Основная цель геоморфологических карт — дать наиболее полную информацию о рельефе. Это необходимо для практической деятельности: при проектировании и проведении железных дорог, строительстве каналов, мостов, линий электропередач и любых других объектов. Геоморфологические карты используются при поисках и разведке различных полезных ископаемых: нефти и газа, россыпей, руд, бокситов, огнеупорного сырья, строительных материалов, воды и многих других. Любая геоморфологическая карта представляет собой плановое графическое изображение рельефа. На ней отражаются основные его характеристики — генезис, морфология, возраст — и площадь развития того или иного рельефа. Это позволяет выявить закономерности распространения различных форм рельефа, их зависимость от геологического и тектонического строения и на этой основе восстановить историю геоморфологического развития территории. Методика составления геоморфологических карт подробно разработана многими исследователями (С. В. Эпштейн, К. К. Марков, А. И. Спиридонов Ю. А. Мещеряков, Н. П.Костенко, Т. В. Звонкова, Н. В. Башенина' М. В. Пиотровский, Д. В. Борисевич, Г. С. Ганешин, Ю. Ф. Чемеков, С. К. Горелов, А. В. Востряков, А. Ф. Якушова, Ю. Г. Симонов, Г. Ф. Уфимцев, В. П. Философов и многие другие).
По масштабу геоморфологические карты, как и геологические, делятся следующим образом: обзорные 1:10 000 000 —1:1 500 000, мелкомасштабные 1:1000 000—1:500 000, среднемасштабные 1:200 000 - 1:100 000, крупномасштабные 1:50 000 - 1:25 000 и детальные — более 1:25 000. Мелкомасштабные карты являются обобщающими, они составляются в камеральных условиях и не требуют полевых исследований. Крупномасштабные карты составляются на основе полевых данных, сопровождаемых дешифрированием аэрофотоматериалов.
В зависимости от масштаба карты на ней показываются различные генетические категории рельефа: классы, комплексы, типы, подтипы, а также отдельные формы (Ю. Ф. Чемеков, Г. С. Ганешин и др.).
Класс — наиболее крупная категория рельефа, представляющая совокупностьформ, образованных комплексами процессов: эндогенных, экзогенных или эндогенно-экзогенных.
Комплекс (группа) — совокупность форм, выделяемых по основным разновидностям экзогенных или эндогенных процессов. Например, в классе экзогенного рельефа выделяются группы флювиального, ледникового и др. генезиса, а в эндогенном классе выделяются тектоническая и вулканическая группы.
Генетический тип — наиболее широко распространенная и употребляемая категория рельефа — совокупность форм, образованная каким-либо одним ведущим агентом: аллювиальным, морским, ледниковым и др., или несколькими агентами: аллювиально-морским, пролювиально-делювиальным и т. д., развитая на какой-либо площади. Отдельные формы рельефа еще не являются генетическим типом. Например, узкая и непротяженная терраса представляет собой лишь форму, у которой есть уступ и площадка. Но если поверхность террасы широкая, тянется на значительное расстояние, тогда она будет представлять генетический тип — аллювиальный. На площади развития этого аллювиального генетического типа будут показаны отдельными знаками формы рельефа: уступ террасы, ее площадка, протоки и формы не аллювиального генезиса, например, дюны, карстовые или суффозионные воронки и др.
Подтип — разновидность рельефа (поверхностей) одного генетического типа, выделяемая по морфологии или возрасту. Например, ледниковый тип рельефа может быть подразделен на подтипы: по морфологии — сглаженный, холмистый и т. д., а по возрасту — древний, молодой и т. д.
Типы геоморфологических карт.
По назначению карты делятся на общие и специальные. Общие карты отражают генезис, возраст и морфологию рельефа, т. е. являются историко-генетическими. Среди них выделяются синтетические и аналитические (Ю. Ф. Чемеков, Г. С. Ганешин и др.) карты.
