Процессы горообразования и разрушения
Основа процессов горообразования - постоянное перераспределение вещества внутри Земли. Крупномасштабная конвективная циркуляция в подстилающей земную кору жидкой мантии, служит причиной поднятий и разломов отдельных участков земной коры и движения гигантских плит, слагающих внешнюю оболочку планеты.
По современным воззрениям, основу литосферы составляют шесть основных плит: Африканская, Американская, Антарктическая, Евразийская, Индийская и Тихоокеанская. Соприкосновение жестких литосферных плит, сопровождающееся деформацией их краевых частей и выдавливанием материала, слагающего океаническое дно, приводит к образованию горных хребтов и массивов.
Например, многотысячекилометровый горно-складчатый пояс, известный под названием Альпийско-Гималайского, возник в результате столкновения Индийской плиты с Евразией (Гималаи), а надвинувшаяся на Евразию Африканская плита воздвигла западный фланг этого пояса (Пиренеи, Альпы, Карпаты, Кавказ и пр.). Частые землетрясения, извержения вулканов и медленное увеличение высот горных хребтов этого пояса свидетельствуют о непрекращающихся сильных тектонических движениях.
Зоны столкновения платформ специалисты называют геосинклинальными складчатыми поясами Земли. В пределах этих поясов и происходит горообразование.
Но окончательный облик горных стран, сложившийся в современную геологическую эру, определяется не только тектоническими и вулканическими горообразовательными процессами. Возникший в результате тектонических движений горный рельеф непрерывно подвергается воздействию мощных сил выветривания. К ним относят силу тяжести, действие текучих вод, ледников, ветра, температуры, солнца.
Такое постоянное взаимодействие литосферы, гидросферы и атмосферы, направленное на уничтожение гор и возвышенностей, на общее сглаживание поверхности планеты, объединяется понятиями денудации и аккумуляции.
Слагающие горные породы под совместным действием воды, льда, ветра, колебаний температуры, химических реакций и биологических явлений непрерывно разрушаются. Под влиянием силы тяжести продукты разрушения осыпаются вниз и накапливаются в рытвинах, бороздах и прочих понижениях рельефа. Тектонические явления -- извержения, землетрясения -- также могут служить причиной разрушения горных сооружений. В дальнейшем продукты выветривания под воздействием текущей воды, движущегося льда, грязекаменных селей и в меньшей степени ветра перемещаются с гор на равнины и, дифференцируясь по плотности и размерам частиц, откладываются по простиранию ущелий и течению рек, вплоть до их впадения. Масштабы процессов денудации и аккумуляции продуктов переноса соизмеримы с масштабами тектонических процессов.
Существует 3 вида горного рельефа:
- снег;
- лед;
- скалы.
В большинстве случаев они встречаются не в чистом виде, а в комбинациях, например
обледеневшие скалы,
заморененный лед и т.д.
Все эти комбинации требуют некоторых изменений в технике передвижения и мерах безопасности, поэтому при подготовке маршрута больше внимания уделяется не видам, а формам и элементам рельефа.
Формы рельефа — весьма крупные образования, интересные скорее с общегеографических, геологических, а потом уже спортивных позиций. Это горные системы, узлы, хребты, долины и т.д. Информации о формах рельефа обычно предостаточно для подготовки маршрута, определения его сложности и времени, необходимого для прохождения.
Элементы рельефа — мелкие детали, часто не указываемые на картах, однако имеющие огромное значение. Это то, с чем мы реально встречаемся на маршруте — склоны, гребни, морены. Именно они определяют оптимальный путь движения.
Формы скального рельефа
Формы рельефа — весьма крупные "географические" образования. К ним относятся горные системы, узлы, хребты, долины и т.п. Информация о формах рельефа необходима для подготовки маршрута, определения его сложности и времени, необходимого для прохождения, и может быть получена из карт.
