Общие представления о рельефе земной поверхности

Лекция 1 ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О РЕЛЬЕФЕ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ Концепция взаимодействия эндогенных и экзогенных сил была разработана одним из основоположников геоморфологии В. Пенком и изложена в книге «Морфологический анализ» в 1924 г. Концепция взаимодействия в настоящее время рассматривается в ранге основного закона геоморфологии: рельеф земной поверхности создается и развивается в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных факторов и процессов. Следовательно, по формам рельефа можно судить о геологическом строении, типах и интенсивности тектонических движений, истории развития земной коры и ее поверхности. 1.1. ФАКТОРЫ И ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ РЕЛЬЕФА Эндогенный фактор (греч.- внутри) проявляется через конкретные процессы - тектонические движения и магматизм. К эндогенному фактору относят также литологию горных пород и форму их залегания, то есть особенности геологического строения. Причина развития эндогенных процессов заключается в том, что Земля обладает большой массой, а значит, большой внутренней энергией, прежде всего радиогенной, образующейся при распаде радиоактивных веществ; гравитационной, возникающей вследствие гравитационного уплотнения вещества Земли; ротационной, являющейся следствием вращения Земли вокруг своей оси. Практически все виды энергии трансформируются в тепловую энергию. Тепловая энергия, образующаяся в недрах Земли, возбуждает тектонические движения и магматизм в земной коре и верхней мантии. В течение длительной истории развития Земли эндогенные процессы создали современную структуру литосферы, выраженную в крупных неровностях земной поверхности, таких как материковые выступы и океанические впадины, горные системы и обширные равнины. Экзогенный фактор (греч. – вне, снаружи) проявляется через процессы, развивающиеся во внешних геосферах (атмосфере, гидросфере, биосфере). Среди экзогенных процессов на суше наибольшее рельефообразующее значение имеет деятельность постоянных и временных водотоков, ледников, ветра, различных организмов, в том числе человека. Главным источником энергии экзогенных процессов является лучистая энергия Солнца, которая на земной поверхности трансформируется в энергию движения воды, воздуха, вещества литосферы. Движение водных и воздушных масс, перемещение вещества литосферы происходят в значительной мере под влиянием энергии силы тяжести, благодаря которой это движение осуществляется сверху вниз. Экзогенные процессы разрушают формы рельефа, созданные эндогенными процессами, срезают поднятия и заполняют впадины продуктами разрушения, то есть стремятся к выравниванию существующего рельефа, и одновременно создают новые формы. Разрушение и перенос объединяют термином денудация (лат. – обнажаю), так как в результате этих процессов разрушаются и обнажаются выведенные на поверхность горные породы. Одновременно с денудацией происходит аккумуляция (лат. – насыпаю, накопляю) – накопление продуктов разрушения горных пород в понижениях рельефа. По преимущественному развитию того или иного процесса, то есть по происхождению, или генезису различают денудационный и аккумулятивный рельеф. На ранних этапах развития Земли влияние экзогенного фактора было довольно слабым, поскольку вода в атмосфере находилась в газообразном состоянии. С появлением воды в жидком виде экзогенные процессы активизировались. Неоднократно возникавший горный рельеф в относительно короткое время полностью уничтожался, поэтому в современном рельефе Земли нет древнейших форм. Все горные поднятия исчезали, а современные, самые грандиозные за всю историю планеты горы очень молодые (10-20 млн. лет). Именно благодаря гидросфере на нашей планете преобладает древовидное (эрозионное) расчленение, а не ячеистое, как на других планетах земной группы, возникающее вследствие расчленения их поверхности многочисленными метеоритными кратерами. Об активности экзогенного фактора можно судить также по горным породам. Если на других планетах на поверхности залегают первичные магматические породы, то на земной поверхности – более молодые, вторичные, преимущественно осадочные породы. Существуют факторы, под влиянием которых непосредственно формы рельефа не образуются, но эти факторы оказывают существенное влияние на тип и интенсивность