Геоморфология: Наука о формировании земной поверхности

Введение

Научное изучение форм земной поверхности
научный журнал

Геоморфология (от древнегреческого: γῆ, gê, "земля"; μορφή, morphḗ, "форма"; и λόγος, lógos, "изучение") – это научная дисциплина, изучающая происхождение и эволюцию топографических и батиметрических форм рельефа, создаваемых физическими, химическими или биологическими процессами, действующими на или вблизи поверхности Земли. Геоморфологи стремятся понять причины, обуславливающие облик ландшафтов, историю и динамику форм рельефа, а также прогнозировать изменения, используя сочетание полевых наблюдений, физических экспериментов и численного моделирования. Геоморфологи работают в рамках таких дисциплин, как физическая география, геология, геодезия, инженерная геология, археология, климатология и геотехническая инженерия. Широкий спектр интересов способствует разнообразию исследовательских подходов и направлений в этой области.

Обзор

Поверхность Земли формируется сочетанием поверхностных процессов, создающих ландшафты, и геологических процессов, вызывающих тектоническое поднятие и опускание, а также формирующих береговую географию. Поверхностные процессы включают в себя воздействие воды, ветра, льда, лесных пожаров и живых организмов на поверхности Земли, наряду с химическими реакциями, формирующими почвы и изменяющими свойства материалов, стабильность и скорость изменения топографии под действием силы тяжести, а также другие факторы, такие как (в относительно недавнем прошлом) антропогенное изменение ландшафта. Многие из этих факторов тесно связаны с климатом. Геологические процессы включают поднятие горных хребтов, рост вулканов, изостатические изменения высоты земной поверхности (иногда в ответ на поверхностные процессы) и образование глубоких осадочных бассейнов, где поверхность Земли опускается и заполняется материалом, эродированным из других частей ландшафта. Таким образом, поверхность Земли и ее топография представляют собой результат взаимодействия климатических, гидрологических и биологических факторов с геологическими процессами, или, иными словами, взаимодействие литосферы Земли с ее гидросферой, атмосферой и биосферой. Крупномасштабные формы рельефа Земли иллюстрируют это взаимодействие поверхностных и подземных процессов. Горные пояса поднимаются в результате геологических процессов. Разрушение этих возвышенных регионов производит осадочный материал, который транспортируется и откладывается в другом месте в ландшафте или у побережья. В уменьшающихся масштабах действуют аналогичные принципы, когда отдельные формы рельефа эволюционируют в ответ на баланс аккумулятивных процессов (поднятие и осаждение) и деструктивных процессов (оседание и эрозия). Часто эти процессы оказывают непосредственное влияние друг на друга: ледяные щиты, вода и осадочные отложения – все это нагрузки, которые изменяют топографию посредством флексурной изостазии. Топография может изменять местный климат, например, посредством орографических осадков, которые, в свою очередь, изменяют топографию, изменяя гидрологический режим, в котором она развивается. Многие геоморфологи особенно заинтересованы в потенциальной обратной связи между климатом и тектоникой, опосредованной геоморфными процессами. Помимо этих масштабных вопросов, геоморфологи рассматривают более конкретные или локальные проблемы. Ледниковые геоморфологи изучают ледниковые отложения, такие как морены, эскеры и приледниковые озера, а также ледниковые эрозионные формы, чтобы построить хронологии как небольших ледников, так и крупных ледяных щитов и понять их движение и воздействие на ландшафт. Флювиальные геоморфологи сосредотачиваются на реках, на том, как они переносят осадочный материал, мигрируют по ландшафту, врезаются в скальные породы, реагируют на изменения окружающей среды и тектоники и взаимодействуют с человеком. Почвенные геоморфологи изучают почвенные профили и химию, чтобы узнать об истории конкретного ландшафта и понять, как взаимодействуют климат, биота и горные породы. Другие геоморфологи изучают формирование и изменение склонов холмов. Еще одни исследуют взаимосвязь между экологией и геоморфологией. Поскольку геоморфология определяется как охватывающая все, что связано с поверхностью Земли и ее изменением, это широкая область с множеством аспектов. Геоморфологи используют широкий спектр методов в своей работе. Это может включать полевые работы и сбор полевых данных, интерпретацию данных дистанционного зондирования, геохимический анализ и численное моделирование физики ландшафтов. Геоморфологи могут использовать геохронологию, применяя методы датирования для измерения скорости изменений поверхности. Методы измерения рельефа местности имеют важное значение для количественного описания формы поверхности Земли и включают дифференциальный GPS, дистанционные цифровые модели рельефа местности и лазерное сканирование для количественной оценки, изучения и создания иллюстраций и карт. Практическое применение геоморфологии включает оценку опасности (например, прогнозирование и смягчение последствий оползней), регулирование рек и восстановление ручьев, а также защиту побережья. Планетарная геоморфология изучает формы рельефа на других планетах земного типа, таких как Марс. Изучаются признаки воздействия ветра, речных, ледниковых, массовых сдвигов, метеоритных ударов, тектонических и вулканических процессов. Эта работа не только помогает лучше понять геологическую и атмосферную историю этих планет, но и расширяет геоморфологическое изучение Земли. Планетарные геоморфологи часто используют земные аналоги для помощи в изучении поверхности других планет.

