1.5.3. Суффозионный рельеф

Суффозией называется процесс механического выноса частиц грунтов подземными водами. Обычно суффозия наблюдается в рыхлых грунтах, то есть лёссах, глинах, илах и суглинках. В результате суффозии создаются своеобраз­ные формы рельефа: блюдца, котловины и западины. Как правило, они имеют овальную форму, небольшую глубину - до 1 м и отличаются лишь величиной. Развиваются суффозионные процессы на плоских или слегка на­клонных равнинах, сложенных рыхлыми грунтами. Здесь образуются просадочные формы в результате оседания грунта. В блюдцах, котловинах и западинах вода застаивается, что приводит к заболачи­ванию и ускорению суффозионных процессов. Развиваются они на междуречьях.

1.5.4. Оползневой рельеф

Оползни - это тип скульптурных форм рельефа, который создается при оползании монолитного блока породы под действием силы тяжести и при уча­стии подземных вод.

Оползневые процессы возникают на склонах с углом наклона поверхно­сти более 15° в случае, если водопроницаемые породы подстилаются водоупор­ным горизонтом, падение кровли которого совпадает с направлением уклона земной поверхности. Водоупорный горизонт служит поверхностью скольжения. При ополза­нии порода частично дробится и превращается в бесструктурную массу, кото­рая называется деляпсием.

На склонах речных долин отмечаются процессы сползания различных по­род (мела, песков, глин) во время весенних паводков. При этом нижняя часть пластов подмывается рекой, а верхняя - пропитывается водой, возникающей вверх по трещинам. Масса пород при этом срывается вниз по склону. Так обра­зуются деструктивные оползни ( Дон).

Размеры оползней сильно варьируют. Иногда они захватывают сотни ты­сяч м³ породы. В других случаях их объем -до нескольких десятков м³. У языка оползня иногда происходит деформация поверхностных пород движущимся оползневым блоком. Так возникает напорный оползневой вал. Эти оползни называют детрузивными, в отличие от деляпсивных, свободно со­скальзывающих к урезу реки.

Оплывины ~ это небольшие оползни, которые охватывают не более 1,5 м³ грунтов, обычно почвы. Они захватывают породы на глубину не более 1,5 м и, чаще всего, образуются в сильно увлажненном почвенном горизонте при крутизне склона более 15°. В результате формирования оползней - оплывин у подножья склона накапливаются массы материала с бугристой поверхностью. Крупные оплывины на склонах могут быть приняты за так называемые псевдо­террасы. Оползни осложняют природопользование, затрудняют освоение склонов и часто являются угрозой для сооружений. Существуют два способа борьбы с оползнями: 1)Укрепление склонов с помощью свай;

2) Строительство дренажных сооружений, понижающих уровень грунтовых вод.

1.5.5. Гляциальная морфоскульптура

Гляциальные рельефообразующие процессы происходят в результате дея­тельности льда. Основными условиями такого рельефообразования являются: наличие больших масс льда и снега; длительное время воздействия этих масс не рельеф. Это возможно при положительном балансе твердых осадков и преобла­дании отрицательных температур. Такие условия существуют на участках зем­ной поверхности, находящихся в пределах хионосферы(часть тропосферы, выше границы снеговой линии).

Здесь твердые осадки сохраняются в течение года, т. е. их накопление преобладает над испарением. Положение снеговой линии зависит от климата. Так, в Андах снеговая линия в районе Магелланова пролива находится на высо­те 900 м, а на широте южного тропика - на 6700 м. Выше снеговой линии снег в результате многократного оттаивания и за­мерзания приобретает крупнозернистую структуру и превращается в фирн, ко­торый затем преобразуется в глетчерный лед, т. е. лед ледников.

Ледниками называют устойчивые по времени накопления льда на земной поверхности. Ледник имеет две зоны: 1) аккумуляции; 2) абляции, где происходит расход льда при его таянии и испарении. Зона абляции находится в краевой части ледника. Существуют два типа ледников: 1. Горные; 2. По­кровные, или ледники растекания.

Ледники Гренландии и Антарктиды стекают в море через по­нижения в рельефе. Это-выводные ледники. При обламывании их концов образуются айсберги.

