Kaasaegses teaduses räägivad nad reljeefist ja selle põhikomponentidest: välimus, ajalooline päritolu, järkjärguline areng, dünaamika tänapäevastes tingimustes ja leviku erimudelid geograafia vaatenurgast ning mainivad sageli ka endogeenseid ja eksogeenseid protsesse. Geomorfoloogia võib käsitleda geograafia kui kogukonna ja keeruka teaduse osa, mida tegelikult iseloomustab ülaltoodud määratlus. Selles geograafiliselt siseses teadusharudes domineerib tänapäeval reljeefi kontseptsioon kui eksogeensete ja endogeensete geoloogiliste protsesside vastastikuse mõju lõpptoode.
Eksogeensed protsessid
Eksogeensete protsesside all mõistetakse geoloogilisi protsesse, mis on põhjustatud välistest energiaallikatest maakera suhtes koos gravitatsiooniga. Peamiste energiaallikate hulka kuulub päikesekiirgus. Eksogeensed protsessid toimuvad pinna lähedal asuvas tsoonis ja otse maapõue pinnal. Need on esitatud maakoore füüsikalis-keemilise ja mehaanilise vastasmõju vormis vee- ja õhukihtidega. Eksogeensed protsessid vastutavad oma olemuselt hävitava töö eest, et tasandada pinna ebakorrapärasusi, mis omakorda moodustuvad endogeensete protsesside kaudu, nimelt lõigatakse väljaulatuvad osad ja täidetakse hävitustoodetega reljeefsed õõnsused.
Endogeensed protsessid
Maakera on pidevas muutumises. Endogeensed ja eksogeensed geoloogilised protsessid on antagonistlikud. Nad suudavad tühistada oma vastase mõju Maal. Endogeensed protsessid on geoloogilised protsessid, mis on otseselt seotud tahke maa pinna (litosfäär) sügavates sooltes toodetava energiaga. Endogeensuse omadus on iseloomulik paljudele fundamentaalsetele nähtustele maapinna kujunemise valdkonnas. Kivimmetamorfismi, magmatismi ja seismilist aktiivsust nimetatakse endogeenseks. Endogeensete protsesside näide on maapõue tektoonilised liikumised. Peamised energiaallikad seda tüüpi protsesside jaoks on termiline, samuti materjalide ümberjaotus soolestikus vastavalt teatud materjalide tihedusele (teaduslikult nimetatakse gravitatsiooniliseks diferentseerumiseks). Endogeenseid protsesse toidab (nagu nimigi vihjab) maakera sisemine energia ja need avalduvad peamiselt maapõue kivimite tohutute masside ja koos nendega maavärina sulamaterjali kahesuunalistes liikumistes. Endogeensete protsesside tagajärjel tekivad Maa pinnale suured ebakorrapärasused. Just need protsessid vastutavad mägede ja mäestike moodustumise, piiridevaheliste ookeanide ja ookeanide süvendite moodustamise eest.
Protsesside eksogeensete ja endogeensete variantide koostoimel areneb maapõue ja selle pind. Vaatleme kavandamisprotsesse, see tähendab endogeenseid geoloogilisi protsesse, mis tegelikult loovad maakera suurimatest osadest reljeefi.
Endogeensed rühmad
Endogeensete 3 rühma vahel, mis on tihedalt seotud, kuid sõltumatud protsessid, eristatakse:
- magmatism;
- maavärinad;
- tektoonilised mõjutused.
Vaatame iga protsessi lähemalt.