Синтетические карты чаще всего являются обзорными, мелко- и среднемасштабными. Они составляются в камеральных условиях на основе топографических карт с обязательным использованием геологических, тектонических, литологических карт и карт четвертичных отложений. В зависимости от масштаба на них выделяются или наиболее крупные категории рельефа — классы и группы, или более детальные подразделения — генетические типы. В результате выделяются площади, часто объединяющие неоднородные по генезису формы рельефа, особенно в горах. Например, в вершинном поясе гор выделяется альпийский, или ледниковый, тип рельефа, объединяющий водоразделы, склоны и верховья речных долин, обработанные ледниками (рис. 20.1). Гипсометрически ниже, в средне- и низкогорьях, где ледниковая деятельность отсутствует, те же формы выделяются в денудационно- эрозионную группу. В платформенных условиях площади развития отдельных форм рельефа значительно шире, чем в горах. Поэтому они показываются отдельно. Например, водораздельные поверхности, имеющие чехол ледниковых или водно-ледниковых отложений, представляют собой соответственно ледниковый или водно-ледниковый генетические типы. Генезис рельефа на синтетических картах обозначается цветом, возраст — различными оттенками цвета генетической категории и индексами, а морфология — значками или штриховкой, накладываемыми на цвет. Вследствие недостаточности средств, характеризующих рельеф, помимо цвета и штриховки в легенду вводятся дополнительные словесные описания. Например, «глубоко- или среднерасчлененный» рельеф или рельеф, «развитый на осадочных (или метаморфических и др.) породах» и др.
На аналитических картах (А. И. Спиридонов, Д. В. Борисевич, Ю. Ф. Чемеков, Г. С. Ганешин и др.) в отличие от синтетических рельеф показывается не в обобщенном виде, а разделяется на генетически однородные поверхности, или грани. Это или горизонтальные поверхности — равнины, террасы, в том числе структурные, водоразделы, плато, или наклонные — склоны. Такие карты строятся в среднем и крупном масштабах на топографической основе и требуют данных полевых исследований. Это наиболее широко распространенные карты, составляемые для отдельных районов. Средне- и крупномасштабные аналитические карты, в зависимости от требований практики, могут быть генетическими или возрастными. На генетических картах на первое место ставится генезис, он и показывается цветом. Происхождение рельефа является его важной характеристикой. В образовании некоторых форм рельефа иногда участвуют несколько процессов, из которых один является ведущим. Генезис его и показывается цветом, например, эрозионный склон долины. Наложенные формы — осыпи, оползни и др. — показываются значками. На возрастных картах главным является возраст рельефа, поэтому именно он дается цветом, а генезис и морфология показываются индексами, штриховкой, значками .Необходимость определения возраста рельефа возникает для различных целей. Например, при поисках россыпей. Важно определить возраст поверхностей, срезающих коренные месторождения полезных ископаемых, чтобы выявить связь этих поверхностей со снесенными отложениями, в которых могут быть сконцентрированы россыпные скопления полезных компонентов. Возраст рельефа используется для определения возраста структурных форм, скоростей и характера тектонических движений, учитываемых при строительстве инженерных сооружений.
Для аналитических карт различного масштаба разработаны легенды, в которых, в зависимости от климатических и тектонических условий, приводится набор возможных генетических типов поверхностей. Специальные карты составляются для решения конкретных научных или практических задач (Н. П. Костенко, Ю. Ф. Чеме- ков, Г. С. Ганешин и др.). В частности, для инженерной геологии важны такие карты, на которых представлены характеристики рельефа, влияющие на условия строительства и эксплуатации сооружений — крутизна склонов, устойчивость форм рельефа, глубина и густота расчленения эрозионными формами, наличие линеаментов, обусловливающих раздробленность, проницаемость пород и отложений, погребенных форм и др., которые необходимо учитывать при выборе мест для размещения особо опасных объектов, прогнозировании нежелательных процессов и геоморфологических явлений. Для поисков полезных ископаемых важно определить пути сноса полезных компонентов, формирующих россыпи, геоморфологическое положение коренных источников и время их разрушения, местоположение древних, в том числе погребенных, речныхдолин. При поисках нефтегазоносных структур важны признаки их проявления в рельефе и т. д. Специальные карты составляются в крупном или детальном масштабах и обязательно на топографической основе. На равнинных территориях чаще всего используются морфометрические методы. На их основе составляется множество карт: интенсивности расчленения рельефа, наклонов склонов, порядков долин, пластики рельефа и др.
