Глава XIV методы геоморфологических исследовании
Охарактеризованные выше сложные условия формирования рельефа с огромным разнообразием взаимодействующих при этом процессов и факторов предопределили своеобразие методики геоморфологических исследований. Важнейшей стороной этой методики является необходимость всестороннего и комплексного изучения рельефа. Основой этого является сочетание морфологиче ского, морфометрического и историко-генетического подхода, изучение рельефа в его развитии.
Взаимодействие географических и геологических факторов в ходе возникновения рельефа, тесная связь геоморфологии с другими науками о Земле, а также с точными науками физико-математического цикла требуют исключительного многообразия методов исследования, применяемых в изучении геоморфологии. Среди этих методов различаются морфографические, морфометрические, геологические, географические, историко-геоморфологнческие, геофизические, топо-геодезические, дистанционные, историко-археоло-гические. Значительная роль в геоморфологических исследованиях принадлежит геоморфологическому картированию, синтезирующему различные частные методики. Применяется также экспериментальный метод, воспроизводящий динамические процессы и их морфологические следствия.
Принципиальной основой геоморфологических исследований является методология диалектического материализма, требующая изучения всех объектов в их развитии, учета взаимосвязанности всех явлений природы, исторического подхода к анализу рельефа. Поэтому следует подчеркнуть, что ни один из перечисленных методов, взятый отдельно, не может обеспечить полноту, всесторонность познания изучаемых в геоморфологии объектов. Только в совокупном их использовании достижимо максимально полное раскрытие строения, происхождения и истории формирования рельефа.
Обратимся к краткой характеристике применяемых в геоморфологии методов.
Морфографические методы исследования рельефа основаны на непосредственном наблюдении внешнего облика форм и элементов рельефа, выявлении их особенностей и типических черт с целью морфологической классификации и описания, а также изучения их пространственных взаимосвязей. В изучении морфологии рельефа, конфигурации гидросети и береговых линий существенную по-185
мощь оказывают хорошие топографические карты и аэроснимки. Для геологов морфография представляет интерес прежде всего потому, что плановые очертания элементов рельефа могут быть обусловлены особенностями геологического строения субстрата. В этом отношении большое значение приобретает выявление прямолинейных, а также кольцевых геоморфологических элементов, их картирование, статистическая обработка и генетическое истолкование.
Морфометрические методы основаны на применении количественных критериев к анализу форм рельефа и соответствующего генетического истолкования получаемых результатов. Методы базируются на анализе относительного гипсометрического положения форм и элементов рельефа, изменчивости уклонов, плотности гидросети, ширины и длины форм рельефа. Исследование ведется на основе точных современных топографических карт, позволяющих определять гипсометрию рельефа и уклоны, а также с применением аэроснимков и непосредственных полевых измерений. Морфометрический анализ с успехом используется при поисках нефтегазоносных структур и при глубинном геологическом картировании в рудных районах. Количество видов морфометрических методов в настоящее время очень велико. Они рассматриваются в специальных руководствах.
С помощью морфографии и морфометрии осуществляется прогнозирование разрывных нарушений различных рангов, блоков основания, линейных складок и брахиморфных структур, форм погребенного рельефа, производится уточнение границ различных схем природного районирования (геоморфологического, неотектонического, инженерно-геологического и т. д.).
Необходимо подчеркнуть, что морфографические и морфометрические методы совершенно недостаточны для выяснения генезиса и тем более — истории развития форм рельефа. В природе часто наблюдается конвергенция форм. Так, по своей форме неразличимы структурные и аллювиальные террасы. С другой стороны, формы рельефа одного и того же генезиса морфологически могут быть резко различными. Поэтому важнейшее значение в геоморфологии имеют историко-генетические методы, и среди них прежде всего геологические.