Magmatism
Endogeensed protsessid hõlmavad vulkaanilisi nähtusi. Nende all tuleks mõista protsesse, mis põhinevad magma liikumisel maapõue pinnal ja selle ülemistes kihtides. Vulkanism demonstreerib inimesele, et Maa sooles olev asi on teadlastel võimalus tutvuda selle keemilise koostise ja füüsikalise seisundiga. Vulkaanilised nähtused avalduvad kaugel kõikjal, kuid ainult niinimetatud seismiliselt aktiivsetes piirkondades, kus selliste nähtuste võimalus tegelikult piirdub. Aktiivsete või seisvate vulkaanidega territooriumid läbisid ajaloolise protsessi käigus sageli geoloogilisi muutusi. Maa sisemisi endogeenseid protsesse tungiv magma ei pruugi isegi pinnale jõuda, sel juhul külmub see kuskil maa sooles ja moodustab spetsiaalseid pealetükkivaid (sügavaid) kivimeid (nende hulka kuuluvad gabbro, graniit ja paljud teised). Nähtusi, mille tulemuseks on magma tungimine maakooresse, nimetatakse platonismiks ja muidu - sügavaks vulkanismiks.
Maavärinad
Maavärinad, mis on samuti peamiste endogeensete protsesside hulgas, avalduvad Maa pinna teatud piirkondades, mis on väljendatud lühiajaliste löökidena. Kõigile on selge, et maavärinad kui loodusõnnetused koos vulkaanismiga on alati olnud inimühiskonnale lähedased ja selle tulemusel jahmatanud inimeste kujutlusvõimet. Maavärinad ei möödunud inimese jaoks jäljetult, põhjustades tema majapidamisele (ja mõnikord isegi tervisele ja elule) tohutut kahju ehitiste hävitamise, põllumajanduskultuuride terviklikkuse rikkumise, raskete vigastuste või isegi surma tagajärjel.
Tektoonilised mõjud
Lisaks maavärinatele, mis on lühiajalised ja tugevad kõikumised, avaldab maakera pinnale mõju, kus mõned selle lõigud tõusevad, teised aga langevad. Sellised ajukoore liikumised toimuvad kujutlematult aeglaselt (seoses meie igapäevase elu tempoga): nende kiirus on samaväärne muutustega mitme sentimeetri või isegi millimeetri tasemel sajandil. Seega on need inimsilma vaatlustele loomulikult kättesaamatud, mõõtmisi nõutakse ainult spetsiaalsete mõõteriistade abil. Paradoksaalsel kombel on need muutused aga meie planeedi ilmumise jaoks väga olulised ja ajaloolises plaanis pole nende kiirus nii väike. Kuna sellised liikumised toimuvad pidevalt ja igal pool sadu või isegi miljoneid aastaid, on nende lõpptulemused muljetavaldavad. Tektooniliste liikumiste mõjul (ja neid kutsutaksegi nii) on paljud maismaaalad muutunud sügavaks ookeanipõhjaks, vastupidi, sama eduga olid mõned pinnaosad, mis tõusevad nüüd sadade, tuhandete meetrite kõrgusele merepinnast, kunagi tiheda veekatte alla peidetud. Nagu kõik looduses, on ka vibratsiooniliste liikumiste intensiivsus erinev: mõnes piirkonnas on tektoonilised protsessid kiiremad ja neil on suurem mõju, samas kui teistes kohtades on need palju aeglasemad ja vähem olulised.
Selles artiklis keskendume tektoonilistele protsessidele, kuna need on reljeefide moodustamise ja seega ka meie planeedi välisilme valdkonnas üliolulised. Niisiis määrab tektoonika paljude sajandite vältel maakera reljeefvormide olemuse ja tulevikuplaanide plaani.
Tektoonilised plokid
Tähistagem veel kord, et tektoonilisi muutusi mõistetakse kui reljeefpildi kujunemise endogeenseid protsesse. Tektoonika on otseselt seotud spetsiaalsete monoliitsete plokkide liikumistega, mis on maapõue eraldi killustatud osad. Oluline on mõista, et need plokid erinevad üksteisest:
- paksus (minimaalselt mõnest meetrist ja kümnetest meetritest ning maksimaalselt kilomeetritest kümnetes);
- pindala järgi (väikseimad on ruutides kümneid ja sadu kilomeetreid ning suurimad ulatuvad piirkonna miljondikkudeni);
- maapõue moodustavate kivimite deformatsiooni olemus (jällegi eristame kahte tüüpi muutusi: katkendlikud ja volditud);
- liikumissuunas (on mitut tüüpi mitmesuunalisi liikumisi: horisontaalsed ja vertikaalsed tektoonilised liikumised).
