Gleboznawstwo i geomorfologia

Transkrypt

1 Gleboznawstwo i geomorfologia Wykład dla studentów ochrony środowiska I rok...nie ma życia bez gleby, ani gleby bez życia Stanisław Miklaszewski (1907)

2 Gleboznawstwo i geomorfologia WYKŁAD 5: FORMY W OBRĘBIE KONTYNENTÓW

3 Megaformy albo morfostruktury znajdujące się w obrębie kontynentów to: niziny, wyżyny i góry. 1. Niziny Niziny to równinne lub prawie równinne formy ukształtowania terenów, które biegną od szelfów i rozpościerają się od poziomu morza do wysokości 300 m n.p.m. i zajmują 33% powierzchni lądów. Na podstawie kryteriów morfograficzno-morfometrycznych wydzielamy: a) niziny płaskie, równinne, b) niziny faliste o wysokościach względnych do 30 m, c) niziny pagórkowate o wysokościach względnych do 60 m.

4 1. Niziny Na podstawie kryteriów genetycznych rozróżniamy niziny: strukturalne, destrukcyjne. Niziny strukturalne są różnego pochodzenia. Są to powierzchnie akumulacji morskiej, rzecznej, lodowcowej i eolicznej. Niziny destrukcyjne obejmują nieodmłodzone powierzchnie zrównań (pedypleny i penepleny np. Finlandia) i powierzchnie zrównania zgodne z ułożeniem warstw.

5 2. Wyżyny Pojęcie wyżyn nie jest ściśle określone i bywa często zastępowane pojęciem płyty (p l a t e a u). W skład wyżyn wchodzą: a) płyty, a więc obszary wyżynne o poziomym ułożeniu warstw skalnych; b) obszary o rzeźbie krawędziowej i budowie monoklinalnej, gdzie progi strukturalne są predysponowane wychodniami skał o dużej odporności łagodnie zapadających w jednym kierunku; c) płaskowyże i płaskowzgórza, o budowie monoklinalnej i synklinalnej, mające często zrównaną wierzchowinę; d) obszary pagórkowate i pogarbione, o mniej więcej podobnej wysokości garbów i pagórów, rozdzielonych dolinami; e) obszary o budowie zrębowej - w ich powstaniu zasadniczą rolę odegrały uskoki.

6 2. Doliny rzeczne Doliny rzeczne - to podłużne obniżenia terenu o konsekwentnym spadku w jednym kierunku, które powstały przede wszystkim wskutek erozyjnej działalności rzeki, która zajmuje osiową, najniżej położoną część doliny. W obrębie form dolinnych można wyróżnić dno oraz zbocza.

7 2. Doliny rzeczne Dno rozciąga się wzdłuż osi doliny i może mieć zróżnicowaną szerokość, od kilku metrów do wielu kilometrów. Jego najniższą częścią jest koryto (lub koryta), wcięte w płaską powierzchnię równiny zalewowej. Na równinie zalewowej mogą znajdować się pozostałości dawnych koryt oraz mniejsze formy erozyjne i akumulacyjne powstające podczas wezbrań. Powyżej poziomu równiny zalewowej mogą występować spłaszczenia o rozciągłości zgodnej z biegiem doliny, rozdzielone stopniami terenowymi. Są to pozostałości dna doliny z wcześniejszych etapów jej rozwoju, określane jako terasy rzeczne. Dno doliny jest kształtowane przede wszystkim przez procesy fluwialne, a udział innych procesów (stokowych, eolicznych, związanych z działalnością organizmów żywych) ma niewielkie znaczenie.

