Геоморфологія як наука. 
Місце геоморфології в системі наук про землю. 2. Гірські породи та їх характеристика

КОНТРОЛЬНА РОБОТА з геології і геоморфології.

1. Геоморфологія як наука.

Місце геоморфології в системі наук про землю Геоморфологія (Гея — грец. Земля, морфе — грец. форма, логос — грец. слово, вчення, наука).

Як науки геологія та геоморфологія сформувались внаслідок вирішення задач і практичних запитів суспільства. Розвиток матеріальної культури, зростання людського суспільства найтіснішим чином пов’язані з освоєнням земної поверхні. Люди почали вивчати Землю ще на перших порах свого існування.

Поява геоморфології як самостійної області знання відноситься до кін. 19 — поч. 20 ст., коли оформилися дві самостійні школи: американська на чолі з У.М.Дейвісом і європейська (головним чином німецька), представниками якої були А. Пенк, В. Пенк. Основи геоморфології в Україні та Росії заклали П.А.Кропоткін, І. В. Мушкетов, І. С. Щукін, Я. С. Едельштейн, К. К. Марков і ін.

Об'єктом вивчення геології та геоморфології є вся планета і в особливості її кам’яна оболонка (літосфера).

Предметом дослідження науки є будова, склад речовини у цій оболонці, впливу на ці процеси біосфери як у минулі часи, так і в наш час і, особливо, вплив на ці процеси нової геологічної сили — людства (В.І. Вернадський).

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

Основні напрямки досліджень у геоморфології:

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

• Теорія та методологія структурної 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 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.

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.

Геоморфологія займає важливе місце серед інших природничих наук, які досліджують літосферу та процеси, які зумовлені змінами в ній.

Отже, геоморфологія (від гео … і морфологія), наука про рельєф суші, дна океанів і морів. Вивчає зовнішній вигляд, походження, вік рельєфу, історію розвитку, сучасну динаміку і закономірності поширення.

Дані геоморфології використовуються при пошуках родовищ корисних копалин, проектуванні доріг і споруджень.

2. Гірські породи та їх характеристика Осадові гірські породи, гірські породи, що утворяться при нагромадженні і цементуванні відкладень, які приносяться водою, вітром, льодом або силою тяжіння. Осадові гірські породи покривають більше 2/3 поверхні Землі і складаються з трьох основних категорій: уламкові, осаджувані хімічно й органічних. Уламкові осадові породи найбільша група, що складається з уламків гірських порід, тобто глини, піску і гравію. До осаджуваних хімічно відносяться вапняки, типу крейди, і відкладення типу гіпсу і нальоту (гірська сіль). Вугілля, нафта, вапняк, що складається з викопних матеріалів, є прикладами органічних осадових порід.

Вулканічні гірські породи, гірські породи, що утворилися з остиглої магми, були в розплавленому стані і пізніше затверділи. Класифікуються відповідно до розміру кристалів, текстурі, хімічній композиції або методу утворення. Складаються переважно з оксиду кремнію і по вмісту кремнію поділяються на групи: кислотні (більше 60% оксиду кремнію), середні (55−60%), базові (45−55%) і ультрабазові (до 45%). Гірські породи вулканічного походження, що утворилися під поверхнею Землі, називають плутоніченими або інтрузивними, в залежності від глибини утворення. Вони мають великі кристали через повільне остигання, наприклад, долерит і граніт. Ті, що з’являються в результаті екструзії на поверхні, називаються екструзивними чи вулканічними. Завдяки швидкому остиганню, кристали менше, прикладом є базальт.

Вулканічні породи, що виникли з гранітної магми, займають всього 13,5% від площі поширення магматичних порід у нашій країні, тоді як на частку гранітів — порід, що застигли на глибині, приходиться 48,6%. У геології такі лави називають «кислими». Назва ця, звичайно, не відбиває їхніх смакових якостей. Вона зв’язано з високим змістом кремнезему в лаві. Його настільки багато, що він не тільки насичує всі основи, але і залишається в надлишку у виді вільного кремнезему (найчастіше кварцу). А кварц можна розглядати як ангідрид кремінної кислоти.

Гранітна магма, як ніяка інша, містить багато кремнезему (до 70−75%), тому вона затверджувалася і з великих глибин тільки зрідка проривалася на поверхню. От чому вулканічні породи, що утворилися з гранітної магми, поширені набагато менше гранітів і на поверхні зустрічаються досить рідко.

