ЧАСТЬ I. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ

ГЛАВА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМОРФОЛОГИИ КАК НАУКИ И ОБЪЕКТА ЕЕ ИЗУЧЕНИЯ

Геоморфология¹ — наука о строении, происхождении, истории раз­вития и современной динамике рельефа земной поверхности. Сле­довательно, объектом изучения геоморфологии является рельеф, т. е. совокупность неровностей земной поверхности разного мас­штаба.

Рельеф поверхности Земли не есть сочетание абстрактных гео­метрических поверхностей. Он представляет собой комплекс форм, которые имеют определенное геологическое строение и подверже­ны постоянному воздействию атмосферы, гидросферы и внутренних сил Земли. Поэтому изучение рельефа невозможно без четкого представления о составе и свойствах слагающих его горных пород, так же как оно невозможно без знания процессов, воздействующих на рельеф и имеющих своей причиной подвижность и непостоянст­во физических состояний земной коры, газообразной и водной обо­лочек Земли.

Земная кора сама по себе не является чем-то неизменным. Она подвержена не только воздействию сил, обусловленных процессами, протекающими в атмосфере и гидросфере, но и является продуктом глубинных (эндогенных) процессов, протекающих в недрах Земли, и испытывает многообразные изменения и движения, происходя­щие под воздействием этих процессов. Земная кора состоит из маг­матических, осадочных и метаморфических горных пород, которые по-разному реагируют на воздействие внешних и внутренних сил.

В. И. Вернадским введено в науку о Земле понятие «биосфера». Под биосферой понимается вся совокупность органической жизни Земли. Эта оболочка как бы пропитывает нижнюю часть атмо­сферы, гидросферу и приповерхностную часть земной коры. Состав­ляющие ее живые организмы и мертвая органическая материя самым активным образом участвуют в формировании рельефа Земли либо непосредственно, создавая специфические биогенные формы рельефа и геологические тела, либо опосредствованно, из­меняя физические и химические свойства горных пород, воздушной и водной оболочек нашей планеты.

Наконец, сам рельеф Земли, представляющий совокупность поверхностей то почти горизонтальных, то имеющих значительные уклоны, влияет на ход геоморфологических процессов. Так, в го-

От греч. гэ — земля; логос — наука, учение; морфе — форма.

pax и на низменных равнинах эти процессы протекают по-разному. Гипсометрия рельефа, т. е. положение того или иного участка земной поверхности относительно уровня моря, также влияет на рельефообразование, нередко обусловливая проявление таких процессов, которые не могут происходить на другом гипсометриче­ском уровне. Например, при современных климатических условиях появление ледников в умеренных и тропических зонах возможно только в высоких горах; ряд процессов возможен только на дне глубоких морских и океанических впадин и т. д.

На основе сказанного можно уточнить понятие «рельеф». Рельеф земной поверхности, являющийся объектом изучения гео­морфологии, представляет собой совокупность геометрических форм этой поверхности, образующихся в результате сложного взаимодействия земной коры с водной, воздушной и биологической оболочками нашей планеты. Поскольку в этом взаимодействии участвует земная кора и речь идет о неровностях ее поверхности, изучение рельефа немыслимо без знания внутреннего строения об­разующих его форм. При всей сложности взаимодействия и разно­образия рельефообразующих процессов в них всегда участвует как одна из важнейших составляющих процесса рельефообразова-ния сила тяжести, сила земного притяжения. Хотя движения масс в направлении, противоположном действию вектора силы тяже­сти, также возможны, и они происходят, но при этом они всегда должны ее преодолевать. Поэтому для геоморфологии одной из важнейших характеристик рельефа является уклон поверхности. Кроме того, сила земного притяжения, интенсивность проявления внешних агентов и их «набор» определяются гипсометрией

рельефа.

Наконец, общий облик рельефа и характер рельефообразующих процессов зависят также от частоты смены положительных и от­рицательных форм рельефа, степени их контрастности и географи­ческого положения того или иного участка земной поверхности.

