Слайд 1Схилові процеси
і рельєф схилів
Слайд 2Існує група процесів, велике значення для перебігу яких належить не
самому чиннику (рушійній силі), а одній з ендогенних умов. Це
— земна гравітація. Хоча вона є обов’язковою умовою розвитку також інших екзогенних процесів (флювіальних, гляціальних, карстових тощо, здійснення яких неможливе без участі води у різних агрегатних станах), однак щодо групи схилових процесів гравітація має вирішальне значення.
Слайд 3Численними геоморфологічними дослідженнями встановлено, що при кутах нахилу 1—2° величина
гравітації, завдяки якій часточки гірських порід переміщуються вниз по схилу,
є досить незначною і тому такі ділянки земної поверхні не можуть бути місцем розвитку схилових процесів, тобто бути схилами, тоді як на схилах більшого ухилу гравітація здатна за певних умов спричинити розвиток схилових процесів.
Поверхню земного суходолу на 80 % займають саме такі схили, що свідчить про велике значення схилових процесів як чинника, здатного змінювати Землю на велетенських площах суходолу.
Слайд 4Схилові процеси є проявом основної тенденції у розвитку рельєфу Землі
— прагнення до вирівнювання. Руйнування у верхній і середній частинах
схилів різко замінюється акумуляцією у нижній, що з часом призводить до зниження відносних висот.
Льодовикова долина на Кавказі
Слайд 5Силі гравітації на схилах протистоять сили зчеплення часточок гірських порід
між собою та з не вивітрілими корінними породами. У порушенні
стабільності схилів беруть участь (поряд з гравітацією) різні чинники: поверхневі й підземні води, зміни агрегатного стану води, зміни у розміщенні сусідніх масивів гірських порід, кількість атмосферних опадів тощо, що зумовлює існування, різноманітність та режим екзогенних процесів, які відбуваються на схилах.
Осипи на Становому нагір'ї
Слайд 6Перебіг схилових процесів залежить від природної зони, оскільки у межах
останньої на схилах діють різні чинники та умови: ґрунтовий покрив,
баланс тепла і вологи; експозиція схилів, тобто мікрокліматичні умови.
Вивчення схилових процесів має також практичне значення. Часто такі процеси, як обвалення, обсипання, зсування, снігові лавини відбуваються раптово і можуть призводити до катастрофічних наслідків. Це потрібно враховувати під час цивільного і промислового будівництва, а також рекреації у гірських районах. Інші процеси, хоча і відбуваються поступово (наприклад, соліфлюкція, дефлюкція, площинний змив), також завдають значної шкоди (переважно сільськогосподарським угіддям та фундаментам інженерних споруд). Дослідження схилових процесів і знання закономірностей їхнього розвитку дає змогу прогнозувати їхні негативні наслідки й своєчасно вживати належних заходів.
Зсуви у Північному Приазов'ї
Слайд 7Класифікації схилів і схилових процесів
Схилові процеси і процеси формування
самих схилів відображуються насамперед у морфологічних та морфометричних показниках схилів.
Так, за різноманітністю зовнішнього вигляду схили поділяють на такі типи профілю: опуклі, увігнуті, прямі, опукло-ввігнуті та ступінчасті. Проте профіль може бути ускладнений певними деформаціями, різкими перегинами та іншими морфологічними ознаками, які відображають внутрішню геологічну будову схилів. За наведеною типізацією схилів відповідно до їх профілю схематично можна схарактеризувати певні аспекти взаємодії ендо- та екзогенних чинників щодо формування вигляду земної поверхні.
Наприклад, опукла форма схилів, поширених на певній території, свідчить про домінуючий вплив тектонічного підняття, висхідний розвиток рельєфу, внаслідок чого екзогенні чинники формування рельєфу не встигають їх компенсувати.
Слайд 8Значна кількість увігнутих схилів — про низхідний розвиток рельєфу, коли
процеси денудації не тільки повністю компенсують тектонічні підняття певної території,
а й поступово знижують її гіпсометричне положення (денудаційне зрізання).
Прямі схили — про відносну рівновагу у взаємодії ендо- та екзогенних чинників формування рельєфу. Однак зазначені моделі взаємодії у реальних умовах завжди порушуються внаслідок впливу численних чинників формування рельєфу і їх можна розглядати лише з позиції ідеального моделювання.
Долина р. Вахш (Памір)
Слайд 9Досвід геоморфологічного картографування доводить також можливість розрізнення схилових поверхонь за
їхнім ухилом. Численними геоморфологічними дослідженнями з’ясовано, що на дуже спадистих
схилах (ухил 2—5°) в умовах поширення осадового чохла серед інших екзогенних процесів зі значною мірою достовірності (коефіцієнти кореляції 0,60—0,90) переважають процеси площинного змивання, на спадистих схилах з ухилом 5—15° — процеси лінійної ерозії, на схилах середнього ухилу (15—35°) — процеси зсування, на дуже крутих (ухили > 35°) — процеси обвалення та обсипання.
Слайд 10Розроблено також класифікацію схилів за довжиною. Розрізняють довгі схили (понад
500 м), схили середньої довжини (500—50 м) та короткі схили
(менше 50 м). Цей морфометричний показник часто характеризує умови стікання поверхневих вод, інфільтраційні здатності поверхневого стоку, умови виникнення площинного змивання та інші умови розвитку екзогенних процесів на схилах.
Слайд 11Схили ендогенного походження виникають унаслідок тектонічних рухів земної кори, магматизму,
іноді — землетрусів. Тектонічна природа схилів зумовлена коливальними рухами, складчастими
або розривними деформаціями. Як вияв магматизму схили можуть виникати під впливом інтрузій або ефузій магми. Незначна частина схилових поверхонь виникає також під час грязьового вулканізму.
