Вулканические формы рельефа

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 24

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Вулканические формы рельефа образуются в результате про­явления эндогенных процессов, обусловленных магматизмом и выражающихся в извержениях продуктов магматизма на земную поверхность. Тесно связаны с ними формы рельефа, возникающие вследствие дислокаций, происходящих вблизи поверхности земной коры, в результате близповерхностных перемещений магмы, и от­носящиеся к категории вулкано-тектонических форм рельефа.

Иногда к вулканическим относят формы рельефа, образующие­ся вследствие препарировки денудационными процессами отдель­ных глубинных магматических тел, выведенных на земную по­верхность. Это, конечно, неправильно. Такого рода формы релье­фа относятся к денудационным и являются либо структурными (например, дайки и нэкки), либо структурно-обусловленными (ре­льеф гранитных, диоритовых и т. п. массивов).

В связи с затуханием вулканических процессов со временем выделяют области современного и угасшего вулканизма, разли­чающиеся по степени сохранности форм вулканического рельефа. Важной особенностью вулканического рельефа является необыкно­венная быстрота его возникновения. В течение нескольких лет или даже месяцев появляются новые вулканические горы и острова, за считанные часы исчезают прежние вулканы, образуются мощ-ные толщи вулканических накоплений. Преобладающее распро­странение имеют формы аккумулятивного вулканического релье­фа, всегда в той или иной степени переработанные денудацион­ными процессами.

Образующие эти формы отложения вулканического ряда очень своеобразны и рассматриваются в курсах петрографии и петро­логии. Мы отметим лишь некоторые их особенности, важные для понимания их рельефообразующей роли. Среди продуктов вулка­низма выделяется пять основных генетических групп: эффузии — излияния жидкой лавы (лавовые потоки и разливы), экструзии — выдавливание загустевшей, застывающей лавы (лавовые обелис­ки и купола), эксплозии — газо-взрывные выбросы пирокластического материала и обломков пород, слагающих вулканы (выбросы лавовых взрывов, выбросы разрушения, игнимбриты), тефроиды — аллохтонные, свежепереотложенные массы пирокластического материала (горячие и холодные лахары), поствулканические — натечно - термальные и газовые. Главную рельефообразующую роль играют эффузии и эксплозии, которые в зависи­мости от типов извержения и свойств лавы определяют основные черты образующихся форм рельефа.

Среди собственно вулканических форм выделяются две глав­ные группы: формы, обусловленные извержениями центрального типа, и формы, связанные с трещинными извержениями.

Формы рельефа, связанные с деятельностью вулканов цен­трального типа. Вулканы этого типа образуются при извержениях лавы или продуктов газо-взрывной деятельности по единому подводящему каналу округлого сечения, вокруг жерла которого и возникает на поверхности вулканическое сооружение. Процесс из­вержения обычно распадается на две фазы: вначале проявляется газо-взрывная деятельность (эксплозивная фаза), затем идет из­лияние лавы (эффузивная фаза). Два эти вида вулканической деятельности проявляются, однако, очень различным образом, в особенности эксплозивная деятельность вулканов. В связи с этим возникает большое разнообразие форм рельефа этого типа.

Стратовулканы в настоящее время наиболее распростра­нены на поверхности суши. Они представляют собой аккумулятивные конусообразные горы, образующиеся в результате после­довательного наслоения лавовых потоков и пластов пирокластического материала — вулканического пепла и бомб, извергающих­ся из жерла вулкана, располагающегося обычно на его вершине, где имеется углубление, называемое кратером. В зависимости от количества и характера извергаемого материала величина и фор­ма вулканов сильно меняются. Высота вулканов (над невулка­ническим основанием) колеблется от 100 до 3000 м и более. Абсолютная высота вулканов еще больше (например, высота вулкана Чимборасо в Эквадоре 6272 м, Ключевской сопки 4850 м). Многие вулканы отличаются чрезвычайно правильной конической формой. Таковы, например, Ключевская и Кроноцкая сопки на Камчатке. Обычно вблизи кратера накапливается более грубый пирокластический материал и склоны тут становятся более кру­тыми, достигая 35—37°, ниже они постепенно выполаживаются, и общий профиль склона нередко бывает слабо вогнутым. Увели­чение доли лавовых излияний также приводит к выполаживанию склонов. Строение вулканических гор осложняется нередко боко­выми конусами, мощными лавовыми потоками, образующими гряды, иногда с волнистым или глыбовым микрорельефом. Гран­диозные осложнения вносит деструкционная деятельность взрыв­ного типа. Взрывы нередко сильно расширяют кратеры, иногда ведут к образованию кальдер взрыва — обширных углуб­лений до 2—4 км в диаметре, возникающих на месте боковой части конуса.

