Інженерна геоморфологія. 2. Фактори і умови рельєфоутворення

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

З ДИСЦИПЛІНИ

" ГЕОЛОГІЯ І ГЕОМОРФОЛОГІЯ" .

Інженерна геоморфологія Якщо геоморфологія — це наука про форми земної поверхні, особливості їх утворення, ровзитку та будови, то інженерна геоморфологія — це наука, яка дозволяє використати знання геоморфологія на практиці, у житті людини. Зокрема, інженерна геоморфологія дає змогу застосування знань про рельєф у практиці спорудження інженерних об`єктів та при інших видах господарської діяльності.

Довкілля має системний характер і важливим завданням є здійснення аналізу тих чинників, які обумовлюють перебіг сучасних геоморфологічних процесів.

Основні напрямки досліджень у інженерній геоморфології:

• Теорія та методика, методологія інженерної геоморфології, системний геоморфологічний аналізгеоморфологічні закони та геоморфологічні парадигми.

• Теорія та методологія структурної інженерної геоморфології.

• Теорія та методологія антропогенної геоморфології.

• Еволюційна геоморфологія: розвиток давнього й експонованого рельєфугеоморфологічна етапність та хроногеоморфологіягеоморфологічні аспекти еволюції тектоногенезу, седиментогенезу, клімату, гідросфери, біосфери, рельєфоутворюючих процесів.

• Регіональна та планетарна геоморфологія: просторово-часові закономірності. Принципи та підходи до районування. Регіональні геоморфологічні проблеми України.

• Просторова організація сучасного рельєфу й рельєфоутворюючих процесів, їх взаємопов'язане функціонування та прогноз розвитку.

• Просторова організація природно-техногенних геоморфосистем, оцінка стану та прогноз розвитку.

• Методи геоморфологічних досліджень: системний аналіз і математичне моделюванняморфоструктурний та неотектонічний аналіз, морфодинамічний аналізгеоморфологічне картографуваннядистанційні, експериментальні, палеогеоморфологічні, морфометричні методи тощо.

• Прикладні проблеми сучасної інженерної геоморфології. Геоморфологічні дослідження при: пошуках корисних копалин, інженерному освоєнні території, сільськогосподарському природокористуваннігеоморфологічні дослідження для розв’язання екологічних проблемгеоморфологічний прогнозгеоморфологічна експертизагеоморфологічні основи раціонального природокористування в Україні.

Гравітаційні схилові процеси і рельєф. Поняття «схил», «схилоформуючі процеси». Класифікація схилів за морфологією Схили поєднують днища низовин з поверхнями височин будь-якого генезису. По схилах здійснюється спільна дія процесів схилової денудації і транзиту уламкового матеріалу від вододілів до днищ чи долин іншого проміжного базису денудації. Головним діючим фактором є сила ваги, тому на схилах переважають гравітаційні процеси: обвали, зсуви, осипи, переміщення делювіальних і соліфлюкційних покривів і ін.

По генетичній ознаці схили підрозділяються на ендогенні і екзогенні. Ендогенні схили — похилі поверхні, безпосередньо зв’язані з морфологічним становленням силових форм різних порядків. Основні параметри (крутість, висота, простягання й ін.) залежать від типу деформацій і їхнього новітнього розвитку. Ендогенні схили моделюються екзогенними процесами.

Ендогенні складні схили характеризуються дуже значною довжиною і великою висотою (у гірських країнах висота — до перших км, довжина — до перших сотень кмна платформах висота може перевершувати 1−2 км). Екзогенні схили — похилі поверхні, що формуються в результаті безпосереднього впливу екзогенних процесів.

Вони не відповідають елементам тектонічних деформацій, але окремі параметри (крутість і ін.) побічно залежать від внутрішньої будівлі і характеру загальних новітніх рухів. Будова полігенних схилів визначається сполученням ендогенних і екзогенних поверхонь. Крутість і її зміна залежать від співвідношення ендогенних (Т) і нівелуючих екзогенних (Д) процесів: Т>Д — крутість згодом зростаєТ=Д — динамічну рівновагу, збереження загальної крутостіТ<Д — вирівнювання схилу .