экзогенных процессов. К их числу относятся геологическое строение, климат и рельеф. Геологическое строение. Устойчивость горных пород к денудации зависит от их химического и минералогического состава, формы и условий залегания (характера чередования и мощности слоев, размера геологических тел, их формы и тектонических нарушений). В ослабленных зонах (зоны разрывов, повышенной трещиноватости), на выходах неустойчивых пород (песок, лёсс) процессы разрушения развиваются быстрее и возникают углубления. Прочные породы разрушаются медленнее, образуя выступы. Это явление называют селективной (избирательной) денудацией. Благодаря селективной денудации происходит препарирование геологических структур и формирование структурно-денудационного рельефа, непосредственно отражающего формы геологических тел. Например, при горизонтальном залегании чередующихся по вертикали устойчивых и легкоразмываемых пластов горных пород вследствие селективной денудации образуется ступенчатый рельеф. При моноклинальном залегании слоев препарирование денудацией устойчивых пластов приводит к образованию асимметричных гряд – куэст, где пологий склон совпадает с наклоненным под относительно небольшим углом стойким пластом, а крутой склон срезает пласты. Климат является одним из важнейших факторов экзогенного рельефообразования. Климатические условия определяют проявление тех или иных экзогенных процессов, их интенсивность и выражение в рельефе. От климата зависит растительность, которая оказывает большое влияние на тип и интенсивность экзогенных процессов. Например, геоморфологическая деятельность ветра слабо проявляется в лесных зонах, но является ведущим процессом в зоне пустынь. Распространение экзогенных процессов и создаваемых ими форм рельефа подчинено климатической зональности. В зависимости от роли в образовании рельефа выделяют четыре основных типа климата: нивальный, полярный, гумидный и аридный. Нивальный (лат. - снежный, холодный) климат отличается выпадением атмосферных осадков в виде снега, накопление которого ведет к образованию ледников. В таких условиях преобладают морозное выветривание и ледниковые процессы. Нивальный климат распространен в приполярных областях и в горных странах выше снеговой границы (см. гл. 8.1). Полярный (субарктический) климат характеризуется низкими зимними температурами, большой сухостью и маломощным снежным покровом, что способствует образованию многолетней мерзлоты и развитию специфических мерзлотных процессов (см. гл. 8.2). В гумидном (лат. – влажный) климате количество жидких осадков резко превышает испарение и просачивание, что обеспечивает постоянный сток поверхностных вод. В таких условиях преобладает химическое выветривание и развиваются флювиальные (лат. – река) процессы (см. гл.7.1). Гумидный климат распространен в умеренных поясах Северного и Южного полушарий и в экваториальном поясе. В аридном (лат. - сухой) климате резкий недостаток влаги, значительные суточные колебания температуры и отсутствие растительного покрова определяют развитие температурного выветривания и эоловых процессов. Ветер выдувает материал не только с открытых поверхностей, но и из трещин горных пород, поэтому в рельефе областей с аридным климатом наиболее четко выражены геологические структуры. Аридный климат распространен преимущественно в тропических поясах и встречается в некоторых районах умеренного пояса (см. гл. 9). Иногда связь между современным климатом и рельефом нарушена, поскольку климат менялся во времени и климатические зоны смещались. В эпохи глобальных похолоданий и развития покровного оледенения в плейстоцене на севере Евразии и Северной Америки располагалась зона нивального климата. Здесь сформировался ледниковый рельеф, который сохранился до настоящего времени и оказался в условиях гумидного климата. Такой рельеф называют реликтовым. Сохранность реликтовых форм объясняется тем, что рельеф меняется гораздо медленнее, чем, например, растительность. Таким образом, рельеф многих областей определяется не только современным климатом, но и климатом прошлых эпох. Влияние рельефа на развитие экзогенных процессов заключается в том, что одни и те же породы в одинаковых климатических условиях, но в условиях разного рельефа ведут себя по-разному по отношению к денудационным процессам. Например, лёссы и лёссовидные суглинки обладают свойством просадочности. На плоских поверхностях при просачивании