Рельеф склонов вулканических гор резко осложняется дену­дацией. На поверхности свежевыпавшего пирокластического мате­риала быстро развиваются глубокие V-образные эрозионные про­моины, идущие вниз по линии наибольшего ската. Они называ­ются барранко. По мере роста вулкана промоины разрастаются в достаточно крупные долины, по которым в дальнейшем спуска­ются лавовые потоки.

Щитовые вулканы образуются при резком преобладании в составе извергаемого материала базальтовых лав, отличающихся высокой текучестью. Вследствие этого лава растекается на большой площади и склоны этих вулканов очень пологи Вулканы этого вида представляют собой слабо выпуклую щитовидную возвышенность, посредине которой находится центральный кратер.Крутизна склонов не превышает 6-10⁰ , уменьшаясь к вершине

и к основанию. Щитовые вулканы мало распространены. Они име­ются в Исландии, сравнительно невелики, достигая 6 км в попе­речнике при высоте до 500 м, и отличаются присутствием около кратера небольшого кольцевого вала. Гигантские щитовые вулка­ны известны в Тихом океане. Так, остров Гавайи с двумя крате­рами Мауна-Лоа и Мауна-Кеа возвышается на 9 км над дном океана и имеет поперечник около 120 км. Поверхность этого вулкана осложнена многочисленными боковыми кратерами, пото­ками лавы и эрозионными ложбинами.

Экструзивные купола возникают, напротив, при вы­давливании очень густой лавы кислого состава, отличающейся высокой вязкостью. Они представляют собой сравнительно неболь­шие (до 200—400 м высоты) караваеобразные холмы, сложенные застывшей лавой и скрывающие под собой жерло вулкана; встре­чаются редко. В СССР известны в Закавказье.

Особняком стоят формы рельефа, возникающие при однократ­ной взрывной вулканической деятельности центрального типа. Сюда относятся маары и трубки взрыва. М а а р ы представляют собой вулканические кратеры однократного взрывного действия. Главной их частью является воронкообразное, округлое в плане углубление, окруженное незначительной высоты кольцеобразным валом, иногда отсутствующим. Диаметр котловины может быть от 200 до 3200 м, глубина 60—400 м. Вулканические продукты (лава, пепел) встречаются в малом количестве, иногда и совсем отсутствуют. Днище воронки и кольцевой вал сложены преиму­щественно раздробленными местными горными породами. Вул­каническая природа мааров устанавливается на основании их приуроченности к областям современной или недавней вулкани­ческой деятельности. Они известны в Центральной Америке, на о. Ява, в Новой Зеландии, в Западной Европе (Овернь, Эйфель). Близко к маарам стоят трубки взрыва, заполненные кимберли­том или вулканическим туфом. Однако как формы рельефа они относятся уже к денудационным образованиям.

Формы рельефа, связанные с трещинными извержениями, в на­стоящее время почти не образуются на поверхности суши. Но в недавнем геологическом прошлом они формировались более ши­роко. В большинстве случаев по трещинам происходили излияния текучих базальтовых лав, образовавших на поверхности обшир­ные покровы. При достаточной длительности излияний рельеф постепенно выравнивается и верхние покровы представляют собой в рельефе ровные или ступенчатые плато. Вулканические плато имеют обычно ровную или слегка волнистую поверхность, осложненную отдельными котловинами и вулканическими гряда­ми, а иногда пересекаемую крутыми уступами — краями отдель­ных покровов. На поверхности плато местами возвышаются мел­кие вулканические кратеры и шлаковые конусы, расположенные цепочками, отмечающими подводящие лаву трещины. Вулканиче­ские плато подвергаются интенсивному разрушению экзогенными процессами. Они бывают прорезаны глубокими ущельями и сохра-

няются нередко лишь в виде останцовых столовых гор. Крупнейшие вулканические плато имеются в Северной и Южной Америке, в Индии. Они есть в СССР — на Малом Кавказе, в Сихо-тэ-Алине, а также в Исландии и во многих других странах.