Форма схилів може бути прямою, опуклою й увігнутою. В. Девіс зіставляв прямий схил зі здійманням і активним розвитком глибинної ерозії, а увігнутий вважав формою, характерної при зниженні швидкості позитивних вертикальних рухів і зменшенні активності ерозійних процесів. Важливою характеристикою схилів є їхня ступінчастість.

Дуже цікава ступінчастість, що відбиває спрямований імпульсивний ріст підняттів і западин — вона є загальної для великих регіонів і виділяється як регіональна (на відміну від локальними, обумовленими місцевими причинами). Схили і корелятивні відкладення областей горотворення і платформних рівнин. Для геоморфологічної характеристики схилів і акумулятивних форм приймається підрозділ даний Е. В. Шанцером з доповненнями по Г. С. Золотарьову і С. С. Воскресенського.

По генезису, морфології, внутрішній будові і характеру будови уламкового матеріалу виділяються обвально-осипні, десерпційно-соліфлюкційні, делювіальні, зсувні, складні полігенні типи схилів. Їхнє утворення обумовлене сполученням орографічних і кліматичних умов, що визначені новітнім ендогенним розвитком рельєфу. На схилах, із крутістю більш 35−37 градусів (кут природного позилу), переважають обвалювання й опадання. При крутості меншої кута природного укосу, але більше 12−15 градусів розвиваються процеси оповзання, що часто сполучаються з делювіальним змивом і масовим рухом уламків, що покривають схил. На положистих (у т.ч. із крутістю 1−2о) схилах відбуваються делювіальний змив і масовий рух чохла уламків (дефлюкція, соліфлюкція, курумі, «мерзлотний крип» і ін.).

Обвально-осипна група схилів включає обвальні, осипні і перехідні полігенні типи.

Найбільший розвиток обвально-осипна група схилів має в межах ущелистих долин глибоко розчленованого гірського рельєфу. У високих гірських спорудженнях умови формування ускладнюються місцевими кліматичними умовами. При крутості схилів більш 35про частка гірської породи, відділена від корінного схилу без додаткового імпульсу починає рухатися під дією сили ваги. При обсязі блоків, що відокремилися, більш 10 м³, процес називається обвалюванням, при меншому — чи опаданням каменепадом.

Загальними причинами обвальних і осипних процесів є порушення цілісності схилу. Відділення брил і дрібних уламків і рух вниз обвально-осипних мас можуть відбутися через раптове чи швидке зростання ваги окраїнних і досить виветрелих порід.

Обвальні схили, як правило, присвячені до осипним схилів, тому гравітаційні відкладення утворять полігенну обвально-осипную товщу. Підготовка до обвалу охоплює тривалий час і складається, в основному, у формуванні крутого схилу .

Сили зчеплення навислого блоку зі схилом стають менше складової сили ваги, спрямованої під кутом до поверхні схилу, і блок обвалюється. Сили зчеплення звичайно бувають ослаблені додатковими зусиллями — безпосередньою причиною обвалу. У верхній частині обвального схилу знаходиться ніша, поверхня якої має форму чи півсфери її частини. Іноді зрив відбувається по площині чи нашарування зони дроблення.

Нижче — субгоризонтальная безладно горбиста поверхня, утворена обвальними накопиченнями — аккумулятивная частина обвального схилу. До обвалу приводить отседание схилів. Воно особливо чітко спостерігається по краях платообразних межиріч, нижня частина схилів яких складена породами, здатними до пластичної деформації, а верхня — міцними вертикально тріщинуватими породами. Необхідна глибина вреза долин — більш 150−300 м.

Атмосферні води приводять до вивітрювання порід, що складають схил, і харчують тіло зсуву вологою. Активні екзогенні фактори — процеси, що впливають на схили (ерозія, абразія, суффозія і гідродинамічний тиск, що робиться потоком підземних вод на зсувної масив). Активність екзогенних процесів залежить від новітнього тектонічного розвитку схилу, а в сейсмічних районах — від частоти і бальності землетрусів. Утворенню зсувів сприяє шкідлива діяльність людини.

У верхній частині зсувного схилу розміщається стінка відриву, чи надзсувної уступ — крутий, іноді - вертикальний, нерівний. У корінному схилі паралельно йому розвиваються системи зяючих тріщин розтягання. Ніші відриву мають різну форму. У великих складних зсувах у більшості випадків виділяється дві частини: — верхня — структурна, чи глибова — у її межах частково зберігається первісна будівля порід.