воды образуются замкнутые отрицательные формы микрорельефа – западины (степные блюдца). На склонах преобладает поверхностный сток воды, поэтому на легкоразмываемых лёссах и лёссовидных суглинках образуются открытые отрицательные формы рельефа, например, овраги. Другой пример: пески имеют рыхлую структуру, легко проницаемы, поэтому поверхностный сток на них не образуется. Вода просачивается в более глубокие горизонты. Если под песками находится водоупорный стойкий пласт, например глины, то на склонах образуются оползни, а плоские поверхности заболачиваются. На земной поверхности происходит постоянное движение – создание и разрушение форм рельефа. Горные породы, выведенные на поверхность эндогенными процессами, разрушаются экзогенными, и продукты разрушения частично переносятся водными потоками в Мировой океан. Здесь они увлекаются вглубь планеты, где изменяются под влиянием высоких температур и давления, и вновь возвращаются на поверхность, то есть совершается большой геологический круговорот вещества. В этом круговороте участвует не только вещество, но и энергия. В составе осадочных пород, погрузившихся в недра Земли, присутствуют органогенные образования, которые аккумулировали солнечную энергию. Эта энергия выделяется и становится частью эндогенной энергии, которая вместе с веществом поступает на земную поверхность. Таким образом, между внешней и внутренними областями Земли происходит взаимообмен (взаимодействие) веществом и энергией. В ходе взаимодействия эндогенных и экзогенных сил и процессов рельеф не исчезает, а на месте разрушенного возникает снова. 1.2. МОРФОЛОГИЯ РЕЛЬЕФА Рельеф – (фр. – поднятие, выпуклость) – совокупность неровностей земной поверхности. Земная поверхность – поверхность раздела и взаимодействия внутренних и внешних оболочек. Форма рельефа – неровность земной поверхности определенных очертаний и происхождения, отделяющаяся от соседних форм ясными морфологическими (геометрическими) границами. Форма рельефа – безразмерное образование - от крупнейших сложно построенных планетарных форм до элементарных микро - и наноформ. Морфология рельефа - это внешний (геометрический) облик форм рельефа, который характеризуется комплексом морфографических (качественных) и морфометрических (количественных) признаков. Каждая форма рельефа независимо от происхождения и размера состоит из определенного набора точечных, линейных и площадных элементов. Точечные и линейные элементы создают каркас рельефа. Площадные элементы (грани) представлены склонами (наклонными плоскостями) и равнинными поверхностями (крутизной до 1,5о). В профиле склоны разделяют на прямые, выпуклые, вогнутые, выпукло-вогнутые и сложные (волнистые, ступенчатые). По очертаниям в плане склоны могут быть прямолинейными, выпуклыми, вогнутыми, извилистыми, с соответствующими направлениями линий стока: параллельными, расходящимися, сходящимися или смешанными. Линейные элементы (ребра) – линии сочленения граней. В плане линии могут быть прямолинейными, криволинейными и сложными с разнообразным рисунком, например, кольцевым, дугообразным, параболическим. В профиле линии бывают прямыми, выпуклыми, вогнутыми, выпукло-вогнутыми и сложными (извилистые, ломанные). Основными структурными линиями являются водораздельные (гребневые), тальвеговые (килевые), выпуклого и вогнутого перегибов поверхности (бровки, вгибы, подошвы) (рис. 1). Рис. 1. Основные элементы рельефа (Кизевальтер и др., 1981): 1 – линии водоразделов; 2 – линии тальвегов; 3 – линии бровок; 4 – линии вгибов; 5 – линии подошвы склонов; 6 - ребровые линии; 7 – вершины; 8 – седловины Точечные элементы – точки пересечения ребер. По положению на профиле и в плане выделяют точки: вершинные, седловинные, донные, устьевые; развилочные, пересечения, слияния. Таким образом, земная поверхность с ее рельефом понимается как геометрическая поверхность, имеющая закономерно построенную морфологическую структуру, которая складывается из сочетаний геометрических точек, линий и граней. Морфологическая структура создается комплексом рельефообразующих процессов. При всем разнообразии рельефа земной поверхности прослеживается одна простая закономерность морфологического строения: форма рельефа любого происхождения, возраста, внешнего облика состоит из трех элементов: вершины или вершинной поверхности, днища соседней долины или впадины и соединяющих их склонов. Каждый элемент формы