8 2. Doliny rzeczne Powyżej dna doliny i systemu teras dennych wznoszą się zbocza doliny, czyli powierzchnie stokowe nachylone w kierunku dna doliny, o biegu generalnie równoległym do biegu rzeki. Powstały one wskutek wcinania się rzeki w podłoże, ale wraz z pogłębianiem doliny główną rolę w ich kształtowaniu przejmują procesy stokowe. Zbocza zbudowane są ze skał podłoża lub - na obszarach nizinnych - z utworów niezwiązanych z działalnością akumulacyjną danej rzeki (w Polsce są to najczęściej utwory środowiska lodowcowego), aczkolwiek w ich obrębie mogą występować relikty starych den dolinnych z pokrywą osadową. Rzeźba zboczy dolinnych jest bardzo różnorodna, mogą się także znacznie różnić pod względem nachylenia.

9 2.1. Typy dolin rzecznych Według klasyfikacji genetyczno-wiekowej wyróżniamy: doliny konsekwentne (k), zgodne z nachyleniem powierzchni inicjalnej. Tworzą się jako pierwsze; doliny subsekwentne (s), prostopadłe do dolin konsekwentnych i zwykle wykorzystujące pasy występowania skał podłoża o mniejszej odporności; doliny resekwentne (r), równoległe do konsekwentnych i zgodne z nachyleniem powierzchni pierwotnej, ale uchodzące do dolin subsekwentnych; młodsze od dwóch dolin wymienionych uprzednio; doliny obsekwentne (o), uchodzące do dolin subsekwentnych, ale o kierunku przeciwnym do nachylenia powierzchni inicjalnej; doliny insekwentne (i), nie mające wyraźnego związku ze strukturą.

10 2.1. Typy dolin rzecznych (k) doliny konsekwentne (s) doliny subsekwentne (r) doliny resekwentne (o) doliny obsekwentne (i) doliny insekwentne

11 Gardziele i jary Są to doliny o wąskim dnie i bardzo stromych zboczach, typowe dla obszarów górskich o dużych różnicach wysokości. Gardzielą określa się odcinek, na którym szerokość dna jest tożsama z szerokością koryta, a zbocza są urwiste, nierzadko przewieszone. Gardziel jest wyżłobiona w litej skale, dlatego koryto ma na ogół charakter skalny, z licznymi progami, wodospadami i kotłami eworsyjnymi. Ma zwykle duży spadek podłużny, umożliwiający transport głazów znacznej wielkości do niżej położonego odcinka. Jar to dolina nieco szersza od gardzieli, o mniej nachylonych, choć nadal bardzo stromych i przynajmniej częściowo skalistych zboczach (około ). Koryto nie zajmuje już całej szerokości dna; pomiędzy nim a podstawą zboczy znajdują się tylko wąskie listwy zbudowane z materiału przemieszczanego ze zboczy i osadzanego przez strumień.

12 Kaniony Szczególną odmianą jaru jest kanion, czyli dolina o cechach jaru, wycięta w płycie zbudowanej ze skał osadowych o charakterystycznym schodkowatym profilu zbocza. Składa się ono z przemiennie występujących odcinków stromych lub urwisk w miejscach występowania skał odporniejszych oraz odcinków mniej nachylonych lub spłaszczeń tam, gdzie znajdują się wychodnie skał mało odpornych. Najbardziej znanym przykładem doliny tego typu jest dolina rzeki Kolorado w Stanach Zjednoczonych na odcinku Wielkiego Kanionu, gdzie wyrazistości rzeźby zboczy doliny suchy klimat, cienka pokrywa zwietrzelinowa i skąpa roślinność.

13 Kaniony Kanion rzeki Kolorado, USA

14 Doliny wciosowe Doliny wciosowe (lub wciosy) są powszechnym typem dolin w obszarach górskich, zwłaszcza zbudowanych z mniej odpornych skał i dźwiganych w umiarkowanym tempie. Ich wyróżniającą cechą jest profil poprzeczny przypominający literę V, dlatego też bywają one określane jako doliny V-kształtne. Rozwartość wciosu jest różna, tak jak różne mogą być nachylenia zboczy. Doliny wciosowe rozcinające wychodnie skał odpornych mają zwykle zbocza strome (30-50 ), w skałach miękkich nachylenie zboczy może wynosić zaledwie około 10. Dno dolin wciosowych jest na ogół wąskie, ale koryta tylko na pewnych odcinkach są wycięte bezpośrednio w podłożu skalnym.

