Reljefa formas rada zemes virsmas saposmojumu (artikulāciju). Līdz ar to reljefa elementiem jeb vienībām var izdalīt to raksturīgos fizikālos parametrus, piemēram, formu, hipsometrisko novietojumu, nogāžu īpašības, orientāciju un iekšējo uzbūvi. Reljefa formas var uzskatīt par ģenētiskām zemes virsmas vienībām, un lielākoties dažādas ģenēzes reljefa formām ir atšķirīgas izpausmes zemes virsmā. Reljefs ir dažāda rakstura, izcelsmes un vecuma sauszemes virsmas, okeāna un jūras dibena nelīdzenumu (visu reljefa formu) kopums.
reljefa formas
diskrētas (nošķirtas) ģeomorfoloģiskās vienības ar tām raksturīgu apveidu (formu) un novietojumu; šīs vienības veido arī nepārtraukti apgabali ar līdzīgu reljefu
Satura rādītājs
Vispārīgie koncepti par reljefa formām
Reljefa formu kopums noteiktā teritorijā piešķir ainavai tai raksturīgo izskatu un īpašības. Ģeomorfoloģijā ainavu uzlūko galvenokārt kā reljefa formu kopumu un reljefa formas uzskata par ainavas pamatkomponenti, kas nosaka tās raksturu. Reljefa formas ir jāskata telpas un ainavas kontekstā, no kuriem pēdējais ietver teritorijas raksturīgākās īpatnības, tās galvenos elementus – reljefa formas, augsnes, floru un faunu, laikapstākļus un antropogēnos faktorus. Noteiktā teritorijā parasti sastopamas noteiktas ģenēzes reljefa formas, kas veido reljefa formu kopas vai to telpiskos kompleksus. Teritorijas ar kopīgas ģenēzes, attīstības, līdzīga sakārtojuma un amplitūdas reljefa formām var iedalīt nogabalos, kurus dēvē par ainavzemēm (angļu landscapes) vai dabas (ģeomorfoloģiskajiem) apvidiem. Ainavu un reljefa formu līdzība noteiktā teritorijā, ko nosaka dominējošie reljefa veidotājprocesi, ļauj izdalīt arī plašākus fiziogrāfiskos (arī fizioģeogrāfiskos vai ģeomorfoloģiskos) rajonus, reģionus vai provinces, piemēram, Lielie līdzenumi (Great Plains) Ziemeļamerikā vai Vidzemes augstiene Latvijā. Reljefa formu pētniecībā nozīmīgs ir arī reljefa formu sistēmu (angļu landsystems) koncepts. Reljefa formu sistēmas sākotnēji tika izdalītas kā teritorijas ar līdzīgu (tādu, kas atkārtojas) reljefu, augsnēm un veģetāciju. Mūsdienās ar reljefa formu sistēmām saprot salīdzinoši nelielus apgabalus, kuru reljefa formas veidojušās līdzīgos apstākļos un klimatā. Piemēram, reljefa sistēmu pieeja ir ļoti aktuāla glaciālo un periglaciālo reljefa formu un veidojumu pētniecībā. Glaciālo (ledāja) reljefa formu apgabalos var izdalīt mūsdienu pulsējošu ledāju, jūrā bāzētu ledāju, sauszemē bāzētu paleoledus plūsmu un citas reljefa sistēmas. To izdalīšana balstās uz reljefa veidotājprocesu un veidošanās apstākļu rekonstruēšanu konkrētai teritorijai.
Galvenie reljefa formu veidotājprocesi
Reljefa veidotājfaktori var būt Zemes cietā apvalka endogēnas vai eksogēnas cilmes procesi, kaut gan visplašākā izpratnē reljefs veidojas abu šo procesu mijiedarbības rezultātā. Reljefa veidotājprocesi ir procesi, kuru darbības rezultātā veidojas dažāda mēroga zemes virsmas saposmojums. Vides faktorus, kas ietekmē zemes virsmas reljefa formu veidošanos un reljefa veidotājfaktoru norisi, iedala četrās galvenajās grupās:
- ģeoloģiskie apstākļi,
- klimats,
- vides apstākļu izmaiņas laikā un telpā,
- cilvēka ietekme.