Вулкано-тектонические формы рельефа обычно очень тесно связаны с вулканическими формами. Среди них преобладают различного рода котловины оседания, образование которых обу­словлено внезапным опорожнением (при извержении) близповерхностных магматических резервуаров, при прекращен» в это же время связи их с глубинными магматическими очагами. Наиболее характерны как формы рельефа кальдеры проседания, представ­ляющие собой результат оседания центральной части вулканиче­ского конуса с образованием вокруг кольцевого гребневидного вала (рис. 5). Вулканический конус с кратером при этом иногда сохраняется, иногда разрушается и затем образуется вновь. Про­образом такого рода кальдер является вулкан Везувий. Кольцевой вал Везувия — Сомма дал название всем формам такого рода. Чаще всего просевшая часть вулкана бывает несколько смещена в сторону от центра, почему соммы обычно имеют неодинаковую высоту гребня и не образуют полного кольца. Размеры этих кальдер очень велики. Они достигают от 5 до 28 км в поперечнике и до 800 м глубины.

С близкоповерхностными поднятиями магмы связаны вулканотектонические возвышенности, обычно представляющие собой пер­воначально куполовидные горы или холмы, образованные купо­ловидно приподнятыми магмой слоями (см. рис. 5). Они возникают над магматическими диапирами или над лакколитами. Характер­но их расположение в виде группы обособленных гор, иногда среди равнинной местности. В СССР наиболее известны горы такого происхождения в окрестностях г. Пятигорска. В результате разрушения свода магматические породы часто выходят на по­верхности, образуя различные денудационные формы.

Закономерности распространения вулканических форм рельефа на поверхности Земли достаточно сложны. В целом вулканы приурочены к областям высокой тектонической активности к ослаб ленным, сильно проницаемым для магмы зонам земной коры На суше большинство вулканов (80%) сосредоточено в Тихоокеанском подвижном поясе (Курильские о-ва, Камчатка, Алеутские о-ва, Аляска, Американские Кордильеры, Филиппины, Япония) Боль­шое количество вулканов имеется также в Средиземноморском поясе (Италия, Кавказ, Индонезия). В платформенных и древних складчатых областях вулканы редки и приурочены к зонам раз­ломов и в особенности к рифтам. Они известны в Азии, в Манчжу­рии и на Витимском плоскогорье, в Африке — в зоне Великого Восточно-Африканского рифта и в Камеруне. Здесь характерны крупные одиночные вулканические горы, как, например, Кили­манджаро (6010 м), Кения (5194 м) и др. Группы потухших вулканов имеются в Западной Европе (в горах Оверни и Эйфеля).

В пределах океанов вулканы приурочены к срединно-океаническим хребтам. Многие из них выступают в виде вулканических островов. Кроме того, вулканы известны в зонах крупных разло­мов (Гавайские о-ва) и погруженных островных дуг. Местами большое количество вулканов отмечено на дне океанических впа­дин (Северо-Запад Тихого океана). Начинающееся погружение под воды морей кальдер приводит к образованию своеобразных кольцевых островов. Вулканы подвергаются сравнительно быстро­му уничтожению различными экзогенными процессами, но главной причиной отсутствия древних вулканов являются тектонические движения, вызывающие либо разрушение их в результате дисло­каций, либо захоронение под толщей молодых отложений при опускании земной коры.