15 Doliny płaskodenne Doliny płaskodenne cechują się szerokim płaskim dnem, w obrębie którego aktywne koryto zajmuje wąską strefę. Dotyczy to dolin rzek jednokorytowych o pojedynczym nurcie i rzek wielokorytowych. W rzekach roztokowych system aktywnych koryt może rozciągać się na całą szerokość dna doliny. Płaskie dno doliny powstaje na dwa sposoby: przez wydajną erozję boczną przy stałej podstawie erozyjnej. Podcinanie brzegów na odcinkach, gdzie koryto znajduje się przy zboczu doliny, powoduje ich cofanie i poszerzanie dna. W dolinach tego typu pod cienką warstwą utworów rzecznych znajduje się płaskie dno wycięte w materiale podłoża, niezwiązanym genetycznie ze współczesną działalnością rzeki;

16 Doliny płaskodenne przez zasypanie (agradację) wcześniejszej doliny wciosowej osadami przez siebie naniesionymi. Do zasypania dochodzi, gdy nastąpi podniesienie poziomu bazy erozyjnej, na przykład wskutek wzrostu poziomu oceanu światowego, wskutek osłabienia wydolności transportowej rzeki lub zwiększonej dostawy rumowiska z dopływów i stoków. Agradacja może też być wymuszona działalnością człowieka.

17 Doliny nieckowate Przekrój poprzeczny doliny nieckowatej wyróżnia się spośród innych dolin brakiem wyraźnych załomów wklęsłych między dnem doliny a zboczami. Wiele z tych dolin nie ma stale aktywnego koryta rzecznego, a rola procesów fluwialnych jest podrzędna w stosunku do procesów denudacyjnych, kształtujących stoki. Wśród nich największe znaczenie przypisuje się spłukiwaniu. Na obszarze Polski występują tzw. suche doliny denudacyjne płytkie i szerokie niecki rozcinających stoki wysoczyzn, obszarów wyżynnych i pogórskich. Są one szczególnie typowe dla terenów zbudowanych z utworów gliniastych i pyłowych, gdzie mogą tworzyć rozbudowane, rozgałęzione systemy.

18 3. Terasy rzeczne Fragmenty dawnych równin zalewowych, znajdujące się powyżej współczesnej równiny zalewowej, są określane jako terasy rzeczne. Składają się z dwóch elementów morfologicznych: równiny terasowej i stoku terasy o nachyleniu 10-30, rozdzielonych wyraźnym załomem wypukłym. Wysokość stoku może być bardzo różna, od 1-2 m do kilkudziesięciu metrów w obszarach podlegających szybkiemu tektonicznemu dźwiganiu. Podobnie zróżnicowana jest szerokość równin terasowych. W dnach dolin dużych rzek nizinnych mogą osiągać kilkaset metrów szerokości.

19 3. Terasy rzeczne Terasy rzeczne występują w obrębie dna doliny, gdzie tworzą na ogół ciągłe poziomy morfologiczne, oraz na zboczach, w postaci szczątkowo zachowanych listew i półek. Liczba teras w poszczególnych dolinach jest różna. W małych dolinach 1. i 2. rzędu mogą one nie występować w ogóle, natomiast w dolinach dużych rzek może występować nawet kilkanaście poziomów terasowych, występujących w piętrowym, schodkowym układzie.