Ģeoloģiskie apstākļi ietver iežu izcelsmi un raksturu (sastāvs, krāsa, noturība pret dēdēšanu, ūdenscaurlaidība, siltumvadāmība), ģeoloģisko uzbūvi un iežu sagulumu, mantoto zemes virsmas reljefu. Klimatiskie apstākļi reljefa veidošanā ir ļoti svarīgi, jo nosaka dēdēšanas raksturu, denudācijas intensitāti, eksogēno reljefa veidotājfaktoru izvietojuma zonālās un azonālās likumsakarības uz Zemes, kā arī eksogēno reljefa veidotājfaktoru vertikālo joslojumu. Klimata vienkārša klasifikācija, kas atkarīga no tā nozīmes reljefa veidošanā, ir šāda: nivālais (sniega) klimats, humīdais (mitrs) klimats un arīdais (sauss) klimats. Katrā no šiem klimata apgabaliem ir raksturīga noteikta reljefa veidotājprocesu nozīme un norises ātrums.
Reljefa veidotājprocesi rada tikai tiem raksturīgas reljefa formas, kas dažreiz mēdz būt līdzīgas pēc ārējā apveida, tomēr katra procesa rezultātā veidojas tikai tam raksturīgs reljefa formu telpiskais sakopojums (reljefa telpiskie kompleksi) tikai ar šīm reljefa formām raksturīgo iekšējo uzbūvi. Daži reljefa veidotājprocesi var radīt identiska apveida reljefa formas. Zemes virsmas reljefa formu daudzveidība izskaidrojama ar to, ka reljefa veidotājprocesi ir daudzveidīgi pēc savas būtības un atrodas dažādās attīstības stadijās. Tie mijiedarbojas un norisinās mainīgā vidē un ar dažādu intensitāti. Vides apstākļiem, kas veido reljefu, ir raksturīgas laiktelpiskas izmaiņas. Bieži šīs izmaiņas var būt kā reljefa veidotājprocesu palaidējmehānismi.
Reljefa formu klasifikācija
Ņemot vērā reljefa formu un to veidotājprocesu daudzveidību, eksistē dažādas klasifikācijas pieejas. Galvenokārt var izdalīt četrus reljefa formu klasifikācijas tipus:
- ģenētiskais,
- morfoloģiskais,
- uz procesiem bāzētais,
- lietišķais.
Ģenētiskā klasifikācija ir senākā pieeja, kas izdala reljefa formas, un tā balstās uz reljefa formu klasificēšanu pēc to izcelsmes (ģenēzes), respektīvi, pēc ģeomorfoloģiskajiem procesiem, kas veido reljefa formas. Šos procesus var iedalīt endogēnajos (norisinās Zemes iekšienē, bet to izpausmes mēdz veidot arī Zemes virsmas reljefu) un eksogēnajos (norisinās uz Zemes virsmas).