Современные ледники занимают более 16 млн. км², или 11 % суши. Объ­ем льда и вечного снега составляет на Земле 30 млн. км³, их полное таяние при­вело бы к повышению уровня Мирового океана на 60 м. самый большой ледни­ковый покров - Антарктический. Его площадь - 13,5 млн. км². В настоящее время ледники играют большую роль в рельефообразовании. Ещё большее их значение в эпохи оледенений, когда при похолодании климата резко увеличи­лось количество твердых осадков на Земле.

Гляциальный рельеф горных стран. Комплекс форм рельефа, создан­ный в горах под действием льда и снега называется альпийским рельефом. К ним относятся: кары, цирки и троги, - это единый генетиче­ский ряд гляциальных форм.

Кар - это чашеобразное углубление на склоне, с крутыми стенками и во­гнутым дном. Постепенно за счет ледника кар разрастается. Соседние кары могут слиться и образовывать более крупную форму - ледниковый цирк.

Следующая стадия развития горного оледенения - образование долинно­го ледника. Масса льда уже не умещается в цирке и начинает медленно спус­каться по склону в долины. Горные долины, подвергшиеся воздействию ледни­ка приобретают корытообразную форму, поэтому их называют трогами.. Для них характерна большая спрямленность и сглаженность нижних частей склонов, а также отполированность выступов кристаллических пород, которые образуют так называемые бараньи лбы. Продольный профиль троговых долин часто неровный и представляет собой чередование крутых и пологих участков. Поперечные скалистые пороги троговых долин называют ригелями. В поперечном профиле выделяются перегибы на склонах, - плечи трогов.

Для горных стран, также характерны: висячие троговые долины, каровые лестницы, т. е. уровни на склонах кар, образовавшиеся из-за колебаний снеговой линии.

Аккумулятивные формы рельефа. Ледники совершают не только эро­зионную работу. Весь материал, который они перемещают по склонам гор от­кладываются в местах абляции, в виде моренных отложений, которые образуют конечные моренные гряды. Эти гряды располагаются поперек троговой доли­ны. Их бывает несколько и каждая из них соответствует определенной стадии таяния ледника, т. е. большей или меньшей его длине. Такие гряды иногда возникают в устьях крупных каров и становятся своеобразными плотинами, около которых образуются высокогорные озера. Важным рельефообразующим фактором при таянии ледника, являются флювиальные воды, или, как их называют, флювиалъно-гляциалъные потоки. За счет них за пределы снеговой линии выносится наиболее мелкозернистый материал, слагающий флювиально-гляциальные террасы по склонам речных долин, которые находятся ниже ледника.

Рельеф областей покровного плейстоценового оледенения. В четвер­тичное время на нашей планете наступило похолодание и в северном полуша­рии создались условия для формирования обширных покровных ледников. Изучение современных покровных ледников в Гренландии и Антарктиде показывает, что в связи с их большой мощностью (до 4 км - в Антарктиде) подледниковый рельеф не оказывает существенного влияния на движение ледника. Оно происходит за счет растекания льда от центра ледяного щита к периферии в связи с разницей давления. В центре находится область питания и наибольшая мощность льдов.

Во время максимума четвертичного оледенения льдами было покрыто почти 30 % суши, в том числе огромные пространства в С. Америке и Евразии. Центры наиболее мощных оледенений, при этом находились на Скан­динавском полупространстве и в Канаде; менее мощные - в районе Урала, на северо-востоке Азии, а также в районе острова Новая Земля. Большинством ученых выделяется 5 ледниковых и 5 межледниковых пе­риодов, когда происходило потепление и таяние ледников. Это оледенения: 1) Березинское; 2) Окское; 3) Днепровское; 4) Московское; 5) Валдайское.

Наибольшую площадь в Европе занимал Днепровский ледник. Рельефообразую-щая деятельность ледников плейстоценового времени включала в себя процессы: разру-шения, переноса и аккумуляции материала. Их интенсивность была неодинаковой в разных частях ледника. В преде­лах границ оледенений обычно выделяют три зоны:

1. Зону ледниковой экзарации, где преобладали процессы разрушения. Она находилась в центре оледенения, где отмечалась наибольшая мощ­ность ледника.