20 3. Terasy rzeczne Z punktu widzenia budowy wewnętrznej wyróżnia się trzy rodzaje teras: najpowszechniejsze i najłatwiejsze do rozpoznania są terasy osadowe, zbudowane z utworów rzecznych. Na równinach teras tego typu można spotkać mniejsze formy rzeźby fluwialnej: relikty dawnych koryt, basenów powodziowych i wałów brzegowych (A). przeciwieństwem teras osadowych są terasy skalne, których płaskie powierzchnie są wycięte w skałach podłoża, a utwory rzeczne w ich obrębie nie występują (D). pośrednią pozycję zajmują terasy skalno-osadowe, mające ścięty skalny cokół przykryty warstwą utworów rzecznych o zróżnicowanej grubości (B, C).

21 3. Terasy rzeczne Według najprostszego scenariusza powstawanie terasy rzecznej odbywa się w następujących etapach: etap pierwszy (A) - w wyniku erozji powstaje forma dolinna; etap drugi (B) - transport i prowadzą do powstania równiny zalewowej w najniżej położonej części doliny; etap trzeci (C) - ożywienie erozji wgłębnej prowadzi do rozcięcia równiny zalewowej i pozostawienia jej poza zasięgiem wód wezbraniowych; etap czwarty (D) - wskutek erozji bocznej tworzy się nowa równina zalewowa na niższym poziomie, oddzielona od starszej równiny wyraźnym stopniem terenowym.

22 3. Terasy rzeczne

23 4. Strefa przybrzeżna Inaczej strefa litoralna. Powstaje na skutek działania procesów litoralnych (działanie wody) oraz organizmów żywych, na wąski pas na styku lądów i oceanów. Wyróżniamy 3 formy w tej strefie: wybrzeże, odnoszące się do pasa przebiegającego na styku lądu i morza, kształtowanego przez procesy litoralne, zarówno w sposób bezpośredni, jak i pośredni; brzeg, czyli obszar położony pomiędzy najdalszym i najmniejszym zasięgiem napływających wód morskich, podlegający bezpośredniemu działaniu rzeźbotwórczych procesów litoralnych; linia brzegowa, odpowiadająca średniemu położeniu linii wody, czyli linii styku powierzchni lądu i morza.

24 4. Strefa przybrzeżna Określenie strefa brzegowa ma szersze znaczenie niż brzeg i obejmuje także obszar stale pozostający pod wodą, nazywany podbrzeżem. Jego granicę od strony morza wyznacza głębokość, na której rozpoczyna się oddziaływanie falowania na dno. Obszar położony poza zasięgiem bezpośredniego oddziaływania wody morskiej jest określany jako nadbrzeże.

25 4.1. Klify Stromo nachylone lub pionowe odcinki stoku, wyrastające bezpośrednio z morza lub ograniczające od strony lądu skalną platformę przybrzeżną nazywa się klifami. Wysokość klifów jest uzależniona od charakteru rzeźby nadbrzeża i bardzo zróżnicowana, od kilku do ponad 200 m w przypadku wielkich urwisk. Masywne, twarde skały, jak granit lub bazalt, tworzą na ogół urwiska, klify w skałach miękkich (np. kredzie piszącej, słabo skonsolidowanych piaskowcach, łupkach) są z reguły niższe i nachylone pod kątem Większości klifów towarzyszą od strony morza szerokie, opadające do morza skalne platformy abrazyjne. Ich średnie nachylenie wynosi około 1, szerokość od kilkudziesięciu do kilkuset metrów.

26 4.2. Plaże Plaże to najpowszechniej występujące formy akumulacji litoralnej; stanowią około 40% łącznej długości wybrzeży obszarów lądowych. Zbudowane są z luźnych ziaren mineralnych, zwykle kwarcowych (stąd jasna barwa większości plaż) i stosunkowo dobrze obtoczonych (frakcja piaszczysta). Wokół wysp pochodzenia wulkanicznego mogą występować plaże zbudowane z materiału wulkanicznego i wówczas piaski plażowe mają ciemną barwę. Miejscami plaże są zbudowane z materiału znacznie grubszego, należącego do frakcji głazowej (>20 mm). Utwory plażowe mogą też zawierać fragmenty organiczne, przede wszystkim pokruszone muszle. Na ogół plaże są tworzone przez taki materiał, jaki jest dostarczany na dany odcinek wybrzeża ze źródeł lądowych, brzegowych i podmorskich.

