Изменение рельефа земли. Главные факторы рельефообразования

С самого начала обсуждения проблемы формирования земного шара именно горы смущали ученых. Потому что если предположить, что сперва Земля была огненным, расплавленным шаром, то ее поверхность после остывания должна бы остаться более или менее гладкой... Ну, может быть, слегка шероховатой. А откуда же появились высокие горные хребты и глубочайшие впадины в океанах?

В XIX веке господствующей идеей стало представление о том, что время от времени по каким-то причинам раскаленная магма изнутри приступом идет на каменную оболочку и тогда в ней вспучиваются горы и поднимаются хребты. Поднимаются? Но почему тогда на поверхности так много районов, где хребты идут параллельными складками один подле другого? При вспучивании каждая горная область должна бы иметь форму купола или пузыря... Объяснить возникновение складчатых гор действием вертикальных сил, идущих из недр, не удавалось. Складки требовали горизонтальных усилий.

А теперь возьмите яблоко в руку. Пусть это будет небольшое, слегка привядшее яблочко. Сдавите его в руках. Смотрите, как сморщилась кожица, как покрылась она мелкими складочками. А представьте себе, что яблочко размером с Землю. Складочки вырастут и превратятся в высоченные горные хребты... Какие же силы могли бы так сдавить землю, чтобы она покрылась складками?

Вы ведь знаете, что каждое раскаленное тело при остывании сжимается. Может быть, этот механизм годится и для объяснения складчатых гор на земном шаре? Представьте себе - расплавленная Земля остыла и покрылась коркой. Корка или кора, как каменное платье, оказалась «сшитой» на определенный размер. Но планета-то остывает дальше. А раз остывает, то и сжимается. Немудрено, что со временем каменная рубашка оказалась велика, стала мяться, идти складками.

Такой процесс предложил для объяснения формирования поверхности Земли французский ученый Эли де Бомон. Он назвал свою гипотезу контракционной от слова «контракция», что в переводе с латыни как раз и обозначало - сжатие. Один швейцарский геолог попробовал вычислить, какими оказались бы размеры земного шара, если разгладить все складчатые горы. Получилась весьма впечатляющая величина. Радиус нашей планеты при этом увеличился бы едва ли не на шестьдесят километров!

Новая гипотеза приобрела множество сторонников. Самые известные ученые поддержали ее. Они углубляли и разрабатывали отдельные разделы, превращая предположение французского геолога в единую науку о развитии, движении и деформации земной коры. В 1860 году эту науку, ставшую важнейшим разделом комплекса наук о Земле, предложили назвать геотектоникой. Станем и мы дальше называть этот важный раздел так же.

Гипотеза контракции или сжатия Земли и сморщивания ее коры особенно укрепилась, когда в Альпах и Аппалачах открыли крупные «надвиги». Этим термином геологи обозначают разрывы в залегающих горных породах, когда одни из них как бы надвинуты на другие. Специалисты торжествовали, новая гипотеза объясняла все!

Правда, возникал маленький вопрос: а почему горы-складки располагались не по всей поверхности земли равномерно, как на сморщившемся, усохшем яблоке, а собирались в горные пояса? И почему эти пояса располагались только по определенным параллелям и меридианам? Вопросик пустяковый, но коварный. Потому что на него ответить контракционная гипотеза никак не могла.

Глубокие корни гор

Примерно в середине XIX века, а точнее в 1855 году английский ученый Д. Пратт вел геодезические работы на территории «жемчужины британской короны», то есть в Индии. Он работал вблизи Гималаев. Каждый день, просыпаясь поутру, англичанин любовался величественным зрелищем грандиозного горного района и невольно задумывался: сколько же может весить этот колоссальный горный массив? Его масса должна непременно обладать заметной силой притяжения. Как бы это узнать? Стоп, но если это так, то внушительная масса должна отклонять легкий грузик на нитке от вертикали. Вертикаль - это направление силы тяжести Земли, а отклонение - направление силы притяжения Гималаев...