Поверхня вирівнювання у Передкарпатті, деформована тектонічними рухами і слабко нахилена
Слайд 12Схили екзогенного походження мають різну природу —завдяки діяльності текучих поверхневих
вод (флювіальні схили), озер, морів, льодовиків, підземних вод, мерзлотних процесів.
Схили, які виникли внаслідок діяльності організмів (зокрема, коралових водоростей) та господарської діяльності людини, також належать до екзогенних. На утворення екзогенних схилів впливає багато чинників.
Схили ендо- та екзогенного походження можуть формуватися у процесі виносу гірських порід, які зазнали руйнування, та їхнього нагромадження, а отже, мають відповідно денудаційну та акумулятивну природу. Серед денудаційних схилів розрізняють структурні, розміщення яких збігається з падінням і напрямом залягання стійких відпрепарованих пластів, та аструктурні (такий збіг відсутній).
Слайд 13… а отже, мають відповідно денудаційну та акумулятивну природу (від
denudatio – роздягання)
Слайд 14Залежно від морфологічних особливостей схилів, складу і товщини пухких відкладів
на них, конкретних фізико-географічних умов, а також від особливостей перебігу
схилових процесів розрізняють такі типи схилів
Слайд 151. Гравітаційні. Оскільки вони мають ухили понад 35—40°, то є
місцем перебігу процесів, де основний чинник — сила гравітації. Завдяки
цій силі уламки порід, що утворюються внаслідок процесів вивітрювання, скочуються до підніжжя схилів під час обвалення, обсипання та сходу снігових лавин.
2. Блокових рухів. Утворюються під час зміщення вниз по схилах блоків гірських порід різних розмірів, зміщенню яких значною мірою сприяє діяльність підземних вод, проте роль гравітації залишається провідною. Ухили таких зсувних, опливних схилів та схилів розсідання досягають 20—40°.
3. Масового зміщення чохла пухкого матеріалу. Тут характер зміщення вивітреного шару або осадових порід залежить від наявності у гірських породах ґрунтових підземних вод. Зміщення мас пухких порід відбувається на схилах з ухилами від 3 до 40°. Окремими видами такого зміщення є соліфлюкція, дефлюкція тощо.
4. Делювіальні, або площинного змиву. Це схили, на яких виявляються переважно процеси площинного змивання. Останні залежать від стану поверхні схилів, наявності ґрунтово-рослинного покриву, характеру випадання атмосферних опадів і деяких інших чинників та умов.
Слайд 16Гравітаційні схили. Характеризуються домінуючим впливом процесів гравітації, які спричинюють скочування,
зсування, обсипання вниз по схилу уламків гірських порід, що відділилися
від масиву гірських порід унаслідок вивітрювання чи інших процесів, значно перетворюючи їхній вигляд. Залежно від розмірів уламків, що зазнають переміщення по схилах, розрізняють такі типи схилів.
Слайд 17Схили обвалення. Процес відривання від основної маси гірських порід великих
брил та подальше їх переміщення вниз по схилу називають обвалом.
Йому передує виникнення тріщин чи системи тріщин, по яких поступово відбувається відривання великого блоку порід або брил різного розміру. Унаслідок обвалів у рельєфі верхніх частин схилів утворюються майже вертикальні уступи, ніші зриву, карнизи, які височіють над схилами і здатні до подальшого обвалення. У нижній частині схилів та біля підніжжя відбувається нагромадження уламків різних розмірів, які у вигляді шлейфів маскують контакт корінної частини схилу та підніжжя.
Слайд 18Стінки зриву — це досить рівні поверхні, які часто збігаються
з площинами розломів та межами пластів. Вони формуються на схилах
з ухилами 30—40°, а ніші зриву — на схилах, стрімкість стінок яких сягає 90°. Іноді ніші обмежені нависаючими карнизами (негативної крутості). Стінки ніші з часом набувають плавних обрисів завдяки процесам вивітрювання і нагадують величезні чаші, подібні до амфітеатрів.
Акумулятивна частина схилів обвалення — це горбистий рельєф підніжжя схилу, де хаотично розміщені великі брили — від кількох до 30 м, іноді більші. На поверхні такого акумулятивного шлейфу біля підніжжя височіють окремі пагорби, що є найбільшими брилами, оточеними дрібнішими.
Слайд 19У деяких випадках обвали бувають катастрофічного походження, наприклад наслідками землетрусів.
Прикладом такого обвалу є утворення Сарезького озера на Памірі.
Обвали у
горах часто призводять до загачування річкових долин та утворення озер, наприклад, озера Ріца на Кавказі, Іссик — у Заілійському Алатау тощо.
Великі маси обвалювання у процесі свого руху розпадаються на безліч уламків різних розмірів і рухаються вниз по схилу до його підошви, де нагромаджуються або продовжують рух униз по долині. Подекуди ці маси обвалювання просуваються по крутих тальвегах гірських річкових долин на відстань 7—12 км. При цьому кам’яні потоки призводять до зміни поверхні схилів долин і днищ унаслідок виорювання значних за довжиною та глибиною борозен.