Earth's surface is modified by a combination of surface processes that shape landscapes, and geologic processes that cause tectonic uplift and subsidence, and shape the coastal geography. Surface processes comprise the action of water, wind, ice, wildfire, and life on the surface of the Earth, along with chemical reactions that form soils and alter material properties, the stability and rate of change of topography under the force of gravity, and other factors, such as (in the very recent past) human alteration of the landscape. Many of these factors are strongly mediated by climate. Geologic processes include the uplift of mountain ranges, the growth of volcanoes, isostatic changes in land surface elevation (sometimes in response to surface processes), and the formation of deep sedimentary basins where the surface of the Earth drops and is filled with material eroded from other parts of the landscape. The Earth's surface and its topography therefore are an intersection of climatic, hydrologic, and biologic action with geologic processes, or alternatively stated, the intersection of the Earth's lithosphere with its hydrosphere, atmosphere, and biosphere. The broad scale topographies of the Earth illustrate this intersection of surface and subsurface action. Mountain belts are uplifted due to geologic processes. Denudation of these high uplifted regions produces sediment that is transported and deposited elsewhere within the landscape or off the coast. On progressively smaller scales, similar ideas apply, where individual landforms evolve in response to the balance of additive processes (uplift and deposition) and subtractive processes (subsidence and erosion). Often, these processes directly affect each other: ice sheets, water, and sediment are all loads that change topography through flexural isostasy. Topography can modify the local climate, for example through orographic precipitation, which in turn modifies the topography by changing the hydrologic regime in which it evolves. Many geomorphologists are particularly interested in the potential for feedbacks between climate and tectonics, mediated by geomorphic processes. In addition to these broad scale questions, geomorphologists address issues that are more specific or more local. Glacial geomorphologists investigate glacial deposits such as moraines, eskers, and proglacial lakes, as well as glacial erosional features, to build chronologies of both small glaciers and large ice sheets and understand their motions and effects upon the landscape. Fluvial geomorphologists focus on rivers, how they transport sediment, migrate across the landscape, cut into bedrock, respond to environmental and tectonic changes, and interact with humans. Soils geomorphologists investigate soil profiles and chemistry to learn about the history of a particular landscape and understand how climate, biota, and rock interact. Other geomorphologists study how hillslopes form and change. Still others investigate the relationships between ecology and geomorphology. Because geomorphology is defined to comprise everything related to the surface of the Earth and its modification, it is a broad field with many facets. Geomorphologists use a wide range of techniques in their work. These may include fieldwork and field data collection, the interpretation of remotely sensed data, geochemical analyses, and the numerical modelling of the physics of landscapes. Geomorphologists may rely on geochronology, using dating methods to measure the rate of changes to the surface. Terrain measurement techniques are vital to quantitatively describe the form of the Earth's surface, and include differential GPS, remotely sensed digital terrain models and laser scanning, to quantify, study, and to generate illustrations and maps. Practical applications of geomorphology include hazard assessment (such as landslide prediction and mitigation), river control and stream restoration, and coastal protection. Planetary geomorphology studies landforms on other terrestrial planets such as Mars. Indications of effects of wind, fluvial, glacial, mass wasting, meteor impact, tectonics and volcanic processes are studied. This effort not only helps better understand the geologic and atmospheric history of those planets but also extends geomorphological study of the Earth. Planetary geomorphologists often use Earth analogues to aid in their study of surfaces of other planets.

