- •Об авторе
- •Введение
- •Глава 1
- •Предмет и задачи инженерной геологии
- •Глава 2
- •Геологическое строение и возраст горных пород
- •Происхождение и строение земли
- •Состав земной коры
- •Геологическая хронология
- •Формы залегания горных пород
- •Глава 3 минералы горных пород
- •Минералы и их классификация
- •Диагностические признаки
- •Морфологические признаки
- •3.2.2. Механические признаки
- •Диагностические признаки
- •Морфологические признаки
- •Механические признаки
- •Физические и оптические признаки
- •Глава 4 горные породы
- •Осадочные горные породы
- •4.3. Метаморфические горные породы
- •Глава 5 грунты
- •Тип скальных грунтов
- •Искусственные грунты
- •Глава 6
- •Геоморфологические и геодинамические условия
- •Общие сведения
- •Рельеф и его формы
- •Рельефы, обусловленные деятельностью эндогенных сил
- •Рельефы, обусловленные деятельностью экзогенных сил
- •Процесс выветривания горных пород
- •Геологическая деятельность ветра и эоловый рельеф
- •Геологическая деятельность рек
- •Геологическая деятельность ледников и водно-ледниковых потоков
- •Криогенный рельеф
- •Просадочные явления
- •Рельеф береговой зоны морей
- •Склоновые и карстово-суффозионные процессы
- •Глава 7 гидрогеологические условия
- •Виды воды в грунтах
- •Происхождение подземных вод
- •Типы подземных вод
- •Глава 8
- •Зональные элементы инженерно-геологических условий
- •Литература
- •Оглавление
изображение рельефа должно быть наглядным, т.е. должно давать ясное представление о пространственном размещении форм рельефа.
Правильно составленная и хорошо оформленная топографическая карта является одним из ценнейших материалов для оценки местности, выявления природных и обусловленных деятельностью человека процессов, для проектирования мероприятий по охране и оздоровлению природной среды.
95
Рельеф
— это совокупность всех форм земной
поверхности: возвышений, равнин и
углублений. Эти неровности на поверхности
весьма динамичны, находятся в состоянии
непрерывного изменения и превращения.
В процессе этих изменений уничтожаются
старые и возникают новые формы рельефа.
Все это происходит в результате
воздействия на земную поверхность
эндогенных (внутренних) и экзогенных
(внешних) сил.
Рельеф
играет огромную роль на Земле в
перераспределении тепла и влаги,
поверхностных и грунтовых вод, отложений
рыхлых наносов, в передвижении воздушных
масс. Он оказывает большое влияние на
размещение, характер и устойчивость
различных зданий и сооружений, не
говоря уже о трассировании линейных
сооружений — дорог, прокладке
оросительных и судоходных каналов,
а также при строительстве плотин,
гидростанций и т.п. Чтобы правильно
оценить влияние рельефа на строительные
объекты, инженер-строитель должен знать
основные положения науки о рельефе
— геоморфологии.
В
геоморфологии различают элементы и
формы рельефа. К элементам рельефа
относят поверхности, линии и точки,
составляющие формы рельефа. Поверхности
образуют форму рельефа. Они могут быть
горизонтальными, наклонными, выпуклыми,
вогнутыми и сложными. Линии являются
результатом пересечения поверхностей.
Различают линии водораздельную,
водосливную,' подошвенную, бровку.
Водораздельная линия разделяет
поверхностный сток двух противоположных
склонов; водосливная является
результатом пересечения двух поверхностей
— склонов и проходит по дну долин,
балок, оврагов и т.д.; подошвенная
ограничивает основания склонов
различных форм рельефа; бровка — это
линия, по которой проходит резкий
перегиб склона, т.е. резкая смена его
крутизны.
К
характерным точкам рельефа относят
вершинные (наибольшая высота на
данном участке местности), перевальные
(дно понижений гребней хребтов),
устьевые (устья рек) и донные (наиболее
низкая точка понижений рельефа).