Таким образом, рельеф является одновременно продуктом гео­логического развития и компонентом (составной частью) геогра­фического ландшафта. Само положение объекта изучения геомор­фологии определяет необходимость ее самых тесных связей с таки­ми науками, как геология и физическая география. Можно сказать, что геоморфология — это типично пограничная наука. Поэтому было бы неправильно относить геоморфологию целиком к геологическо­му циклу научных дисциплин, так же как было бы односторонне считать эту науку исключительно географической.

Следует подчеркнуть, что рельеф занимает в строении Земли особое место, являясь поверхностью раздела и одновременно по­верхностью взаимодействия различных оболочек земного шара: литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. Вместе с тем он'является составной частью географической среды. Поэтому наиболее плодотворное изучение рельефа и законов его развития может быть достигнуто только при изучении его во взаимодейст­вии и взаимообусловленности со всеми другими компонентами

географической среды. Этим и определяется особо тесная связь геоморофологии с физической географией и другими науками гео­графического цикла.

Геоморфология — наука историческая. Она стремится устано­вить последовательность происходивших на Земле событий, при­ведших к формированию того рельефа, который наблюдается на поверхности Земли в настоящее время. В познании рельефа геоморфология использует достижения не только географии и гео­логии, но и многих других наук естественноисторического цикла. Так, например, поскольку Земля является планетой, геоморфология использует данные таких наук, как астрономия и космогония. В вопросах познания строения, состава и состояния вещества, участвующего в строении тех или иных форм рельефа, геоморфо­логия использует достижения физики и химии и т. д.

Итак, геоморфология изучает строение, происхождение, исто­рию развития и динамику рельефа земной поверхности. Цель это­го изучения — познание законов развития рельефа и использование выявленных закономерностей в практической деятельности чело­веческого общества.

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ИСТОРИИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ

Рельеф земной поверхности — одно из важнейших условий обита­ния человека, его хозяйственной деятельности. Несомненно, что сведения о рельефе накапливались с самых ранних этапов возник­новения и развития человеческого общества. Однако как научная дисциплина геоморфология начала оформляться в конце XVIII — начале XIX в., вслед за геологией, с развитием которой она тес­но связана. Именно в это время появились работы, в которых да­валось первое, соответствующее тому уровню знаний, научное представление об условиях возникновения и развития рельефа зем­ной поверхности.

В 1763 г. вышла в свет работа М. В. Ломоносова «О слоях зем-<ных (Прибавление второе к первым основаниям металлургии и рудных дел)», в которой он впервые выдвинул идею развития рельефа как результата взаимодействия эндогенных и экзогенных сил. Эта идея лежит в основе и современной геоморфологической науки.

Ко второй половине XVIII в. относится возникновение двух противоположных друг другу учений о факторах, принимающих участие в образовании земной коры и вызывающих изменения ее поверхности,— нептунизма и плутонизма. Основателем школы нептунистов был немецкий ученый Г. А. Вернер. Взгляды Верне-нера, сложившиеся на основе наблюдений на территории Саксо-

нии, где ему приходилось иметь дело преимущественно с осадоч­ными породами, вылились в ложную концепцию, согласно которой Мировому океану приписывалась исключительная роль как в обра­зовании горных пород, слагающих земную поверхность, так и в вы­работке присущего ей рельефа. Эта концепция вскоре столкнулась с противоположной ей концепцией плутонистов и вынуждена была в конце концов уступить ей. Одним из творцов плутонизма был шотландец Д. Геттон. Свои наблюдения и исследования, прове­денные преимущественно в Шотландии, Геттон опубликовал в 1788 г. в книге «Теория Земли», в которой он ввел в науку поня­тие о геологическом цикле и рассматривал изменения рельефа как составную часть геологического развития Земли. Основоположник научной геологии Ч. Лайель в своей книге «Основы геологии» (1830) уделил значительное внимание вопросам эволюции рельефа. Он выдвинул теорию медленного и непрерывного изменения зем­ной поверхности под влиянием процессов, действующих и в настоя­щее время (в области геологии это эволюционное учение получило название актуализма). Основные формы рельефа, по Ч. Лайелю, возникают как результат движения земной коры, а затем нивели­руются, разрушаются под действием внешних сил. Совокупное разрушение гор под действием внешних сил получило наименова­ние «денудация».