У рельєфі брили утворять системи масивів, розміщених східчасто, поверхня ступіней нахилена до стінки відриву і часто заболочена уздовж контакту окремих брил. Глибова частина розбита на окремі блоки- - нижня — аструктурная, — представляє сильно перем’яті породи з уламками більш стійких різниць. У її рельєфі виділяються бугри обдимання, що чергуються з часто заболоченими западинками. Тіло зсуву лежить на поверхні ковзання (динамічна поверхня).

Підошва зсуву — вихід площини ковзання на поверхню в підніжжя зсувного схилу. Тіло зсуву розбите системою бічних тріщин (результат тертя тіла зсуву при перемещенні). Зовнішня сторона зсувної мови ускладнена системою лобових тріщин (зв'язані з розшаруванням зсувних мас на поверхні). Глибина захоплення порід зсувним процесом на схилі називається рівнем оповзання, що може розташовуватися вище і нижче суміжного базису ерозії.

Якщо рівень оповзання лежить вище базису ерозії, то зсуви називаються деляпсивними, чи зсковзують зі схилу — якщо нижче — детрузивними, чи зсувами видавлювання. Виділяється трохи генетичних типів зсувів: консистентнізв'язані зі зміну консистенції порід і переходом глинистих відкладень у пластичний і текучий стан при зволоженнісуфозійні - утворюються в результаті розпушення матеріалу при виносі мелкоземасуффозійно-консистентні - утворюються при сполученні обох причин. Деляпсивние і детрузивние зсуви можуть розвиватися незалежно в різних ділянках зсувного схилу і послідовно на тому самому ділянці.

Група деляпсивних зсувів характеризується грузлим плином, у результаті якого формуються спливи — малі зсувні тіла. Стадії розвитку зсувного схилу: зривши рослинності по вивітреній частині четвертинного покривузсув цієї вивітреної частини по ущільненій і всіх четвертинних відкладень по корінним з наступним руйнуванням корінних порід, з багаторазовим соскальзиванием зсувних масивів і профілюванням у рельєфі схилу зсувних терас.

У лессовидних товщах, що залягають на скельних породах, при швидкому зволоженні утворяться зсуви-потоки, що виникають у результаті скидання вязкотекучих масвони можуть випливати по долинообразним зниженнях і при надходженні в ріки розбавляються і трансформуються в селі. Група детрузивних зсувів. У процесі переміщення зсувного масиву відбувається деформація порід у підставі зсувного схилу. Рухливість зсуву підсилюється якщо він підмивається рікою.

При глибокому захопленні порід процесом оповзання в ріці можуть виникати острова, складені видавленими масами зсуву. Детрузивні зсуви видавлювання можуть формуватися при заляганні хитливих порід під стійкими. На високих гірських схилах складної внутрішньої будівлі зсуви починають переміщатися по слабких зонах схилу, складеного скельними породами. Детрузивні зсуви виникають при наявності в середній і нижній частині схилу водоносних дрібнозернистих пісків-пливунів.

Делювіальні схили і корелятивні їм відкладення середніх широт — це утворення, що виникли в результаті струйчатого чи борознистого змиву часток чи ґрунту ґрунту з похилих поверхонь дощовими і поталими водами і відкладення продуктів руйнування у виді плащеподібних покривів делювія. У їхньому формуванні найбільш істотне значення мають: 1) кількість і характер опадів, 2) крутість схилу, 3) фізико-механічні й ін. властивості порід, що складають схил, 4) ступінь консервації ґрунту рослинним покривом.

По консистенції схилові утворення можуть бути твердими, пластичними, текучими. На консистенцію впливають форма часток, агрегатний стан води, наявність колоїдів у розчинах і кристалізаційного зв’язку.

Десерпційні схили — це посипані щебенем і дресвою «голі» поверхні. Їхня рухливість залежить від: 1) режеляції - багаторазового танення і замерзання і, як наслідок, порушення первісної будівлі- 2) умов рослинного покриву- 3) тривалості періодів танення і замерзання, що супроводжуються зміною обсягу часток, а також повільним сповзанням — дефлюкцією, чи крипом.

