7. Геоморфология. Элементы и формы рельефа. Типы рельефа
Наука, занимающаяся изучением рельефа, его происхождением и развитием называется геоморфологией.
Основной задачей инженерной геоморфологии является изучение состояния динамического равновесия рельефа, выявление степени его устойчивости и прогнозирование изменений форм его в результате строительства. Такие прогнозы необходимы не только для выбора оптимального варианта размещения объекта, но и для гарантии его безаварийной службы.
Рельеф – это совокупность всех форм поверхности – возвышений, равнин и углублений. Они могут быть горизонтальными, наклонными, выпуклыми, вогнутыми, сложными. Эти «неровности» на поверхности Земли весьма динамичны, находятся в состоянии непрерывного изменения и превращения. В процессе этих изменений уничтожаются старые и возникают новые формы рельефа. Все это происходит в результате воздействия на земную поверхность сил, возникающих при проявлении эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних) процессов на Земле.
По своему происхождению формы рельефа подразделяются в зависимости от преобладающего фактора – силы, вызвавшей образование данной формы. Прежде всего их делят на две большие группы:
– формы рельефа, обусловленные деятельностью эндогенных сил, т.е. тектоникой земной коры;
– формы рельефа, обусловленные деятельностью экзогенных сил на поверхности земли.
По происхождению все формы подразделяются на: тектонические, эрозионные и аккумулятивные.
Тектонические возникают в процессе движения земной коры, при этом образуется рельеф земли.
Эрозионные – связаны с разрушительной работой текучих вод и активно меняют свои очертания во времени.
Аккумулятивные формы – являются следствием накопления продуктов выветривания.
Элементы рельефа. К ним относятся поверхности, линии и точки, составляющие формы рельефа.
Поверхности образуют форму рельефа. Они могут быть горизонтальными, наклонными, выпуклыми, вогнутыми и сложными. Линии являются результатом пересечения поверхностей. Различают линии: водораздельные, водосливные, подошвенные, бровку.
Водораздельная – различают поверхностный сток двух противоположных склонов.
Водосливная – является результатом пересечения двух поверхностей и проходит по дну долин, балок, оврагов и т.д.
Подошвенная – ограничивает основание склонов различных форм рельефа.
Бровка – это линия, по которой происходит резкий перегиб склона.
К характерным точкам рельефа относят вершины (наибольшая высота на данном участке местности), перевальные (дно понижений гребней хребтов), устьевые (устья рек) и донные (наиболее низкая точка понижения рельефа).
Формы рельефа образованы из различных сочетаний элементов рельефа. Различают две группы форм рельефа: положительные – выпуклые по отношению к плоскости горизонта, отрицательные – вогнутые. Различают следующие формы рельефа:
Положительные:
Материк – планетарное образование.
Нагорье – обширная возвышенность, состоящая из системы горных хребтов и вершин. (Памир).
Гора – изолированная возвышенность с крутыми склонами; относительная высота более 200 м .
Горный кряж – невысокий хребет с пологими склонами и плоскими вершинами.
Плоскогорье – нагорная вершина, обширная по площади с хорошо выраженными склонами.
Плато – приподнятая равнина, ограниченная обрывистыми скалами.
Гряда – узкая вытянутая возвышенность с крутизной склонов более 20° и плоскими вершинами.
Холм – обособленная куполообразная или коническая возвышенность с пологими склонами.
Курган – искусственный холм.
Бугор – изолированная куполообразная возвышенность с резко выраженной подошвенной линией.
Конус выноса – невысокая возвышенность, располагающаяся в устье русла водотоков и имеющая вид усеченного конуса со слабо выпуклыми пологими склонами.
Отрицательные:
Океанская впадина – планетарное образование.
Котловина – понижение значительной глубины с крутыми склонами.
Долина – вытянутое углубление, имеющее уклон в одном направлении.
Овраг – вытянутые углубления значительной длины, склоны покрыты растительностью.
Балка – вытянутое углубление значительной длины.
Лощина – вытянутое углубление с пологими склонами, покрытыми растительностью.
Размеры и происхождения форм рельефа. По происхождению формы рельефа подразделяются на:
1 образованные длительностью эндогенных процессов, т. е. движением земной коры.
2 образованные длительностью экзогенных процессов, т. е. действие выветривания, подземных и надземных вод, деятельность организмов, человека.
