Рельеф и геологические структуры

Горные породы с характерными для них свойствами находятся в земной коре в разнообразных условиях залегания и в различных соотношениях друг с другом, определяя геологическую структуру того или иного участка литосферы. Благодаря избирательной (се­лективной) денудации, обусловленной свойствами горных пород, под воздействием экзогенных процессов происходит препарирова­ние геологических структур. В результате возникают формы релье­фа, облик которых в значительной мере определен структурами. Такие формы рельефа называются структурными. Таким образом, свойства горных пород, их различная устойчивость по отношению к воздействию внешних сил находят отражение в рельефе через геологические структуры. В этом и заключается роль геологиче­ских структур как одного из важнейших факторов формирования рельефа.

Различные структуры обусловливают различные типы струк­турно-денудационного рельефа, возникающего на месте их разви­тия. Различия проявляются даже в том случае, когда структуры подвергаются воздействию одного и того же комплекса внешних сил. Однако облик структурно-денудационного рельефа, размеры отдельных структурных форм зависят не только от типа геологи­ческой структуры, но также от характера и интенсивности воз­действия внешних сил, от степени устойчивости слагающих струк­туру пластов, от их мощности и, как следствие этого, частоты че­редования пластов, сложенных породами различной устойчивости. В случае литологической однородности толщ, слагающих геологи­ческие структуры, последние находят слабое отражение в рельефе. Рассмотрим некоторые типы геологических структур с точки зрения их влияния на облик структурно-денудационного рельефа.

Широко распространена горизонтальная структура, свойствен­ная верхнему структурному этажу платформ (платформенному чех­лу), сложенному осадочными, реже магматическими породами. Горизонтальным структурам в рельефе соответствуют пластовые равнины (Приволжская возвышенность и др.), структурные плато и плоскогорья (плато Устюрт, Среднесибирское плоскогорье и др.), столовые страны (Тургайское плато и др.).

Рельеф столовых стран и плато характеризуется плоскими или слабо волнистыми междуречьями (бронированными пластами стойких пород), которые резко переходят в крутые склоны речных долин и других эрозионных форм рельефа. В условиях тектониче­ского покоя и длительного воздействия эрозионно-денудационных процессов рельеф структурных плато и столовых стран может превратиться в рельеф островных столово-останцовых возвышен­ностей, в котором отрицательные формы рельефа занимают зна­чительно большие площади, чем положительные (рис. 3, прило­жение 4). Рельеф столово-останцовых возвышенностей широко развит в Африке, Азии и других территориях.

В случае чередования (по вертикали) устойчивых и податливых пород, залегающих горизонтально, возникает ступенчатый рельеф. На склонах эрозионных форм при этих условиях образуются так называемые структурные террасы (рис. 4, приложение 7).

При моноклинальном залегании чередующихся стойких и подат­ливых пластов под воздействием избирательной денудации вы­рабатывается своеобразный структурно-денудационный рельеф, получивший название куэстового. Куэста — грядообразная воз­вышенность с асимметричными склонами: пологим, совпадающим с углом падения стойкого пласта (структурный склон), и крутым, срезающим головы пластов (аструктурный склон) (рис. 5, приложе­ние 6). Размеры куэстовых гряд могут сильно варьировать в зави­симости от абсолютной высоты местности и глубины эрозионного расчленения, мощности стойких и податливых пластов и углов их падения. В одних случаях это высокие горные хребты (Скалистый хребет северного склона Большого Кавказа), в других — неболь­шие гряды с относительными превышениями, исчисляющимися первыми десятками метров.

Рис. 4. Структурные террасы на скло­нах речной долины: 7 — податливые породы; 2 — пласты устойчивых пород

Области с куэстовым рельефом характеризуются своеобразным плановым рисунком гидрографической сети. В зависимости от соотношения речных долин с элементами куэстового рельефа и элементами залегания пластов горных пород различают долины консеквентные и субсеквентные. Консеквентные долины совпада­ют с общим наклоном топографической поверхности и с направ­лением падения пластов. Субсеквентными называют долины рек, направление которых совпадает с простиранием моноклинально залегающих пластов. Вследствие этого они перпендикулярны консеквентным долинам. Вырабатывая продольные долины вдоль выхода пластов податливых пород и как бы "соскальзывая" при врезании по кровле более стойких пластов, субсеквентные долины характеризуются четко выраженным асимметричным поперечным профилем. На склонах долин субсеквентных рек могут возникать притоки. Долины притоков, стекающих по более длинным и поло­гим (структурным) склонам куэст, получили название ресеквент­ных', долины противоположно направленных притоков, стекающих с коротких и крутых аструктурных склонов куэст, — обсеквентных. Сочетание всех названных типов долин образует в плане четко выраженный дважды перистый рисунок речной сети.

При больших углах наклона, частом чередовании устойчивых и податливых пластов, незначительном эрозионном расчленении территории отпрепарированные моноклинальные гряды распада­ются на отдельные массивчики, принимающие в плане треуголь­ную форму и накладывающиеся друг на друга в виде черепицы. И.С. Щукин называет такой рельеф шатровым или чешуйчатым.