Tektoonika arengu ajalugu
Kuni 20. sajandi keskpaigani oli fikseerimise kontseptsioon geomorfoloogias ja geoloogias juhtival kohal. Selle aluseks oli idee, et peamist, domineerivat tüüpi võnkeliigutusi tuleks pidada vertikaalseks, samas kui horisontaalset tüüpi liikumised on sekundaarsed. Nii uskusid geoloogid, et kõik suurimad maapealse reljeefi vormid (nimelt ookeanide künnid ja isegi terved mandrid) loodi eranditult kooriku vertikaalsete liikumiste tõttu. Mandrid loetleti pinnakõrguse tsoonidena ja ookeane peeti selle laskumistsoonideks. Sama teooriat seletati ja seda tuleb üsna arusaadavalt ja mõistlikult tunnistada ning väiksema ebatasasuse moodustumist reljeefi reljeefis, nimelt eraldada mäed, mäestikud ja eraldada need väga sügavad depressioonide servad.
Kuid nagu teate, kipuvad ideed aja jooksul muutuma ja iga tõde võib absoluutsest staatusest kergesti muutuda suhteliseks. Geoloog Alfred Wegener nimetas teadusringkondade tähelepanu asjaolule, et erinevate mandrite kuju ja kuju geomeetrilises mõttes on üksteisega üsna hästi ühendatud. Samal ajal alustati aktiivset tööd geoloogiliste ja paleontoloogiliste andmete kogumiseks erinevatelt mandritelt, mis olid sel ajal uurimiseks saadaval. Need uuringud näitasid huvitavat: mandritel, mis asuvad üksteisest tuhandete kilomeetrite kaugusel, elasid kauges minevikus absoluutselt identsed olendid, pealegi polnud struktuuriliste iseärasuste tõttu paljudel olendite liikidel absoluutselt mingit võimalust ületada uskumatult suuri veeruumid.
Samal ajal tegi Wegener hindamatut tööd tohutu hulga paleontoloogiliste ja geoloogiliste andmete analüüsimisel. Ta võrdles neid praeguste mandrite kontuuridega ja väljendas oma uurimistöö tulemuste kohaselt teooriat, et varasema elu jooksul olid Maa pinnal olevad mandrid täiesti teistsugused kui praegu. Lisaks sellele püüdis teadlane teha ainulaadse rekonstrueerimise varasemate geoloogiliste ajastute maa üldvaates. Räägime Wengeri teooriast üksikasjalikumalt.
Tema arvates eksisteeris Maalil Paleosoikumide Permi perioodil tõepoolest üks tohutu suurusega ülimaterjal, mida hüüti Pangea-ks. Jurassic mesozoicu keskpaigaks jagunes see kaheks iseseisvaks osaks - mandriosa Gondwana ja Laurasia. Edasi kasvas mandrite arv pidevalt: Laurasia lagunes tänapäevaseks Põhja-Ameerikaks ja Euraasiaks ning Gondwana jagunes omakorda Aafrikasse, Lõuna-Ameerikasse, Antarktikasse, Austraaliasse ja Hindustani (hiljem sai Hindustanist Euraasia). Tegelikult langes fikseerimise mõiste just nii. Sellise plaani mandrite kontuuride muutusi ja mandrite edasisi liikumisi Maa pinnal on selle teooria raames võimatu selgitada.
Wegener sellega ei peatunud. Ta fikseeris fikseerimise kokkuvarisemise eeldusega, et mandrid, võttes tohutute litosfääriliste plokkide kujul, ei liigu vertikaalselt, vaid horisontaalselt. Pealegi on tema arvates horisontaalsed liikumised peamised tektoonilised võnkumised, millel oli otsustav mõju meie planeedi väljanägemisele. Alfred Wegeneri teooriat hakati nimetama mandri triivi teooriaks ja selle pooldajad said tuntuks kui mobilistid (erinevalt fiktsionistidest). Wegener oleks võinud aidata kaasa muude endogeensete ja eksogeensete geoloogiliste protsesside uurimisele, kuid ta peatus selles etapis.
