Геология и ландшафтоведение

Учебники и учебные пособия для студентов
высших учебных заведений
Н.Ф. Ганжара, Р
.Ф. Байбеков, О.С. Бойко,
Д.С. Колтыхов, А.В. Арешин
ГЕОЛОГИЯ И ЛАНДШАФТОВЕДЕНИЕ
Под редакцией доктора биологических наук,
профессора Н.Ф. Ганжары
Допущено Министерством сельского хозяйства
Российской Федерации в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений, обучающихся
по направлениям и специальностям
 агрономического образования
Товарищество научных изданий КМК
Москва  2007

ББК 26.3
Учебники и учебные пособия для студентов
высших учебных заведений
Ганжара Н.Ф., Байбеков Р.Ф., Бойко О.С., Колтыхов Д.С., Арешин А.В. Геология и ландшафтоведение. М.: Т-во научн. изданий КМК.
2007.  380 с. + 56 с. вкл.
Описаны главные минералы и горные породы, эндогенные и экзогенные
процессы, основные этапы геологической истории Земли. Изложены вопросы строения естественных и природно-антропогенных ландшафтов, их
динамики, систематики и устойчивости. Описаны факторы и законы ландшафтной дифференциации, генезис и функционирование. Приведены сведения о геохимии и биогеохимии ландшафтов.
Рецензенты:
Зав. кафедрой геологии и гидрогеологии Московского государственного
университета природоустройства, д.техн.н., проф. Д.А. Манукьян.
Проф. кафедры почвоведения Российского государственного аграрного
университета — МСХА им. К.А. Тимирязева, д.б.н. В.Д. Наумов.
Под редакцией доктора биологических наук,
профессора Н.Ф. Ганжары.
Фото минералов и пород О.С. Бойко, А.В. Арешина.
ISBN 978-5-87317-415-7
© Коллектив авторов, 2007
© Т-во научных изданий КМК, 2007

Содержание
Предисловие .......................................................................................6
Введение .............................................................................................8
ЧАСТЬ I. Основы геологии ............................................................14
Глава 1. Строение Земли...........................................................14
Глава 2. Минералы и горные породы .......................................23
2.1. Процессы образования минералов и горных пород .23
2.2. Минералы .....................................................................28
2.3. Горные породы ............................................................54
2.4. Четвертичные отложения...........................................72
2.5. Агрономические руды ................................................77
Глава 3. Геологические процессы, их роль в формировании
рельефа и ландшафтов ..............................................................79
3.1. Эндогенные геологические процессы .......................80
3.2. Экзогенные процессы ............................................... 129
ЧАСТЬ II. Ландшафтоведение .................................................... 177
Глава 5. Ландшафты и их морфологическая структура ...... 177
5.1. Понятие о ландшафтах ............................................. 177
5.2. Морфологическая структура ландшафта ............... 179
5.3. Классификация и систематика ландшафтов .......... 182
Глава 6. Рельеф, его типы. Формы мезорельефа ................. 186
6.1. Рельеф, его типы ....................................................... 186
6.2. Элементы и формы мезорельефа ............................ 189
Глава 7. Воздушные массы атмосферы как компонент
ландшафта ................................................................................ 199
7.1. Происхождение, строение и роль атмосферы......... 199
7.2. Химический состав атмосферы............................... 203
7.3. Функционирование атмосферы................................. 206
Глава 8. Природные воды как компонент ландшафта ......... 215
8.1. Общая характеристика гидросферы. ...................... 215
8.2. Основные компоненты и факторы формирования
химического состава природных вод ............................. 217
8.3. Круговорот воды и характеристика
гидрографической сети .................................................... 222
Глава 9. Центральная часть биосферы как компонент
ландшафта ................................................................................ 233

9.1. Общая характеристика биосферы и ее
функционирование............................................................. 233
9.2. Понятия о биогеохимических провинциях .............. 241
Глава 10. Почва, как компонент ландшафта ......................... 246
10.1. Классификация элементарных почвообразовательных процессов ........................................................... 246
10.2. Состав, свойства и режимы почв .......................... 251
10.3. Плодородие почв. Продуктивность ландшафтов .... 276
Глава 11. Факторы и законы ландшафтной дифференциации ........................................................................................ 285
11.1. Закон горизонтальной (широтной) зональности .... 285
11.2. Закон долготной секторности ................................. 287
11.3. Закон вертикальной поясности ............................... 288
11.4. Закон азональной геолого-геоморфологической,
высотно-генетической ярусности ландшафтов ............. 290
11.5. Закон аналогичных топографических рядов ......... 292
11.6. Закон экспозиционной инсоляционной и ветровой
ландшафтной ассиметрии склонов ................................. 293
11.7. Закон взаимодействия и взаимосвязей природных
компонентов ландшафта .................................................. 294
Глава 12. Генезис и функционирование ландшафтов ............ 295
12.1. Функционирование ландшафтов ............................. 295
12.2. Малый биологический круговорот веществ ......... 304
12.3. Геохимические ландшафты.................................... 310
Глава 13. Природно-антропогенные ландшафты .................. 317
13.1. Антропогенезация ландшафтов.............................. 317
13.2. Классификация и типизация земель России ......... 326
Глава 14. Ландшафты основных природных зон................... 334
14.1. Арктические и тундровые ландшафты ................. 334
14.2. Таёжно-лесные ландшафты ................................... 335
14.3. Лесостепные ландшафты ....................................... 340
14.4. Степные ландшафты............................................... 342
14.5. Полупустынные и пустынные ландшафты ........... 348
14.6. Ландшафты с засолёнными почвами .................... 350
14.7. Ландшафты переменно-влажных ксерофитнолесных и саванных субтропических и тропических
областей ............................................................................ 352
14.8. Ландшафты влажных лесных субтропических
и тропических областей ................................................... 353
4