Элементы рельефа — мелкие детали, часто не указываемые на картах, однако имеющие огромное значение. Это то, с чем мы реально встречаемся на маршруте — склоны, гребни, морены. Именно они определяют оптимальный путь движения.
Горная страна (система), в просторечье просто горы (горный район) — высоко поднятый участок земной коры, образовавшийся в результате столкновения и последующей деформации литосферных плит. Вне зависимости от возраста, условий образования и деталей орографии принято разделять зоны:
· среднегорья - высоты < 2000 метров: Крым, Урал, Хибины и т.д.
· высокогорья - высоты > 2000 метров: Кавказ, Памир и т.д.
Горный узел — обособленная часть горной системы, выделяющаяся высотой, оледенением, сложной орографией. Горную систему делят на узлы для удобства пользования, иначе масштабы подавляют и ориентироваться трудно.
Горный хребет — вытянутый в одном направлении участок горного рельефа с близкой высотой соседних вершин. Длинный самостоятельный хребет или линейные системы хребтов называются горной цепью. Второстепенные, боковые хребты называются отрогами. Отроги часто разделяют истоки или притоки одной и той же реки.
Хребет состоит из вершин и понижений между ними, называемых седловинами.
Вершина в зависимости от формы может называться пиком, куполом, башней, иглой. Однако многие значительные вершины вне зависимости от формы называют пиками (пик Ленина, пик Победы).
Массив - группа близко расположенных вершин, сходных по размерам, форме и строению. Перемычки одного массива называют сёдлами (седло Ушбы, Эльбруса).
Перевал — проходимая седловина, маршрут через которую красив и логичен. В большинстве случаев это кратчайший путь между соседними водными бассейнами.
Склон - боковая поверхность хребта. По форме склоны бывают выпуклыми, вогнутыми, ступенчатыми и т.д. По крутизне склоны бывают:
· пологими — до 20 градусов (страховка в большинстве случаев не нужна)
· средней крутизны — до 30-35 градусов
· крутые — до 40-45 градусов
· очень крутые — до 60 градусов, требуются различные виды страховки в зависимости от сложности рельефа
Склоны круче 60 градусов называются стенами, круче 90 градусов — нависающими или отрицательными стенами.
Гребень — узкий, ярко выраженный водораздел, линия стыков противоположных склонов. Часто это самый быстрый и безопасный путь движения — ничто ниоткуда не сыплется. Гребневой характер может быть у некоторых вершин и перевалов. Гребни различаются по форме: увал, плато, нож, пила и т.д.
Карниз - нависающий над склоном протяжённый скальный или снежный выступ. Как правило, снежные карнизы надувает на вершинах гребней.
Ребро - второстепенный крутой и короткий гребень. Ребро может служить путем подъема на основной гребень.
Контрфорс - ярко выраженный, крутой и короткий гребень, высота которого соизмерима с длиной.
Кулуар - понижение, жёлоб между контрфорсами. Кулуары - это основной путь схода лавин, камнепадов, течения ручьев. Они достигают ширины нескольких десятков метров, простираются часто на всю высоту склона и в зависимости от времени года и ландшафтных условий могут быть заполнены снегом, фирном и льдом
Они наиболее опасны (!) на любом виде рельефа, какими бы ровными и удобными не казались.
Взлет — крутой участок склона или гребня. Если он выводит на перевал или вершину, говорят о предвершинном или перевальном взлете. Выполаживание гребня между двумя взлетами называется плечом, выполаживание склона называется террасой или полкой (в зависимости от размеров).
При разрушении мягких пород наружу выходят более твердые, образуя причудливые скальные выступы, называемые останцами (например красноярские Столбы). Останцы, стоящие на гребнях называют жандармами. Они осложняют движение по гребню, т. к. иногда их невозможно обойти. Иногда по высоте и сложности преодоления они соизмеримы с вершинами и имеют собственные названия.