Olgu peale Wegeneri enda mittetäielikult põhjendatud järelduste ja paleontoloogiliste andmete, ei olnud mandri triivisarja kehtivuse kohta mingeid tõendeid. Uue teooria kinnitamiseks või ümberlükkamiseks ja lõpuks mandrite liikumise mõistmiseks vajalike andmete saamiseks oli vaja maapõue struktuuri hoolikamalt uurida. Töö teine aspekt oli aga olulisem punkt: ookeanide põhja struktuuri oli vaja uurida võimalikult põhjalikult, kuni seda polnud siis üldse uuritud. Kujutage vaid ette: sel hetkel valdava enamuse teadlaste seas eksisteerinud arvamuse kohaselt oli ookeani põhjapõhi täiesti tasane pind!
Mandri- ja ookeaniline koorik
Need uuringud viidi läbi ja need andsid täiesti ootamatuid tulemusi. Teadlaste üllatuseks oli Maa maastik ookeanikihi ja mandrite all paigutatud erinevalt.
Mandriline koorik on võimas ja koosneb kolmest kihist:
- ülemine (moodustuvad settekihi settekivimitest, mis moodustuvad maapinnal);
- graniit (ülaosa kõrval);
- basalt (kaks alumist kihti moodustuvad maakoores jahvatatud ja mantelmaterjali edasise kristalliseerumise tagajärjel sündinud kivimitest).
Koor ookeanide põhjas on väga erinev. See on õhem ja koosneb ainult kahest kihist:
- ülemine (moodustatud settekivimite poolt);
- basalt (vastamata graniidikiht).
Toimus tõeline revolutsioon: see sai võimalikuks ja peale selle tõestati tegelikult ka kahte erinevat maapõue tüüpi: ookeaniline ja mandriosa.
Mantli kiht
Maapõue all on vahevöö, mille aine on sula kujul. Astenosfäär on vahevöökiht, mis asub ookeanide all 30–40 kilomeetri ja mandrite all 100–120 kilomeetri sügavusel. Seismiliste lainete kiiruskarakteristikute järgi on sellel kõrge elastsus ja isegi selline omadus nagu voolavus. Tuleb mõista, et absoluutselt kõik astenosfääri kohal olevad kihid tähistavad litosfääri. See tähendab, et maapõue ja astenosfääri kohal olev vahevöökiht satuvad omapärasesse litosfääri valemi.
Ookeani põhja reljeef
Ka osutus ookeani põhja topograafia keerukamaks, kui seni arvati. Selle peamised komponendid on:
- riiul (pind, mis jätkab mandri maa nõlva tinglikult veeservast 200-500 meetri sügavuseni);
- mandri kalle (riiulitsooni otsast kuni 2, 5-4 tuhande meetrini ja võib-olla ka rohkem);
- äärepoolse mere vesikond (mõnevõrra ebaühtlane (künklik) tasane pind, millesse mandri nõlv voolab läbi mandri jala, mida muidu nimetatakse nõgusaks paindeks);
- saarekaar (vulkaanide või vulkaaniliste saarte ahel vee all, see põhjakomponent eraldab marginaalse mere avamerevööndist);
- süvamere kraav (ookeani põhja sügavaim osa, mis on piki põhja välisserva saarekaarega paralleelne, on üsna kitsas ja sügav lõhe);
- ookeani säng (väliselt meenutab mere ääres asuvat lohku, kuid palju laiemat: mitu tuhat kilomeetrit), säng jaguneb kaheks osaks tõusuga, mis ühendub kogu süsteemiga teiste ookeanide kontseptsioonidega (luuakse ookeani keskosa servad);
- lõheorg (ookeani keskosa servade kõrgendatud osades, kitsas ja sügav).