Глава 15. Динамика и устойчивость ландшафтов ................ 355
15.1. Динамика ландшафтов............................................ 355
15.2. Устойчивость ландшафта ....................................... 359
Глава 16. Физико-географические и геологические карты .... 364
16.1. Топографические основы ........................................ 364
16.2. Основные типы карт по характеристике
земной поверхности.......................................................... 368
16.3. Картографические способы оформления физикогеографических и геологических карт ........................... 376
Литература ..................................................................................... 379

Предисловие
В сельскохозяйственных вузах для студентов агрономических
специальностей длительное время читается курс «Почвоведение с
основами геологии», который включает в лучшем случае несколько лекций по основам геологии, геоморфологии, а в последние годы
и по ландшафтоведению, в худшем — рассматриваются только почвообразующие породы и формы рельефа в одной-двух лекциях. В
редких вузах имеются преподаватели с геологическим образованием. Такая ситуация связана с тем, что за последние 3–4 десятилетия резко вырос объем информации по почвоведению. Возникли
целые разделы и их можно читать отдельными курсами, такие как
картография почв, мелиоративное почвоведение, биология почв,
бонитировка почв, агрономическое почвоведение и другие. Однако
все эти разделы преподаются в пределах прежнего объема часов.
Развитие почвенной картографии и агроэкологической оценки почв
востребовало более детальные знания о ландшафтах. Во многих
сельскохозяйственных вузах стали читать курс «ландшафтоведение» иногда «агроландшафтоведение» факультативно или за счет
резервных часов. Несколько лучше сложилась ситуация на факультетах «почвоведения агрохимии и экологии», где геология читается
отдельным курсом, а для экологов в образовательный стандарт
введено «ландшафтоведение».
Нам представляется целесообразным на агрономических факультетах курс почвоведения читать отдельно в полном объеме, а
геологию и ландшафтоведение объединить в один курс и ввести
его в учебный стандарт. Логичность такого объединения вытекает
из наличия общих разделов, таких как коры выветривания, почвообразующие породы, рельеф и его генезис, гидрология и гидрография и др.
В РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева в 2005 г. создана Кафедра
геологии и ландшафтоведения на базе Кафедры геологии. На кафедре читаются два отдельных курса «геология» и «ландшафтоведение». Сразу же возникла проблема дублирования многих вышеперечисленных разделов. Поэтому в данном пособии, исходя из
имеющегося опыта, сделана попытка создания единого курса геологии и ландшафтоведения. Преподавание геологии в сельскохозяйственных вузах, за весь период их существования существенно
ослабло. В 1865 г. при подготовке агрономов геология преподава6

лась в объеме 140 часов. В настоящее время, даже в РГАУ-МСХА
им. К.А. Тимирязева, этот курс на агрономических факультетах,
при наличии кафедры геологии, составляет только 30 часов. Очевидна необходимость создания отдельного курса «Геология и ландшафтоведение».
7

Введение
Геология — естественноисторическая наука о Земле, ее составе, строении, происхождении, закономерностях развития. Первые
научные обобщения в геологии были сделаны в середине XVIII в.
в России М.В. Ломоносовым. По мере своего развития геология
значительно дифференцировалась и теперь она включает целый комплекс геологических наук:
Петрография — наука, изучающая горные породы, их состав,
структуру, условия образования (подразделяется на петрологию —
изучает магматические и метаморфические горные породы и литологию — изучает осадочные горные породы).
Минералогия — наука о минералах, их составе, свойствах, происхождении, строении.
Кристаллография — наука о кристаллах, их строении, включает кристаллохимию, изучающую химический состав кристаллов.
Геохимия — наука о распределении и миграции химических
элементов и их соединений в недрах Земли (геохимия ландшафтов —
наука о распределении и миграции химических элементов и их соединений в ландшафтах).
Динамическая геология — изучает процессы, протекающие
в недрах Земли (эндогенные процессы) и на ее поверхности (экзогенные процессы).
Динамическая геология включает ряд разделов: геотектоника и
структурная геология — науки о тектонических движениях и последствиях их проявления.
Вулканология — наука, изучающая процессы вулканизма, строение и состав продуктов извержения вулканов.
Сейсмология — наука о землетрясениях, условиях их возникновения и геологических последствиях.
Геофизика — наука о физических свойствах Земли.
Историческая геология — наука, которая изучает историю и
закономерности развития Земли, с момента образования земной
коры до современного ее состояния.
Четвертичная геология — изучает историю развития земной коры в четвертичный период (1,5–2 млн. лет).
Стратиграфия — изучает последовательность образования и
залегания отдельных слоев горных пород в земной коре.
Морская геология — изучает структуру, рельеф и современные осадки дна морей и океанов.
8