В 1852 г. К- Науманн впервые вводит в научную литературу понятие «морфология земной поверхности».

Вторая половина XIX в. знаменуется появлением ряда работ по геологии и рельефу Земли как общего, так и специального ха­рактера. В работах Д. Дана и Э. Зюсса разрабатываются основы тектоники и структурной геологии, освещается строение плане­тарных форм рельефа — материков и океанов. П. А. Кропоткиным обосновывается теория материкового оледенения (1876). В рабо­тах Сюрреля, а позднее Рютимейера, С. Н. Никитина и В. В. До­кучаева рассматриваются проблемы образования и развития реч­ных долин, Д. Пауэлла — процессы плоскостного смыва и т. д. К концу XIX в. выходят в свет крупные обобщающие труды Ф. Рихтгофена, А. Пенка, А. П. Павлова, в которых систематизи­руются представления о строении земной поверхности, происхож­дении рельефа и даются попытки его классификации.

Выделение геоморфологии в самостоятельную отрасль знания и появление первых научных общегеоморфологических концепций неразрывно связано с именами американского ученого В. Девиса (1899) и немецкого исследователя В. Пенка (1924). В. Девис раз­работал учение о географических (геоморфологических) циклах, которое долгое время служило теоретической основой геоморфоло­гической науки и не потеряло до сих пор своей научной ценности. Им была выдвинута формула — «структура — процесс (цикл) — стадия» как основа познания развития рельефа. По признаку веду-щего процесса Девис выделил «нормальный» (водно-эрозионный), ледниковый, морской и аридный (эоловый) циклы развития релье* фа. Согласно В. Девису, деятельность ведущего процесса проте-

в строении дна Мирового океана. Важнейшая особенность их — сложение земной корой материкового типа.

Ложе океана — это основная часть дна Мирового океана, лежа­щая, как правило, на глубинах более 3 км и характеризующаяся распространением земной коры океанического типа.

Современные геосинклинальные пояса располагаются на грани­це между материками и океанами, хотя и не везде. Так, на боль­шей части протяжения окраин Атлантического, Индийского и Се­верного Ледовитого океанов материки непосредственно контакти­руют с ложем океана.

Срединно-океанические хребты представляют собой самую боль­шую по площади и протяженности горную систему, проходящую через все океаны, но существенно отличающуюся от ложа океана строением земной коры. Подробное обоснование выделения имен­но этих форм как планетарных будет дано ниже, в главе 8.

Мегаформы занимают площади порядка сотен или десятков тысяч квадратных километров. Примеры мегаформ — впадины Мек­сиканского залива или Карибского моря, горные системы Альп, Большого Кавказа, плато Декан и др.

Макроформы являются составными частями мегаформ. Площа­ди, занимаемые ими, измеряются сотнями или тысячами, реже десятками тысяч квадратных километров. К макроформам отно­сятся, например, отдельные хребты и впадины какой-либо горной страны.

Площади мезоформ измеряются обычно несколькими квадрат­ными километрами или десятками квадратных километров. При­мером таких форм могут служить овраги, балки, долины ручьев, отдельные горные хребты, крупные аккумулятивные формы типа барханных цепей и др.

Микроформы — это неровности, осложняющие поверхность ме­зоформ. Таковы, например, карстовые воронки, эрозионные рыт­вины, береговые валы.