История

За исключением нескольких заметных исключений в античности, геоморфология – относительно молодая наука, развитие которой связано с ростом интереса к другим земным наукам в середине XIX века. В этом разделе представлен краткий очерк основных фигур и событий, повлиявших на её становление.

Древняя геоморфология

Изучение форм рельефа и эволюции земной поверхности восходит к ученым классической Греции. В V веке до н.э. греческий историк Геродот, основываясь на наблюдениях за почвами, утверждал, что дельта Нила активно нарастает в Средиземное море, и оценил ее возраст. В IV веке до н.э. греческий философ Аристотель предположил, что из-за переноса осадочных пород в море, эти моря в конечном итоге заполнятся, а суша опустится. Он утверждал, что это приведет к тому, что суша и вода в конечном итоге поменяются местами, после чего процесс начнется снова в бесконечном цикле. В своей работе «De Natura Fossilium» 1546 года немецкий металлург и минералог Георгий Агрикола (1494–1555) писал об эрозии и естественном выветривании. Еще одна ранняя теория геоморфологии была разработана китайским ученым и государственным деятелем династии Сун Шэнь Куо (1031–1095). Она основывалась на его наблюдениях морских окаменелостей ракушек в геологическом слое горы, расположенной в сотнях миль от Тихого океана. Заметив, что двустворчатые раковины располагаются горизонтально вдоль среза скалы, он предположил, что скала когда-то была местом древнего морского побережья, которое сместилось на сотни миль на протяжении веков. Он пришел к выводу, что земля была преобразована и сформирована эрозией горных пород и отложением ила, после наблюдения за необычными естественными эрозиями гор Тайхан и горы Янданг вблизи Вэньчжоу. Кроме того, он выдвинул теорию постепенного изменения климата на протяжении столетий, когда были обнаружены древние окаменелые бамбуки, сохранившиеся под землей в сухом северном климатическом поясе Янчжоу, который сейчас является современным Янъанем, провинция Шэньси. Ранее китайские авторы также высказывали идеи об изменении форм рельефа. Ученый-чиновник Ду Ю (222–285) из династии Западных Цзинь предсказал, что две монументальные стелы, запечатлевшие его достижения – одна захороненная у подножия горы, а другая воздвигнутая на вершине – со временем изменят свои относительные положения, как и холмы и долины. Даосский алхимик Ге Хун (284–364) создал вымышленный диалог, в котором бессмертная Магу объяснила, что территория Восточно-Китайского моря когда-то была землей, покрытой тутовыми деревьями.