Пратт тут же прикинул общую массу горного массива. Получилась действительно порядочная величина. По ней, пользуясь законом Ньютона, он вычислил ожидаемое отклонение. Потом неподалеку от склонов гор подвесил грузик на нитке и с помощью астрономических наблюдений измерил его истинное отклонение. Каково же было разочарование ученого, когда при сравнении результатов оказалось, что теория отличается от практики более чем в пять раз. Вычисленный угол оказывался больше измеренного.

Пратт никак не мог взять в толк, в чем же заключается его ошибка. Он обратился к гипотезе, выдвинутой когда-то еще Леонардо да Винчи. Великий итальянский ученый и инженер предположил, что земная кора и расплавленный подкорковый слой - мантия почти всюду находятся в равновесии. То есть блоки коры плавают на тяжелом расплаве, как льдины на воде. А так как при этом часть «льдин»-блоков погружена в расплав, то в целом блоки оказываются легче, чем принимаются при расчете. Ведь кто не знает, что у айсберга лишь меньшая часть выступает над водой, а большая - погружена...

Соотечественник Пратта Дж. Эри добавил к его рассуждениям свои соображения. «Плотность горных пород примерно одинакова, - говорил он. - Но более высокие и мощные горы стоят, глубже погрузившись в мантию. Менее высокие горы сидят мельче». Получалось, что горы как бы имеют корни. Причем корневая часть оказывалась сложенной из менее плотных пород, по сравнению с плотностью мантии.

Хорошая получилась гипотеза. Долгое время пользовались ею ученые при измерениях силы тяжести в разных районах Земли. До той поры, пока не полетели над планетой искусственные спутники Земли - самые верные указатели и регистраторы поля притяжения. Но о них еще речь впереди.

В конце прошлого века американский геолог Даттон высказал мысль о том, что наиболее высокие и мощные блоки земной коры размываются дождями и текущими водами сильнее низких, а следовательно, они должны становиться легче и постепенно «всплывать». Тем временем на более легкие и низкие блоки наносятся осадки с вершин более высоких соседей, и они тяжелеют. А раз тяжелеют, то и погружаются. Не является ли этот процесс одной из возможных причин землетрясений в горах и новых горообразований?..

Очень много интересных гипотез выдвинули ученые конца прошлого века. Но едва ли не самой плодотворной из них было создание учения о геосинклиналях и платформах.

Геосинклиналями специалисты называют довольно обширные вытянутые в длину участки земной коры, где особенно часто наблюдаются землетрясения и извержения вулканов. Рельеф в этих местах обычно такой, что, как говорится, «сам черт ногу сломит» - складка на складке.

Еще в 1859 году американский геолог Дж. Холл заметил, что в горно-складчатых областях осадки гораздо толще, чем в тех местах, где породы залегают спокойными горизонтальными пластами. Почему так? Может быть, под тяжестью накопившихся здесь осадков, смытых с соседних гор, кора земли прогнулась?..

Выдвинутое предположение понравилось. И несколько лет спустя коллега Холла Джеймс Дана развил взгляды своего предшественника. Он назвал удлиненные прогибы коры, вызванные боковым сжатием (тогда уже господствовала гипотеза контракции), геосинклиналями. Сложный термин произошел из объединения трех греческих слов: «ге» - земля, «син» - вместе и «клино» - наклонять.

Джеймс Дана представлял себе этот процес следующим образом: сначала сжатая область прогибается. Потом слои сминаются и вспучиваются в виде горных складок.

Далеко не все геологи сразу согласились с мнением американского специалиста. Предлагались и другие картины развития геосинклиналий. Спор о них до наших дней не утихает уже более ста лет. Одни считают, что разогретое подкорковое вещество разделяется на тяжелые и легкие фракции. Тяжелые «тонут», выдавливая кверху более легкие. Они поднимаются, «всплывают» и вспарывают, разрывают литосферу. Тогда обломки тяжелых плит соскальзывают и сминают осадочные слои...

Другие предлагают иной механизм. Они считают, что в раскаленном подкорковом веществе Земли существуют медленные течения. Они затягивают, сминают осадочные породы. А оказавшись в глубине, эти породы переплавляются под действием давлений и высоких температур.