Відповідно до геоморфологичесими і кліматичних умов виділяються основні типи схилів: обвально-осипні, зсувні (зсуви-обвали і схили осідання), десерпційно-соліфлюкційні схили і полігенні схили Складні полігенні схили найбільш типові для гірських споруджень. Їхня морфологія і внутрішня будівля залежить від сполучень геоморфологічної і орокліматичної зональності.

У межах верхнього ярусу переважають десерпційно-осипні і соліфлюкційно-осипні аккумулятивні форми, зв’язані з моренами і сніжниками. У верхній частині схилів нижнього ярусу велика роль лінійних форм. У екстрагляціальній зоні переважають обвально-осипні схили, місцями ускладнені зсувами.

Фактори і умови рельєфоутворення Процеси, що впливають на формування твердої оболонки Землі по своєму положенню щодо її поверхні підрозділяються на ендогенні й екзогенні. Ендогенні процеси протікають в умовах високих температур і тисків. Гравітаційне поле Землі і сили обертання можуть впливати на форму планети, викликати вертикальні і горизонтальні переміщення фрагментів літосфери різної щільності, процеси діапіризму і т.д.

Для рельєфоутворення найбільше значення мають механічні рухи літосфери, магматизм і метаморфізм. Один з найважливіших результатів — формування первинних нерівностей твердої поверхні Землі - тектонічно обумовлених підняттів і западин. Екзогенні процеси поділяються на 3 групи: вивітрювання, денудація (знос) і акумуляція (нагромадження). Денудація й акумуляція по ефекті впливу на рельєф є що нівелюють.

Вплив сили ваги і сили обертання впливають на ряд екзогенних факторів. Клімат Землі визначає генетичні типи екзогенних процесів і, почасти, інтенсивність їхнього впливу на земну поверхню. Латеральні зміни клімату визначаються положенням Землі щодо Сонця й утворять планетарну кліматичну зональність.

Зміни клімату з висотою утворюють орокліматичну зональність, що обумовлена ростом тектонічних підняттів і зміною температури атмосфери з висотою. Велике рельєфоутворююче значення мають зміни клімату в часі. Екзогенні фактори. Під екзогенними факторами розуміються процеси рельєфоутворення, обумовлені вивітрюванням, денудацією й акумуляцією.

Вони генетично і причинно зв’язані з ендогенними факторами, приповерхнім гравітаційним полем Землі, її кліматом, а також впливом Сонця і Місяці. Форми рельєфу, в утворенні яких головна роль належить екзогенним процесам, називаються морфоскульптурами. Вивітрювання — сполучення процесів руйнування гірських порід, що складають земну поверхню під впливом зовнішніх оболонок і Сонця. Вони підготовляють матеріал для подальші денудації й акумуляція .

Джерела енергії для процесів вивітрювання — енергія Сонця і фізико-хімічний вплив атмосфери і гідросфери. Клімат визначає виборчий розвиток основних генетичних типів вивітрювання і впливає на швидкість їхнього плину. Денудація по загальному характері впливу — процес зниження земної поверхні. Підрозділяється на загальну, чи площинну, і лінійну, що розвивається вибірково. Акумуляція — процес підвищення земної поверхні. Може бути регіональної і локальний.

Генетичні типи денудації й акумуляції залежать від фізико-географічної обстановкивиникнення процесів, їх швидкість і тривалість цілком відповідають джерелам енергії. Денудація й акумуляція протікають тільки при наявності нерівностей земної поверхні і припиняються при їхньому знищенні. У геоморфологічному аспекті ендогенні фактори породжують нерівності земної поверхні, екзогенні фактори — нівелюють їх.

Від співвідношення ендогенних і екзогенних факторів залежить ступінь вирівнювання. На поверхні суші, у епіконтинентальних морях, озерах, ріках виділяються дві основні обстановки розвитку екзогенних процесів: субаеральна (наземна) і субаквальна (підводна). У межах суші розрізняються платформна й орогенная обстановки, що характеризуються різним розвитком екзогенних процесів і корелятивних їм відкладень.