Слайд 20Обвали незначних мас порід, які складаються з невеликих уламків розмірами
не більше ніж 1 м3, називають каменепадами. Зазвичай вони мають
виразний сезонний характер. Численні спостереження свідчать, що максимум їх припадає на осінь та весну. У Норвегії, наприклад, майже 60 % каменепадів відбувається впродовж 4 міс. — квітня, травня, жовтня та листопада. Дослідники пов’язують сезонні піки частоти каменепадів у високих широтах з великою повторюваністю процесів замерзання—відтавання. Іншим важливим чинником є вода, яка заповнює систему тріщин. Дія води спрямована на зменшення механічного опору породи, що іноді називають тріщинно-водним тиском. Зокрема, періодичність каменепадів у Норвегії найкраще пояснюється саме появою води у тріщинах: у жовтні — через значні осінні дощі, у квітні — внаслідок сніготанення.
Обвали та каменепади разом з осипищами та сніговими лавинами відіграють важливе роль у денудації схилів.
Слайд 21Схили осипу. Осипища на схилах виникають переважно внаслідок фізичного вивітрювання.
Типовими осипами є такі, що відбуваються на схилах, складених мергелями
або глинистими сланцями. За ідеального морфологічного прояву в осипищі виразно розрізняють схил, лоток і конус осипу. Схили осипу зазвичай складені відшаровуваними породами, які зазнають фізичного вивітрювання. Продукти вивітрювання (щебінь, гравій, жорства, пісок) завдяки своїй неоднорідності переміщуються вниз по схилу, справляючи різний механічний тиск на нього, тому з часом на поверхні схилу формується виразний жолоб — лоток осипу завглибшки 1—2 м і завширшки кілька метрів. У нижніх частинах денудаційних ділянок схилів жолоби збільшуються в ширину і часто зливаються в улоговини завширшки кілька десятків метрів. Опади та сніготанення поглиблюють жолоби й улоговини, часто розчленовуючи схили внаслідок ерозійної діяльності, після чого бровка схилу набуває вигляду фестонів.
Слайд 22Рух уламків на ідеальних схилах осипу триває доти, доки на
ухилі поверхні не нагромадяться рухомі часточки. За такої умови починається
акумуляція уламків і поступово формується конус осипу.
Конуси осипу можуть зливатися між собою, на їхній поверхні з часом нагромаджуються домішки грубих уламків і, врешті-решт, біля підніжжя схилу формується суцільний шлейф з дрібних і великих уламків порід. Таке нагромадження уламків або купи хаотично нагромаджених уламків різних розмірів, які зміщуються вниз по схилу і складають у нижній його частині шлейфи, називають колювієм. У вузькому значенні колювій — це лише грубоуламкові (брилові, щебнисті) нагромадження продуктів обвалювання та обсипання біля підніжжя крутих схилів.
Слайд 23Лавинні схили. Лавини (снігова лавина, сніговий обвал) це — значні
маси снігу на крутих гірських схилах, що подолали силу зчеплення
снігу з гірськими породами схилів і з великою швидкістю звалюються вниз, здійснюючи значне руйнування схилів та їхніх підніж. Розрізняють три головних типи лавин — лавини осування (снігова маса сповзає широким фронтом, без виразного напряму, і втягує поверхневий шар снігової товщі потужністю 0,3—0,4 м), лоткові (сніг падає вниз періодично, у міру нагромадження достатньої маси, рухається у виразно окреслених напрямах — по лотках, що сформувалися тимчасовими гірськими водними потоками чи вироблені самими лавинами; їм властиві конуси виносу, складені добре перемішаними уламками різного розміру, залишками дерев, які разом утворюють пухку товщу — «лавинне сміття») та стрибаючі лавини, які є різновидом лоткових, але характеризуються різкими, урвистими зламами поздовжнього профілю лотків, де відбуваються «стрибки» снігово-уламкової маси.
Режим лавинних процесів залежить від їхніх розмірів, частоти сходження, фізико-географічних і метеорологічних умов, морфології схилів та інших чинників, чия сукупність зумовлює певні геоморфологічні прояви лавинних процесів. В Україні в сучасних умовах лавинні процеси спостерігаються в деяких частинах Карпат (Чорногора, Свидовець) та Гірського Криму (Бабуган-яйла, Демерджі-яйла).
Слайд 24Схили блокового зміщення чохла пухкого матеріалу — це категорія схилів,
на яких гірські породи, що переміщуються, представлені значними за масою
блоками гірських порід, а не окремими уламками різного розміру. Блоки рухаються вниз по схилах, зазвичай зберігаючи свою первісну структуру у відносно непорушеному стані. Якщо структура порушується, то здебільшого її первісний стан можна легко реконструювати. Розрізняють зсувні схили та схили відсідання.
Слайд 25Зсувні схили. За класичним визначенням на зсувних схилах відбувається переміщення
великих монолітних блоків корінних порід. Для розвитку зсувів потрібні певні
умови, серед яких найважливішими є такі: а) наявність відносно крутого схилу з відносними перевищеннями у кілька десятків метрів (іноді зсуви можуть розвиватися на схилах крутістю від кількох до 40° і більше, проте зазвичай тоді, коли ухили сягають понад 15°); б) достатня зволоженість регіону для забезпечення інфільтрації атмосферних опадів в осадову товщу; в) чергування пластів осадових порід водотривкого та водопроникного характеру; г) порушення природної стійкості схилу природними або антропогенними чинниками, тобто наявність штучного навантаження ділянки земної поверхні, що прилягає до бровки схилу, або «підрізання» підошви схилу абразійними, ерозійними процесами чи господарською діяльністю людини. Відносно необхідною умовою може бути збіг падіння пластів з ухилом схилу.
Зазвичай наявність водотривкого пласта зумовлює існування водоносного горизонту, що значно послаблює сили природного зчеплення часточок гірських порід, тому сила гравітації змушує значний за масою блок гірських порід відриватися від основного масиву і переміщуватися вниз по схилу. Під час сповзання порода може частково роздроблюватися і подрібнюватися на безструктурну масу. Нагромадження зсувних мас біля підніжжя схилу називають деляпсієм. Зсуви мають різні об’єми — від кількох до сотень тисяч кубометрів.