Формами нанорельефа называют очень мелкие неровности, ос­ложняющие поверхность макро-, мезо- или микроформ. Таковы, например, луговые кочки, сурчины, мелкие эрозионные бороздки, знаки ряби на морском дне или на поверхности эоловых форм рельефа.

Деление форм рельефа по их величине в значительной степени условно, и в природе нет четких границ между указанными выше градациями. Однако, несмотря на эту условность, различие в мас­штабе форм рельефа несет определенную генетическую информа­цию. Так, если планетарные формы рельефа и многие мегаформы и макроформы сформировались в результате деятельности эндо­генных процессов, то образование мезо-, микро- и наноформ обу­словлено деятельностью главным образом экзогенных процессов. И. П. Герасимов и Ю. А. Мещеряков в своей генетической класси­фикации рельефа планетарные формы и формы мегарельефа выделяют как геотектуры, формы макрорельефа —как морфо-структуры, мезоформы относят к морфоскульптурам.

_ МОРФОГРАФИЯ И МОРФОМЕТРИЯ РЕЛЬЕФА

Планетарные, а также мега- и макроформы рельефа могут быть охарактеризованы площадью, которую они занимают. Безусловно, такая характеристика будет недостаточна для описания более мел­ких форм. Да и для форм высшего порядка наряду с площадью необходимы другие характеристики. Первая из них —это высота или глубина относительно уровня моря (так называемые абсолют­ные высоты или глубины). Наиболее общую характеристику высот и глубин земной поверхности в целом дает гипсографическая кри-

вая¹ (рис. 1). На этой кривой четко выделяется два основных гипсометрических уровня земной поверхности: материковый уро­вень и уровень, соответствующий ложу океана. Средняя высота поверхности Земли равна —2450 м, из чего следует, что для Земли в целом более характерны отрицательные гипсометрические харак­теристики. Ниже приведены средние высоты материков и глуби­ны океанов.

Материки Средняя высота, м Океаны Средняя глубина,

Евразия 840 ^м

Африка 750 Тихий 4280

Северная Америка 720 Атлантический 3940

Южная Америка 600 Индийский 3960

Австралия 320 Северный Ледови-- 1200

Антарктида 2100 тый

Для характеристики рельефа Земли в целом, а также отдельных регионов важное значение имеют не только средние, но и экстре­мальные отметки рельефа. Наивысшая точка Земли — вершина

¹ Для отдельных материков строятся гипсографические кривые поверхности материков, для океанов и морей — батиграфические кривые.

горы Джомолунгма (в Гималаях)—имеет отметку 8880 м, самая большая глубина относится к Марианскому глубоководному жело­бу (Тихий океан) и равна 110.34 м. Следовательно, максимальный размах высот на поверхности земного шара достигает почти 20 км. Гипсометрическая характеристика — одна из важнейших ха­рактеристик рельефа. По степени возвышения поверхности суши над уровнем океана выделяют низменный (0—200 м) и возвышен­ный рельеф. Последний по характеру расчлененности подразделя­ется на высокие равнины, возвышенности, плоскогорья и горный рельеф. Горный рельеф по гипсометрии подразделяют на низко­горный (до 1000 м), среднегорный (1000—3000 м) и высокогорный (>3000 м) рельеф.

Гипсометрию дна морей и океанов называют батиметрией (от «батос» — глубина). По батиметрическим различиям выделяют неритовую зону морского дна (0—200 м глубины), батиальную (200—3000 м), абиссальную (3000—6000 м) и гипабиссалъную (глубина более 6 тыс. м).

