Возраст рельефа

Важной задачей геоморфологии наряду с изучением морфографии, морфометрии и установлением генезиса является выяснение возраста рельефа. Как известно, в геологии возраст пород пред­ставляет одну из важнейших геологических характеристик, и показ возраста, по существу, составляет основное содержание общих геологических карт.

Определение геологического возраста пород основывается на применении хорошо разработанных стратиграфического, палеонто­логического и петрографического методов, которые в последнее время все чаще подкрепляются методами абсолютной геохроноло­гии. В геоморфологии определение возраста — задача более слож­ная, так как геологические методы применимы лишь для аккумуля­тивных форм рельефа и не могут быть использованы непосредствен­но для определения возраста форм выработанного, или денудацион­ного, рельефа.

В геоморфологии, как и в геологии, обычно используют понятия «относительный» и «абсолютный» возраст рельефа.

Относительный возраст рельефа. Понятие «относительный воз­раст рельефа» в геоморофологии имеет несколько аспектов.

А. Развитие рельефа какой-либо территории или какой-либо от­дельно взятой формы, как это показал В. Девис, является стадий­ным процессом. Поэтому под относительным возрастом рельефа можно понимать определение стадии его развития. В качестве примepa можно проследить развитие рельефа морских берегов или речных долин. Из истории четвертичного периода известно, что во время последнего оледенения (примерно 20 тыс. лет назад) уровень океанов и морей был ниже современного приблизительно на 100 м. По мере таяния материковых ледниковых покровов и воз­вращения воды в кругооборот уровень Мирового океана постепен­но повышался: 4000—5000 лет назад он достиг отметки, близкой к современной. Воды океанов и морей затопили понижения прибреж­ной суши. Возникли исходные береговые линии, характеризующие­ся сильной изрезанностью. Образование изрезанных берегов, назы­ваемых ингрессионными, может рассматриваться как начальная стадия развития современного берега. В дальнейшем абразионные процессы способствовали образованию уступов в высоких склонах мысов и постепенному их срезанию разрушительной работой волн. Одновременно в вершинах заливов возникают первые береговые аккумулятивные формы. Это стадия юности развития берега. Позд­нее мысы срезаются, а бухты (заливы) полностью отчленяются от моря аккумулятивными образованиями, берег становится выровнен­ным. Выравнивание береговой линии знаменует стадию зрелости берега. Дальнейшее развитие ведет к затуханию абразионного про­цесса. У мысов начинается аккумуляция. Сокращение поступления обломочного материала может привести к частичному размыву аккумулятивных форм, образовавшихся ранее в устьях бухт. Это стадия дряхлости, или старости.

Рассмотрим другой пример — формирование речной долины на поверхности, недавно освободившейся из-под ледникового покрова. На первых порах река имеет невыработанное русло, слабо вре­занное в подстилающие породы. В процессе развития русло посте­пенно врезается в подстилающие породы, но в его продольном про­филе еще остаются многочисленные неровности. Это стадия юности речной долины. Дальнейшее врезание ведет к выработке законо­мерного вогнутого продольного профиля, врезание русла по верти­кали сменяется размывом бортов долины. Наряду с руслом фор­мируется пойма. Речная долина вступает в стадию зрелости. В дальнейшем боковая эрозия приводит к расширению поймы, река блуждает в пределах этой поверхности, течение ее становится за­медленным, а русло чрезвычайно извилистым. Наступает стадия старости речной долины.

Следовательно, один из аспектов определения относительного возраста рельефа — это определение стадии его развития по ком­плексу характерных морфологических и динамических признаков.

Б. Понятие «относительный возраст рельефа» применяется так­же при изучении взаимоотношений одних форм с другими. В общем случае любая форма является более древней по отношению к тем, которые осложняют ее поверхность и сформировались в более позд­нее время. Так, в пределах Прикаспийской низменности широким распространением пользуется позднечетвертичная (хвалынская) морская равнина, которая после регрессии хвалынского моря в одних местах подверглась расчленению эрозионными процессами, в других — ее поверхность оказалась переработанной эоловыми процессами, сформировавшими разнообразные типы эолового рель­ефа. Следовательно, эрозионные (выработанные) и эоловые (аккумулятивные) формы рельефа являются вторичными (более молодыми) по отношению к первичной (в данном случае хвалынской)

морской равнине.