Зсуви утворюються в горах, на рівнинах, тобто скрізь, де є належні умови та чинники.
Слайд 26Зсуви правого корінного берега Дніпра у Києві на ділянці від
стадіону “Динами”
до Аскольдової могили
Слайд 27Зсувні процеси мають специфічні ідентифікаційні ознаки й утворюють своєрідний комплекс
нерівностей земної поверхні: зсувний цирк (амфітеатр), обмежений з боку високої
частини схилу стінкою відриву тіла зсуву (зсувним уступом), зсувний блок (тіло зсуву), що має зазвичай поверхню, знижену у бік корінного масиву порід, горбисту внаслідок певних деформацій тіла зсуву (закинуту зсувну терасу) та крутий уступ, звернений у бік сповзання, до днища річкової долини, узбережжя озера, моря або штучної виїмки. У деяких випадках перед фронтом зсувного тіла через деформації поверхневого шару гірських порід виникає напірний зсувний вал. Зазначені зсуви називають детрузивними, на відміну від деляпсивних, які утворюються внаслідок вільного ковзання у бік ухилу поверхні, до моря, озера або річкової долини.
Слайд 28Схема зсуву, сформованого на схилі в однорідних гірських породах:
1 —
стінка відриву; 2 — лінія відриву; 3 — зсувне тіло
(деляпсивна частина); 4 — поверхня зсувного тіла; 5 — зсувне тіло (детрузивна частина); 6 — окраїнна частина зсувного тіла
Слайд 29Схема будови зсуву:
І — корінний схил; ІІ — деляпсивна частина
зсуву; ІІІ — детрузивна частина зсуву; 1 — акумулятивне тіло
зсуву-потоку; 2 — горб витискання; 3 — алювіальні відклади річкової долини; 4 — зсуви блокового типу; 5 — зсувні брекчії (брекчії тертя)
Слайд 30Обвал позитивних вражень демонструє слайд, на якому зображена студентка географічного
факультету під час навчальної геологічної практики у Канівському заповіднику (2007
рік)
Слайд 31Детрузивні та деляпсивні зсуви трапляються найчастіше. Внаслідок переміщення по схилу
значних мас гірських порід у відносно слабкодеформованому стані їх ще
називають блоковими, або структурними, зсувами. Проявом початкового етапу формування значного блоку гірських порід, який надалі має зазнавати сповзання, є формування тріщин на поверхні поблизу бровки схилу, що поступово поглиблюються і, врешті-решт, відколюють блок від основного масиву порід. Таке зміщення зазвичай відбувається впродовж короткого часу — від кількох секунд до кількох хвилин.
Слайд 32Схили відсідання. На цих схилах від основного масиву гірських порід
також відколюються великі маси порід, які певний час перебувають у
майже непорушеному стані. Глибокі тріщини поблизу бровки схилу, паралельні їй, поступово відколюють значні частини межиріччя, яке прилягає до схилу. Поглиблення тріщин згодом призводить до повного відокремлення блоків порід та їхнього обвалення.
Відсідання схилів можливе також у кристалічних і досить міцних осадових породах — пісковиках, вапняках, мергелях тощо. Цей процес поширений на Середньо-Сибірському плоскогір’ї, де відсідання особливо інтенсивно розвивається у потужних шарах базальтів, які вкривають осадові породи, здатні до пластичних деформацій (глини, мергелі, алевроліти). Деформації порід, які підстеляють трапи (базальтові покриви), зумовлюють утворення великих тріщин у базальтах паралельно до схилу (їх називають «ровами відсідання». Вони бувають завглибшки до 100 м, завдовжки — до сотень метрів та завширшки — до 20 м). У подальшому відбувається поступовий рух блоків униз по схилах, а на завершальній стадії — обвалення і дроблення блоків.
Слайд 33Будова схилу відсідання: 1 — рови відсідання; 2 — вертикально
тріщинуваті міцні породи; 3 — породи, схильні до пластичних деформацій;
4 — щебенисто-суглинкові схилові відклади
Відсідання відбувалося і в геологічному минулому. У суглинках з виразною вертикальною окремістю, наприклад у лесових породах, поширених на території України блоки відсідання часто ковзають униз по схилу (це нагадує зсувний процес), проте не перекидаються, а притуляються до корінного схилу. Такі форми відсідання називають «зсувами». Їх часто можна спостерігати на ділянці чорноморського берега між Очаковим і Коблєвим та між Одесою і гирлом Дунаю.
Слайд 34Схили масового зміщення чохла пухкого матеріалу на схилах. Ці різновиди
схилів характеризуються поширенням добре вивітреного поверхневого шару гірських порід, схильного
до повільного руху вниз по схилу. Хоча рух відбувається завдяки дії основного чинника — гравітації, конкретні умови перебігу такого процесу є різними, тому розрізняють схили соліфлюкції, повільної соліфлюкції та дефлюкції.
Слайд 35Схили соліфлюкції (від англ. soil + fluctuation — коливання, зміщення
ґрунту, поверхневого шару). Цей процес поширений переважно у районах багаторічних
мерзлих гірських порід, верхній шар яких достатньо вивітрений, так званий діяльний шар», що зазнає замерзання й танення щосезону і схильний до пластичних деформацій, тобто повільного сповзання завдяки насиченню талими водами у літній час. Повільний рух діяльного шару охоплює всю його товщу — приблизно 0,3—0,7 м. Породи, які підстеляють маси рухомого ґрунту, залишаються мерзлими і є тим ложем, по якому щосезону відбувається ритмічне сповзання (флуктуація) порід. Швидкість соліфлюкційного процесу становить кілька міліметрів (іноді — сантиметрів) за секунду. За сезон суцільне (зазначимо — масове, а не блокове!) зміщення порід сягає від 3 до 10 м.