Формы
рельефа образованы из различных
сочетаний элементов рельефа. Различают
две группы: положительные — выпуклые
по отношению к плоскости горизонта;
отрицательные — вогнутые.
По
своему происхождению все формы
подразделяют на тектонические,
эрозионные и аккумулятивные. Тектонические
возникают в процессе движений земной
коры. Это крупные формы, образующие
основной облик рельефа земли (горные
хребты, равнины,
96Рельеф и его формы
морские
понижения и т.д.). Эрозионные
формы
связаны с разрушительной работой
текучих вод (атмосферных, речных,
подземных и т.д.) и активно меняют свои
очертания во времени. Аккумулятивные
формы
(речные террасы, дюны, барханы и т.д.)
являются следствием накопления
продуктов процесса выветривания.
Классификация
рельефа может быть проведена по ряду
признаков.
По
внешним (морфологическим) признакам и
по соотношению с прилежащим
пространством формы рельефа делят на
положительные и отрицательные с
дальнейшим их подразделением на
замкнутые и незамкнутые; выделяют формы
плоские (нейтральные). Положительными
называют
формы, возвышающиеся над прилежащей
местностью (гора, холм, материк над дном
океана), отрицательными
—
пониженные по отношению к прилежащим
территориям (воронка, котловина, долина,
впадина). Плоская равнина, лишенная
ощутимых уклонов, может быть названа
нейтральной.
Замкнутыми
формами
рельефа считают те, которые ограничены
со всех сторон склонами или линиями
(подошвы, бровок и др.). Примером замкнутой
положительной формы может служить
гора, имеющая ограничивающие ее склоны
и отчетливо выраженную замкнутую линяю
подошвы, а отрицательной — карстовая
воронка, часто отчетливо ограниченная
замкнутой линией бровок. Незамкнутые
формы
рельефа обычно лишены склонов с одной
стороны, иногда с двух сторон. Типичной
формой такого рода может служить
овраг, ограниченный с трех сторон
склонами, имеющими отчетливо
выраженные линии бровок, и открытый в
сторону прилежащего понижения.
Линии, ограничивающие формы рельефа,
не всегда отчетливо выявляются на
местности, например у многих речных
долин, имеющих пологие склоны коренных
берегов, постепенно переходящие в
междуречные пространства.
Используя
только одни морфологические характеристики,
невозможно дать достаточно полное
описание рельефа. Важным дополнением
может служить указание размеров форм,
что является задачей морфометрии. По
размерам формы рельефа можно подразделить
на следующие.
Величайшие
(планетарные) формы.
Горизонтальные
размеры их определяются миллионами
квадратных километров. По вертикали
средняя разница в отметках между
отрицательными и положительными
формами рельефа достигает 2500—6500 м, а
максимальная — почти 20 000 м.
Положительные формы рельефа — материки,
отрицательные — впадины океанов.
Целесообразно выделить переходные
формы, которые должны включать
материковую отмель (шельф) и материковый
склон. Эти формы рельефа передаются
на
97
картах
и глобусах всех масштабов. Отдельные
крупные детали могут быть переданы
на картах масштаба 1: 50 ООО ООО и даже
более мелкомасштабных.
Крупнейшие
(мега-) формы.
Горизонтальные
размеры определяются десятками и
сотнями тысяч квадратных километров.
По вертикали разница в отметках между
положительными и отрицательными
формами рельефа достигает 500—4000 м,
максимальная не выходит за пределы 11
000 м. Положительные формы рельефа —
нагорья, горные страны, подводные
хребты (Срединно-Атлантический
хребет, Гавайский подводный хребет),
обширные возвышенности (Приволжская)
и т.д. Отрицательные формы рельефа
— обширные впадины (Бразильская,
Аргентинская) и котловины на дне
океанов, Прикаспийская низменность и
др. Целесообразно выделить переходные
формы — участки материковой отмели
(например, у северных берегов Азии и
Северной Америки). Эти формы передаются
на картах до масштаба 1:10 000 000, но могут
быть частично выражены и при более
мелком масштабе карты. Существенные
детали выражаются на картах масштаба
1:1 000 000.