Моноклинальное залегание пластов свойственно крыльям и периклиналям крупных антиклинальных складок. И если в их строении участвуют породы различной стойкости, то в результате избирательной денудации возникают куэсты или моноклинальные гряды, пространственное положение которых дает возможность судить о форме складок в плане. Своими крутыми склонами куэсты всегда обращены к ядрам антиклиналей. Сходная картина образо­вания куэст может наблюдаться по периферии соляных куполов, в осадочном чехле лакколитов. Долинная сеть, возникающая в таких условиях, в плане имеет кольцевидный или "вилообразный" рису­нок. В случае очень крутого падения пластов или вертикального их залегания образуются (в отличие от типичных куэст) симмет­ричные гряды, вытянутые по простиранию стойких пластов. Между грядами, по простиранию податливых пластов, закладывается па­раллельная эрозионная сеть.

Более сложный рельеф возникает на месте складчатых структур, для которых характерны частые изменения направления и угла падения пластов в зависимости от формы складок в профиле и плане и от их размеров. Характер рельефа складчатых областей во многом также определяется составом пород, смятых в складки, глубиной расчленения и длительностью воздействия экзогенных сил. При этом могут возникать разнообразные соотношения между формами рельефа и складчатыми структурами, на которых эти формы образуются. В одних случаях наблюдается соответствие между типом геологической структуры и формой рельефа, т.е. ан­тиклиналям (положительным геологическим структурам) соответ­ствуют возвышенности или хребты, а синклиналям (отрицатель­ным геологическим структурам) — понижения в рельефе. Такой рельеф получил название прямого. На территории России примером таких форм являются небольшие возвышенности, соответствую­щие брахиантиклинальным складкам на Таманском полуострове. Такие формы рельефа встречаются и в пределах молодых склад­чатых гор.

В складчатых областях часто развит так называемый обращенный или инверсионный рельеф, характеризующийся обратным соотно­шением между топографической поверхностью и геологической структурой. На месте положительных геологических структур об­разуются отрицательные формы рельефа, и наоборот (рис. 6). Это объясняется тем, что ядра антиклиналей начинают разрушаться под действием процессов денудации раньше, чем осевые части синклиналей. Кроме того, из-за повышенной раздробленности пород, возникающей в ядрах антиклиналей при изгибе пластов,

Рис. 6. Складчатая структура и ее отра­жение во вторичном рельефе: / — податливые породы; 2 — устойчивые породы

0Ш1 Ш2

разрушение их под действием внешних сил происходит интен­сивнее.

Описанные выше структуры могут быть осложнены разлома­ми, по которым блоки земной коры смещаются относительно друг друга в вертикальном или горизонтальном направлениях, оказывая существенное влияние на формирование и облик воз­никающего при этом рельефа. Структуры земной коры становятся еще более сложными под воздействием интрузивного и эффузив­ного магматизма, приводящего к возникновению разнообразных взаимоотношений между пластами осадочных пород и магмати­ческими телами, непосредственно отражающимися в рельефе, или под воздействием последующих денудационных процессов (см. гл. 6).

Влияние геологических структур на формирование рельефа и их отражение в рельефе от места к месту не остается одинаковым и зависит как от соотношения взаимодействия эндогенных и экзо­генных процессов, так и от конкретных физико-географических условий. Наиболее четко структурность рельефа проявляется на территориях, испытывающих тектонические поднятия (где прева­лируют процессы денудации), особенно в условиях сухого (арид­ного) климата.

Понимание взаимосвязей, существующих между рельефом и геологическими структурами, имеет большое научное и приклад­ное значение. Зная, какое влияние оказывают на облик рельефа те или иные геологические структуры в сочетании с тектонически­ми движениями, можно воспользоваться методом от противного: по характеру рельефа судить о геологических структурах, направле­нии и интенсивности тектонических движений отдельных участков земной коры. Выявление глубинного строения земной коры гео­морфологическими методами в последнее время получило широ­кое развитие в практике геолого-съемочных и геолого-поисковых работ. Особенно перспективными геоморфологические методы оказались при поисках нефтегазоносных структур. Поэтому не случайно существует в геоморфологии научное направление — структурная геоморфология.

Понимание взаимосвязей между геологическими структурами и рельефом позволяет не только объяснить особенности морфо­логии современного рельефа тех или иных участков земной по­верхности, но и определить дальнейшее направление его разви­тия, т.е. дает возможность для геоморфологического прогноза.

Геоморфологический анализ позволяет выявить влияние на рельеф не только существующих геологических структур, но и тех, которые были когда-то присущи более высоким горизонтам земной коры, но были уничтожены внешними силами. Так, в природе встречаются современные долины рек, находящиеся в видимом противоречии с геологическими структурами: они пере­секают их, а не следуют направлениям простирания пластов или линиям разломов. В таких случаях возникает предположение, не является ли гидрографическая сеть унаследованной от прошлого, заложившейся в условиях иной структуры, существовавшей ранее на данной территории, т.е. не является ли она спроектированной, наложенной сверху на более глубокие горизонты земной коры с иной структурой или иной ориентировкой структурных линий. Подобные речные долины называются эпигенетическими. Для эпигенетического заложения речных долин благоприятны участки платформ с тонким чехлом осадочных пород, испытывающие медленные, но устойчивые тектонические поднятия. В таких ус­ловиях реки, первоначально сформировавшие свои долины в оса­дочном чехле горизонтально или слабонаклонно залегающих по­род, после удаления чехла в результате денудации оказываются врезанными в кристаллические породы фундамента. При этом направление течения рек может не совпадать с простиранием осей складок или линий разлома фундамента. Примером эпиге­нетических долин могут служить долины рек Гвианского плоско­горья в Южной Америке.