The study of landforms and the evolution of the Earth's surface can be dated back to scholars of Classical Greece. In the 5th century BC, Greek historian Herodotus argued from observations of soils that the Nile delta was actively growing into the Mediterranean Sea, and estimated its age. In the 4th century BC, Greek philosopher Aristotle speculated that due to sediment transport into the sea, eventually those seas would fill while the land lowered. He claimed that this would mean that land and water would eventually swap places, whereupon the process would begin again in an endless cycle. In his De Natura Fossilium of 1546, German metallurgist and mineralogist Georgius Agricola (1494–1555) wrote about erosion and natural weathering. Another early theory of geomorphology was devised by Song dynasty Chinese scientist and statesman Shen Kuo (1031–1095). This was based on his observation of marine fossil shells in a geological stratum of a mountain hundreds of miles from the Pacific Ocean. Noticing bivalve shells running in a horizontal span along the cut section of a cliffside, he theorized that the cliff was once the pre historic location of a seashore that had shifted hundreds of miles over the centuries. He inferred that the land was reshaped and formed by soil erosion of the mountains and by deposition of silt, after observing strange natural erosions of the Taihang Mountains and the Yandang Mountain near Wenzhou. Furthermore, he promoted the theory of gradual climate change over centuries of time once ancient petrified bamboos were found to be preserved underground in the dry, northern climate zone of Yanzhou, which is now modern day Yan'an, Shaanxi province. Previous Chinese authors also presented ideas about changing landforms. Scholar official Du Yu (222–285) of the Western Jin dynasty predicted that two monumental stelae recording his achievements, one buried at the foot of a mountain and the other erected at the top, would eventually change their relative positions over time as would hills and valleys. Daoist alchemist Ge Hong (284–364) created a fictional dialogue where the immortal Magu explained that the territory of the East China Sea was once a land filled with mulberry trees.

Ранняя современная геоморфология

Термин геоморфология, по-видимому, впервые был использован Лауманом в работе 1858 года, написанной на немецком языке. Кит Тинклер предположил, что слово вошло в общее употребление на английском, немецком и французском языках после того, как Джон Уэсли Пауэлл и В. Дж. МакГи использовали его во время Международной геологической конференции 1891 года. Джон Эдвард Марр в своей книге «Научное исследование пейзажа» рассматривал её как «вводный трактат по геоморфологии, предмету, возникшему из союза геологии и географии». Ранней популярной геоморфологической моделью был географический цикл, или цикл эрозии – модель крупномасштабной эволюции ландшафта, разработанная Уильямом Моррисом Дэвисом в период с 1884 по 1899 год. Например, в отношении форм долин, униформизм постулировал последовательность, в которой река протекает по равнинной местности, постепенно углубляя долину, пока боковые долины не будут разрушены, вновь сглаживая поверхность, хотя и на более низком уровне. Считалось, что тектонический подъем может затем запустить цикл заново. В десятилетия, последовавшие за разработкой этой идеи Дэвисом, многие исследователи геоморфологии стремились вписать свои результаты в эту структуру, известную сегодня как «девизианская». Он также подчеркнул, что во многих ландшафтах эволюция склонов происходит за счет врезания (backwearing) скал, а не за счет снижения поверхности в стиле Дэвиса, и его наука, как правило, делала акцент на поверхностных процессах, а не на детальном понимании истории поверхности конкретной местности. Пенк был немцем, и на протяжении жизни его идеи временами подвергались резкой критике со стороны англоязычного геоморфологического сообщества. И Дэвис, и Пенк стремились поставить изучение эволюции земной поверхности на более обобщенную, глобально значимую основу, чем это было сделано ранее. В начале XIX века авторы, особенно в Европе, склонны были объяснять форму ландшафтов местным климатом и, в частности, специфическим воздействием оледенения и перигляциальных процессов. В отличие от этого, и Дэвис, и Пенк стремились подчеркнуть важность эволюции ландшафтов во времени и общность процессов, формирующих земную поверхность в различных ландшафтах и при различных условиях. В начале 1900-х годов изучение геоморфологии регионального масштаба называлось «физиографией». Позднее физиография стала рассматриваться как сокращение от «физического» и «географии», и, следовательно, как синоним физической географии, что привело к спорам относительно предметной области этой дисциплины. Некоторые геоморфологи придерживались геологической основы физиографии и подчеркивали концепцию физиографических регионов, в то время как среди географов существовала противоположная тенденция – приравнивать физиографию к «чистой морфологии», отделенной от её геологического наследия. В период после Второй мировой войны развитие исследований процессов, климата и количественных методов привело к тому, что многие ученые-землеведы предпочли термин «геоморфология», чтобы подчеркнуть аналитический, а не описательный подход к изучению ландшафтов.