Зміщення поверхневого шару унаслідок зменшення опору гірських порід (вирубування у Карпатах)
Слайд 36Під час сповзання талого шару гірських порід на поверхні виникають
і зазнають змін певні нерівності. Залежно від ухилу поверхні, його
мікрорельєфу, соліфлюкція відбувається широким фронтом або окремими напрямами, що відображується у формуванні соліфлюкційних потоків (сліди спрямованого руху мас порід від верхньої до нижньої частин схилу), язиків (потоків, незначних за довжиною), терас (фрагментів горизонтальної поверхні на схилі), валів (наслідок фронтального сповзання), шлейфів біля підніжжя (наслідок нагромадження гірських порід за тривалий час сезонного спливання).
Розміри зазначених форм рельєфу не перевищують кілька десятків, іноді — кілька сотень метрів.
Слайд 37Схили повільної соліфлюкції. Процес руху вниз по схилу маси вивітрених
гірських порід, які мають текучу пластичність (тобто містять певну кількість
води, достатню для перетворення пухких порід на в’язку або текучу масу, здатну розтікатися відносно товстим шаром), називають повільною соліфлюкцією. Якщо пухкі маси піщано-глинистого матеріалу не в змозі зберегти тривалий час ухил своєї поверхні, вони дуже повільно опливають (сповзають) до підніжжя схилу. Цей процес поширений в арктичних і субарктичних районах на ділянках, вільних від багаторічно мерзлих порід, у так званих таликах. У помірних широтах з вологим кліматом повільна соліфлюкція властива нижнім, добре зволоженим частинам схилів. Цей процес може відбуватися навіть на дуже спадистих схилах з ухилами 3—4°.
Швидкість руху сповзаючих мас верхнього шару гірських порід залежить від довжини ухилів, характеру поверхні схилів, гранулометричного складу і товщини пухкого чохла, наявності чи відсутності водотривких порід, що підстеляють рухомі породи.
Пагорби обдимання (Якутія)
Слайд 38Завдяки відносній рівномірності та давності цього процесу схили повільної соліфлюкції
не мають специфічних морфологічних ознак, яким здебільшого властива рівна поверхня.
У цьому і полягає відмінність між повільною соліфлюкцією та власне соліфлюкцією.
Процеси повільної соліфлюкції поширені у вологих тропічних районах, де в’язкопластичний стан пухких, переважно вивітрених порід зумовлений випаданням великої кількості атмосферних опадів упродовж року. «Повільній тропічній соліфлюкції» сприяють також інтенсивне хімічне вивітрювання, яке постачає значну кількість глинистого матеріалу та колоїдних розчинів, що сприяє інтенсивному росту рослинного покриву.
Схил якутського аласу з проявом соліфлюкції
Слайд 39Одним із видів повільної соліфлюкції є також процес формування і
розвитку курумів. Це поверхні, утворені нагромадженням брил гірських порід розміром
від кількох десятків сантиметрів до 3 м у поперечнику, порожнини між якими не заповнені осадовими породами. Куруми поширені у гірських районах та на плоскогір’ях, до складу яких входять скельні породи. Вони трапляються на схилах різного ухилу: від 20—30° до кількох градусів і навіть на субгоризонтальних поверхнях гірських вершин і сідловин. Рух матеріалу курумів відбувається як униз по схилу, так і по нормалі до нього, внаслідок чого великі брили згодом з’являються у верхніх частинах профілю товщі курумів.
Куруми, які досягають значної довжини, називають «кам’янистими ріками». Так, на Середньо-сибірському плоскогір’ї вони сягають 500 м, а у Забайкаллі та на Східному Саяні — 1 км (рис. 108). Швидкість руху курумів становить 2—3 см/рік, іноді — до 1 м/рік.
Різкоконтинентальному клімату східної частини Північної Євразії притаманна значна амплітуда добових і особливо сезонних температур та чергування сезонів замерзання води—танення льоду. Це змушує нагромаджений кам’яний матеріал на схилах і кожну окрему брилу незначно змінювати свої розміри (збільшення об’єму під час нагрівання, зменшення — під час охолодження), внаслідок чого відбувається зміна положення окремих брил і всього масиву зокрема. Тому за таких сезонних зрушень сила гравітації спрямовує майже непомітний рух кам’яного матеріалу вниз по схилах зі швидкістю кілька міліметрів за рік.
Типовий курум Станового нагір’я (фото В. Стецюка)
Слайд 40Дефлюкційні схили.
Схили, вкриті відносно значною корою вивітрювання, на якій
є суцільний ґрунтово-рослинний покрив, з часом зазнають повільного, проте сталого
руху вниз по схилу. Це відбувається внаслідок постійних незначних змін положення часточок, що складають кору вивітрювання (реголіт). Механізм такого переміщення зумовлений переважно коливаннями температури і вологості:
Слайд 41«Часточка ґрунту, тобто реголіту, нагріваючись, зазнає розширення. Якщо вона перебуває
на нахиленій поверхні, на неї впливає сила гравітації, яка в
цьому разі складається з двох векторів — один спрямований по схилу, інший — по нормалі до поверхні схилу. Розширюючись, часточка ніби піднімається ближче до поверхні і, будучи виведеною зі стану рівноваги, встигає пройти деяку відстань униз по схилу. У разі зниження температури вона опускається, проте вже не на те місце, з якого зсунулася під час нагрівання. Тому, проходячи щоразу мікроскопічні відстані, часточка повільно сповзає вниз по схилу. Те саме відбувається з усіма навколишніми часточками ґрунту. Механізм руху часточки за зміни вологості подібний, проте в цьому випадку додається ефект пластичності ґрунту. Переміщення ґрунту відбувається також завдяки зміні його об’єму за змінного промерзання і танення».
