
режима, определяемого климатом, геоморфологическим положением
территории, спецификой ее тектонического развития, длительностью
10
Стр.10