Псевдовулканические формы рельефа включают образования, связанные с деятельностью грязевого вулканизма. Грязевые вул­каны образуются в молодых интенсивно прогибающихся синкли­нальных зонах, там, где имеются глинистые толщи, насыщенные подземными водами. Активным началом является присутствие обильно выделяющихся газов, обычно углеводородных. Поэтому грязевой вулканизм тесно связан с газо- и нефтеносными обла­стями и структурами, в чем заключается его важное практическое значение. В рельефе грязевые вулканы представляют собой кону­совидные, пологие холмы (сопки) с несколькими кратерами, через которые происходит излияние, а иногда взрывной выброс грязи, образующей валы и потоки на склонах сопки. В СССР грязевые вулканы известны на Апшеронском, Таманском и Керченском полуостровах.

Глава III

ФОРМЫ РЕЛЬЕФА И ОТЛОЖЕНИЯ,

СВЯЗАННЫЕ С ВЫВЕТРИВАНИЕМ

И МЕРЗЛОТНЫМИ ПРОЦЕССАМИ

ВЫВЕТРИВАНИЕ

Одним из важнейших экзогенных процессов является вывет­ривание — процесс механического разрушения и химического пре­образования горных пород под влиянием агентов выветривания в термодинамической и физико-химической обстановке земной по­верхности. Агентами выветривания являются — солнечная инсо­ляция, составные части атмосферы, вода, кислоты, растительные и животные организмы. Различают физическое, химическое и органическое выветривание, которые обычно действуют совместно с преобладанием определенной группы факторов в зависимости от климатической обстановки.

В результате процессов выветривания образуется особый гене­тический тип континентальных отложений — элювий и связанные с ним элювиальные месторождения (бокситы, никель, хром, мар­ганец, железные шляпы, элювиальные россыпи), а также различ­ного типа почвы.

Физическое выветривание

При физическом выветривании происходит растрескивание и дробление горной породы на обломки различного размера под влиянием различных физико-механических воздействий. Выделяют температурное, морозное и солевое выветривание. При темпера­турном выветривании вследствие резкого суточного колебания температур происходит попеременное нагревание (расширение) и охлаждение (сжатие) пород, неравномерные на поверхности и внутри породы, что приводит к возникновению в ней напряжений, вследствие которых порода растрескивается и шелушится (десквамация). Активно этот процесс протекает в тонком приповерх­ностном слое, в который проникают суточные колебания темпера­туры. Наиболее интенсивно разрушаются темноокрашенные поро­ды (сильнее нагреваются), полиминеральные (из-за различного коэффициента объемного расширения минералов), крупнозерни­стые. Температурное выветривание протекает наиболее активно в условиях резко континентального климата в пустынях, а также в горах (более на крутых склонах южной экспозиции), где прогревание интенсивнее и быстрее удаляются продукты разрушения. При морозном выветривании, протекающем в условиях полярного климата, раздробление горных пород происходит вследствие ме­ханического воздействия увеличивающейся в объеме при замер­зании в трещинах и порах горных пород воды. В жарком сухом климате пустынь происходит солевое выветривание, возникающее под действием кристаллов солей, растущих в трещинах и порах горных пород, куда соль попадает с водой, поднимающейся по капиллярам из более глубоких горизонтов и испаряющейся днем. Механическое раздробление горных пород при физическом вывет­ривании в большой степени способствует их химическому преоб­разованию.

Химическое выветривание

Химическое выветривание приводит к изменению первичного состава минералов и горных пород, к образованию новых вторич­ных соединений; оно связано с климатом и происходит под дей­ствием воды, свободного кислорода, углекислого газа и органиче­ских кислот. Интенсивнее химически выветриваются породы более пористые и трещиноватые. Главным фактором химического вы­ветривания является вода, которая и сама активно воздействует на горные породы и является мощным катализатором, стимули­рующим активность растворенных в ней кислорода, углекислого газа и органических веществ. Обеспечивая проникновение на глу­бину растворенных в ней агентов выветривания, вода вместе с тем выносит и частично переотлагает продукты химического вы­ветривания. Скорость химического выветривания интенсивно воз­растает во влажном и жарком климате, а в холодном (арктиче­ском) и аридном климате — резко падает, ограничиваясь физиче­ским выветриванием.