Слайд 42Описаний механізм зміщення реголіту глинистого та суглинистого складу може здійснюватися
зі швидкістю від 0,2 до 1,0 см за рік. Він
називається «дефлюкція, або «кріп» (від англ. creep — повзти, сповзати). Цей вид масового руху чохла пухкого матеріалу відбувається непомітно, однак про його існування можна судити за такою ознакою, як «шаруватість течії», тобто різна швидкість сповзання з глибиною, що проявляється у вертикальному розрізі реголіту, вигинанні вниз по схилу коренів рослин тощо (рис.).
Загальні наслідки кріпу (сповзання):
1 — викривлені стовбури дерев; 2 — тріщини напруги, викривлена дорога; 3 — викривлені стовпи лінії електропередач; 4 — шари породи, викривлені біля поверхні; 5 — викривлені підпірні стінки; 6 — нахилений та витягнутий у боки дерев’яний паркан; 7 — нахилені надгробки
Слайд 43Дефлюкційні схили характеризуються рівною поверхнею і специфічних морфологічних ознак рельєфу
не мають, хоча загалом профіль схилів може з часом набувати
слабко опуклої форми. Щоправда, на перший погляд, задерновані чи вкриті лісом дефлюкційні схили можуть видатися «мертвими», стабільними.
За значної зволоженості поверхневих шарів кори вивітрювання швидкість масового руху може перевищити вказані вище значення величин і зміщення можуть проявитися появою на поверхні тріщин розриву та подальшим сповзанням у вигляді окремих блоків. Цей вид дефлюкції називають децерацією. Її наявність можна поділити за наявністю на схилі незначних за розмірами сходинок.
Слайд 44Повторюю останню фразу: ” Цей вид дефлюкції називають децерацією. Її
наявність можна поділити за наявністю на схилі незначних за розмірами
сходинок”.
Слайд 45Делювіальні схили. Терміни змивання з поверхні, або площинне змивання —
це переміщення матеріалу вниз по схилу під впливом води у
вигляді тонких струмків, що зливаються між собою і вкривають схил суцільним шаром. Таке переміщення може відбуватися за двома механізмами, які доповнюють один одного: під дією ударів дощових крапель (крапельна ерозія) та утворенням стоку на поверхні схилу.
Краплинна ерозія. Сильна гроза і злива, яка супроводжує її, є значно ефективнішим ерозійним агентом, ніж слабкий обложний дощ, оскільки діаметр крапель у першому випадку може сягати 7 мм, а в другому — лише 0,5—1,0 мм. Навіть на поверхні, захищеній щільним ґрунтово-рослинним покривом, удари крапель здатні спричинювати утворення незначних кратерів, а розбризкування часточок вивітрених гірських порід, які щоразу поступово, від дощу до дощу, стрибкоподібно просуваються донизу, займаючи дедалі нижче положення. Краплинна ерозія досягає свого апогею на культивованих, нічим не захищених ґрунтах, у пустелях, де є значні оголені площі, а також на ділянках оголеного лісового ґрунту, зрошуваного дощем, коли краплі води падають з висоти 7—10 м і їхня швидкість досягає при цьому теоретичного максимуму.
Слайд 46Стік по поверхні. Витрати стоку з поверхні зумовлюються насамперед функцією
дощу, фільтраційною здатністю поверхневих порід (найчастіше — ґрунту) та розміщенням
на схилі. Якщо породи ґрунту здатні поглинути всі опади, то стік на поверхні відсутній. Якщо інтенсивність опадів перевищує максимальну швидкість фільтрації, зайвий об’єм води стікатиме по поверхні. За результатами досліджень встановлено, що фільтраційна здатність зазвичай становить від 0 до 100 мм/год–1, тоді як інтенсивність сильних злив — 20—50 мм/год–1. Отже, безпосередній стік по поверхні схилів відбувається досить рідко.
За однакового надлишку об’єму опадів, які спрямовуються з усіх точок схилу, справжні витрати стоку по поверхні зростають як функція відстані від вододілу. На думку британського геоморфолога та гідролога Р. Хортона, поблизу вододілу можна розрізнити смугу відсутності ерозії, а здатність води до зміщення і перенесення часточок матеріалу збільшуватиметься від вершини схилу до його підніжжя.
Слайд 47Стік з поверхні і відповідно площинне змивання відбуваються тоді, коли
вода стікає у вигляді тонкої та відносно однорідної суцільної плівки.
Зрозуміло, що швидкість такого тонкого шару води буде вкрай незначною і він зможе переносити вниз по схилу лише найдрібніші часточки ґрунту. У разі збільшення витрат стік відбувається через систему неглибоких русел, при цьому здійснюється так зване струминне розмивання (рис.). За подальшого збільшення витрат і відповідно збільшення енергії потоків («живої сили») цей тип стоку й змивання змінюються справжньою лінійною ерозією, внаслідок якої формуються типові ерозійні форми рельєфу.