Разновидностью экзогенных процессов являются: эрозионные, абразивные (вызванные длительностью текучих вод) и аккумулятивные (накопление переносимого материала).
По своим размерам формы рельефа разнообразны и влияют на условия строительства. По своей величине формы делятся на 7 основных групп.
1. Мельчайшие – Размером до нескольких сантиметров по высоте (борозды на полях, песчаная рябь).
2. Очень мелкие – высота измеряется несколькими дециметрами (кочки, рытвины, промоины).
3. Мелкие формы рельефа – называют микрорельефом площадь в несколько квадратных метров, высотой не более двух-трех метров. Изучение микрорельефа дает представление об инженерно-геологических условиях строительной площадки.
4. Средние – формы называют мезорельеф, характеризуется значительной протяженностью до десятков квадратных километров при глубине до 200 метров . Положительный мезорельеф - холмы, бугры, курганы. Отрицательные – овраги, балки. Средние формы рельефа оценивают инженерно геологические условия поселков и микрорайонов на стадии проектирования.
5. Крупные формы – макрорельеф, характеризуется сотнями и тысячами квадратных километров. Положительные формы - горные массивы, отрицательные – долины, озёрные впадины (Ладожское озеро).
6. Крупнейшие формы – мегарельеф, занимает площадь до сотни и тысячи км². (Приволжская возвышенность и Бразильская котловина).
7. Величайшие (планетарные) формы рельефа измеряются миллионами км². Положительные формы – материки, отрицательные - океанические впадины.
Формы рельефа на каждой территории встречаются в определенных сочетаниях, что придает им своеобразный облик. Рассмотрим три основных типа рельефа: равнинный, холмистый и горный.
Равнина – это тип рельефа, который отличается малыми колебаниями высот, не входящих за пределы 200 м . Подразделяются:
– по отношению к уровню моря - отрицательные (депрессии, впадины), лежащие ниже уровня моря; низменные, в пределах от 0 до 200 м над уровнем моря; возвышенные с отметками от 200 до 500 м ; нагорные, имеющие отметки поверхности свыше 500 м ;
– по общей форме поверхности – горизонтальные, наклонные, вогнутые и выпуклые;
– по глубине, степени и типу расчленения – плоские, нерасчлененные или слаборасчлененные, мелкорасчлененные, глубокорасчленные.
Холмистый рельеф представляют собой поверхность земли, на которой часто чередуются возвышенности (холмы) с высотами не более 200 м и понижения в виде ложбин и котловин. Холмистый рельеф нередко занимает большие площади и представляет собой переходный тип рельефа между равнинным и горным.
Горный рельеф представляет собой крупные с относительной высотой более 200 м возвышенности (горы, хребты) и понижения (долины, впадины, котловины). По происхождению горы принято делить на тектонические, вулканические и эрозионные.
8. Процессы выветривания
Под процессом выветривания понимают разрушение и изменение состава горных пород и строительных материалов, происходящих под воздействием различных агентов, действующих на поверхности земли, среди которых основную роль играют колебания температур, замерзание воды, кислот, щелочей, углекислоты, действие ветра, организмов и т.д.
Особенностью процесса выветривания является постепенное и постоянное разрушение верхних слоев литосферы. В результате этого горные породы и материалы дробятся, изменяют свой химико-минералогический состав.
Продукты выветривания горных пород, остающихся на месте их образования называют элювием. По составу он представляет собой смесь обломков этой породы и глинистого материала.
Виды выветривания. Процесс выветривания протекает при одновременном участии многих агентов, но роль их при этом далеко неодинакова. По интенсивности воздействия тех или иных агентов выветривания и характеру изменения горных пород выделяют три группы выветривания:
– физическое выветривание;
– химическое выветривание;
– биологическое выветривание.
Физическое выветривание выражается преимущественно в механическом дроблении пород без существенного изменения их минерального состава. Породы дробятся в результате колебания температур, замерзания воды, механической силы ветра и ударов песчинок, переносимых ветром, кристаллизации солей в капиллярах, давления, которое возникает в процессе роста корней растений и т.д. Физическое выветривание преобладает в местах с сухим резкоконтинентальным (пустыни) или холодным климатом (горные районы, арктический пояс).
Химическое выветривание выражается в разрушении горных пород путем растворения и изменения их состава. Наиболее активными химическими реагентами в этом процессе являются вода, кислород, углекислота и органические кислоты.