рельефа и форму рельефа характеризуют также морфометрическими показателями, такими как абсолютная и относительная высота (глубина для отрицательных форм), длина и ширина для вытянутых форм, азимут простирания общий и отдельных элементов, экспозиция (азимут линий падения); радиус кривизны и размеры поперечника для изометричных форм. Наряду с этими абсолютными величинами используются относительные показатели, или коэффициенты, например коэффициент вытянутости – отношение высоты (глубины) формы к ширине, коэффициент извилистости – отношение истинной длины формы к ее длине, измеренной по прямой линии. Сложные формы рельефа, представляющие собой сочетание нескольких неровностей, в целом и по элементам описывают с использованием тех же показателей, но для них важным признаком является еще соотношение сочетающихся форм, особенности их пространственного размещения. Информацию о морфологии рельефа предоставляют, прежде всего, топографические карты, на которых горизонталями исключительно наглядно изображены морфографические и морфометрические признаки рельефа. При составлении топографических карт используется такое свойство земной поверхности как непрерывность. Выделяя каждую отдельную форму рельефа и ее элементы, используют другое свойство земной поверхности – прерывистость (дискретность). Морфографические карты составляют, в основном, для практических целей, когда наряду с генезисом рельефа важно показать и чисто внешние его черты. Морфологическое описание рельефа представляет собой перечень морфографических особенностей и морфометрических характеристик. В зависимости от морфологии различают холмистый рельеф, гривистый, увалистый, грядовый, ступенчатый, котловинный, бугристый, мозаичный и волнистый. По абсолютным и относительным высотам выделяют высокогорный, низкогорный и среднегорный рельеф; по степени расчлененности: сильно- средне - слаборасчлененный рельеф; по уклонам: пологоволнистый рельеф, наклонная равнина и др. Морфология является одним из существенных признаков рельефа наряду с генезисом и возрастом, который используется при систематизации рельефа земной поверхности. Среди разнообразных форм рельефа по соотношению с окружающим пространством выделяют положительные (если они выше окружающего пространства) и отрицательные (если они ниже окружающего пространства) формы. По наиболее общим морфологическим признакам формы рельефа подразделяются на выпуклые (положительные) и вогнутые (отрицательные), изометричные и вытянутые. Примером изометричных положительных форм могут служить кочки, бугры, холмы, отдельные горы; вытянутых положительных – валы, хребты, кряжи. Изометричные отрицательные формы рельефа - западины, котловины; вытянутые отрицательные формы рельефа разделяют на замкнутые (ледниковые ложбины) и открытые (эрозионные формы). Общий вид форм рельефа сравнивают с геометрическими фигурами или с бытовыми предметами. Например, изометричные положительные формы рельефа могут быть конусовидными, пирамидальными; изометричные отрицательные формы - блюдцеобразными, чашеобразными; вытянутые отрицательные формы - ящикообразными, корытообразными. Морфометрический принцип положен в основу классификации форм рельефа по размерам: - планетарные (величайшие) формы рельефа – материковые выступы, океанические впадины, переходные зоны и срединно-океанические хребты площадью миллионы квадратных километров; - мегаформы – горные системы и обширные равнины площадью сотни и десятки тысяч квадратных километров, например, Кавказ, Тянь-Шань, Русская, Амазонская, Западно-Сибирская равнины; - макроформы – отдельные хребты, впадины, возвышенности площадью тысячи и сотни квадратных километров, например, Кодорский хребет и Куринская впадина на Кавказе, Среднерусская и Приволжская возвышенности на Русской равнине; - мезоформы – более мелкие площадью десятки и сотни квадратных километров. К этой категории относят речные долины, овраги, дюны, балки, большие карстовые воронки и др.; - микроформы – мелкие формы площадью первые десятки квадратных километров: небольшие бугры, западины, сурчины и др. - наноформы (греч. – карлик) – мельчайшие формы, измеряемые сантиметрами и даже миллиметрами: кочки, ветровая рябь, пятна-медальоны и др. 1.1. Основные закономерности орографии материков, океанов и горных систем Орография (греч. – гора) – раздел физической географии, занимающийся описанием и типизацией форм рельефа по