Слайд 48У геоморфології ще й до цього часу не з’ясовано, є
стік з поверхні схилів ламінарним чи турбулентним і якою є
частка впливу ударів дощових крапель у їхньому формуванні. Експерименти доводять, що поблизу вододілу поверхневий стік має ламінарний характер (це «пояс відсутності ерозії»), пізніше, коли товщина шару води, що стікає, закономірно збільшується, стік набуває турбулентного характеру, а в межах незначних знижень поверхні схилу (у них локалізується ще більший об’єм поверхневого стоку) — набуває достатньої живої сили для здійснення лінійної ерозії. Наслідком такої зміни характеру стікання води по схилу є формування ерозійних борозен, вибоїн і потім ярів.
Парагенетичні комплекси процесів і форм рельєфу схилів
Слайд 49Поверхневий стік — важливий процес, який бере участь у формуванні
схилів. Це має особливе значення в аридних та напіваридних регіонах.
Цьому сприяє розріджений рослинний покрив, унаслідок чого стік води по поверхні є відносно однорідним без будь-яких перешкод, та інтенсивні опади конвекційних злив. Для глинистих районів Колорадо встановлено річний цикл прояву поверхневого стоку і змивання. Зимові морози послаблюють поверхневу структуру порід, а навесні та на початку літа окремі часточки їх легко зміщуються під ударами дощових крапель. Опади ущільнюють поверхню, внаслідок чого посилюється вплив струминного стоку, який упродовж пізнього літа вирізає неглибокі борозни, що зберігаються до зимових морозів.
Стікання води по поверхні призводить до змивання зі схилу дрібних часточок ґрунту, а за його відсутності — реголіту, і до нагромадження їх біля підніжжя схилів. Тут формується особливий тип континентальних відкладів, які називають делювіальними, або просто делювієм. Найчастіше він має вигляд суглинків і супісків, проте залежно від різних чинників (крутості схилу, довжини й складу порід, виду опадів, інтенсивності сніготанення, мікрорельєфу схилу, характеру рослинного покриву та особливостей її культивування тощо) склад делювію може змінюватися у широких межах, у свою чергу, розмір часточок, які акумулюються на самому схилі, також змінюється.
Слайд 50Характер рослинного покриву (наявність або відсутність дернини на схилі) впливає
на інтенсивність стоку з поверхні та відповідне змивання більше, ніж
будь-який із зазначених вище чинників. За наявності лісу або щільного трав’янистого покриву змивання з поверхні повністю відсутнє навіть на крутих схилах. На ріллі, навіть за дуже незначних ухилів (2—3°), змивання відбувається досить енергійно, досягаючи іноді 40—50 т/га під час дощу інтенсивністю 2 мм/хв.
Зміна делювіального стоку по поверхні на лінійний стік відбувається не тільки на делювіальних схилах. Цей процес спостерігається на соліфлюкційних схилах, де сповзаючі маси використовують найменші зниження поверхні схилів, і на дефлюкційних, де лінійні ознаки набувають масового руху чохла пухкого матеріалу та відображені у формі улоговин, що не мають виразних знижень-русел. Такі улоговини (деллі) мають незначну глибину (0,25—0,5 м), відстані між якими часто становить 20—60 м. У рельєфі вони майже не відображені, тому можуть бути зафіксовані лише за змінами у характері рослинного покриву. Зазвичай деллі є прямолінійними і, на відміну від дрібних ерозійних форм, не розгалужуються, а розміщені паралельно один одному. Вони виникають на дефлюкційних схилах крутістю від 10 до 25°.
Слайд 51Морфологічними проявами стоку по поверхні схилів є характерні форми рельєфу.
Оскільки ламінарний стік призводить до збільшення крутості схилу, а турбулентний
— до зменшення, то профіль має опукло-ввігнуту форму. В опуклій частині змивання відбувається особливо інтенсивно і там з’являються так звані плями змивання — ділянки поверхні, де стік знищує значну частину ґрунту і на поверхні в деяких місцях оголюється материнська порода. Нижня ввігнута частина профілю зазвичай складена делювіальним шлейфом, слабко нахиленим у бік долин чи інших місцевих знижень поверхні.
Слайд 52Теоретико-методологічне значення вивчення схилів і процесів, які там відбуваються
Дія майже
всіх екзогенних процесів спрямована на руйнування тих нерівностей земної поверхні,
які утворилися внаслідок впливу ендогенних чинників. Схилові процеси серед них набувають особливого значення. Адже сам розвиток процесів на схилах призводить до переміщення гірських порід від верхньої частини схилів до нижньої. З одного боку, наявність днищ річкових долин, морських і озерних узбереж, безстічних западин та інших базисів денудації, дія процесів на схилах спричинює нагромадження осадових відкладів, що підвищує земну поверхню у таких місцях. З другого боку, процеси на схилах знижують рівень земної поверхні над цими зниженнями. Будь-яка ділянка земної поверхні, яка тривалий час перебуває у стані тектонічного спокою, внаслідок діяльності процесів на схилах зазнає поступового перетворення на невисоку слабко хвилясту рівнину. У межах такої рівнини (пенеплену) максимальні висоти знаходяться на ділянках межиріч, схили яких настільки спадисті, що подальший прояв процесів на схилах не спричинює істотних змін у морфології пенеплену.
Слайд 53Основна особливість пенеплену полягає у механізмі його утворення. За В.
Дейвісом, вирівнювання відбувається у певній послідовності. У разі підняття гіпотетичної
гірської країни насамперед активізується річкова ерозія. Чимало різних річок відповідно до темпів тектонічного підняття здійснюють врізання своїх русел доти, доки не буде вироблено поздовжній профіль рівноваги. Водночас із формуванням глибоко врізаних річкових долин інтенсивного розвитку набувають процеси на схилах, льодовикові (у разі розміщення поверхні вище за снігову лінію), карстові та інші, діяльність яких на початковому етапі полягає в активній денудації. З утворенням річкових долин, процеси, які розвивалися лише на схилах, втягують у руйнування ділянки межиріч, що прилягають до схилів, а надалі — самі поверхні межиріч (рис.).