Крупные
(макро-) формы.
Горизонтальные
размеры определяются сотнями и
тысячами квадратных километров. По
вертикали разница в отметках между
положительными и отрицательными
формами рельефа может достигать
200—2000 м. Положительные формы рельефа
— горные хребты (Триалетский,
Чаткальский), горные узлы, вершины,
отдельные горы и т.д. Отрицательные —
большие долины, впадины (озеро Байкал),
некоторые подводные желоба и т.д. Эти
формы рельефа отчетливо выражаются
на картах масштаба до 1
: 1
000
000;
для передачи деталей необходимы карты
масштабов 1 : 100 000 и 1 : 50 000.
Средние
(мезо-) формы.
Горизонтальные
размеры определяются сотнями и
тысячами (реже сотнями тысяч) квадратных
метров. Относительная разность
высот — до 200—300 м, но обычно измеряется
метрами и десятками метров. Положительные
формы рельефа — холмы, террасы в долинах
рек и нагорные и т.д. Отрицательные
— поля и большие карстовые воронки,
овраги, балки, котловины небольших
озер и т.д. Эти формы рельефа
удовлетворительно передаются на
картах масштаба 1:50 000; детали могут
быть переданы только на картах более
крупного масштаба.
Мелкие
(микро-) формы.
Горизонтальные
размеры этих форм рельефа определяются
квадратными метрами и сотнями квадратных
метров. Относительная разность высот
измеряется метрами и (реже) десятками
метров. Положительные формы рельефа
— небольшие бугры, прирусловые
валы, курганы, дорожные насыпи, конусы
выноса и т.д. Отрицательные формы —
промоины, мелкие овраги, небольшие
карстовые воронки, дорожные выемки и
т.д. На
98
картах
масштаба 1:25 ООО эти формы рельефа могут
быть показаны условными знаками и
дополнительными горизонталями. Для
точной передачи на картах необходимы
масштабы 1:10 ООО и даже 1:5000.
Очень
мелкие (нано-) формы.
Горизонтальные размеры определяются
квадратными дециметрами и метрами.
Относительная высота определяется
дециметрами, но может достигать 1—2 м.
На картах крупных масштабов передаются
условными знаками, и только в особых
случаях отдельные формы рельефа могут
быть переданы горизонталями
дополнительного сечения (1-0,5-0,25 м). К
этим формам рельефа относятся кочки,
прикустовые косички, рытвины, мелкие
промоины и т.д.
Мельчайшие
(топографическая шероховатость) формы.
Горизонтальные размеры определяются
квадратными сантиметрами и дециметрами,
у сильно удлиненных форм могут достигать
метров. Относительные превышения
измеряются сантиметрами и иногда
дециметрами. На картах не изображаются,
но ощутимы при точных геодезических
работах. Примерами таких форм рельефа
могут служить борозды на полях, песчаная
рябь и др.
По
внешнему виду и размерам форм рельефа
еще нельзя уверенно судить об их
образовании и строении. Ответ на эти
вопросы дает генетическая классификация.
По происхождению (генезису) рельеф
поверхности литосферы подразделяют
на две большие группы: а) формы,
обусловленные деятельностью внутренних
(эндогенных) сил; б) формы, обусловленные
деятельностью внешних (экзогенных)
сил. Первые, в свою очередь, подразделяются
на формы, связанные с движениями
земной коры, и вулканогенные. Вторые
подразделяются на формы, обусловленные
процессами выветривания, развитием
вечной мерзлоты, деятельностью текучих
вод, подземных вод, моря, снега и льда,
ветра, растений, животных, человека, и
возникшие при падении метеоритов
(космогенные).
Большинству
рельефообразующих агентов присуща
разрушительная, транспортирующая
и аккумулятивная деятельность.