2. Зону ледниковой аккумуляции, где преимущественно происходило на­копление материала при таянии материка. Она располагалась на краю ледника.

3. Перигляциальную делювиально-гляциальную зону, в которой работу производили флювиогляциальные потоки, стекавшие от ледника на при­легающую территорию.

Зона ледниковой экзарации обычно, приурочена к древним щитам, где обнажаются докембрийские кристаллические породы. В Европе это Скандина­вия и Карелия.

Выходы коренных пород здесь подверглись интенсивной ледниковой об­работке. При этом скальные поверхности отполировались, все выступы сглажи­вались и покрывались царапинами. Более крупными формами являются скалистые гряды с ледниковой обра­боткой, которые называются сельгами, а также вытянутые параллельно им ванны выпахивания, занятые в настоящее время озерами.

К более мелким формам относятся бараньи лбы, скопление которых об­разует рельеф «курчавых скал». Очень характерна морфология речных долин зоны экзарации. Реки здесь унаследовали от ледника долины с невыработанным, продольным профилем. Они имеют много порогов и быстрин. В этой зоне встречаются также и аккумулятивные формы: краевые ледниковые образования в виде параллельных гряд возвышенностей. (южная Финляндия, где ледниковые образования протягиваются на расстояния 300 км при высоте от 100 до 200 м); озовые гряды, то есть похожие на железнодорожные насыпи, отложенные потоками, которые текли в трещинах ледника.

В зоне ледниковой аккумуляции преобладают аккумулятивные формы рельефа. Ее можно разделить на две подзоны: 1. основной морены; 2. конечной морены.

Подзона основной морены. Главные черты рельефа здесь определяются отложениями основной морены, образующей многочисленные холмы и разде­ляющие их западины. Такой рельеф получил название холмисто-западинного моренного рельефа. Среди холмистых форм выделяют: друмлины, камы и озы.

Друмлинами называют вытянутые асимметричные холмы длиной до 3 км, высотой от 5 до 35 м и шириной от 100 м до 3 км. Сложены друмлины мо­ренным материалом. Их образование связано с заполнением обломками пор, трещин в краевой части ледника и отложениями их на поверхность земли при таянии льда.

Камы - это холмы округлой формы, длина которых составляет до не­скольких сотен метров, а высота - до 200 м. В камах чередуются пласты отсор­тированной морены, что связано с образованием пустот при таянии ледника, ко­торые заполнялись водой с принесенным моренным материалом. Здесь он от­кладывался с образованием горизонтальной слоистости. По зернистости материала, отложенного в камах, можно восстановить климат межледниковых и ледниковых периодов. Так, тонкозернистый материал соответствует более холодному климату и, наоборот, крупнозернистый - теп­лому. Нагромождение камовых холмов создает рельеф, называемый камовым рельефом.

Озы - это холмы, напоминающие железнодорожные насыпи. В своем рельефе озы повторяют все неровности доледниковой поверхности. Ширина озов - до 70 м. Сложены они отсортированным моренным материалом, имеют косую слоистость, что говорит о том, что они были отложены текучими водами, которые находились в трещинах ледника. Когда ледник растаял, этот материал осел на доледниковую поверхность.

В зоне ледниковой аккумуляции встречаются также холмы-отторженцы, которые представляют собой огромные блоки коренных пород, оторванные от места их залегания наступающим ледником. Они были перенесены им на новое место.

Конечно-моренная подзона обычно прилегает к самой кромке края лед­ника. Ледниковый материал в ней совершенно не отсортирован. Это глины, пески, илы. В рельефе этой подзоны выделяют холмистые гряды, вытянутые вдоль края ледника. Высота и размеры гряд разные. Гряды вытянуты парал­лельно друг другу. Каждая из них образовалась в период длительного стояния ледника. Чаще всего эти гряды формировались на доледниковых поднятиях. Пример: Смолено-Московская и Валдайская конечно-моренные гряды.

Перегляциальная зона - третья зона в пределах оледенения, а точнее, по­лоса суши, непосредственно примыкающая к леднику. «пери» - возле и «гляцио» - лед .