The term geomorphology seems to have been first used by Laumann in an 1858 work written in German. Keith Tinkler has suggested that the word came into general use in English, German and French after John Wesley Powell and W. J. McGee used it during the International Geological Conference of 1891. John Edward Marr in his The Scientific Study of Scenery considered his book as, 'an Introductory Treatise on Geomorphology, a subject which has sprung from the union of Geology and Geography'. An early popular geomorphic model was the geographical cycle or cycle of erosion model of broad scale landscape evolution developed by William Morris Davis between 1884 and 1899. With regard to valley forms, for example, uniformitarianism posited a sequence in which a river runs through a flat terrain, gradually carving an increasingly deep valley, until the side valleys eventually erode, flattening the terrain again, though at a lower elevation. It was thought that tectonic uplift could then start the cycle over. In the decades following Davis's development of this idea, many of those studying geomorphology sought to fit their findings into this framework, known today as "Davisian". He also emphasised that in many landscapes slope evolution occurs by backwearing of rocks, not by Davisian style surface lowering, and his science tended to emphasise surface process over understanding in detail the surface history of a given locality. Penck was German, and during his lifetime his ideas were at times rejected vigorously by the English speaking geomorphology community. Both Davis and Penck were trying to place the study of the evolution of the Earth's surface on a more generalized, globally relevant footing than it had been previously. In the early 19th century, authors – especially in Europe – had tended to attribute the form of landscapes to local climate, and in particular to the specific effects of glaciation and periglacial processes. In contrast, both Davis and Penck were seeking to emphasize the importance of evolution of landscapes through time and the generality of the Earth's surface processes across different landscapes under different conditions. During the early 1900s, the study of regional scale geomorphology was termed "physiography". Physiography later was considered to be a contraction of "physical" and "geography", and therefore synonymous with physical geography, and the concept became embroiled in controversy surrounding the appropriate concerns of that discipline. Some geomorphologists held to a geological basis for physiography and emphasized a concept of physiographic regions while a conflicting trend among geographers was to equate physiography with "pure morphology", separated from its geological heritage. In the period following World War II, the emergence of process, climatic, and quantitative studies led to a preference by many earth scientists for the term "geomorphology" in order to suggest an analytical approach to landscapes rather than a descriptive one.

Климатическая геоморфология

В эпоху Нового Империализма в конце 19-го века европейские исследователи и ученые путешествовали по всему миру, принося описания ландшафтов и форм рельефа. По мере накопления географических знаний эти наблюдения систематизировались в поисках региональных закономерностей. Климат таким образом стал важнейшим фактором для объяснения распределения форм рельефа в крупном масштабе. Возникновение климатической геоморфологии было предсказано работами Владимира Кёппена, Василия Докучаева и Андреаса Шимпера. Вильям Моррис Дэвис, ведущий геоморфолог своего времени, признал роль климата, дополнив свой «нормальный» цикл эрозии умеренного климата засушливыми и ледниковыми циклами. Тем не менее, интерес к климатической геоморфологии также был реакцией на геоморфологию Дэвиса, которая к середине 20-го века считалась не новаторской и вызывала сомнения. Ранняя климатическая геоморфология развивалась преимущественно в континентальной Европе, в то время как в англоязычном мире эта тенденция не проявилась явно до публикации Л. К. Пелтье в 1950 году о перигляциальном цикле эрозии. Критика Стоддарта оказалась «разрушительной», что привело к снижению популярности климатической геоморфологии в конце 20-го века. Геоморфология начала опираться на прочную количественную основу в середине 20-го века. Продолжая ранние работы Гроув Карла Гилберта, выполненные на рубеже 20-го века, эти методы позволили прогнозировать прошлое и будущее поведение ландшафтов на основе текущих наблюдений и впоследствии развились в современную тенденцию высоко количественного подхода к геоморфным задачам. Многие новаторские и широко цитируемые ранние геоморфологические исследования были опубликованы в «Бюллетене Геологического общества Америки», но получили немного цитирований до 2000 года (они являются примерами «спящих красавиц»), когда наблюдался значительный рост исследований в области количественной геоморфологии. Количественная геоморфология может включать динамику жидкостей и механику твердого тела, геоморфометрию, лабораторные исследования, полевые измерения, теоретические работы и моделирование полной эволюции ландшафта. Эти подходы используются для понимания выветривания и образования почв, переноса осадочного материала, изменений ландшафта и взаимодействия между климатом, тектоникой, эрозией и аккумуляцией. В Швеции докторская диссертация Филипа Хюльстрема «Река Фирис» (1935) содержала одно из первых количественных исследований геоморфологических процессов. Его ученики продолжили эту работу, проводя количественные исследования массового переноса (Андерс Рапп), речного переноса (Аке Сандборг), дельтового осадконакопления (Вальтер Аксельсон) и береговых процессов (Джон О. Норрман). Это привело к формированию «Уппсальской школы физической географии».