Есть и другие концепции. Согласно одной из них, например, геосинклинальные складки возникают по краям континентальных платформ, плавающих, как льдины в океане, по пластичному подкорковому веществу. К сожалению, пока ни одно из существующих на этот счет предложений полностью не удовлетворяет наблюдаемым в природе закономерностям. И потому спор, по-видимому, далек от своего завершения.

Выдающийся русский и советский геолог, общественный деятель Александр Петрович Карпинский родился в 1846 году, в поселке Турьинские рудники в Верхотурском уезде на Урале. Ныне это город, носящий его имя. Отец его был горны/и инженером, и потому неудивительно, что молодой человек по окончании гимназии поступил в прославленный Петербургский горный институт.

В тридцать один год Александр Петрович стал профессором геологии. А через девять лет его избрали членом императорской Академии наук.

Он исследует строение и полезные ископаемые Урала и составляет сводные геологические карты европейской части России. Начиная с петрографии - науки о составе и происхождении горных пород, Карпинский касается всех буквально разделов науки о Земле и везде оставляет заметный след. Он исследует ископаемые организмы. Пишет выдающиеся работы по тектонике и о геологическом прошлом земли - по палеогеографии.

Учение о геосинклиналях, несмотря на прогрессивные идеи в его основе, испытывало на первом этапе множество трудностей. И в это время Александр Петрович вплотную занялся изучением «спокойных областей» земной поверхности. Впоследствии они-то и получили название «платформ». В этих работах Карпинский обобщил огромный материал по геологии России, накопленный поколениями русских геологов. Он показал, как менялись очертания древних морей, заливавших эти области в разное время. И вывел два рода «волнообразно-колебательных движений» земной коры. Один, более грандиозный, образует океанические впадины и материковые поднятия. Другой, не столь величественный по масштабам, обеспечивает появление впадин и выпуклостей в пределах самой платформы. Так, например, местные колебания Русской платформы, по мнению Карпинского, происходили параллельно Уральскому хребту в меридиональном направлении и параллельно Кавказу - по параллелям.

Вспомните:

1. В каких регионах мира в наши дни происходят извержения вулканов и землетрясения?

Прежде всего в районах столкновения литосферных плит. Тихоокеанское вулканическое огненное кольцо – полоса действующих вулканов, окаймляющая Тихий океан. Вулканы цепью протягиваются от полуострова Камчатка через Курильские, Японские, Филиппинские острова, далее через остров Новая Гвинея, Соломоновы острова, Новую Зеландию. Продолжением цепи являются вулканы северо-восточной Антарктиды, островов Огненной Земли, Анд, Кордильер и Алеутских островов. Всего в этой зоне – 328 действующих наземных вулканов из 540 известных на Земле.

Вторая зона от Азорских о-вов простирается на восток через Альпы и Турцию. На юге Азии она расширяется, а затем сужается и меняет направление на меридиональное, следует через территорию Мьянмы, острова Суматра и Ява и соединяется с циркумтихоокеанской зоной в районе Новой Гвинеи.

Выделяется также зона меньшего размера в центральной части Атлантического океана, следующая вдоль Срединно-Атлантического хребта.

Существует ряд районов, где землетрясения происходят довольно часто. К ним относятся Восточная Африка, Индийский океан и в Северной Америке долина реки Святого Лаврентия и северо-восток США.

Вопросы внутри параграфа

1. Какие виды тектонических движений преобладают на территории России? Сопоставьте рисунок и физическую карту. Как опускания земной коры отразились на рельефе России?

Сейчас на территории России преобладают вертикальные восходящие тектонические движения. В тех местах, где земная кора опускалась, возникли впадины морей и озер, многие низменности.

2. Сравните плотность населения в долинах рек Сибири и на окружающих территориях.

Практически на всей территории Сибири плотность населения составляет менее 1 чел. на кв. км. Очаги с большей плотностью населения находятся именно в долинах рек. Особенно ярким примером является долина Оби. Плотность населения здесь составляет 1-10 чел. на кв. км, местами 10-25 чел. В Восточной Сибири самая высокая плотность населения так же фиксируется в долинах Енисея, Лены, Вилюя.