Endogēnie procesi ietver tektonisko aktivitāti un vulkānismu. Litosfēras plātņu tektonika nosaka Zemes lielāko morfostrukturālo vienību (giga un mega reljefa formu) izplatību un konfigurāciju. Tektonika ietver procesus zemes dzīlēs; īpaši ģeoloģiskos procesus un to radītās struktūras litosfērā. Endogēnajām reljefa formām var būt tektoniska vai strukturāla izcelsme. Primāri rodas tektoniskas reljefa formas, piemēram, kalnu grēdas, vulkāni un kraujas gar lūzumiem. Tomēr reti kurām reljefa formām ir tikai tektoniska izcelsme, jo endogēno reljefa veidotājprocesu radīto reljefa formu sākotnējais ārējais apveids tiek pārveidots eksogēno reljefa veidotājprocesu ietekmē. Tādējādi rodas strukturālais reljefs jeb morfostruktūras – reljefa formu kopums, ko rada ģeoloģisko struktūru tiešs vai inverss atspoguļojums zemes virsmā. Pret eroziju noturīgāku iežu veidojumi, kurus dēvē, piemēram, par denudācijas plato, mesām un butēm, parādās zemes virsmā dēdēšanas un erozijas darbības rezultātā. Zemes virsmā denudācijas procesos var arī atsegties disjunktīvās (pārrāvuma) vai kroku struktūras. Strukturālās reljefa formas pēta ģeomorfoloģijas apakšnozare – struktūrģeomorfoloģija. Vulkānisko reljefa formu veidošanos galvenokārt nosaka lavas sastāvs un tās viskozitāte. Piemēram, bazaltiska sastāva lavām būs zema viskozitāte un tās veidos lavas segveida izlijumus vai vairogveida vulkānus. Jo lielāks būs silīcija dioksīda (SiO2) daudzums, jo lavas viskozitāte būs lielāka un norisināsies eksplozīvs vulkānisms, kas rada, piemēram, stratovulkānus vai ekstremālā gadījumā arī milzīgas sprādzienveida kalderas. Ja magma neizplūst kā lava zemes virsmā, bet sacietē iežos, kas atrodas zemes dzīlēs, veidojas magmas intrūzijas. Šīs struktūras mēdz dēvēt par plutoniskajām struktūrām un, ja šīs ģeoloģiskās intruzīvās struktūras (piemēram, plutoni, batolīti, lopolīti, diapīri, lakolīti, daikas, neki, silli, dzīslas un citas) tiek atpreparētas zemes virsmā, tās veido reljefa formas.
Eksogēnie procesi gan rada jaunas reljefa formas, gan pārveido endogēno procesu radītās formas. Eksogēnie procesi veicina Zemes virsmas planāciju jeb izlīdzinājumvirsmu veidošanos. Šādas izlīdzinājumvirsmas dažādi zinātnieki dēvē par pedimentiem (priekškalnu denudācijas līdzenumi), pediplēniem (priekškalnu līdzenumi ar denudētā materiālā pārsedzi) vai peneplēniem (viļņoti līdzenumi ar salu kalniem). Priekškalnu līdzenumus dēvē arī par pjedmonta līdzenumiem. Erozijas procesiem aizsākoties un dominējot reljefa augšupejošai attīstībai, kad notiek litosfēras celšanās, sākotnēji zemes virsmas saposmojuma amplitūda palielinās, jo, piemēram, upes vai ledāji var izgrauz dziļas ielejas, bet reljefa attīstības noslēdzošajā posmā, kad norisinās reljefa lejupejoša attīstība un dominē akumulācijas procesi, veidojas izlīdzinātas virsmas, ko nosaka nogulumu uzkrāšanās reljefa zemākajos apgabalos. Tādējādi lielāko daļu reljefa formu var iedalīt akumulācijas vai erozijas formās.
Klasificējot reljefa formas pēc to ģenēzes, jāatceras, ka atšķirīgi reljefa veidotājprocesi var arī radīt līdzīga apveida reljefa formas, tādēļ ir būtiska arī to iekšējās uzbūves un struktūras noskaidrošana. Reljefa formas var būt arī reliktas vai mantotas, respektīvi, tās sākotnēji var būt veidojušās citos vides apstākļos, bet vēlāk daļēji saglabājušās vai pat pārveidotas, kā tas nereti norisinās, piemēram, glaciālā vidē. Tādējādi dažas reljefa formas sasniedz ievērojamu vecumu un ir veidojušās vairāku reljefa veidotājprocesu rezultātā, tostarp ekshumētās erozijas paleovirsmas. Piemēram, Kimberlijas plato (Kimberley Plateau), kas atrodas Austrālijas ziemeļrietumos, ir erozijas paleovirsma ar glaciālajām skrambām, kuras radīja apledojums pirms vairāk nekā 700 miljoniem gadu. Erozijas procesi noārdīja ledāja nogulumus, kas pārsedza virsmu, un atsedza pirmskembrija paleovirsmu, kuru var arī uzskatīt par reliktu reljefa formu.