Основные реакции, протекающие при химическом выветрива­нии, это — окисление, гидратация, растворение и гидролиз,

Окисление выражается переходом закисных низковалентных соединений в окисные высоковалентные, например, переход магне­тита в гематит, пирита в лимонит. В последнем случае происходит не только окисление, но и гидратация (поглощение кристаллиза­ционной воды]. Примером гидратации является также переход гематита в лимонит, ангидрита в гипс. Растворение и гидролиз происходят под действием воды и углекислоты. Наиболее легко растворимы хлориды (NaCl, KC1 и др.), затем сульфаты (гипс) и карбонаты (известняки, доломиты, мергели). При гидролизе силикатов и алюмосиликатов происходит разложение минералов с разрушением и перестройкой их кристаллических решеток. При этом образуются новые глинистые минералы. Продуктами вывет­ривания основных и ультраосновных пород являются монтморил­лонит, нонтронит и бейделлит; при выветривании кислых пород, содержащих полевые шпаты и слюды, образуются гидрослюды и каолинит.

² 1-37

Элювий

В результате сложного и многообразного процесса, который Е. В. Шанцер назвал элювиальным процессом, формируется кора выветривания. Оставшиеся на месте своего образования продукты выветривания различных горных пород образуют элювий. Наибо­лее общим признаком элювия является тесная связь состава (хи­мического, а иногда и минералогического) с подстилающими ма­теринскими горными породами. В элювии отсутствуют принесен­ные извне минеральные примеси, посторонние обломки. Присут­ствующие обломки не окатаны, не сортированы; слоистость не характерна для элювия; в химически преобразованном элювии может ' сохраниться слоистость исходной породы (реликтовая слоистость) или наблюдаться ложная слоистость (зональное строе­ние элювия).

При активном воздействии подземных вод и огромной (мил­лионы лет) длительности элювиального процесса мощность коры выветривания достигает десятков, а местами (вдоль глубоких тре­щин) даже сотен метров. Возникает собственно кора выветрива­ ния — закономерно построенный элювиальный профиль, длитель­но развивающийся на исходных породах путем гипергенного преобразования их вещества. Необходимым условием образования мощных кор выветривания является длительное существование влажного и жаркого климата и стабильности земной коры с очень слабыми поднятиями. Такие условия существовали в позднем триа­се и ранней юре в Центральном Казахстане и на Южном Урале.

В зависимости от климатической обстановки элювиальный про­цесс протекает по-разному, в связи с чем образуются различные типы коры выветривания.

В областях полярного и нивального климата господствует мо­розное выветривание. Образуется обломочный криогенный элювий, подробнее рассматриваемый ниже в связи с мерзлотными процес­сами.

В условиях аридного (сухого) климата пустынь, где из-за не­достатка воды миграция активных веществ очень ограничена, элювиальный покров формируется в основном вследствие физи­ческого выветривания. Представлен элювий обломочным материа­лом из глыб, щебня и дресвы разрушенных материнских пород. Химическое выветривание проявляется локально, в виде корок пустынного загара, гипсовых корок и солончаков.

В полузасушливых (семиаридных) областях физическое выветривание может привести к образованию пылеватых частиц, возникает кора выветривания, обогащенная карбонатами. Образовавшиеся здесь карбонаты и другие соли остаются в коре не выщелоченными из-за недостатка воды. Мощность коры выветривания небольшая, окраска светлая, желтовато-серая.

В областях с гумидным (влажным) и теплым климатом кора выветривания достигает полного развития. Происходит интенсив­ный вынос подвижных продуктов выветривания, способствующий 34

гидролизу силикатов, превращению их в глинистые минералы с выщелачиванием оснований и установлением кислой реакции сре­ды (кислый сиаллитный "элювий). Возникший при выветривании богатых алюмосиликатами магматических и метаморфических по­род (гранитов, гнейсов и др.) каолинит может образовать место­рождения каолина.

В условиях жаркого и влажного климата происходит дальней­шее разложение и достаточно устойчивых алюмосиликатов на гидраты окиси алюминия и железа, которые образуют латеритную кору выветривания (аллитный элювий). Образовавшиеся при этом бокситы могут достигать промышленных скоплений. Кора вывет­ривания здесь окрашена в яркие красные и оранжевые тона.