В этой зоне создавались формы рельефа, связанные с деятельностью та­лых вод, растекавшихся от края ледника. При этом большое значение имел приледниковый рельеф. Талые воды формировали водораздельные зандры, а на удалении от ледника - долинные зандры. Сложены зандры галечником, гравием и песком. По мере удаления от края ледника зернистость материала уменьшается. На плоских равнинах формировались зандровые поля, сложен­ные мелкозернистыми песками (Белорусское Полесье).

В перегляциальной зоне часто встречаются ложбины стока талых ледни­ковых вод, шириной до 30 км. В рельефе это плоскодонные по­нижения с пологими склонами. Такие ложбины сформированы потоками, кото­рые текли перпендикулярно краю ледника, а в некоторых случаях - параллель­но (Северо-Таманская низменность).

Если в перегляциальной зоне земная поверхность имела понижения, то в них образовывались озера, где накапливался тонкозернистый материал. Поэто­му толща зандровых отложений часто содержит в себе линзы озерных глини­стых и песчано-глинистых отложений. По этим линзам в долинах рек часто об­разуются оползни. Пример: междуречье Дона - Воронежа представлено долин­ным зандром.

На прилегающих к леднику территориях представленных возвышенными равнинами, свободными от ледникового покрова, формировались арктические пустыни с промерзшими грунтами. Такой территорией в плейстоцене стала се­верная часть Среднерусской возвышенности. Граница вечной мерзлоты прохо­дила через Днепропетровск и Вологду. Во время потеплений здесь происходило оттаивание грунтов и отмечались процессы течения грунтов. Поэтому в обнажениях современных оврагов и балок часто хорошо видны рифленые, гофриро­ванные грунты.

Таким образом, скульптурные формы, созданные в плейстоценовое время ледником в настоящее время оказались в иных условиях. Формы эти подверга­ются воздействию экзогенных процессов, в частности флювиальным. В разных районах подвергшихся оледенению, реликтовая морфоскульптура сохранилась в разной степени.

L5.6. Рельефообразование в районах вечной мерзлоты. Криогенная морфоскульптура, мерзлотный рельеф

В районах с отрицательными зимними температурами грунты зимой про­мерзают. Образуется сезонная мерзлота. Однако на 25 % суши еще существует и так называемая вечная мерзлота. Промерзший грунт здесь никогда не оттаи­вает в современных климатических условиях. Возникновение вечной мерзлоты связывают с резким похолоданием в четвертичное время, а современные усло­вия способствуют сохранению вечной мерзлоты. Мощность промерзания грун­тов колеблется от нескольких метров до тысячи метров - например в Якутии. Районы вечной мерзлоты находятся в северном полушарии в Северной Америке (Канада) и Евразии. В Европе граница вечной мерзлоты совпадает с Север­ным полярным кругом, а за Уралом она опускается до южной границы России и почти вся Восточная Сибирь и Дальний Восток находятся на территории с веч­ной мерзлотой. В пределах зоны вечной мерзлоты выделяется несколько подзон:

1. Подзона сплошной мерзлоты с мощностью 100-500 и более метров;

2. Подзона не сплошной мерзлоты, с мощностью промерзания до 25 м;

3. Подзона, представленная отдельными островами мерзлотных пород. Вечная мерзлота существует в условиях резко континентального климата с холодной, продолжительной и малоснежной зимой. В породах здесь развиты различные типы льда: лед-цемент, который образуется за счет замерзания влаги в породах; ледяные тела, в виде линзовых жил. В районах вечной мерзлоты основным рельефообразующим фактором яв­ляется замерзшая подземная вода. При этом в летнее время верхний слой грун­тов здесь оттаивает, а зимой - снова замерзает. Этот поверхностный слой назы­вают деятельным слоем. Его мощность от 1 до 4 м.

Основными рельефообразующими процессами в районах вечной мерзло­ты являются:

1. Пучение грунтов и образование наледей;

2. Криогенное выветривание и морозное растрескивание грунтов;

3. Морозная сортировка и солифлюкция.