Описание планетарных форм, а также мега- и макроформ рель­ефа ведется обычно по обобщающим материалам — картам, свод­кам или обработанным данным по геофизическому и геологиче­скому строению. В полевых условиях геоморфологу чаще всего при­ходится заниматься описанием форм рельефа низших порядков. При таком описании фиксируется общий облик рельефа и внешний облик составляющих его форм, отмечаются их площади и линей­ные размеры (ширина, длина), абсолютные высоты и размах высот между соседними положительными и отрицательными формами рельефа (относительные высоты), описываются составляющие эти формы элементы — склоны и субгоризонтальные поверхности. За­меряются углы наклона этих поверхностей и указывается характер границ как между элементами в пределах одной формы, так и меж­ду соседними формами рельефа. Дается также характеристика плановых очертаний форм, их ориентировка, отмечается, какими породами сложены формы и как залегают эти породы.

Морфографическая (качественная) и морфометрическая (коли­чественная) характеристики рельефа не заканчиваются полевыми наблюдениями. В камеральных условиях на основе полевых мате­риалов, а также топографических карт, аэро- и космических сним­ков может быть составлена целая серия так называемых морфо-метрических карт:

1. Карты густоты горизонтального расчленения. Наиболее про­стой способ построения такой карты сводится к определению дли­ны эрозионной сети L на единицу площади P—L/P. Показатели интенсивности расчленения подписываются на карте внутри квад­ратов, по которым велся подсчет длины эрозионной сети, и затем в соответствии с выбранной шкалой квадраты закрашиваются или заштриховываются. Обычно придерживаются правила: чем интен­сивнее расчленение, тем темнее окраска или гуще штриховка (рис. 2). Можно также интенсивность расчленения показывать изолиниями, соединяющими отметки с одинаковыми показателями

vctoth расчленения. Другой способ определения густоты эрозион­ного расчленения основан на измерении расстояний между линия­ми водор^азд.^елов и днищами (тальвегами) ближайших эрозионных

2 ' Карты глубины расчленения. Один из способов составления подобного рода карт заключается в том, что на топографической основе проводят границы элементарных бассейнов, а затем в каж­дом из них определяют амплитуду между самой высокой и самой низкой точками. Согласно полученным цифровым показателям и шкале условных знаков, площади бассейнов закрашиваются или заштриховываются, обычно, по правилу: чем больше глубина рас­членения, тем темнее окраска или гуще штриховка.

Для определения глубины расчленения может быть использо­ван и такой прием: по изучаемому профилю определяется разница между наиболее низкими и наиболее высокими точками профиля.

3. Карта общего показателя расчленения рельефа. Составление
такой карты основано на подсчете по условным квадратам сумм
длин горизонталей. Затем через центры квадратов, имеющих оди­
наковую сумму длин горизонталей, проводятся соответствующие
изолинии.

4. Карты крутизны земной поверхности. Показателями крутиз­
ны земной поверхности могут быть угол наклона а и отвлеченная
величина — уклон i, равный tga. Построение карты углов наклона
заключается в следующем. В соответствии с выработанной леген­
дой и шкалой заложения на топографической карте проводят гра­
ницы участков с соответствующими углами наклона земной поверх­
ности. После выполнения этой работы карта раскрашивается или
заштриховывается по указанному выше правилу. Если нужно най­
ти уклон по профилю, находят тангенс угла a — отношение превы­
шения верхней точки над нижней к горизонтальной проекции рас­
стояния между этими точками.

Существуют и другие типы морфометрических карт, как и дру­гие способы составления перечисленных выше карт.

По получаемым морфометрическим показателям выделяются следующие категории рельефа.

1. По густоте горизонтального расчленения (удаленности линий
водоразделов от тальвегов эрозионных форм).

1000 м — слаборасчлененный рельеф

500—1000 м — среднерасчлененный рельеф

100—500 м — значительно расчлененный рельеф

50—100 м — сильнорасчлененный рельеф

<50 м — очень сильно расчлененный рельеф

2. По глубине вертикального расчленения.

Для плоских равнин

<2,5 м — нерасчлененный или мелкорасчлененный

2—5 м — среднерасчлененный f - ■ ........... ^

5—10 м — значительно расчлененньй БИБЛИОТг-КЯ t