Карты расчлененности рельефа составляются с целью выделения новейших положительных и отрицательных структур в равнинных условиях. Интенсивность и глубина расчленения рельефа зависит от направленности тектонических движений.Интенсивность горизонтального расчленения определяется по количеству и длине эрозионных форм, приходящихся на единицу площади, а глубина расчленения определяется по абсолютным отметкам тальвегов различных эрозионных форм. Точки с одинаковыми значениями указанных параметров эрозионных форм соединяются изолиниями. Это позволяет выделить участки с аномальными значениями показателей и связать их с развивающимися структурами. Для поднимающихся участков характерны увеличенная глубина врезов эрозионных форм и большая их густота, тогда как для опускающихся участков характерны обратные соотношения.
Карта углов наклонов склонов строится на топографической основе разного масштаба с применением специальной палетки, имеющейся на каждой карте. На ней высота вертикальных линий соответствует расстоянию между горизонталями, которое, в свою очередь, определяется углом наклона склона. Чем меньше высота линии (расстояние между горизонталями), тем больше угол наклона склона. Прикладывая палетку к анализируемой карте, выделяют участки с различными углами наклонов склонов. Такие карты используются для определения и прогнозирования интенсивности современного плоскостного смыва, овражной эрозии, развития других склоновых процессов. Сочетание водоразделов и склонов различной крутизны позволяет отразить на карте особенности их морфологии и выявить участки с различными типами и динамикой склоновых процессов. Эти данные могут быть использованы и для анализа проявления современных тектонических движений.
Карта уклонов гидросети основана на анализе продольных профилей рек, форма которых является индикатором всех изменений географической среды, влияющих на сток, в том числе и тектонических движений (Л. Н. Сетунская). На топографических картах выделяются участки и зоны аномальных падений рек. Если исключить влияние различных природных факторов, вызывающих изменения падения рек — увеличение расхода воды вследствие впадения притоков, изменение состава прорезаемых пород или местных форм рельефа, — то участки с аномально высоким падением рек можно объяснить влиянием развивающейся положительной тектонической деформации, или разрыва. Такие участки в ряде соседних рек объединяются в зоны и сопоставляются с имеющимися данными бурения или геофизики. Существуют более сложные методики анализа продольных профилей рек (П. В. Иванов, Н. М. Волков, Ю. Е. Журенко и др.), основанные на сравнении реальных продольных профилей, построенных по абсолютным отметкам уреза воды, с теоретически вычисленными геометрическими профилями. Реальные профили изобилуют неровностями разных размеров, тогда как теоретические, или идеальные профили, построенные без учета влияния различных факторов, представляют собой плавную кривую, постепенно снижающуюся от верховьев к базису эрозии. Участки отклонения реального профиля от теоретического в ту или другую сторону могут свидетельствовать (опять же при учете влияния литологического или гидрологического факторов), о проявлении дифференцированных тектонических движений на отдельных участках.