Долина — вытянутое понижение между хребтами, результат разрушительной деятельности ледников и рек -- эрозии, путь стока поверхностных вод (рек и ледников). Типичная горная долина образована ледником и в настоящее время дорабатывается рекой. Имеет корытообразную форму.
Обычно долина характеризуется безопасной и относительно уютной местностью, т. к. находится ниже того места, откуда хочется быстрее свалить. Это основной путь походов, здесь проходит основной километраж похода. Для походов 1-2к.с. это основная форма рельефа. При движении вверх по долине наблюдаются различные высотно-климатические зоны:
· Зона леса — средняя полоса
· Криволесье — лесотундра
· Субальпийские луга — тундра
· Зона снега — вечная мерзлота
Высоты границ зон зависят от многих факторов — географической широты, влажности, экспозиции склонов. В среднем подъем на 1000 м равносилен продвижению на 1000 км к северу и понижает температуру на 5 градусов Цельсия.
Ущелье - долина с крутыми (> 30 градусов) склонами.
Каньон - ущелье с очень крутыми или отвесными (порой отрицательными) стенками.
Висячая долина — ступенчатая, террасированная боковая долина, устье которой находится значительно выше дна основной долины. Участок крутого склона между дном основной и висячей долины называется устьевой ступенью долины. Река в этом месте обрывается водопадом или уходит в каньон.
Осыпи — место сосредоточения осыпного материала, упавшего со склона или снесенного водой. чаще всего под кулуарами
По размеру камней, из которых состоят, осыпи бывают:
· мелкие - камни не больше размеров ботинка
· средние (курумники)
· крупные - валуны, соизмеримые с человеком.
Если камни подвижны, осыпь называется живой. Живая осыпь опасна камнепадами, особенно если лежит на ровной твердой поверхности (лед, бараньи лбы).
Живой камень — отдельный подвижный обломок. О нем принято предупреждать при движении, особенно если он крупный.
Меры безопасности на живых осыпях:
· наступать на ближний к склону край камня
· использовать каски, перчатки, ледорубы (палки)
· двигаться на безопасном расстоянии или вплотную, чтобы камень не успел разогнаться. Не находиться друг под другом, собираться на поворотах при траверсе.
· выбирать для движения места, где меньше сыплет!
Ступенчатые участки на скальных склонах в зависимости от размеров и возможностей использования называют уступами (выемка, небольшая ступенчатая неровность в скале, на которой можно стоять, опереться рукой, но нельзя обхватить ее), полками, балконами, террасами. На полку можно встать ногами, на балконе можно сидеть, а терраса позволяет установить палатку.
Нависающий над склоном участок скал, не проходимый без специальных средств, называется карнизом. Фрагмент скального рельефа, позволяющий набросить на него страховочную веревку, именуют выступом. Пересекающиеся между собой плиты образуют внутренний угол (когда стенки сходятся внутрь скалы) или наружный угол.
Самыми мелкими элементами скального рельефа остаются зацепки -- небольшие (1-5 см) неровности поверхности скал, за которые можно удержаться пальцами или опереться на них.
Цирк- хребет с несколькими вершинами в форме полукруга или более. Часто народ вытворяет там такое, что и в настоящем цирке не увидишь.
Элементы ледового рельефа
Ледник -- естественное скопление льдов атмосферного происхождения, обладающих самостоятельным движением. Именно это движение и есть главная особенность ледника. Важнейшее условие существования ледника -- преобладание количества твердых атмосферных осадков над их испарением и таянием. Ледники аккумулируют и временно изымают атмосферную влагу, испаряющуюся с поверхности планеты, и возвращают ее в виде талых ледниковых вод. Горный ледник имеет область питания (фирновый бассейн) и область абляции (убыль льда и фирна в результате таяния, испарения и механического расхода). Массы снега на склонах и полях под влиянием периодического подтаивания, движения водных паров в толще, давления верхних слоев на нижние сначала переходят в состояние фирна, затем в мутный рыхлый фирновый лед и в конце концов превращаются в голубой прозрачный глетчерный лед. Под действием силы тяжести обладающая достаточной пластичностью масса льда начинает двигаться, образуя то, что мы называем ледником.