During the age of New Imperialism in the late 19th century European explorers and scientists traveled across the globe bringing descriptions of landscapes and landforms. As geographical knowledge increased over time these observations were systematized in a search for regional patterns. Climate emerged thus as prime factor for explaining landform distribution at a grand scale. The rise of climatic geomorphology was foreshadowed by the work of Wladimir Köppen, Vasily Dokuchaev and Andreas Schimper. William Morris Davis, the leading geomorphologist of his time, recognized the role of climate by complementing his "normal" temperate climate cycle of erosion with arid and glacial ones. Nevertheless, interest in climatic geomorphology was also a reaction against Davisian geomorphology that was by the mid 20th century considered both un innovative and dubious. Early climatic geomorphology developed primarily in continental Europe while in the English speaking world the tendency was not explicit until L. C. Peltier's 1950 publication on a periglacial cycle of erosion. The criticism by Stoddart proved "devastating" sparking a decline in the popularity of climatic geomorphology in the late 20th century.]] Geomorphology was started to be put on a solid quantitative footing in the middle of the 20th century. Following the early work of Grove Karl Gilbert around the turn of the 20th century, These methods began to allow prediction of the past and future behavior of landscapes from present observations, and were later to develop into the modern trend of a highly quantitative approach to geomorphic problems. Many groundbreaking and widely cited early geomorphology studies appeared in the Bulletin of the Geological Society of America, and received only few citations prior to 2000 (they are examples of "sleeping beauties") when a marked increase in quantitative geomorphology research occurred. Quantitative geomorphology can involve fluid dynamics and solid mechanics, geomorphometry, laboratory studies, field measurements, theoretical work, and full landscape evolution modeling. These approaches are used to understand weathering and the formation of soils, sediment transport, landscape change, and the interactions between climate, tectonics, erosion, and deposition. In Sweden Filip Hjulström's doctoral thesis, "The River Fyris" (1935), contained one of the first quantitative studies of geomorphological processes ever published. His students followed in the same vein, making quantitative studies of mass transport (Anders Rapp), fluvial transport (Åke Sundborg), delta deposition (Valter Axelsson), and coastal processes (John O. Norrman). This developed into "the Uppsala School of Physical Geography".

Современная геоморфология

Сегодня область геоморфологии охватывает очень широкий спектр различных подходов и интересов. Многие геоморфные системы лучше всего понимаются с точки зрения стохастичности происходящих в них процессов, то есть вероятностных распределений величин событий и периодов их повторения. Это, в свою очередь, указало на важность хаотического детерминизма для формирования ландшафтов и на то, что свойства ландшафтов лучше всего рассматривать статистически. Одни и те же процессы в одних и тех же ландшафтах не всегда приводят к одинаковым результатам. По мнению Карны Лидмар Бергстрем, региональная география с 1990-х годов больше не признается основным научным сообществом в качестве основы для геоморфологических исследований. Несмотря на снижение значимости, климатическая геоморфология продолжает существовать как область исследований, дающая актуальные результаты. В последнее время обеспокоенность глобальным потеплением вызвала новый интерес к этой области. Сложности, присущие данной модели, обусловили развитие геоморфологических исследований по другим направлениям. В отличие от ее спорного статуса в геоморфологии, модель цикла эрозии является распространенным подходом для установления хронологии денудации и, следовательно, важной концепцией в исторической геологии. Признавая ее недостатки, современные геоморфологи Эндрю Годи и Карна Лидмар Бергстрем высоко оценили ее элегантность и педагогическую ценность соответственно.