внешним признакам, взаимному расположению и размерам независимо от их происхождения. Одним из методов орографических исследований является гипсометрический метод (греч. – высота) – измерение высот; для дна морей и океанов - батиметрический метод (греч. – глубина) - измерение глубин. Основные закономерности морфологического строения планетарного рельефа Земли прослеживаются на гипсографической (гипсометрической) кривой, где четко выделяются два высотных уровня: верхний уровень – континентальный, располагающийся выше 200 м; нижний уровень – ложе океана, располагающийся на глубинах от -3000 до -6000-7000 м (рис.2). По высоте на суше выделяют: низменности с абсолютными отметками 0-200 м, возвышенности – 200-500 м и горы. Горы подразделяются: на низкие (500–1000 м), средневысотные (1000 – 2500 м), высокие (2500 – 5000 м) и высочайшие (более 5000 м). По глубине на дне морей и океанов выделяют неритовую зону (до 200 м), или шельф; батиальную (от -200 до -3000 м), или материковый склон; абиссальную (от -3000 до -6000 м), или ложе океана и гипабиссальную, или глубоководную зону (более -6000 м). Средняя высота суши относительно уровня моря 875 м, средняя глубина Мирового океана -3730 м. Самая высокая гора на суше Джомолунгма (Эверест, Сагарматха, Джумулангфенг) в Гималаях имеет отметку 8848 м. Самая глубокая Марианская впадина (-11022 м) находится в Тихом океане. Рис. 2. Обычная гипсографическая кривая (Рычагов, 2006) Континентальный и океанический высотные уровни – две основные ступени рельефа, соответствующие крупнейшим планетарным формам: материковым выступам и океаническим впадинам. Они отличаются не только по гипсо - и батиметрии, но и принципиально разным рельефом. На морском дне находятся гигантские поднятия срединно-океанических хребтов, в осевых частях которых прослеживаются узкие вытянутые желоба - рифтовые впадины, и огромное количество (10-20 тыс.) островных подводных вулканических гор. Таких форм на суше нет. Кроме того, амплитуда относительных высот на суше не превышает 5-6 км, тогда как разница высот между вершинами островных дуг и глубинами соседних с ними впадин может составлять более 10 км. Образование планетарных форм рельефа – материковых выступов, океанических впадин, срединно-океанических хребтов и переходных зон связано с различиями в строении земной коры. По составу слагающих горных пород, тектонике, динамике и другим особенностям различают, прежде всего, континентальную (материковую) кору и океаническую. Материковые выступы приурочены к континентальной коре, состоящей из трех слоев: осадочного, гранитного и базальтового. Океанические впадины сформировались на океанической коре, состоящей из двух слоев: осадочного и базальтового. Толщина земной коры зависит от изменения мощности гранитного слоя. Суть дисимметрии земной коры заключается в том, что гранитный слой прерывистый и выклинивается на дне океанов. Под горными системами толщина земной коры составляет 60-80 км, под равнинами 35-45 км, а в океанических впадинах всего 5-10 км. Дисимметрия земной коры исчезает в тяжелой подгранитной оболочке, которая является сплошной, общей для всей планеты. Количественным выражением дисимметрии земной коры считается соотношение между площадями суши и моря (1: 2,43). Из 510,2 млн. кв. км общей площади поверхности Земли 361,1 млн. кв. км (70,8%) занято Мировым океаном, а на долю суши приходится всего 149,1 млн. кв. км (29,2%). Особое строение земная кора имеет в переходных зонах (в современных геосинклинальных поясах), где наблюдается сложное сочетание и резкий переход одного типа коры в другой, высокая сейсмичность и интенсивный вулканизм. Такой тип земной коры, называемый геосинклинальным, отражается в рельефе переходных зон. Окраинные геосинклинальные области обычно состоят из трех элементов: островной дуги, глубоководного желоба и котловины окраинного моря. В котловинах морей распространена кора океанического типа, лишенная гранитного слоя, но с более мощным осадочным слоем, чем в океанах. Глубина котловин 2,0-3,5 км. Островные дуги, расположенные вдоль глубинных разломов, образовывались либо на океанической коре в олигоцене вдали от континентов (Марианская и др.), либо в мезозое вследствие переработки континентальной коры (Японская и др.). Глубоководные желоба, врезанные в ложе океана, представляют собой узкие асимметричные прогибы, верхний контур которых ограничен изобатой 6000 м. Они протягиваются на сотни и тысячи километров при ширине от 100 до 200 км. Рифтогенному типу земной коры соответствует планетарная система срединно-океанических хребтов. Этот тип коры еще недостаточно изучен. Предполагают, что рифтогенная кора образуется в результате смешения вещества земной коры и мантии. Пространственное расположение материковых выступов и океанических впадин антисимметрично. Это явление Г.