Моделі еволюції схилів:
а — пенепленізації (за В. Дейвісом); б — педипленізації (за В. Пенком); 1—6 — послідовні стадії розвитку пенеплену та педиплену
Слайд 54У подальшому цей механізм розвитку рельєфу дістав назву «вирівнювання згори».
Дійсно, у зазначеній моделі, на певному етапі розвитку річкових долин,
коли схили стають досить спадистими, межиріччя поступово зазнають зниження «згори» і згодом уся територія перетворюється на пенеплен.
Слайд 55Принципово іншою є модель утворення схилів, запропонована В. Пенком. На
його думку, схили, утворені внаслідок річкової ерозії у відповідь на
тектонічні підняття, під час свого розвитку «відступають» паралельно самим собі. Продукти руйнування, які нагромаджуються внаслідок різних процесів на схилах, видаляються річковою ерозією або іншими агентами, завдяки чому схили зберігають відносно постійний ухил. Зміщення схилів зумовлює розширення днища річкових долин, їх площа дедалі збільшується, однак площа межиріч поступово зменшується. Тому цей механізм розвитку схилів називають вирівнюванням збоку. Це триває доти, доки схили сусідніх річкових долин (водозбірних басейнів) не перетнуться, а межиріччя, що мають вигляд вузьких (або гострих) гребенів, за подальшого відступу схилів автоматично знижуватимуться.
Тому, як тільки схили сусідніх річкових долин перетнуться між собою (до того часу процес розвитку схилів можна розглядати як процес вирівнювання збоку), розпочинається зниження межиріч та «вирівнювання згори».
Слайд 56Оскільки під час відступу схилів біля їхнього підніжжя формуються похилі
(ухил 3—4°) фрагменти рівнини, що вироблені у корінних породах (педименти)
(рис. 112), то за подальшого розвитку схилів вони збільшують свою площу і стають разом із залишками колишніх межиріч педипленами — денудаційно-акумулятивною слабохвилястою рівниною (рис. 113, 114).
Рис. 112.
Слайд 57Рис. 114. Педиплен з окремими останцями (за Н. Башеніною)
Рис. 113.
Педимент з останцевими столовими горами у Лівійській пустелі (фото І.
Ковальчука)
Слайд 58Утворення педиментів, педипленів і пенепленів можливе лише за умови низхідного
розвитку рельєфу, тобто коли екзогенні процеси виразно домінують над ендогенними.
При цьому відбувається загальне зменшення відносних висот, а всі схили стають спадистими.
За висхідного розвитку рельєфу, тобто у разі переважання ендогенних процесів над екзогенними, схили знову стають стрімкими, а утворені вирівняні поверхні зазнають підняття й упродовж певного часу (його тривалість залежить від площі вирівняної поверхні та інтенсивності подальших денудаційних процесів) можуть зберігатися як реліктові форми рельєфу. Внаслідок частого чергування етапів низхідного та висхідного розвитку рельєфу в гірських країнах формуються денудаційні рівні, розміщені у вигляді сходинок або ярусів на різних висотах. Це — поверхні вирівнювання. Окрема поверхня вирівнювання може зазнати не тільки тектонічного підняття, а й деформацій складчастими чи розривними тектонічними рухами.
Слайд 59Вирівнювання рельєфу дніпровського дна поблизу Канівського державного заповідника студентами –
гідрологами (2008 рік)
Слайд 60Практичні питання вивчення процесів на схилах
Слайд 61Значне поширення схилів на земній поверхні, різноманітність процесів, які відбуваються
у їхніх межах, великий обсяг гірських порід, що беруть участь
у трансформації схилів, катастрофічні наслідки деяких процесів на схилах та інші важливі обставини, пов’язані з цим генетичним типом екзогенних процесів, роблять вивчення схилів досить актуальним. Це має велике значення, що зумовлено можливістю пошуків у їхніх межах залежно від закономірностей розвитку схилів певних корисних копалин. За Е. Палієнком (1978), делювіальні розсипища корисних копалин є продуктами акумуляції на схилах. Утворення їх , яке залежить від поздовжнього профілю та морфології схилів (прямий, опуклий, увігнутий, комбінований), мікрорельєфу, ухилу, висоти, є першим кроком на шляху наступного переміщення корисного компонента за межі корінного родовища до місця концентрації. Відбувається сортування матеріалу за густиною під дією площинного змивання та гравітації. У рельєфі делювіальні розсипища пов’язані зі шлейфами акумуляції у нижніх частинах схилів та біля підніжжя.
Найвідоміші розсипища делювіального походження — розсипища алмазів в Якутії та Африці, гірського кришталю в Якутії, корунду в Казахстані.
Розміщення різних типів розсипищ залежно від їх геоморфологічного положення
Слайд 62Значення вивчення схилів і процесів на схилах полягає в тому,
що під час планування різних видів господарської діяльності потрібно враховувати
особливості рельєфу загалом і схилів зокрема. В інженерній геоморфології (Палієнко, 1978) значна увага приділяється стійкості схилів і геоморфологічному аспекту цього показника. Під час будівництва, наприклад, потрібно мати відомості з морфології, історії розвитку, генезису схилів, щодо інженерно-геологічних, гранулометричних, мінералогічних, фізико-хімічних властивостей, їхніх зв’язків у системі схил—водний потік, сучасних тектонічних рухів на цій ділянці земної кори, ґрунтів, радіаційного балансу і теплового режиму на схилах різної експозиції тощо.