Эолийские процессы

Эолийские процессы связаны с деятельностью ветров и, в частности, с их способностью формировать земную поверхность. Ветры могут разрушать, переносить и отлагать материалы, являясь эффективным фактором в регионах с редкой растительностью и большим количеством мелких, рыхлых отложений. Несмотря на то, что вода и гравитационные процессы обычно перемещают больше материала, чем ветер, в большинстве сред, эолийские процессы играют важную роль в аридных областях, таких как пустыни.

Биологические процессы

Взаимодействие живых организмов с формами рельефа, или биогеоморфологические процессы, может проявляться в самых разных формах и, вероятно, имеет фундаментальное значение для всей наземной геоморфной системы. Биология способна влиять на множество геоморфных процессов – от биогеохимических процессов, контролирующих химическое выветривание, до воздействия механических процессов, таких как рытье нор и выкорчевывание деревьев, на развитие почв, и даже на регулирование глобальных скоростей эрозии через модуляцию климата посредством баланса углекислого газа. Наземные ландшафты, в которых роль биологии в опосредовании поверхностных процессов можно однозначно исключить, крайне редки, но могут содержать важную информацию для понимания геоморфологии других планет, например, Марса.

Речные процессы

Реки и ручьи — это не только пути для воды, но и для переноса осадочного материала. Вода, обтекая русло, способна поднимать и переносить осадок вниз по течению в виде придонного груза, во взвешенном состоянии или в растворенном виде. Скорость переноса осадка зависит от его доступности и расхода воды в реке. Реки также способны размывать горные породы и формировать новый осадочный материал как из собственного русла, так и взаимодействуя с окружающими склонами. В связи с этим реки рассматриваются как определяющие базовый уровень для крупномасштабной эволюции ландшафта в неголеденных условиях. Реки являются ключевыми звеньями в обеспечении связи между различными элементами ландшафта. Протекая по ландшафту, реки обычно увеличиваются в размере, сливаясь друг с другом. Образующаяся сеть рек представляет собой систему водосбора. Эти системы принимают четыре основные формы: древовидную, радиальную, прямоугольную и треллисную. Древовидная является наиболее распространенной и формируется при стабильном строении горных пород (без разломов). Системы водосбора состоят из четырех основных компонентов: водосборный бассейн, аллювиальная долина, дельтовая равнина и акваториальный бассейн. Примеры геоморфных форм, создаваемых реками, включают аллювиальные веера, старицы и речные террасы.

Ледниковые процессы

Ледники, несмотря на свою географическую ограниченность, являются эффективными факторами изменения ландшафта. Постепенное движение льда по долине вызывает абразию и вырывание (pluck) основной породы. Абразия производит мелкий осадок, называемый ледниковой мукой. Обломочный материал, переносимый ледником и отлагаемый при его отступлении, называется мореной. Ледниковая эрозия формирует U-образные долины, в отличие от V-образных долин речного происхождения. Взаимодействие ледниковых процессов с другими элементами ландшафта, в частности, с процессами на склонах и речными процессами, является важным аспектом эволюции ландшафта плиоцена-плейстоцена и его осадочной летописи во многих высокогорных районах. Территории, которые были оледенены относительно недавно, но в настоящее время не подвергаются оледенению, могут демонстрировать повышенные темпы изменения ландшафта по сравнению с территориями, которые никогда не были оледенены. Неледниковые геоморфные процессы, тем не менее, обусловленные прошлым оледенением, называются парагляциальными процессами. Это понятие противопоставляется перигляциальным процессам, которые непосредственно обусловлены образованием или таянием льда или промерзанием грунтов.