Геологические методы включают большое число методов, направленных на изучение геологического строения форм рельефа и выявление многообразных связей рельефа с геологическим строением и тектоническим развитием. Эти методы дают наиболее убедительный материал для суждения о генезисе форм рельефа. Морфоструктурный (морфогеологический) метод заключается в выявлении геологического строения форм рельефа и в анализе взаимоотношений рельефа с геологией. Сюда относится также мор-фолитогенетический метод, суть которого основана на изучении выражения свойств горных пород в рельефе. Выявляются структурные, структурно-обусловленные и аструктурные формы рельефа. Удается различить сбросовые и эрозионные горы, прямые и обра-
186
щенные формы тектонического рельефа и т. д. Важнейшее значение морфогеологический метод имеет для аккумулятивных форм рельефа, так как изучение их геологического строения дает прямые указания на их генезис и возраст. При этом применяется метод генетических типов отложений, позволяющий по характерным признакам установить их происхождение. С другой стороны, это изучение используется как метод коррелятных отложений, заключающийся в выяснении связей между денудационными формами и соответствующими им в едином процессе развития рельефа аккумулятивными образованиями. Метод этот особенно важен для установления возраста выработанных форм рельефа и отдельных этапов его развития. Так, геологический возраст дельтовых отложений определяет время формирования соответствующих частей речной долины, возраст грубообломочных слоев в толще предгор ных отложений, указывает на время интенсивных горообразова тельных движений и оживления эрозионного вреза речной сети Чередование тонко- и грубообломочных толщ в предгорных отло жениях свидетельствует о периодичности тектонических поднятий Особенно важное значение имеет метод коррелятных отложений в палеогеоморфологии. Историко-геологический метод заклю чается в выяснении геологической истории, предшествую щей и сопутствующей возникновению современного рельефа При этом особенно широко применяется изучение четвертичной геологии, что обусловлено преобладанием в рельефе форм чет вертичного возраста.
При применении геологических методов используются геоло гические карты и литература, а также проводятся специальные ис следования.
Отметим наиболее важные из употребляемых при этом част ных методов,.
Минералого-петрографический метод направлен на изучение состава обломочного материала в целях прежде всего выяснения путей сноса и оконтуривания питающих бассейнов. Широко используются при этом данные шлихового опробования, грануломет-рический и валунный методы. Литолого-фациальный метод заключается в изучении состава и фациальной изменчивости коррелятных отложений и их генетических типов. Широко применяется тут анализ текстур (слойчатости и слоеватости) осадочных пород, изучение слоистости и другие палеогеографические методы. Стратиграфический метод применяется для установления геологическо-го возраста отложений и форм рельефа. Палеонтологические методы дают основу определения возраста отложений и наиболее важные указания о климатических условиях прошлого Последние выявляются также методом изучения кор выветривания и по генетическим типам отложений.
Исключительно большое значение имеет структурно-тег- тонический анализ. По Н. П. Костенко, он заключается в изучении морфологии, генезиса и возраста складчатых и раз-рывных структур непосредственного субстрата рельефа, в изучении
8* 187
Рис. 61. Схема неотектонического районирования СССР (по Н. И. Николаеву и А. А. Наймарку)
Тектонические структуры новейшего этапа развития: платформенные—древние платформы: 1—щиты и массивы, 2—плиты; молодые платформы—3—щиты и массивы, 4—плиты; орогенные эпиплатформенные: 5—области дорифейской складчатости, 6—области рифейской и палеозойской складчатости; "промежуточного" типа раз вития—в областях мезозойской складчатости: 7—Альпийский пояс, 8—Тихоокеанский пояс, 9—области позднеме-зозойско — раннекайнозойской складчатости Тихоокеанского пояса; эпигеосинклинального типа; 10—зоны полного орогенного развития, 11—зоны неполного орогенного развития, 12—области позднекайнозойской незавершенной складчатости Тихоокеанского пояса; геосинклинальные: 13—краевые поднятия и островные дуги риф-
тогенные; 14—Байкальский и Момский рифты
внутриконтинентальный Черноморский микроокеан. Океанические орогены в рамках карты представлены хребтом Ломоносова в Северном Ледовитом океане и поднятием Обручева в Тихом. Океанический рифт хребта Гаккеля выделяется в Северном Ледовитом
океане.
Общие закономерности. Таким образом, неотектоническии этап отличается резко повышенной интенсивностью тектонической жизни Земли, глобальным проявлением активизации тектонических процессов и их определяющим влиянием на развитие современного рельефа литосферы.