В. Определение относительного геологического возраста рельефа означает установление того геологического отрезка времени, когда рельеф приобрел черты, в основном аналогичные его современному облику. Если речь идет об аккумулятивных формах рельефа, то вопрос сводится к определению обычными геологическими метода­ми возраста слагающих эту форму отложений. Так, например, ал­лювиальные террасы, сложенные среднечетнертичными отложения­ми, имеют среднечетвертичный возраст; древние дюны, сложенные эоловыми плиоценовыми отложениями, имеют плиоценовый воз­раст и т. д.

Сложнее с определением возраста выработанных форм рельефа. К. К. Марков рекомендует следующие способы:

1. Определение возраста по коррелятным отложениям. При об­разовании какой-либо выработанной формы рельефа, например оврага, в его устье накапливаются продукты разрушения пород, в которые врезается данный овраг, в виде аккумулятивной формы рельефа — конуса выноса. Определение геологическими методами возраста осадков, слагающих конус выноса, дает ключ и к опре­делению возраста выработанной формы, в данном случае — оврага.

2. Метод возрастных рубежей. Его суть заключается в опреде­лении возраста двух горизонтов отложений, фиксирующих нижний и верхний рубежи образования данной выработанной формы релье­фа. Поясним на примере (рис. 3).

Долина реки врезана в поверхность, сложенную осадками неоге­нового возраста. На дне долины под современным аллювием зале­гают ледниковые осадки раннечетвертичного возраста. Следова­тельно, рассматриваемая долина сформировалась на границе неогена и раннечетвертичного времени: она врезана в неогеновые отложения, т. е. моложе их, и выполнена нижнечетвертичными лед­никовыми образованиями, т. е. старше их. Этот метод применим для определения относительного геологического возраста и аккумуля­тивного рельефа.

3. Определение времени «фиксации» выработанного (денуда­ционного) рельефа. В ряде случаев выработанные (денудационные) поверхности бывают перекрыты (фиксированы) корой выветрива­ния. Определение палеонтологическими, палеоботаническими или другими методами возраста коры выветривания дает тем самым ответ на вопрос о возрасте денудационной поверхности.

4. Определение относительного геологического возраста рельефа путем прослеживания фациальных переходов. Этот метод может быть применен при решении задачи о возрасте тех аккумулятив­ных форм, которые сложены осадками, не содержащими палеонто­логических остатков. Прослеживая в пространстве данную пачку отложений до фациальной смены ее отложениями, содержащими палеонтологические остатки, устанавливают одновозрастность обе­их пачек осадков и, следовательно, одновозрастность образуемых ими форм рельефа. Так, например, можно установить возраст ал­лювиальной террасы, если ее удается проследить до перехода в прибрежноморские отложения, возраст которых определяется па­леонтологическим методом. Таким же образом можно в ряде слу­чаев определить возраст некоторых выработанных форм, напри­мер, путем прослеживания абразионной морской террасы до ее со­пряжения с аккумулятивной.

Абсолютный возраст рельефа. В последние десятилетия благо­даря развитию радиоизотопных методов исследования широко при­меняется определение возраста отложений и форм рельефа в абсо­лютных единицах — в годах. Зная период полураспада того или иного радиоизотопа и определяя соотношение его количества с его производным, получают достаточно надежный способ определения абсолютного возраста. В настоящее время широко используются для определения абсолютного возраста такие методы, как радио­углеродный, калий-аргоновый, фторовый, метод неравновесного урана и др., каждый из которых имеет свои пределы применимости. Абсолютный возраст древних отложений и форм рельефа определя­ется также с помощью палеомагнитного метода.

Итак, морфографическая и морфометрическая характеристика рельефа, установление его генезиса, возраста и истории развития — такова совокупность основных задач геоморфологического иссле­дования. Методы решения этих задач, разумеется, не исчерпыва­ются только теми, которые были кратко рассмотрены в этом раз­деле. В ходе дальнейшего изложения материала будут рассмотре­ны и более конкретные методы и приемы изучения рельефа.

ГЛАВА 4. ФАКТОРЫ РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ

Как указывалось выше, исходным положением современной гео­морфологии является представление о том, что рельеф формиру­ется в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных про­цессов. Существует, кроме того, ряд факторов, которые непосред­ственно не участвуют в формировании рельефа, но влияют на его образование, определяя «набор» рельефообразующих процессов, степень интенсивности и пространственную локализацию воздействия тех или иных процессов. К числу таких факторов относятся вещественный состав пород, слагающих земную кору, геологические структуры, созданные тектоническими движениями прежних геоло­гических эпох, климатические условия и в определенной степени сам рельеф. Рассмотрим эти факторы несколько подробнее.