Прикладная геология — объединяет практические отрасли
геологии: геологию месторождений полезных ископаемых, инженерную геологию, гидрогеологию, грунтоведение и др.
Региональная геология — изучает геологическое строение и
геологическую историю крупных областей (регионов) земного шара.
География — до середины XIX в. являлась описательной наукой, которой принадлежат величайшие заслуги, связанные с географическими открытиями. Уже в то время она оказала большое влияние на развитие практически всех геологических наук. В настоящее время — разделяется на физическую географию и экономическую. Основателем многих разделов физической географии является В.В. Докучаев.
Физическая география — изучает географическую оболочку в целом и составляющие ее компоненты: литосферу (горные породы и рельеф), часть атмосферы (тропосферу), гидросферу, биосферу, педосферу (почвы).
Землеведение — раздел физической географии, изучающий
географическую оболочку в целом (состав, структуру, свойства, особенности формирования и функционирования).
Региональная физическая география — изучает природные
территориальные комплексы разного ранга от физико-географической страны до физико-географического района.
Ландшафтоведение — раздел физической географии, изучающий ландшафтную оболочку (природные территориальные комплексы или ландшафтные геосистемы разных размеров, включая
локальный уровень).
Климатология, океанология, гидрология суши, а также
геокриология (мерзлотоведение), география почв, биогеография и геоморфология — все это отраслевые науки физической географии, которые изучают отдельные компоненты географической оболочки.
Геоморфология — наука о рельефе земной поверхности. Является пограничной наукой между физической географией и геологией.
Геология и физическая география, наряду с продолжающейся
дифференциацией на отдельные разделы, синтезируют знания смежных наук, и с каждым годом получают все больший объем информации о составе, свойствах, развитии, как отдельных оболочек (геосфер), так и о нашей планете в целом.
М.В. Ломоносов своими трудами «Первые основания металлургии или рудных дел» (1742), «О слоях Земли» (1763) и др., не только
9

заложил научные основы геологии, но и дал толчок к развитию геологии в России. В 1805 г. было организовано Московское общество
испытателей природы, в 1817г. в Петербурге — Минералогическое
общество, в 1845 г. — Русское географическое общество, в 1865 г. —
Московское общество любителей естествознания, антропологии и
этнографии, которые сыграли огромную роль в развитии географических и геологических исследований в России. В первой половине
XIX в. минерологом Н.И. Кокшаровым была составлена первая
схематическая геологическая карта северной половины, а геологом
Г.П. Гельмерсеном — всей Европейской части России. Основы
минералогии были сформулированы академиком В.М. Свергеным.
Дальнейшее развитие геологии связано с именем академика,
А.П. Карпинского (1847–1936), И.В. Мушкетова (1850–1902), В.А. Обручева (1863–1956), Е.С. Федорова (1853–1919), А.П. Павлова
(1854–1929), В.И. Вернадского (1863–1945), И.М. Губкина (1871–
1939), А.Е. Ферсмана (1883–1945) и др. ученых.
А.П. Карпинский — основатель русской геологической школы,
его называют отцом российской геологии. Он является автором легенды геологической карты утвержденной Всемирным геологическим конгрессом в 1881 г. С 1916 по 1936 гг. А.П. Карпинский был
президентом академии наук СССР.
Всемирно известный минеролог и кристаллограф Е.С. Федоров
разработал методы кристаллооптических исследований.
В.И. Вернадский, ученик В.В. Докучаева, минеролог занимался
систематикой минералов, химией земной коры, основательного направления в геологии — геохимии.
А.Е. Ферсман, ученик В.И. Вернадского, сооснователь современной геохимии, вплотную подошел к изучению геохимии ландшафтов.
И.М. Губкин обобщил работы по геологии нефти, которые позволили дать прогноз месторождений нефти.
Основателем ландшафтоведения, также как и многих разделов
и научных основ физической географии, в том числе почвоведения,
является геолог по специальности В.В. Докучаев (1846–1903). В
1899 году вышла в свет его работа «К учению о зонах природы»,
которая положила начало обособлению ландшафтоведения как самостоятельной научной дисциплины. В этой работе впервые был
сформулирован географический закон зональности. В это же время, в небольшой, но замечательной по глубине научного предвидения работе «Место и роль современного почвоведения в науке и
жизни», В.В. Докучаев, предсказал развитие новой науки. Он пи10