динамики его развития. При этом применяется весь известный в настоящее время арсенал приемов тектонического анализа (структурный, объемный, формационный анализ, изучение фаций и мощностей, перерывов и несогласий и т. д.). Изучение рельефа необходимо вести также с учетом данных о неотектонических движениях и структурах. Между геоморфологическими методами, применяемыми в неотектонике (см. главу XIII), и использованием неотектонических данных в геоморфологии имеется самая тесная диалектическая связь.
Географические методы применяются для выяснения условий рельефообразования в настоящее время и в прошлом, В особенности большое значение имеет выяснение климатических усло вий, что связано с определяющей ролью климата в развитии экзогенных процессов. Сюда относится изучение географических ланд шафтов, почв, гидрологии рек, мерзлотных явлений. Самостоятельное значение имеют биогеографические методы — зоогеогра-фический и геоботанический, используемые для выявления физико-географических условий прошлого, в частности, распределения суши и моря.
Историко-геоморфологические методы, или методы палеогео- морфологии предназначены для установления истории, стадийности развития рельефа и его закономерностей. В основу этой важной группы методов положен морфолого-генетический принцип. В соответствии с ним, исходя из генетического истолкования морфологических признаков рельефа при одновременном учете всех геологических данных, и в особенности генезиса и возраста кор-релятных отложений, проводится общая геоморфологическая классификация рельефа изучаемой территории. В рамках группы форм одного и того же генезиса устанавливаются ряды последовательности их образования и с помощью геологических методов осуществляется их возрастная датировка с последующей временной корреляцией форм различного генезиса. В эту группу методов входят методы анализа геоморфологических циклов (выявление цикличности в формировании рельефа, например, образование серии речных террас и ассоциирующих с ними форм рельефа), методы анализа геоморфологических уровней, метод поверхностей выравнивания и метод морфолого-структурной корреляции. Последний позволяет на основе прослеживания, сопоставления и увязки различных по происхождению форм рельефа воссоздавать для определенного временного интервала историю их формирования. При этом могут быть увязаны и столь контрастные категории рельефа, как денудационные и аккумулятивные (рис. 62).
Геофизические методы, например сейсмические, магнитометрические, гравиметрические, широко используются в планетарной геоморфологии для уточнения формы и происхождения геоида в целом и в отношении таких крупнейших его форм, как материки и океаны. Применяются они и при региональных геоморфологических исследованиях.
Особый размах приобрели геофизические методы в настоящее
188
Рис. 62. Схема определения возраста рельефа и воссоздания геоморфологической обстановки с помощью морфолого-стратиграфической корреляции
время при изучении рельефа, тектоники и происхождения дна океанов. Используются при этом также гидроакустические исследования (эхолотирование).
При крупномасштабных геоморфологических исследованиях геофизическое изучение имеет основное значение для выявления строения и рельефа ложа рыхлых отложений и их мощностей. Оно осуществляется методами электроразведки (вертикального электрозондирования (ВЭЗ), симметричного или дипольного профилирования) и сейсморазведки невзрывного типа. Широко используются геофизические методы не только при наземных работах, но и с различных летательных аппаратов. Важнейшее значение имеют геофизические методы при изучении современных движений земной коры.
Топо-геодезические методы подразделяются на методы использования топографических карт для изучения :морфологии и мор» фометрии рельефа и на методы специальных геодезических измерений. Хорошие топографические карты позволяют выявить многие формы рельефа, неуловимые при визуальных наблюдениях и даже на аэроснимках, особенно в пределах больших городов, в залесенных местностях, например слабо заметные речные террасы с замытыми уступами и мало отличающиеся по высоте. Геодезические методы используются прежде всего для определения точных характеристик отдельных геоморфологических объектов в тех случаях, когда топографическая карта не позволяет получить данные требуемой точности. Особенно большое значение имеет нивелирование при изучении террас, продольных профилей долин и т. п. Геодезические методы применяются также при изучении современных движений земной коры. Это повторные высокоточные нивелировки и триангуляционные съемки. Они имеют огромное практическое значение, так как дают точные цифры, необходимые при проектировании крупных гидротехнических сооружений.