Карта пластики рельефа (В. Р. Волобуев и др.) строится в камеральных условиях по топографическим картам среднего, крупного и детального масштабов. По рисовке горизонталей выделяются различные эрозионные формы, в том числе лишенные водотоков, и проводятся их тальвеги. Это овраги, ложбины, лощины и настолько пологие понижения, что их трудно выделить на местности. Но по «затяжениям» горизонталей они хорошо выделяются на картах (рис. 20.3). Если провести линии водоразделов, то очертятся водосборные бассейны разных порядков, в пределах которых собирается сток как поверхностных, так и грунтовых вод. Вместе со стоком выносятся и аккумулируются полезные компоненты, которые могут формировать россыпи. Поэтому такие карты строятся для поиска коренных источников с учетом, конечно, данных металлометрии и шлихового опробования. Кроме того, такие карты могут использоваться для прогнозирования участков возможного появления и развития суф-фозионно-карстовых форм (см. гл. 11, рис. 11.13).
Карта основных этапов развития рельефа составляется для определения характера развития и расчленения структурно-орографических форм, последовательного их роста, оформления в рельефе и расчленения, определения возраста рельефа, вычисления скоростей поднятия за отдельные стадии и общей реконструкции рельефа в отдельные циклы. Ее основой являются топографические карты преимущественно среднего и крупного масштабов, а также геолого-геоморфологические профили. Основными формами, выделяемыми на таких картах, являются цикловые врезы — эрозионно-денудационные и эрозионно-акку- мулятивные ступени, выделяемые на склонах растущих хребтов и платформенных возвышенностей и сопряженных с ними впадин и речных долин. Они отражают неравномерный импульсный характер проявления тектонических движений на протяжении новейшего этапа, а также изменяющиеся климатические условия, влияющие на генезис и интенсивность экзогенных процессов. Каждый цикловый врез или ступень состоит из вреза (склона) и прилежащей к нему площадки (поверхности) — денудационной (педимента, педиплена или другого типа) или аккумулятивной — фрагмента дна речной долины или террасы — бывшей поймы (см. гл. 6 и 13). Эти элементы хорошо выделяются на картах в рисовке горизонталей рельефа. Врезу соответствуют сгущения горизонталей, а площадке — их разрядка (рис. 20.4).
Обычно эти элементы сохраняются на водоразделах. Последние разделяют долины рек или временных потоков, расчленяющих склоны возвышенностей или хребтов. Поскольку врез-склон и прилежащая к нему площадка или поверхность формируются в один этап поднятия и расчленения развивающейся структурно-орографической формы, т. е. являются одновозрастными, они показываются одним цветом (или штриховкой) (см. рис. 20.4). На склонах растущих платформенных возвышенностей и хребтов в горах выделяется лестница таких эрозионно-денудационных и эрозионно-аккумулятивных врезов, или ступеней рельефа. Как правило, эрозионно-денудационные врезы, или ступени, в пределах поднятий развиты на склонах, прилежащих к впадинам, а эрозионно-аккумулятивные — на склонах речных долин. Эрозионно- денудационные поверхности, входящие в цикловые врезы, или ступени, представляют собой фрагменты педиментов, некогда широко развитых у подножий возвышенностей и хребтов, а затем поднятых и расчлененных. В долинах рек, прорезающих поднятия, педименты сопрягаются с эрозионно-аккумулятивными и аккумулятивными террасами. На этом основании, а также корреляции их с комплексами отложений в прилежащих впадинах, может быть определен их возраст. Цветом (или штриховкой) показывается весь цикловый врез — склон и прилежащая к нему поверхность. Выделенные по топографическим картам в пределах разных структурно-орографических форм ступени рельефа уточняются и коррелируются между собой по сети геолого-геоморфологических профилей, описание которых приводится ниже. Фрагменты одновозрастных и часто одновысотных (если нет влияния локальных тектонических структур) ступеней, сохранившиеся на разных водоразделах, соединяются границами, и таким образом восстанавливается их прежнее более широкое до расчленения распространение на склонах развивающихся возвышенностей, хребтов и сопряженных впадин. На основании этого восстанавливаются последовательные этапы развития и оформления в рельефе структурно-орографических форм на конэрозионном этапе, от появления их в рельефе до настоящего времени. При этом характеризуется сам процесс развития по отдельным возрастным этапам: увеличение или уменьшение скорости поднятия, глубины расчленения, ширины поверхностей, сужение или расширения речных долин, в том числе отмирание их на отдельных участках Последние используются при поисках россыпей в древних, часто поднятых и отмерших речных долинах.