3. Сопоставьте рисунок и физическую карту. Назовите формы рельефа России, образовавшиеся под воздействием древнего покровного оледенения.

Многочисленные холмы, гряды, плоские равнины

Вопросы и задания

1. Какие процессы оказывают влияние на формирование рельефа Земли в настоящее время? Охарактеризуйте их.

На формирование рельефа влияют разнообразные процессы. Их можно объединить в две группы: внутренние (эндогенные) и внешние (экзогенные).

Внутренние процессы. Среди них наибольшее воздействие на формирование современного рельефа оказали новейшие (неотектонические) движения земной коры, вулканизм и землетрясения. Таким образом, под действием внутренних процессов образуются крупнейшие, крупные и средние формы рельефа. Неотектоническими называют движения земной коры, происходившие в ней за последние 30 млн лет. Они могут быть и вертикальными, и горизонтальными.

Внешние процессы, формирующие современный рельеф, связаны с деятельностью морей, текучих вод, ледников, ветра. Под их воздействием разрушаются крупные и образуются средние и мелкие формы рельефа.

2. Какие ледниковые формы рельефа встречаются в вашей местности?

Наиболее распространенными ледниковыми формами рельефа в России являются морена-скопления обломочного материала, оставленного ледником. Там, где мощность отложений морены была значительной образовались моренные гряды (Среднерусская возвышенность) . В горных районах образование пикообразных вершин и долин с крутыми склонами и широким дном (троги).

3. Какие формы рельефа называют эрозионными? Приведите примеры эрозионных форм рельефа в вашей местности.

Эрозионные формы рельефа – это формы рельефа, которые образуются в результате разрушительной деятельности текучих вод. Текучие воды (реки, ручьи, временные водные потоки) размывают земную поверхность. В результате их разрушительной деятельности образуются формы рельефа, называемые эрозионными. Это речные долины, балки, овраги. Овраги наиболее распространенные из эрозионных формы рельефа. Они очень часто образуются на наклонных незакрепленных поверхностях при строительстве, на сельскохозяйственных полях.

4. Какие современные рельефообразующие процессы типичны для вашей местности?

Для большей территории России типичны деятельность текучих вод: происходит формирование речных долин, оврагов, балок. В горах На современном этапе происходят и вертикальные тектонические движения. Большой Кавказский хребет продолжает подниматься со скоростью 8-14 мм в год. Несколько медленнее растет Среднерусская возвышенность – около 6 мм в год. А территории Татарстана и Владимирской области ежегодно опускаются на 4-8 мм.

Если мы с вами задумаемся, какая же все-таки сила руководит всеми природными процессами на поверхности Земли, то несомненно обнаружим, что в основе всего происходящего находится наше неутомимое светило - Солнце.

Солнце руководит воздухом, водой и всеми растениями на Земле. Если бы не их деятельность, то поверхность нашей планеты имела бы другой вид.

Каковы причины

Взять, к примеру, каменную скалу. Днём солнечные лучи разогревают ее поверхность, а ночью она быстро остывает. Вещество из которого состоит эта скала подвергается расширению и сжатию. Со временем на поверхности скалы появляются трещины. Потом они углубляются и от монолитной глыбы откалываются большие и маленькие куски. Ветер сдувает эти обломки. Вода проникает в образовавшиеся щели и ещё больше разрушает камень.

Но разрушение горных пород достаточно долгий процесс. Значительно быстрее изменяется облик пустыни. Здесь почти безраздельно хозяйничает ветер. После песчаной бури вид пустыни полностью изменяется. За считанные часы ветер переносит огромные массы песка с одного места на другое.

В тех местах где нет гор или пустынь хозяйничают реки и ручейки. Они, двигаясь по земной поверхности, размывают ее и образуют речные Долины, овраги, лощины и балки.

В прериях Великих равнин Соединенных Штатов Америки есть огромные живописные места. Здесь воздух и вода прорыли в земной поверхности огромные многокилометровые проходы, которые называют каньонами. Глубина некоторых каньонов достигает нескольких сотен метров.