Eksogēnie procesi ietver dēdēšanas, nogāžu, fluviālos, jūru un citu ūdenstilpņu krasta zonas, eolos (vēja), glaciālos, periglaciālos, karsta un citus procesus, kas rada vislielāko reljefa formu daudzveidību. Pēc ģenēzes reljefa formas iedala, ņemot vērā šos pašus eksogēno procesus, kas šīs formas rada. Tādējādi rodas dēdēšanas, nogāžu, fluviālās, krasta, eolās, glaciālās, periglaciālās, sufozijas un karsta reljefa formas. Pēc ģenētiskās klasifikācijas ir zināmas vismaz 498 reljefa formas jeb tā saucamie ģeomorfoloģiskie fonotipi jeb ģeomorfoni (angļu geomorphon), kurus var uztvert kā nemainīga reljefa un orientācijas, bet daudzveidīga izmēra reljefa elementāras vienības.
Morfoloģiskā klasifikācija balstās uz reljefa formu iedalījumu pēc to formas un lieluma. Šī pieeja ļauj arī izdalīt reljefa formu kopumus (piemēram, dabas apvidus un fiziogrāfiskos reģionus), kam raksturīgs noteikts hipsometriskais novietojums un virsmas saposmojums. Klasifikācijas, kas balstās uz formu, nereti ignorē ģeomorfoloģiskos procesus, kas šīs formas rada. Par reljefa galīgajām vienībām šajā pieejā var uztvert plakanas (līdzenas) virsmas un nogāzes. Uz procesiem bāzētā klasifikācija ļauj izdalīt reljefa hierarhiskus elementus, ņemot vērā arī to veidošanās secību un iekšējās uzbūves struktūru, piemēram, izdalīt upju sateces baseinus kā galveno ģeomorfoloģisko vienību, kas iekļauj teritoriju, kuru drenē noteikts upju tīkls. Šī pieeja arī ļauj klasificēt upes pēc to zarošanās pakāpes un ļauj izdalīt nogāžu komponentus, kuriem katram raksturīgs dominējošo ģeomorfoloģisko procesu kopums. Lietišķā reljefa formu klasifikācijas pieeja iekļauj reljefa formu sistēmu konceptu, kur būtiska ir ne tikai topogrāfija, bet arī augsnes un veģetācija, kas ļauj novērtēt konkrēto teritoriju dabas resursus. Šo klasifikācijas pieeju var izvērst, tajā ņemot vērā arī citus parametrus, piemēram, nogulumu īpašības, hidroloģiskos apstākļus, mikroklimatu un citus.
Reljefa formu morfoloģiskā klasifikācija ļauj klasificēt reljefa formas pēc izmēriem. Šī klasifikācija balstās uz telpiskās hierarhijas principu. Tas nosaka, ka taksonomiski zemāka ranga reljefa formas veido augstāka ranga reljefa formas. Jo augstākam taksonomiskam rangam pieder kāda reljefa formu kopa, jo to skaits uz Zemes ir mazāks. Pamatojoties uz to, iespējams izveidot vienotu un savstarpēji pakļautu reljefa teritoriālo vienību rindu, kurā katra zemāka vienība attiecas pret iepriekšējo kā daļa pret veselo. Reljefa formas pēc morfoloģiskās klasifikācijas iedala šādi:
- gigaformas (planetārā ranga reljefa formas),
- megaformas (planetārā ranga reljefa formas),
- makroformas (reģionālā ranga reljefa formas jeb reljefa lielformas),
- mezoformas (lokālā ranga reljefa formas jeb vidējās reljefa formas),
- mikroformas (topoloģiskā ranga reljefa formas jeb sīkās reljefa formas),
- nanoformas (topoloģiskā ranga reljefa formas jeb vissīkākās reljefa formas).