У платформних областях на великих площах з одноманітними орографічними і кліматичними умовами кожний з генетичних типів екзогенних процесів одержав самостійний і найбільш повний розвиток. Для орогенних областей зі складним контрастним рельєфом в умовах орокліматичної зональності характерний парагенез генетичних типів і їх мінливість у просторі.

Під ендогенними рельєфоутворюючими факторами розуміються процеси, обумовлені внутрішнім розвитком літосфери і нерівності земної поверхні, що створюють, в умовах приповерхнього гравітаційного полючи Землі і під впливом її рухів у просторі. Структурні форми, виражені в рельєфі - полігенні утворення, тому що завжди в різному ступені перекручені екзогенними процесами. Джерела енергії ендогенних процесів підрозділяються на: Зовнішні (космічні) — Внутрішні (земні):

1) потенційна енергія маси Землі і створюваного нею гравітаційного полючи- 2) енергія руху Землі- 3) енергія, виділювана Землею в процесі розвитку планетарної матерії. По своєму впливі на земну поверхню ендогенні фактори можуть бути підрозділені на статичні і динамічні. Динамічні, чи активні, ендогенні фактори — загальні і приватні рухи земної кори. Динаміка визначається напрямком, швидкістю і нерівномірністю рухів у просторі і часі.

До основних статичних, чи пасивним, ендогенних факторів відносяться: літолого-стратиграфічні умови і глибина денудаціонного зрізу. Деформація порід — структурна форма (СФ) є як статичним, так і динамічним фактором.

Велике значення має загальний характер рухів, особливо при розбіжності знаків загальних і приватних вертикальних переміщень.

Статичні рельєфоутворюючі фактори. Глибина денудационного зрізу, що сформувався до сучасної епохи в значній мірі визначає структурні і литолого-стратиграфические умови. Виділяються денудационние зрізи 4-х типів: I — у неущільнених недислокованих молодих відкладеннях (формуються слабохолмистие поверхні вододілів, обмежені схилами річкових долин);

II — в ущільнених недислокованих осадових породах з окремими шарами, що бронюють, (рельєф плато і куест) — III — в ущільнених дислокованих осадових породах (височини, тотожні броньованим зводам і крилам) — IV — у магматичних і метаморфічних породах фундаменту (різноманітні форми скелястих височин і ущелистих долин). Структурні і литолого-стратиграфические умови.

Особливості будівлі структури визначають розмаїтість рельєфу при динамічних факторах, що незмінюються. Стійкість порід і потужність товщ. Стійкі осадові породи, відпрепаровані процесами селективної денудації, утворять поверхні, що бронюють. Вони створюють форми, тотожні тектонічним чи деформаціям їх окремим елементам. Гірські спорудження із широким виходом на поверхню порід із приблизно рівною і значною стійкістю утворять круті монотонні схили .

При чергуванні шарів порід різної стійкості значної і рівноцінної потужності препаруються поверхні, що бронюють. При перевазі товщ хитливих порід формується аструктурний нейтральний рельєф округлих пагорбів, гряд і межгрядових долин. Кут падіння. В областях поширення осадових порід визначає утворення денудационних форм, що виникають при виборчому препарированни по-різному нахилених шарів, що бронюють: плато — кут нахилу шару, що бронює - 0 — 2про;

куести — кут нахилу — до 10 — 12прогряди (моноклинальние гребені) — кут нахилу більш 12проувігнуті плато і зводи утворяться, якщо в ядрі складки виходять стійкі породи. Кутова незгода в умовах здіймання і селективної денудації часто представляє границю між типами рельєфу різного морфологічних. Морфологія мертвих складок. Морфологія замка і його співвідношення з крилами.

Основними формами рельєфу, які утворюються в процесі денудації мертвих складок, є їхні броньовані елементи: зводи — чи височини їхньої частини — слабко увігнуті чи опуклі плато, і крила — системи броньованих гряд, розділених межгрядовими зниженнями. Нахил осьової поверхні. У залежності від її нахилу складчасті деформації можуть утворювати в рельєфі симетричні й асиметричні форми. Морфологія мертвих розривів.

На ділянках мертвих розривів утворяться слабкі зони, часто розроблювальні ріками. Височини маркірують розрив не у відповідності зі знаком древніх рухів, а в залежності від стійкості порід, що складають крила равриву.