Стены таких ущелий очень крутые. Они состоят из мягких известняковых пород. Эти стены не нависают над проходом в виде козырька, потому что не выдерживают своей тяжести и сразу обваливаются.

Как бы странно это ни звучало, но на разрушение горных пород влияют и некоторые растения. Ветер разносит незаметные глазу споры лишайников повсюду, даже в самые маленькие трещины скал. Зеленые лишайники глубоко прорастают в горную породу, постепенно разъедая его.

Проходят века, и всё эти природные силы неузнаваемо изменяют поверхность горного хребта, утеса, отдельного камня.

Рельеф нашей планеты поражает своим многообразием и незыблемым величием. Широкие равнины, глубокие речные долины и остроконечные шпили высочайших вершин - все это, казалось бы, украшало и будет украшать наш мир всегда. Но это вовсе не так. На самом деле рельеф Земли изменяется.

Но чтобы заметить эти изменения, недостаточно и нескольких тысяч лет. Что уж говорить о жизни обычного человека. Развитие земной поверхности - это сложный и многогранный процесс, который длится вот уже несколько миллиардов лет. Итак, почему и как рельеф Земли изменяется во времени? И что лежит в основе этих изменений?

Рельеф - это…

Данный научный термин происходит от латинского слова relevo, что значит «поднимаю вверх». В геоморфологии под ним подразумевают совокупность всех существующих неровностей земной поверхности.

Среди ключевых элементов рельефа выделяется три: точка (например, горная вершина), линия (например, водораздел) и поверхность (например, плато). Эта градация очень схожа с выделением основных фигур в геометрии.

Рельеф может быть разным: горным, равнинным или же холмистым. Он представлен самыми разнообразными формами, которые могут отличаться друг от друга не только своим внешним видом, но и происхождением, возрастом. В географической оболочке нашей планеты рельеф играет крайне важную роль. Прежде всего, он является основой любого природно-территориального комплекса, подобно фундаменту жилого дома. Помимо этого, он принимает непосредственное участие в перераспределении влаги по поверхности Земли, а также участвует в формировании климата.

Как изменяется рельеф Земли? И какие его формы известны современным ученым? Об этом пойдет речь далее.

Рельеф Земли: основные формы и возраст рельефных форм

Форма рельефа - фундаментальная единица в геоморфологической науке. Если говорить простыми словами, то это конкретная неровность земной поверхности, которая может быть простой или сложной, положительной или отрицательной, выпуклой или же вогнутой.

К основным относятся следующие формы земного рельефа: гора, котловина, лощина, хребет, седловина, овраг, каньон, плато, долина и прочие. По своему генезису (происхождению) они могут быть тектоническими, эрозионными, эоловыми, карстовыми, антропогенными и т. д. По масштабу принято выделять планетарные, мега-, макро-, мезо-, микро- и наноформы рельефа. К планетарным (самым крупным) относятся материки и океаническое ложе, геосинклинали и срединно-океанические хребты.

Одной из главных задач ученых-геоморфологов является определение возраста тех или иных форм рельефа. Причем этот возраст может быть как абсолютным, так и относительным. В первом случае он определяется при помощи специальной геохронологической шкалы. Во втором случае его устанавливают относительно возраста какой-либо другой поверхности (здесь уместно применять слова «моложе» или «древнее»).

Известный исследователь рельефа В. Девис сравнивал процесс его формирования с человеческой жизнью. Соответственно, он выделял четыре стадии развития любой формы рельефа:

• детство;
• юность;
• зрелость;
• дряхлость.

Как и почему рельеф Земли изменяется во времени?

В нашем мире ничто не вечно и не статично. Точно так же и рельеф Земли изменяется с течением времени. Вот только заметить эти изменения практически невозможно, ведь они длятся сотни тысяч лет. Правда, они проявляются в землетрясениях, вулканической деятельности и прочих земных явлениях, которые мы привыкли называть катаклизмами.