Следовательно, под действием одного
и того же геологического агента
могут возникать формы рельефа,
обусловленные разрушением земной
поверхности, и формы, образующиеся в
результате накопления принесенного
вещества. Общим термином для разрушительной
деятельности внешних геологических
агентов является деструкция,
транспортировку (смыв, снос) называют
денудацией, а накопление вещества —
аккумуляцией. При описании деятельности
того или иного геологического агента
применяется специальная терминология.
Генетическая
классификация рельефа широко используется
в геоморфологии. Она удобна при описании
не только отдельных
99
<1
форм,
но и их комплексов — генетических типов
рельефа, облегчает изучение основных
закономерностей развития рельефа под
действием того или иного природного
агента, но для полного отражения
сложного взаимодействия рельефообразующих
процессов (например, движений земной
коры и внешних геологических агентов,
влияние климата и др.) нуждается в ряде
уточнений и дополнений. В этом
отношении более перспективной является
классификация, теоретические основы
которой были разработаны акад. И.П.
Герасимовым, который предложил рельеф
поверхности литосферы разделить по
ведущим геоморфологическим факторам
на три генетические группы: геотектуры,
морфоструктуры и морфо- скульптуры. По
этой классификации к геотектурам
относятся самые крупные (первого
порядка) формы рельефа Земли, обусловленные
силами общепланетарного (космического)
масштаба, взаимодействующими со
всеми другими факторами образования
рельефа. К элементам геотектуры
принадлежат материковые выступы,
океанические впадины, крупные горные
системы, платформенные равнины. Формы
рельефа второго порядка, осложняющие
поверхность геотектуры, относятся
к морфоструктуре
Земли. Морфоструктуры можно определить
как преимущественно крупные формы
рельефа, которые возникают в результате
движений земной коры, развиваются при
взаимодействии эндогенных и экзогенных
факторов и ведущей, активной роли
эндогенного фактора — тектонических
движений. К морфоструктурам относятся
хребты, кряжи, массивы, плато,
возвышенности, низменности, впадины
на поверхности суши и на дне океанов.
Наконец,
формы рельефа третьего порядка,
сравнительно более мелкие, относятся
к морфоскульптуре
материков и дна океанов. Своим
происхождением они обязаны преимущественно
экзогенным процессам, взаимодействующим
со всеми другими факторами образования
рельефа. Примерами таких форм на суше
могут служить моренные гряды, овраги,
барханы, булгунняхи. На дне морей
выделяются морфоскульптурные формы,
связанные с воздействием волн,
аккумуляцией, гравитационным перемещением
донного материала и т.д.
Различают
три типа рельефа: равнинный, холмистый
и горный. Холмистый
рельеф представляет собой переходный
тип между равнинным и горным. Это
холмы с относительными высотами от 200
до 700 м и понижениями между ними в виде
ложбин и котловин (рис. 20).
Равнина
— это тип рельефа, который отличается
малыми колебаниями высот, не выходящих
за пределы 200 м. Равнины подразделяют
по их отношению к уровню моря, общей
форме поверхности, глубине, степени
и типу расчленения, происхождению. По
100
Рис.
20. Типы
рельефа: I
—
равнинный: II
—
холмистый; III
—
горный
отношению
к уровню моря выделяют равнины
отрицательные (депрессии, впадины),
лежащие ниже уровня моря; низменные —
н пределах от 0
до 200
м над уровнем моря; возвышенные — с
отметками от 200 до 500 м; нагорные —
имеющие отметки поверхности > выше
500 м. По обшей форме поверхности равнины
подразделяют на горизонтальные,
наклонные, вогнутые и выпуклые.
Классификация равнин по глубине,
степени и типу расчленения приведена
ниже ПА Макеев). Все равнины разделены
натри класса:
— плоские,
нерасчлененные или слаборасчлененные
равнины (уклон 0,005);
— мелкорасчлененные равнины (уклон от 5 до 25 м на 2 км протяжения);