Между областью питания, где приход больше расхода, и областью таяния, где расход больше, располагается Уровень нулевого баланса, делящий ледник на снежные склоны и плато в верхней части и свободный от снега язык в нижней. Конец языка обычно имеет форму грота, из которого вырывается бурный поток.
Размеры, конфигурация и условия формирования ледников весьма разнообразны. Гляциология различает следующие основные формы ледников.
Покровные ледники, полностью скрывающие неровности ложа, характерны для материкового обледенения (Гренландия, Антарктида). Однако на отдельно стоящих горах вулканического происхождения, когда бассейн питания расположен на центральной, наиболее высокой части ледника, он растекается отдельными радиально расположенными ледниками (Эльбрус).
Долинные ледники -- самый распространенный вид горных ледников. Снежный цирк служит областью накопления снега; ниже лед сползает, заполняя все днище долины и образуя линейно вытянутое тело. Если ледник сливается из нескольких притоков, его называют сложным. Именно к долинным относятся самые длинные ледники горных стран.
Висячие ледники очень часты в горах. Они заполняют углубления крутых склонов, имеют обычно малый по длине и площади язык и относительно быстро меняют форму. Часто нависающий над долиной язык служит источником обвалов. (Колка, Кармадонское ущелье)
Каровые ледники близки к предыдущему типу. Занимают естественные или ими же образованные ниши (чашеобразные углубления в привершинной части горы) или мульды (корытообразное углубление на склоне, открытое в сторону долины).
Возрожденные ледники образуются из обломков долинных или висячих ледников, когда тело последних на крутых перепадах ложа переламывается и обрушивается отдельными глыбами вниз. Глыбы скапливаются и смерзаются, образуя вновь движущийся ледник.
Переметный ледник делится на два потока, сползающих по самостоятельным ложам, при общем бассейне питания.
В результате движения ледника вся масса деформируется по направлению движения, ее форма приспосабливается к рельефу долины, принимая очертания языка.
Ледниковое тело характеризуется сложным рельефом. Изменения в направлении движения ледника, резкие перегибы ложа вызывают напряжения, превосходящие пластичность льда. В результате возникают трещины различных форм и размеров. Воздействие текущей воды, а также таяния тоже оставляет свои следы на рельефе ледника.
В верховьях ледника, на границе между неподвижным ледово-фирновым покровом и отрывающимися массами льда, которые дают начало двигающемуся леднику, возникают подгорные трещины -- бергшрунды. Они пересекают склоны цирка на очень большом протяжении, меняя свое место и размеры. Для бергшрундов характерно превышение верхнего края трещины над нижним, достигающее в отдельных случаях порядка нескольких метров,
На резких перегибах ложа образуются поперечные трещины. На выпуклых перегибах они расширяются вверх, на вогнутых -- вниз. Такие трещины могут простираться на всю ширину и толщину ледника.
Там, где ложе ледника имеет выступы или перегибы, в его поперечном сечении возникают продольные трещины. Расширение ледникового ложа вызывает расхождение массы ледника в стороны. Здесь также возможны продольные трещины. На участках крутых поворотов ледника, на его внешней по отношению к повороту части, появляются лучеобразно расположенные радиальные трещины, расширяющиеся к периферии. Отдельные округлые выпуклости ложа могут быть причиной крестообразных трещин.
В бортовых участках ледника или при перегрузке льда моренным материалом, когда пластичность льда уменьшается, а сила трения создает градиент скорости течения по ширине ледника, развиваются боковые трещины скалывания, сужающиеся по мере удаления от берега и расположенные под углом 30-45град к оси ледника. Они имеют обычно извилистые края, неровные и бугристые поверхности стенок.