Інша дуже важлива особливість кислих лав — невелика кількість магнію і заліза, тобто елементів, характерних для темнозафарбованих мінералів. До того ж залізо і магній значно важчий кремнію, алюмінію, калію, натрію й інших елементів. Цим порозумівається світле фарбування кислих вулканічних порід і їхня порівняна легкість.

Коли в геологічній літературі мова йде про кислі вулканічні породи, часто зустрічається слово «порфір». Справа в тому, що деякі вулканічні породи пофарбовані так само яскраво, як і пурпурна мантія. Потрібно ще додати, що порфіри, як і величезна більшість вулканічних порід, мають характерну структуру (будівлю), яку називають порфіровою.

У кислих вулканічних породах у виді окремих кристалів (вкрапленників) найчастіше помітні кристали сірого кварцу і прозорого польового шпату з блискучими гранями. Такі породи називають ліпаритами. Якщо вулканічні породи пережили складну історію і «зістарилися», що відбито в потьмянілих вкрапленниках польового шпату, тоді їх називають кварцовими порфірами.

Не тільки кислі, але й інші вулканічні породи прийнято поділяти на «юні», ще не порушені «впливами» геологічного життя, і «старі», перекриті більш молодими товщами і які змінилися під дією підземних розчинів, що циркулювали по них.

Нерідко трапляється, що лава настільки швидко застигає, що атоми і групи атомів не встигають зібратися в структуру з правильною внутрішньою будовою — кристалами. Тоді в застиглій лаві зберігається невпорядкована будова, властива рідини. Виходить вулканічне скло, що, власне кажучи, являє собою переохолоджену, надзвичайно застиглу лаву.

Нерідко при виверженні вулкану тиск газів настільки великий, що лава розпорошується, а застиглі ділянки її дробляться на брили і шматки. Цей уламковий матеріал вулканічного походження може викидатися на висоту декількох кілометрів. Брили і великі уламки падають біля місця вибуху, а дрібний матеріал у виді вулканічного скла і пилу підхоплюється вітром і несеться за сотні і навіть тисячі кілометрів. Таким шляхом з уламкового матеріалу вулканічного походження утворяться своєрідні породи. По природі кам’яного матеріалу вони подібні з вулканічними породами, а по способі нагромадження нагадують осадові. Загальна назва таких порід — пірокластичні, що в перекладі з давньогрецького означає, що складаються «з уламків вогняного походження». Спочатку це пухкий матеріал, а коли він злежиться і зцементується, виникнуть щільні породи. Їх називають вулканічними туфами.

Пірокластичні породи дуже різноманітні, і серед них є і такі, котрі по зовнішньому вигляду схожі на лави. Всього лише кілька десятків років тому була розкрита таємниця походження величезних товщ гірських порід, що зустрічаються у Вірменії, Середній Азії, на Далекому Сході, Північному острові Нової Зеландії, у Північній Америці й інших місцях. Дивувало, що ці породи, які приймалися за кислі лави, займають величезні площі в тисячі квадратних кілометрів, а їхня потужність виміряється багатьма сотнями метрів. Але ж добре відомо, що кисла лава застигає і не здатна розтікатися на великі відстані. Детальне вивчення таких товщ показало, що вони утворилися при могутніх вибухах газонасиченої лави, її краплі і шматочки падали на поверхню Землі в пластичному стані і згуртовувалися в компактну однорідну масу. «Зварені» туфи назвали нгімбритами, що в перекладі з латинського означає «утворені вогняною зливою».

Ігнімбрити виникли при особливого роду вулканічних виверженнях, коли над земною поверхнею в потоках розпеченого газу неслися краплі і шматки пластичної лави.

Ігнимбрити — прекрасний природний будівельний матеріал. Вони легко піддаються скульптурній обробці, у них дивно красиве розцвічення — на червоному, жовтогарячому і коричневому тлі в багатьох місцях видні чорні плями. Ігнимбрити знайшли широке застосування в будівництві.

Гранітна магма, застигаючи на глибині, перетворюється в граніти. Вони незвичайно широко поширені. У сучасному будівництві гранітам належить дуже велика роль. Досить, наприклад, указати, що на облицювання нових московських мостів треба було біля трьох тисяч вагонів граніту!