Структурно-геоморфологическая карта. Ее содержание основано на том, что в рельефе находят отражение новейшие тектонические структуры. Цель такой карты — по геоморфологическим признакам выделить новейшие положительные и отрицательные структурно- орографические формы разных порядков, в том числе не имеющие четкого отражения в рельефе, определить их границы, морфологию и характер современного развития и получить необходимые данные для решения различных прикладных задач — поисков полезных ископаемых, прогнозирования изменений геологической среды в районах строительства различных объектов и многих других задач. При составлении структурно-геоморфологической карты используются имеющиеся геоморфологические карты разных масштабов, как общие, так и специальные, а также карты четвертичных отложений, геологические, аэрофотоматериалы и др. Основным же материалом для составления структурно-геоморфологической карты любого масштаба являются топографические карты и геолого-геоморфологические профили, строящиеся по этим картам. На топографических картах по гипсометрии выделяются контуры основных положительных и отрицательных структурно- орографических форм, а в их пределах формы более высоких порядков — относительно поднятые и опущенные участки или зоны, имеющие складчатый или блоковый характер. Границами основных форм в горных областях часто являются зоны разрывов. В равнинных областях сопряжение форм друг с другом чаще всего плавное; или границами являются пологие флексуры и разрабатываемые долинами рек зоны повышенной трещиноватости. Последние, как указывалось в главе 19, представляют собой «слабые» зоны (Н. П. Костенко), возможно, отражающие погребенные разрывы, в рельефе проявленные линеаментами. Выделение и оконтуривание положительных и отрицательных форм более высоких порядков в пределах крупных форм также основано на гипсометрии: в зависимости от общей амплитуды рельефа выделяются разновысотные ступени или относительно повышенные и пониженные участки, соответствующие водоразделам возвышенностей и днищам различно поднятых долин и впадин. Границами их иногда являются разрывы или линеаменты (рис. 20.5 А).
В закрытых районах для выделения развивающихся структурно-орографических форм, в том числе конденудационных, используются все возможные, прямые и косвенные, геоморфологические признаки, показатели новейших, в том числе современных, тектонических движений и структур, представленные в главе 19: слияние водотоков перед поднятием, спрямленные отрезки речных долин при их пересечении (антецедентные), морфология речных долин (сужение, расширение) и т. д. Выделенные по топографии и геоморфологическим признакам разнопорядковые формы, как в горных, так и в равнинных областях, подтверждаются всеми имеющимися геологическими, геофизическими, а также буровыми данными: анализом распределения в их пределах новейших отложений и их фаций и мощностей, в том числе генетических типов четвертичных отложений. Учитываются и показываются участки долин, где отмечаются деформации террас и более высоких уровней и поверхностей выравнивания, выявленные полевыми исследованиями или на геолого-геоморфологических профилях. На основании многих геоморфологических признаков (заболачивание, подпруживание и т. д.), повышенной или пониженной аккумуляции аллювия и других отложений выделяются участки, испытывающие поднятие или прогибание. Такие участки важны при поисках россыпей, прогнозировании положения древних тальвегов в пределах современных долин, а также для многих других целей (строительства различных объектов и др.). Большое значение имеет анализ пространственного развития различных генетических типов рельефа и четвертичных отложений и их возрастных генераций, позволяющий выделить конденудационно развивающиеся структурные формы, слабо или практически не выраженные в рельефе. Как правило, растущие положительные формы оконтурены сначала древними генерациями четвертичных отложений и соответствующими им формами рельефа, сменяющимися к периферии или центральным частям впадин более молодыми. Выделяются участки проявления современных опасных экзогенных процессов и форм рельефа: оползневых, карстовых, суффозионных, подтопления и др., причинами развития которых часто являются современные деформации. Различная абсолютная высота разнопорядковых структурно-орографических форм отражает суммарные их поднятия за конэрозионный этап развития (Н. П. Костенко) и может быть показана в цветовой гамме или штриховкой. Таким образом, структурно-геоморфологическая карта является основой для изучения новейших тектонических деформаций. Информация, полученная при анализе топографических карт с использованием имеющихся геологических материалов, дополняется данными геолого-геоморфологических профилей.