Ледопады представляют собой сплошную хаотичную систему трещин растяжения и скалывания и одновременного обрушения больших глыб расколовшегося льда. Как и поперечные трещины, они возникают на резких перегибах и сбросах с перепадом высот в десятки, а порой и сотни метров. На ледопаде при углах наклона больше 20град площадь, охваченная разрывными нарушениями, оказывается во много раз больше монолитной массы льда. Похожее на ледопады хаотическое разрушение ледника иногда возникает в месте его слияния с впадающими в него притоками.
Отдельные, причудливых форм глыбы льда, достигающие громадных размеров, носят название сераков, иногда очень неустойчивых.
В зависимости от состояния и количества снега на леднике т рещины могут быть закрытыми и открытыми. Постоянная деформация трещин и неравномерное таяние снега проводят к появлению над трещинами перемычек -- тонких ледяных пластин, соединяющих по диагонали стены широкой трещины или снежных мостов.
На границе ледника и его бортов происходит активное таяние, и в этой зоне образуются ложбины, углубляемые водяными потоками. Это - рантклюфт, краевой зазор, краевая трещина.
На поверхности ледника и в толще его непрерывно течет вода. Там имеется -- скрытая от наших глаз -- целая система полостей и тоннелей, свободных или заполненных водой. Стекая по трещинам, вода промывает во льду глубокие, иногда на всю толщину, ледниковые колодцы. Этому способствуют и перемещающиеся вместе с водой камни из моренных отложений. Если такие колодцы образуют сферические полости, то поток воды, закручиваясь, производит характерный шум, позволяющий назвать их ледниковыми мельницами.
Бывает, что накопившаяся в ледовых полостях вода прорывается и служит причиной мощных грязекаменных потоков - селей. Весьма запоминающийся фрагмент ледникового ландшафта -- кальгаспоры ("снега кающихся"). Эти наклонные иглообразные пирамиды, формирующиеся под влиянием непрерывного таяния перевеянного снега, превратившегося в фирн, иногда значительно превышают рост человека и могут стать серьезным препятствием при движении по леднику. Кальгаспор ы -- атрибут высоких гор (Памир) и низких географических широт.
Лежащие на поверхности ледника мелкие камни, нагреваясь на солнце, углубляются в лед и создают заполненные водой ледяные стаканы. В то же время большие глыбы или камни образуют тень, и лед, протаивая кругом, оставляет ледяную ножку или подпорку. Так возникают очень эффектные, но недолговечные ледниковые грибы и столы.
Продукты выветривания -- обломки скал различных размеров, вплоть до гигантских многометровых отломов,-- постоянно падают с окружающих склонов на ледник и перемещаются вместе с ним. Выпахивая свое ложе, ледники разрушают выступы скал, перетирают горные породы.
Весь транспортируемый и откладываемый ледником обломочный материал образует морены. По условиям образования различают несколько видов морен. Общим термином покровная морена называют сплошной каменный покров конечной части ледникового языка, образовавшийся в результате слияния срединных и боковых морен. Нередко эта морена покрывает сплошным слоем ледник задолго до конца языка.
Боковая морена -- скатившиеся со склонов обломки породы, располагающиеся по краям ледника в виде продольных гряд. Эти обломки с течением времени цементируются в сплошную массу, образуя увалы и острые гребни. Углубления между моренами и основным склоном называют моренными карманами. Провалившиеся или втаявшие в толщу ледника, перемещающиеся вместе с ним обломки составляют внутреннюю морену.
Скопление обломков породы, проникших под ледник через сквозные трещины, а также оторванные от ложа куски породы называют донной мореной. Срединные морены образуются из совмещающихся боковых морен при слиянии ледников. Число подобных образований зависит от количества притоков. На многокилометровых памирских ледниках их поверхность на значительном расстоянии несет на себе ярко выраженные полосы срединных морен.