Gigaformas iekļauj kontinentus un orogēnās (kalnveidošanās) joslas, kā arī Pasaules okeāna gultni un vidusokeāniskās grēdas. Orogēnās joslas var iedalīt divos galvenajos tipos: kontinenta aktīvās (kustīgās) malas jeb subdukcijas zonas (piemēram, Kordiljēru–Andu) un iekškontinentālās jeb kolīzijas zonas (piemēram, Alpu–Himalaju). Atsevišķi var izdalīt arī iekškontinentālo rifta joslu kalnus, kuriem bieži ir vulkāniska izcelsme. Kontinentu aktīvās malas orogēnajām joslām okeāna pusē raksturīgas šādas reljefa zonas: malas katliene jeb aizmugurējā ieliece ar malas jūru; vulkāniskais loks (arka) ar vulkāniskajām grēdām vai salu lokiem; priekšējā ieliece; piekrastes (akrēcijas ķīļa) kalnu grēdas un okeāniskā dziļvaga. Iekškontinentālajām orogēnajām joslām raksturīgas šādas reljefa zonas: priekškalnu ielieces ar priekškalnu līdzenumiem un kuestu grēdām; ārējās krokojumzonas ar augstākajām kalnu grēdām un masīviem; iekšējās ielieces ar zemienēm, ezeru vai jūru reliktajām katlienēm; iekšējās krokojumzonas ar kalnu grēdām; malas ieplakas, kur noris nogulumu uzkrāšanās; šuves (angļu suture) zonas ar vulkāniskām reljefa formām un nogulumu uzkrāšanās šaurām joslām; aizmugures kalnienes. Kontinentālajām rifta joslām raksturīgas šauras, paralēlas kalnu grēdas un vulkāni, kā arī ielejas (bieži – grābeni), kas veidojas iekškontinentālās riftoģenēzes procesos, norisot litosfēras stiepei.
Sauszemes megaformas iedala zemajos kontinentālajos līdzenumos jeb megalīdzenumos, augstajos kontinentālajos līdzenumos jeb plakankalnēs, plato, zemajos kalnājos, vidējaugstajos kalnājos un augstajos kalnājos. Par kalnienēm sauc megaformas, kuru hipsometriskais novietojums ir augstāks par 1 km virs jūras līmeņa, savukārt kontinentālie līdzenumi atrodas mazāk nekā 0,5 km virs jūras līmeņa augstumā. Kontinentālos līdzenumus veido vai nu kristāliskais pamatklintājs (seno vairogu teritorijās), vai platformsega, kur kristālisko pamatklintāju klāj nogulumieži. Vēl sauszemē var izdalīt iekškontinentālo riftu sistēmas un kontinentu kustīgās (aktīvās) malas zonas.
Makroformas ir, piemēram, kalnu grēdas, augstienes un zemienes, savukārt okeānos – jūru katlienes. Mezoformas iekļauj līdzenumus (paugurotus, viļņotus, plakanus), pauguraines, nolaidenumus, pacēlumus, paugurmasīvus, paugurvaļņus, paugurus, vaļņus un grēdas. Mikroformas ir, piemēram, dzīvnieku rakumi un alas, pēdu nospiedumi, savukārt par nanoformu varētu uzskatīt, piemēram, smilšu graudiņa vai lietus piles nospiedumu.
Pasaules okeānā var izdalīt šādas galvenās reljefa formas – kontinenta šelfu, kontinenta nogāzi, zemūdens kanjonus, kontinenta nogāzes pakājes pacēlumus, abisālos līdzenumus un kalnus, mikrokontinentus (zemūdes plato un pacēlumi), vidusokeāniskās grēdas un rifta ielejas, transformās lūzumzonas, dziļvagas, katlienes un lielkatlienes, jūras kalnus, gajotus un salas.