Процессы спуска в гору

Почва, реголит и горные породы перемещаются вниз по склону под действием силы тяжести посредством ползания, оползней, обвалов, обрушений и падений. Такие массовые перемещения происходят как на наземных, так и на подводных склонах и наблюдались на Земле, Марсе, Венере, Титане и Япете. Продолжающиеся процессы на склонах могут изменять топографию поверхности склона, что, в свою очередь, может влиять на скорость этих процессов. Склоны, достигающие определенных критических углов, способны очень быстро сбрасывать огромные объемы материала, что делает процессы, происходящие на склонах, чрезвычайно важным элементом ландшафта в тектонически активных районах. На Земле биологические процессы, такие как рытье нор или выкорчевывание деревьев, могут играть важную роль в определении скорости некоторых процессов на склонах.

Игнозные процессы

Как вулканические (извергательные), так и плутонические (интрузивные) магматические процессы могут оказывать значительное влияние на геоморфологию. Вулканическая активность обычно омолаживает ландшафты, покрывая старую земную поверхность лавой и тефрой, высвобождая пирокластический материал и прокладывая новые русла рек. Вулканические конусы, формирующиеся в результате извержений, также создают значительные новые формы рельефа, на которые впоследствии могут воздействовать другие поверхностные процессы. Плутонические породы, внедряясь и затвердевая на глубине, могут вызывать как поднятие, так и опускание земной поверхности, в зависимости от того, плотнее или менее плотен новый материал по сравнению с вытесненной породой.

Тектонические процессы

Тектонические эффекты на геоморфологию могут проявляться в масштабах от миллионов лет до минут и менее. Влияние тектоники на рельеф в значительной степени зависит от строения подстилающих горных пород, которое в большей или меньшей степени определяет, какие формы рельефа может создавать тектоника. Землетрясения способны за минуты затопить обширные участки суши, формируя новые заболоченные территории. Изостатическое поднятие может приводить к значительным изменениям в течение сотен или тысяч лет, а также способствовать усилению эрозии горного пояса по мере удаления массы и его последующего поднятия. Долгосрочная динамика тектонических плит приводит к образованию орогенных поясов – крупных горных цепей, существующие десятки миллионов лет, которые являются центрами интенсивных речных и склоновых процессов и, следовательно, долгосрочного осадконакопления. Считается, что особенности динамики глубокой мантии, такие как мантийные плюмы и отслоение нижней литосферы, также играют важную роль в долгосрочной (более миллиона лет) и крупномасштабной (тысячи километров) эволюции топографии Земли (см. динамическую топографию). Оба этих процесса могут вызывать поднятие земной поверхности посредством изостазии, когда более горячие и менее плотные мантийные породы вытесняют более холодные и плотные породы на глубине.

Морские процессы

Морские процессы – это процессы, связанные с воздействием волн, морских течений и фильтрацией флюидов через морское дно. Массовые сдвиги и подводные оползни также являются важными процессами для определенных аспектов морской геоморфологии. Поскольку океанические бассейны являются конечным местом аккумуляции значительной части наземных отложений, процессы осадконакопления и связанные с ними формы рельефа (например, осадочные веера, дельты) особенно важны как элементы морской геоморфологии.

Пересечение с другими полями

Существует значительное пересечение между геоморфологией и другими областями науки. Осаждение материала имеет чрезвычайно важное значение в седиментологии. Выветривание – это химическое и физическое разрушение земных материалов на месте под воздействием атмосферных или близповерхностных факторов, которое обычно изучается почвоведами и химиками-экологами, но является важнейшим компонентом геоморфологии, поскольку именно оно обеспечивает материал, который впоследствии может быть перемещен. Инженеры-строители и инженеры-экологи обеспокоены эрозией и переносом отложений, особенно в отношении каналов, устойчивости склонов (и природных опасностей), качества воды, управления прибрежной средой, переноса загрязняющих веществ и восстановления русел рек. Ледники могут вызывать обширную эрозию и осаждение за короткий период времени, что делает их чрезвычайно важными объектами в высоких широтах и определяет условия в истоках горных рек; поэтому гляциология имеет важное значение для геоморфологии.