Когда ледник разделяется большим выступом ложа (нунатаком), а затем снова сходится, обтекая его, как остров, то обломочный материал с нунатака также образует срединную морену.
Транспортируемый материал накапливается по мере таяния ледника в конечной и боковых частях языка. Отступая, ледник оставляет много обломков. Гряды, пересекающие долину дугообразными валами ниже конца ледника, называются конечными или фронтальными моренами; они указывают положение максимального развития или длительной остановки ледника.
Холмистый рельеф между конечными валами именуется основной мореной. Гряды по бортам долин, отмечающие боковые границы отступившего ледника, называют береговыми моренами. Они зачастую представляют собой гребень причудливой формы, возвышаясь над ледником на сотню метров. На гребнях и склонах больших морен часто остаются массивные глыбы, слабо связанные с основным конгломератом. При обильных дождях на таких моренах нередки обвалы и оползни.
Типичная горная долина в результате выпахивания ложа и склонов движущимся ледником имеет вид корыта и называется трогом.
Выше уже упоминалось о карах-раковинах, окруженных амфитеатром горных склонов. Кары иногда заполнены ледниками, но иногда и залиты водой, образуя каровые озера.
Иногда у края ледника встречаются бараньи лбы -- сглаженные льдом скальные выступы. Чаще всего они обнажаются под крутыми отступающими языками. Крупные участки бараньих лбов называют курчавыми скалами.
Подтачивая основания склонов, ледник ускоряет их обрушение, внедряется в скальный массив. Стенки ложа ледника становятся круче и начинают отодвигаться вглубь горного массива. При формировании двух «пятящихся» навстречу друг другу цирков гребень хребта понижается, образуя седловину. С самых высоких частей горного хребта ледники растекаются в разные стороны, а цирки, образующиеся на склонах расширяясь, создают остроконечные пирамидальные вершины —хорны. Примером могут служить вершины Маттерхорн в Альпах или Ушба на Кавказе. Высочайшая вершина планеты—Джомолунгма (Эверест) — типичный хорн, остаток более значительной горы, «съеденной» ледниками.
Снег и фирн
Ветры уплотняют поверхность снега на склонах, создавая ветровой наст, сдувают его с наветренных участков, образуют карнизы и подкарнизны -- снежные скопления. Снег очень хорошо отражает солнечные лучи, т. е. почти вся энергия уходит безвозвратно в космос. Это приводит к значительномe охлаждению территории.
Как правило, в горах снега всегда намного больше, чем на окружающих равнинах, так как за счет высоты все процессы образования осадков вообще и снега в частности здесь более активны. А понижение температуры воздуха с высотой увеличивает долю снега в общей годовой сумме осадков. Снег на склонах накапливается не только во время снегопадов, значительная часть его переносится ветром с наветренных склонов на подветренные.
Снегова́я ли́ния — уровень земной поверхности, выше которого накопление твёрдых атмосферных осадков преобладает над их таянием и испарением. Языки ледников часто спускаются ниже снеговой линии.
Вечные снега, покрывающие горы выше снеговой линии, под действием собственной тяжести, ветра и солнца образуют своеобразные формы рельефа. Заснеженные склоны небольшой крутизны составляют снежные поля. Большие, почти горизонтальные участки именуют снежными плато, а если они имеют форму впадины или котловины, то мульдами. Невысокие грядки переметного снега, перпендикулярные направлению ветра, замерзают и превращаются в заструги. На подветренных сторонах снежных гребней возникают консольно нависающие снежные карнизы, достигающие значительных (несколько метров) размеров. Под большим карнизом вследствие завихрения воздуха часто образуется характерная ниша-карман.
Иногда в горах ниже снеговой линии можно наблюдать скопления снега, сохраняющиеся в течение части или всего теплого времени года, после того как устойчивый снежный покров уже сойдет. Их называют снежниками.