Izpētes metodes
19. gs. reljefa formu pētniecība iekļāvās gan ģeoloģijas, gan fizikālās ģeogrāfijas zinātņu nozarēs, bet mūsdienās reljefa formas, to attīstību un veidotājprocesus galvenokārt pēta atsevišķa zinātnes nozare – ģeomorfoloģija. Tās galvenais pētījuma mērķis ir reljefa formu ģenēzes un veidošanās noskaidrošana, klasifikācija, fizikālo īpašību, īpaši to formas aprakstīšana. Reljefa morfoloģijas pētniecībā tradicionāli tiek pielietota reljefa kvantitatīvā (morfometrija) un kvalitatīvā (morfogrāfija) analīze. Reljefa formu pētījumi iekļauj reljefa formu attīstības noskaidrošanu saistībā ar to ģeoloģisko uzbūvi un mijiedarbību ar Zemes sistēmām – hidrosfēru, atmosfēru un kriosfēru. Mūsdienās kvantitatīvās reljefa pētniecības metodes ir strauji attīstījušās līdz ar ģeogrāfiskās informācijas sistēmu attīstību, tādējādi ir izveidojusies ģeomorfometrija – zemes virsmas kvantitatīvās analīzes zinātne. Lai gan ģeomorfometrija ietver ģeomorfoloģijā, fiziskajā ģeogrāfijā un citās zinātņu jomās pielietotas pētījumu metodes, mūsdienās tā uzskatāma par patstāvīgu nozari. Tā ir attīstījusies no matemātikas, Zemes zinātnēm, ieskaitot ģeomorfoloģiju, ģeogrāfiju un ģeoloģiju, un no datorzinātnēm. Ģeomorfometrijas koncepti ir plaši aprakstīti Tomislava Hengla (Tomislav Hengl) un Hannesa Īzaka Reitera (Hannes Isaak Reuter) grāmatā “Ģeomorfometrija” (Geomorphometry, 2009). Kā sinonīmus ģeomorfometrijai mēdz izmantot ģeomorfoloģisko analīzi, reljefa morfometriju vai reljefa un zemes virsmas analīzi. Tā ietver matemātiskas, statistiskas un attēlu apstrādes metodes, kuras var izmantot, lai kvantitatīvi izzinātu dažādus zemes virsmas aspektus. Īpaši svarīga nozīme ģeomorfoloģijā un ģeomorfometrijā ir ģeotelpiskajām analīzes metodēm, kuru nozīmīgākie izejas dati ir aerofotogrāfijas, aerolāzerskenēšanas dati, satelītattēli un citi dati, kas tiek iegūti ar aktīvajiem un pasīvajiem satelītu sensoriem. Mūsdienās reljefa analīze nav iedomājama bez digitālo augstuma un īpaši reljefa modeļu izmantošanas, kas tiek iegūti ar dažādām attālās izpētes metodēm. Matemātiskās metodes tiek lietotas ģeotelpiskajā statistikā, kā arī lai izveidotu reljefa formu un procesu, kas veido reljefu, matemātiskos modeļus. Matemātiskā modelēšana kopš 21. gs. sākuma ir ļāvusi noskaidrot dažādu reljefa formu veidošanās mehānismus.
Reljefa formu pētniecībā nav iespējams iztikt pēc ģeomorfoloģiskajiem un ģeoloģiskajiem lauka pētījumiem. Tur tiek plaši izmantotas ģeoloģijas, īpaši kvartārģeoloģijas, pētniecības metodes. Lauka pētījumi ietver gan nepārtrauktus, gan atkārtotus novērojumus, lai veiktu zemes virsmas dinamisko procesu izpēti un novērotu procesu attīstību, kas rada draudus apkārtējai videi, piemēram, karsta, jūras krasta vai nogāžu procesu monitorings. Ļoti nozīmīga metode, kas apvieno kamerālos un lauka pētījumus un kuras rezultātam ir plašs praktiskais pielietojums, ir ģeomorfoloģiskā kartēšana. Ģeomorfoloģisko karšu izveide ir pirmais un būtiskākais solis, lai apzinātu gan reljefa formas, gan zemes virsmas dinamiskos procesus noteiktā teritorijā. Ģeomorfoloģiskās kartēšanas lauka pētījumu metodes ietver ģeoloģisko urbšanu un šurfēšanu, formveidojošo nogulumu litofāciju, tekstūru, saguluma apstākļu un struktūru izpēti atsegumos, kā arī ģeofizikālās metodes – īpaši radiolokācijas zondēšanu ar ģeoradaru un elektroizpēti. Lai noskaidrotu reljefa formu attīstības gaitu un mehānismus, lieto arī laboratorijas metodes, piemēram, formveidojošo nogulumu litiskā, ķīmiskā un granulometriskā sastāva laboratoriskās analīzes. Lai noskaidrotu reljefa formu veidošanās un nogulumu uzkrāšanās vecumu, izmanto absolūtā vecuma noteikšanas metodes, no kurām mūsdienās plašāk lietotās ir radiometriskās metodes, piemēram, optiski stimulētā luminescence, radioaktīvā oglekļa 14C un dažādu radionuklīdu datēšana.