Граніт не тільки красивий, але і надійний, міцний і міцний камінь, саме тому на фундаментах з нього спочивають монументальні будинки. Гранітна щебінка лежить у підставі автострад. Брущаткою з граніту выложены вулиці багатьох міст. По долинах рік оголюються гранітні скелі, прикрашаючи пейзаж.

Чудові властивості граніту як будівельного і лицювального матеріалу зв’язані з його мінеральним складом і будівлею. Порода складається в основному з трьох мінералів: кварцу і двох видів польових шпатів (калієвого і кальцієво-натрієвого). У невеликій кількості зустрічаються слюда і рогова обманка. Фарбування породи визначається кольором природоутворюючого мінералу — калієвого шпату. Є граніти сірі, рожеві, м’ясо-червоні, коричневі, зелені і навіть синювато-сірі і майже чорні. Калієвий шпат — твердий мінерал, тому при поліруванні граніту виходить гладка дзеркально-блискуча поверхня. Особливо привабливі грубозернисті граніти, своїм видом нагадуючі кольорову мозаїку з вигадливим малюнком.

Нерідко в масивах гранітів зустрічаються уламки чужорідних порід — ксеноліти. Вони привертають пильну увагу дослідників, тому що дають можливість заглянути в надра Землі. По ксенолітах можна судити про гірські породи, через які пройшла магма й уламки яких захопила із собою. Особливий інтерес викликають граніти, переповнені закономірно розташованими ксенолітами. Смугастість гранітів і подовження ксенолітів змінюються певним чином від місця до місця, намічаючи положення древніх шаруватих товщ, часто складно вигнутих.- Через граніт як би «просвічують» древні, що раніше існували до них гірські породи. Просвітчасті структури говорять про те, що гранітна магма застигала на місці свого утворення, не встигнувши переміститися в більш високі обрії земної кори.

Але граніти утворюються не тільки з магми. Ще в середині XIX в. народилися ідеї про немагматичне походження гранітів. Тепер відомо, що немагматичні граніти широко поширені в найдавніших ділянках земної кори, складених докембрійськими гнейсами і сланцями. Тут гранітні породи тісно переплітаються з метаморфічними, утворити складні породи — мігматити. Збільшення гранітного матеріалу приводить до того, що мігматити стають неяснополосчаты-ми і переходять у граніти з розпливчастими залишками первинних порід.

При застиганні гранітної магми не відразу виникає кам’яний масив. Спочатку з країв з’являється тверда оболонка, вона поступово розростається усередину і «відтискує» до середини залишок гранітного розплаву. Міняється при цьому і сам розплав, у ньому стає усе більше газів (адже вони майже не входять до складу викристалізованих мінералів). Так утвориться легкорухливий розплав, багатий парами і газами. В одних випадках він залишається на місці і застигає серед гранітів. В інших випадках розплав залишає масив і застигає в навколишніх породах у виді жил і лінз. Так із залишкової гранітної магми утвориться особлива порода — пегматит, що складається головним чином з польового шпату і кварцу.

Цікаво, що всім пегматитам властиві деякі загальні особливості. Насамперед, ці породи завжди грубозернисті і навіть гигантозернистые. Нерідко кристали польового шпату проростають кристалами кварцу клиноподібної форми, нагадуючи клинопис древніх народів. Саме цією особливістю порозуміваються інші назви пегматитів — «письмовий», «єврейський» і «рунічний» камінь.

Кристали деяких мінералів у пегматитах у довжину нерідко досягають декількох десятків сантиметрів, а іноді і більш метра. Так, у пегматитах Північної Карелії, розроблювальних для витягу з них польового шпату як керамічної сировини, довжина кристалів кварцу досягає 1,5 м. У норвезьких пегматитах були зустрінуті кристали калієвого шпату довжиною до 10 м і масою близько 100 т. На початку минулого століття в Ільменських горах на Уралі знайшли настільки величезний кристал калієвого шпату, що в ньому заклали каменоломню.

Розмір пегматитових жил, лінз і скупчень неправильної форми набагато менше гранітних масивів. Лише в деяких випадках, наприклад у басейні р. Мами в Східному Сибіру, зустрічаються великі масиви в кілька квадратних кілометрів, що складаються з пегматитів. Але пегматити тут не «чисті», а як би просочують граніти і гнейси.

Використана література:

1. 1.Геоморфологія. Посібник / За ред. Костенко Н. П. — М., 1999.

2. 2.Основи геології та геоморфології. — М., 1994.

3. 3.Словник-довідник з геоморфології. — М., 2000.