Главные первопричины рельефообразования (как, впрочем, и любых других процессов на нашей планете) - это энергия Солнца, Земли, а также космоса. Изменение рельефа Земли происходит постоянно. И в основе любых таких изменений лежат всего два процесса: денудация и аккумуляция. Эти процессы очень тесно взаимосвязаны, подобно известному принципу «инь-янь» в древнекитайской философии.

Аккумуляция - это процесс накопления рыхлого геологического материала на суше или дне водоемов. В свою очередь денудация - это процесс разрушения и переноса разрушенных фрагментов горных пород на другие участки земной поверхности. И если аккумуляция стремится накопить геологический материал, то денудация пытается его разрушить.

Главные факторы рельефообразования

Рисунок земной поверхности формируется вследствие постоянного взаимодействия эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних) сил Земли. Если сравнивать процесс рельефообразования со строительством здания, то тогда эндогенные силы можно назвать «строителями», а экзогенные силы - «скульпторами» земного рельефа.

К внутренним (эндогенным) силам Земли относят вулканизм, землетрясения и движения земной коры. К внешним (экзогенным) - работу ветра, текучей воды, ледников и т. д. Последние силы занимаются своеобразным оформлением рельефных форм, иногда придавая им причудливые очертания.

В целом геоморфологи выделяют всего четыре фактора рельефообразования:

• внутренняя энергия Земли;
• всемирная сила тяготения;
• солнечная энергия;
• энергия космоса.

Меняются довольно быстро (небольшой овраг может появиться за несколько месяцев), более крупные формы изменяются медленно, веками. Существуют, однако, факторы (такие, как , оползни), способные за изменить рельеф: возникают горы, расселины, изменяются направления рек. Летом 2007 г. на произошло одно из подобных событий: оползень уничтожил уникальное географическое образование-долину гейзеров.

Рельеф изменяется под воздействием двух типов факторов: экзогенных и эндогенных. Эндогенные (внутренние) факторы: движения земной коры, извержения вулканов рассмотрены подробно в соответствующих разделах. К экзогенным факторам относятся: разрушающая деятельность ветра и воды, тепла, животного и растительного мира.

Вода оказывает серьезное воздействие на рельеф. Она размывает породы, образуя овраги, смывая целые холмы, подмывает скалы, которые затем могут обрушиться. Реки могут становиться более полноводными и прокладывают новое русло, а могут мелеть, и тогда на месте воды остаются участки суши. Все это — изменения рельефа. Кроме того, вода взаимодействует с веществами пород, изменяя их состав и структуру, что может привести к изменениям рельефа.

Ветер действует особенно активно там, где нет густых порослей растений. Ветер выдувает мелкие частицы пород и приносит их в другие местности, где они откладываются, задерживаясь водой или растениями.

Под действием тепла разрушаются многие породы. То, нагреваясь, то, охлаждаясь обратно, они постоянно расширяются и сжимаются снова. Это приводит к разрушению связей между молекулами вещества, породы трескаются.

Растения и животные также влияют на образование рельефа, одни сильнее, другие — меньше. Корни растений разрушают плотные горные породы и в то же время укрепляют более рыхлые. Микроорганизмы изменяют структуру почвы, что также может приводить к изменению рельефа. Огромное влияние на рельеф оказывают животные, которые строят запруды на реках и ручьях, в частности — бобры.

Основные формы рельефа

1. Равнины — плоские или холмистые участки суши, имеющие достаточно большую площадь. Равнины отличаются по абсолютной высоте (над уровнем моря):
2. Низменности, высота не превышает 200 м.
3. Возвышенности, высота от 200 до 500 м.
4. Плоскогорья, высота более 500 м.
5. Плато — специфическая форма рельефа, имеющая плоскую вершину и обрывистые края, может достигать 3 км.

Равнины — более стабильные участки земной поверхности, на них меньше вероятность , равнинные реки спокойнее, рельеф изменяется значительно медленнее.

Горы — участки суши, поднимающиеся на высоту более 500 м, обладающие определенной вершиной и крутыми склонами.

Горы могут образовывать хребты и нагорья. Хребет — группа гор, очевидно вытянутая в определенном направлении и обладающая незначительным перепадом высот. Известные горные хребты.