Все эти процессы формируют различные микро- и мезоформы в зависи­мости: от характера поверхности, которая может быть плоской или наклонной; от характера почв и грунтов, которые могут быть щебнистыми, или илистыми, однородными или разнородными.

Среди мерзлотных морфоскульптур представлены положительные и от­рицательные', аккумулятивные и денудационные формы. При этом характер рельефообразования определятся физическими свойствами воды. Так, при за­мораживании происходит увеличение ее объема и в почвогрунте возникает дав­ление, которое вызывает разрушение породы и заметное поднятие почвы. При очень низких температурах грунты растрескиваются. Это процессы морозного пучения и растрескивания. Летом лед в глубинах тает, частицы почвы и мел­кие камешки, поднятые вверх морозным пучением теряют опору и скатываются вниз по склону. Так формируется «структурный микрорельеф», представлен­ный каменными многоугольниками, сетями, кольцами. Характер этих форм оп­ределяется системой трещин, образующихся при промерзании. В эти трещины и скатываются камешки по склону при оттаивании верхнего слоя, образуя мно­гоугольники, кольца и т.д.

В однородных грунтах в трещинах образуются ледяные клинья, за счет которых рельеф приобретает волнистый характер.

В период оттаивания верхнего слоя происходит солифлюкция, то есть течение почвы и грунтов, находящихся на склонах. При этом большое количе­ство рыхлого материала сползает по склону со скоростью от 3 до 11 см/сутки.

Если бугорок, возникший при пучении над линзой льда летом оттаивает, то он становится плоским. Так образуются пятнистые тундры. Наиболее крупные формы оттаивания - это тундровые полигоны. Они образуются на системе трещин, содержащих ледяные клинья. Крупные пяти, четырехугольные полигоны, ограниченные рвами - трещинами глубиной до 1 м, могут достигать нескольких десятков м в поперечнике.

При переменном замерзании и оттаивании однородных глинистых грун­тов могут образовываться глинистые пятна. Они округлой или неправильной формы, покрыты растительностью. Поверхность их плоская или слегка вспу­ченная. Такой рельеф называется пятнистым. Эти пятна возникли в результате прорыва по трещинам жидких глинистых грунтов, зажатых между двумя слоя­ми мерзлоты: сезонной и вечной.

В полярных странах встречаются полигональные формы рельефа, ко­торые представляют собой правильные многоугольники, разделенные трещи­нами. В эти трещины проникает вода из нижних грунтов, которая замерзает, образуя ледяные клинья. Летом лед не успевает растаять, разбивая мерзлую по­роду на отдельные блоки. Если грунты пластичные, то они выжимаются, образуя валики высотой до 75 см и шириной 1 м. Полигоны имеет ширину до 30 м.

Таким образом, все формы, связанные с накоплением льда и обломочного материала можно рассматривать как аккумулятивные формы рельефа. Среди положительных форм более крупного размера следует назвать гидролакколи­ты. Это бугры пучения высотой до 30 м и с диаметром у основания 200 м. Об­разование их связано с внедрением подземных вод между вечномерзлотной толщей и промерзшей частью сезонно-талого слоя. Если подземные воды выходят на поверхность, то образуют наледи. Ча­ще это происходит в долинах рек. Летом крупные наледи не успевают растаять, что приводит к морозному выветриванию склонов речных долин.

Денудационные формы мерзлотного рельефа связаны с таянием льда и образованием просадочных форм. В местах, где рыхлые породы перемежаются с мощными прожилками льда могут развиваться процессы термокарста. При этом образуются: западины, карстовые озера, котловины. Так, в Якутии сфор­мировались озерно-термокарстовые ландшафты. На склонах речных долин раз­виты термоэрозионные рытвины и овраги. Термокарст в ряде случаев развива­ется под влияние хозяйственной деятельности человека: после рубки леса, под пашней, при рытье котлованов и т.д. с оттаиванием вечной мерзлоты связаны термоабразионные и термоэрозионные процессы.

Термоабразией называется термическое воздействие морского волнения на берег. Термоэрозионные формы - это ложбины, овраги и долины, образо­вавшиеся в связи с термическим воздействием поверхностных вод.