27 4.2. Plaże W profilu poprzecznym plaży wyróżniane są skłon plaży, opadający w kierunku morza, oraz położony od strony lądu wał burzowy o płaskiej lub lekko wypukłej powierzchni. Jego położenie wyznacza maksymalny zasięg napływu fal, a wielkość odzwierciedla siłę sztormów. Nachylenie plaży waha się od 2 dla drobnego piasku do 20 w przypadku występowania otoczaków, a jej profile poprzeczne przybierają różne kształty. Równolegle do plaży, w przybrzeżnej części akwenu, występują podwodne wały i ławice określane jako rewy o wysokości od 1-2 do nawet ponad 10 m.

28 4.2. Plaże Aby powstała plaża, musi być na tyle duża dostawa materiału mineralnego, żeby falowanie i prądy przybrzeżne nie były w stanie go usunąć. Istnieją trzy główne źródła dostawy materiału: fluwialne - materiał jest dostarczany przez rzeki płynące z głębi lądu, a następnie rozprowadzany wzdłuż brzegu przez prądy przybrzeżne; podmorskie - materiał pochodzi z rozmywania dna morskiego w strefie przybrzeżnej i wyrzucania na ląd przez napływające fale; brzegowe - z podcinanych klifów i wydm podlegających erozji.

29 4.3. Wybrzeża koralowe Wyjątkowe pod względem geomorfologicznym są wybrzeża koralowe. Główną rolę w ich kształtowaniu odgrywają procesy biologiczne, a rola czynników mechanicznych, związanych z oddziaływaniem falowania i prądów, polega na przekształcaniu pierwotnych struktur biogenicznych. Budowle koralowe są złożonymi ekosystemami, tworzonymi nie tylko przez koralowce stanowiące ich szkielet, ale także przez inne organizmy morskie (glony, okrzemki, mięczaki). Są także przestrzenią życiową dla wielu innych reprezentantów podmorskiej flory i fauny. Wraz z upływem czasu szkielet jest wypełniany przez fragmenty innych organizmów oraz wytrącający się węglan wapnia i powstają masywne, kopułopodobne budowle węglanowe określane jako biohermy.

30 4.3. Wybrzeża koralowe Ze względu na położenie budowli koralowych względem linii brzegowej są wyróżniane następujące typy raf: rafy przybrzeżne występujące bezpośrednio przy brzegu w postaci łagodnie obniżającej się platformy o szerokości do kilkuset metrów i rosnącej w stronę morza grubości. W niektórych przypadkach platforma jest oddzielona od brzegu do 3 m głębokości, zamienianym podczas odpływu w płytką lagunę. Rafy przybrzeżne występują między innymi na wybrzeżu Morza Czerwonego; rafy barierowe są oddzielone od brzegu obszerną laguną, dochodzącą nawet do kilkunastu kilometrów szerokości. Ich przebieg jest ogólnie równoległy do brzegu. Zwykle mają one charakter szerokiej platformy (do 1 km), obniżającej się łagodnie w stronę lądu, a bardzo stromo (do 50 ) w stronę otwartego morza. Najdłuższą rafą barierową na Ziemi jest Wielka Rafa Koralowa w Australii, o rozciągłości około 2000 km;

31 4.3. Wybrzeża koralowe atole o charakterze kolistych lub nieregularnych w zarysie pierścieni na otwartym oceanie. Otaczają one wewnętrzną płytką lagunę, połączoną z otwartym morzem jednym lub kilkoma kanałami, umożliwiającymi wymianę wód i żeglugę. Średnica atoli wynosi od kilkuset metrów do kilkunastu kilometrów.

32 Dziękuję za uwagę