Н. Каттерфельд (1962) назвал антиподальностью океанов и материков. В 95 случаев из 100 один конец земного диаметра приходится на сушу, а другой – на океан. Северный Ледовитый океан лежит против Антарктиды, Африка и Европа - антиподы Тихого океана, Австралии противостоит Северная Атлантика, Северная Америка лежит против Индийского океана, и только часть Южной Америки имеет антиподом сушу (Юго-Восточная Азия). Антиподальность полушарий выражается в том, что Северное полушарие материковое, а Южное океаническое; Восточное полушарие материковое, Западное - океаническое. Все материки, кроме Антарктиды, группируются попарно: Северная Америка с Южной Америкой, Европа с Африкой, Азия с Австралией. Каждая пара образует «материковый луч» и все «лучи» сходятся к северному полярному пространству, образуя «континентальную звезду» (рис. 3). Рис. 3. Континентальная звезда (Калесник, 1970) В каждом «материковом луче» северный материк отделен от южного зоной дробления земной коры, в которой находятся средиземные моря с множеством островов, контрастными глубинами, сильными землетрясениями и вулканизмом (Карибское море, Средиземное море и др.). Все материки имеют форму клиньев или треугольников, основание которых обращено на север. У каждого из материков, находящихся в Южном полушарии, на западе прослеживается вогнутость, а на востоке – выпуклость. Восточные окраины некоторых материков обрамляют гирлянды островов (островные дуги), выпуклостью обращенные на восток (серия восточноазиатских островных дуг). Такое сбалансированное распределение масс обеспечивает равновесие тела планеты в условиях ее вращения и объясняется компенсационными движениями. Например, в умеренных широтах Северного полушария доминируют восходящие движения литосферы, и здесь преобладает суша, а в полярных областях они компенсируются опусканием литосферы, и здесь находится Северный Ледовитый океан. В Южном полушарии, наоборот, в умеренных широтах преобладают опускания, и им соответствуют глубокие океанические впадины, а в южном околополюсном пространстве они компенсируются поднятиями, и там находится материк Антарктида. Границы этих компенсационных движений совпадают с параллелями 71о северной и южной широты. В расположении мегаформ рельефа тоже есть свои особенности. Горные системы образуют три грандиозных пояса: два из них вытянуты субмеридионально и один – субширотно. Один субмеридиональный пояс обрамляет Тихий океан с востока. Пояс включает горы Северной и Южной Америки и Антарктиды, созданные мезозойско-палеогеновой складчатостью и возникшие в современных геосинклиналях. Другой субмеридиональный пояс, возникший в современных геосинклиналях, протягивается по западной окраине Тихого океана и включает Курило - Камчатскую дугу, Сахалин, Японские острова, Тайвань, Филиппины, горы Индонезии, Новой Гвинеи, Меланезии и Новой Зеландии. Субширотный Альпийско-Гималайский пояс, возникший на месте геосинклинали Тетис в альпийскую складчатость и завершивший свое развитие на неотектоническом этапе, пересекает Европу, Азию и переходит на Зондские острова. В него входят такие горные системы как Пиренеи и Атлас, Альпы и Апеннины, Карпаты и др. Такое их расположение объясняется напряжениями в земном эллипсоиде, возникающими при изменении полярного и экваториального сжатия, то есть при изменении формы Земли вследствие вращения вокруг своей оси. Переход от эллипсоида к шару означает сокращение земной поверхности, а переход от шара к эллипсоиду – ее растяжение. При этом меняются все элементы фигуры эллипсоида (величина радиус-векторов, длина и кривизна параллелей и дуг меридианов). Неизменными остаются только радиусы и длина параллелей 35о, которые поэтому отделяют экваториальный сектор эллипсоида от полярных секторов. При переходе эллипсоида в шар для восстановления гравитационного равновесия фигуры Земли подкоровое вещество оттекает из экваториального вздутия в сторону полярных областей. Площадь экваториального сектора сокращается, а полярного