Элювий областей влажного климата представлен преобладаю­ще остаточными глинами. Вследствие того что процессы химиче­ского выветривания начинаются и быстрее всего протекают в поверхностной части земной коры, а с глубиной замедляются и ослабевают, наблюдается вертикальная зональность сложного элю­виального профиля мощных кор выветривания тропиков и субтро­пиков. Верхние горизонты коры выветривания обычно представ­лены более глубоко измененными разностями элювия, а ниже располагаются все менее измененные элювиальные образования, часто сохраняющие структуру и текстуру материнских пород (рис. 6)

На состав элювиальных образований, мощность и сохранность коры выветривания влияет, кроме климата и состава исходной породы рельеф местности и интенсивность вертикальных восхо­дящих тектонических движений и положение уровня грунтовых вод В малоподвижных платформенных областях на выровненных водоразделах и плато, где ослаблены процессы денудации, элю­виальный покров достаточно широко развит и хорошо сохраняет­ся. В областях новейшего горообразования, отличающихся актив­ными тектоническими поднятиями и активными денудационными процессами, за которыми не успевают процессы химического вы­ветривания, не образуется мощной коры выветривания с полным элювиальным профилем.

Породы, отличающиеся составом, структурой, текстурой, трещиноватостью, растворимостью и т. п., по-разному подвергаются процессам выветривания (избирательное или селективное вывет­ривание), в результате которого создаются различные формы вы­ветривания. При выветривании часто препарируется и лучше про­является трещиноватость пород, подчеркивающая, например, столбчатую или шаровую отдельность базальтов, матрацевидную гранитов и т. д. В сочетании с эоловой или водной обработкой создаются формы микрорельефа — ниши, карнизы, соты, ячеи и т. п.

Органическое выветривание

Органическое выветривание выражается в преобразовании гор­ных пород растениями и животными. Корни растений, проникаю­щие в породу по трещинам и порам, кроме физического разруше­ния породы, извлекают из нее необходимые для жизнедеятельно­сти минеральные вещества (К, Р, S, Са, Nа, Мg, Fе, А1, Si и др.), а после отмирания разлагаются на органические кислоты, которые усиливают активность химических процессов (растворение и ги­дролиз) и превращаются в новые минеральные соединения. Осо­бенно большую роль в таком биологическом круговороте вещества играют микроорганизмы (грибки и бактерии).

Почвы

Органическое выветривание имеет существенное значение при образовании почв, которые формируются в верхней части коры выветривания за счет биохимических преобразований ее и обога­щения органическим веществом (т. е. одновременно процессов выветривания и почвообразования). Существенным признаком поч­вы является ее плодородие. Последнее обусловливается наличием гумуса или перегноя, образующегося при разложении органических остатков и состоящего из гуминовых (гуминовой и ульминовой) и фульвокислот (креновой и апокреновой). Гуминовые кислоты окрашены в черный или коричневый цвет, грубодисперсны, химически менее активны в сравнении с более подвижными, тонко дисперсными бесцветными фульвокислотами.

Степень интенсивности почвообразовательных процессов зависит от климата, растительности, состава исходных пород и рельефа местности, но главную роль играют климатическая обстановка

и характер растительности. В условиях влажного климата инфильтрующаяся в большом количестве в почву влага осуществляет интенсивный промыв и вынос гумуса и растворенных веществ в нижние горизонты почвы. В сухом климате при недостатке влаги промыва практически нет, растворение слабое. В зависимости от состава растительности образуется различный по составу гумус Из древесной растительности возникает гумус, богатый фульво­кислотами, и в лесной зоне гумус более активен, что приводит к более быстрому разложению горных пород и почвообразованию В степях в гумусе из травянистой растительности много гуминовых кислот, следовательно, меньшая скорость и глубина процесса почвообразования. Оба фактора (климат и растительность) взаи­мосвязаны и действуют совместно, обусловливая соответствующую широтную и вертикальную зональность в распределении типов почв.