Геолого-геоморфологические профили
При составлении структурно-геоморфологической карты и карты основных этапов развития рельефа обязательно используются геолого-геоморфологические профили. Основой их являются топографические профили. Они строятся поперек и вдоль простирания основных структурно-орографических форм: поднятий — возвышенностей, хребтов и прогибов — впадин (см. рис. 20.5 Б).Продольные профили проводятся по главным водоразделам, а поперечные — по второстепенным водоразделам, отходящим от главных и разделяющим речные долины или другие эрозионные формы, расчленяющие склоны поднятий. Линии профилей в плане обычно изогнуты, в отличие от линий геологических разрезов. Это объясняется тем, что профиль должен идти по водоразделам (а они обычно извилистые), т. к. именно на них сохраняются цикловые врезы, или ступени, состоящие из склонов и прилежащих к ним поверхностей или их фрагментов. Горизонтальный масштаб профилей соответствует масштабу карты, а вертикальный обычно увеличивается в несколько раз по сравнению с горизонтальным, особенно для платформенных территорий, где амплитуды рельефа небольшие. Это делается для того, чтобы как можно больше элементов рельефа — ступеней (эрозионно-денудационных и эрозионно-аккумулятивных) — нашло отражение на профиле. На этот же профиль наносятся геологические данные с показом залегания пород (с учетом искажения вертикального масштаба) и их литологии.
Или геологический профиль строится отдельно под геоморфологическим в масштабе 1:1. Геологические данные необходимы для сопоставления с ними элементов рельефа. Они дают представление о том, на каких породах выработаны ступени рельефа или поверхности выравнивания, что необходимо при определении возраста последних, а также оценки влияния вещественного состава пород на морфологию ступеней. По профилям сопоставляются разрывы, выделенные по геоморфологическим данным, с разрывами, имеющимися на геологических картах и разрезах, и определяется степень унаследованности новейших разрывов от древних или ее отсутствие. Геолого-геоморфологические профили позволяют выделить основные структурные формы, охарактеризовать их современное положение в рельефе, определить их морфологию в поперечном и продольном сечениях, складчатое или блоковое строение, асимметрию и направление перекосов. На профилях, так же как на картах основных этапов развития рельефа, выделяются поверхности выравнивания (см. рис. 13.10), эрозионно-денудационные, эрозионно-аккумулятивные и аккумулятивные ступени на сопряженных склонах поднятий, впадин и речных долин вплоть до самых молодых и низких, определяется их превышение друг над другом или глубина вреза, проводится их корреляция в пределах одной или нескольких структурно-орографических форм. В горных областях на геолого-геоморфологических профилях, проведенных вдоль и поперек простирания хребтов, выделяется зона плоскостной, или водораздельной, денудации (Н. П. Костенко) (рис. 20.6), представляющая собой неровности, созданные эрозией, экзарацией, нивацией или другими процессами, зависящими от климатических условий исследуемых территорий.
Вместе со структурно-геоморфологической картой геолого-геоморфологические профили являются основой для построения карт новейшей, в том числе четвертичной, тектоники. Они позволяют определить морфологию новейших структурных форм, характер их развития, амплитуды деформаций и сделать выводы о геодинамических условиях формирования структур и рельефа.