сектора увеличивается. В экваториальном секторе земная кора испытывает деформации сжатия вдоль меридианов и параллелей и радиальные опускания, а в полярных областях – деформации растяжения и радиальные поднятия. При переходе шара в эллипсоид подкоровое вещество перетекает из высоких широт в низкие широты. Площадь экваториального сектора увеличивается, а полярного уменьшается. Вследствие этого в экваториальном секторе наблюдаются деформации растяжения и радиальные поднятия, а в полярных областях - деформации сжатия и радиальные опускания. В случае любого перехода длина параллелей изменяется больше, чем длина заключенных между ними дуг меридианов, поэтому при сжатии земной коры особенно отчетливы деформации меридионального простирания. Сжатие вызывает утолщение старых участков коры, а растяжение – появление молодых участков за счет излившегося по разломам магматического материала. Максимальное проявление деформирующих сил локализовано в определенных зональных (вдоль параллелей) и меридиональных поясах. М.В. Стовас (1951) и Г.Н. Каттерфельд (1962) разработали представление о критических и экстремальных параллелях, меридианах и центрах Земли, введя количественные показатели в закономерности расположения крупнейших форм рельефа. Экстремальные круги деформаций – линии наибольших радиальных напряжений. Названия эпейрогенический, талассогенический и орогенический круги указывают на то, что к ним приурочено наиболее активное формирование материков, океанов и горных систем. Экстремальным кругом является экватор, по отношению к которому рельеф асимметричен. В Северном полушарии выделяется пояс материковых поднятий, приуроченный к широте 62о (северная эпейрогеническая параллель), а в Южном полушарии на той же широте находится пояс океанических опусканий (южная талассогеническая параллель). Рельеф Земли асимметричен по отношению к плоскости, проведенной через меридианы 105ов.д. и 75оз.д. Этот экстремальный круг (эпейрогенический меридиан) является границей между Западным океаническим и Восточным материковым полушарием. В эпейрогенических центрах произошло заложение древнейших «ядер роста» континентальных участков земной коры. Сибирский, канадский и скандинавский центры являются ядрами древних континентов Северного полушария – Азии, Северной Америки и Европы. В Южном океаническом полушарии намечается только два центра образования континентов: антарктический, местоположение которого связано с фундаментальной противоположностью Северного и Южного полушарий; африканский, связанный с той же общей противоположностью Западного и Восточного полушарий. В Южной Америке и Австралии нет самостоятельных эпейрогенических центров, поскольку эти материки образовались в результате распада древнего материка Гондваны, ядро которого находилось вблизи африканского эпейрогенического центра, поэтому его предлагают называть гондванским. Самостоятельные талассогенические центры имеются в Тихом океане в точке пересечения экватора и меридиана 165оз.д. и в Северном Ледовитом океане в точке Северного полюса. Атлантический и Индийский океаны не имеют самостоятельных центров, что говорит об их вторичной природе. Критические круги расположены между экстремальными кругами и обозначают границы между разными по знаку радиальными напряжениями. Как уже отмечалось, по критической параллели 71ос.ш. проходит граница между полярным бассейном и северными материками, а критическая параллель 71ою.ш. является границей между Антарктидой и окружающим ее океаном. Орогеническая параллель 35о в Северном полушарии – полоса возникновения горно-складчатых сооружений (альпийская зона горообразования). В критических центрах подвижки литосферы особенно велики. На пересечении орогенических критических параллелей с критическими меридианами находятся критические центры (иранский, японский и др.). Распределение материков и океанов подчиняется закону экстремальных кругов и центров, распределение горных поясов - закону критических кругов, заложение и развитие «ядер роста» материков привязано к эпейрогеническим центрам. Поднятия земной коры имеют в основном меридиональное простирание, соответственно и главные понижения в земной коре ориентированы в том же направлении. Материки в центре ниже, а по краям выше; морское дно – наоборот. Чередование поясов поднятий и понижений создает своеобразную «гофрировку» литосферы с максимальной амплитудой не более 20 км.