مواضيع المحاضرة: مقدمة في علم الجيومورفولوجي
background image

1

Lecture 1: Geomorphology

• Questions

– What is geomorphology? What are the relationships 

between elevation, slope, relief, uplift, erosion, and 
isostasy?

– How do you measure the rates of geomorphic 

processes?

– What does geomorphology have to do with tectonics?

Basic principle:
Every feature of the landscape is 
there for a reason. We just have 
to be smart enough to figure out 
what the reason is.


background image

2

What is Geomorphology?

• Geomorphology is the study of landforms, i.e. the 

shape of the Earth’s surface. It attempts to explain 
why landscapes look as they do in terms of the 
structures, materials, processes, and history
affecting regions.

• Geomorphology relates to all the other disciplines 

of geology in two directions:

– Tectonics, petrology, geochemistry, stratigraphy, and 

climate determine the geomorphology of the earth and 
its regions by controlling the principal influences on 
landscape.

– Therefore evidence from observations of the landscape 

in turn constrain the tectonic, petrologic, geochemical, 
stratigraphic, and climatic history of the earth and its 
regions.


background image

3

Uses of geomorphology

• Consider how frequently we infer the geologic history 

of a region from observation of the landforms.

• We will see many examples :

– Tectonic motions create geomorphic features like fault scarps and grabens; 

from observation of scarps and grabens we infer the sense of tectonic 
motions and something about their ages.

– Volcanic activity creates calderas; from the form of the caldera we learn 

about the mechanism of eruption.

– Granite weathers to rounded jointstones; from observation of the shape of 

boulders and outcrops we can quickly map granite plutons; from the shape 
of these rocks we infer how they joint and how they chemically weather.

– Resistant and weak strata determine the shapes of cliffs; from distant 

observations of cliff shapes and local knowledge of stratigraphy, we can 
map outcrops as far as the eye can see.

– Glacial processes create geomorphic expressions such as moraines; from 

the position, form, and age of the moraines we learn about paleoclimate 
and the nature of glaciers.


background image

4

Relevance of geomorphology

• Geomorphology is important because people live on 

landforms and their lives are affected (sometimes 
catastrophically) by geomorphic processes:

• Slope determines whether soil accumulates and makes arable land
• Slope stability controls landslides
• Mountains drastically affect the weather: rainshadows, monsoons

• This is also a two-way process: Human action is one of 

the major processes of geomorphic evolution:

• People have been building terraced hillsides for thousands of years
• People dam rivers, drain groundwater, engineer coastlines
• People plant or burn vegetation on a huge scale
• People are paving the world
• People are changing the climate


background image

5

Geomorphic Concepts

• Important: a mountain is a feature of relief, not elevation (a high area of 

low relief is a plateau)

– Slope controls the local stability of hillsides and sediment 

transport

– Relief controls the regional erosion rate and sediment yield
– Elevation directly affects erosion and weathering only through 

temperature, however, high elevation and high relief are 
generally pretty well-correlated (with glaring exceptions, like 
Tibet and the Altiplano)

• Elevation: height above sea level
• Slope: spatial gradients in 

elevation

• Relief: the contrast between 

minimum and maximum 
elevation in a region

How high is this mountain?


background image

6

Geomorphic Concepts

• Uplift/subsidence

– vertical motions of the crust (i.e., of material points)

• Accumulation/denudation

– vertical change in the position of the land surface with respect 

to material points in the bedrock.


background image

7

“Process” geomorphology

• Quantitative, physically based analysis of morphology 

in terms of endogenic and exogenic energy sources

• Basics of process geomorphology

– 1) Assume balance between forms and process (equilibrium 

and quasi-equilibrium)

– 2) Balance created and maintained by the interaction between 

energy states (kinetic and potential); force and resistance.

– 3) Changes in force-resistance balance may push the 

landscape and processes too far: thresholds of change 
exist: fundamental change of process and thus form.

– 4) Processes are linked with multiple levels of feedback.
– 5) Geomorphic analysis occurs at multiple spatial and 

temporal scales.


background image

8

Process 

geomorphology

• An example of a 

quantifiable 
process: hillslope 
evolution

• What controls 

stability of a 
slope? Lithology 
and water, mostly


background image

9

Hillslope evolution: 

qualitative approach

Some rocks are 
resistant to erosion 
(they form cliffs), 
some are weak (they 
form slopes).

Resistant and weak 
are qualitative terms, 
but useful for 
describing landscape 
evolution.


background image

10

Feedbacks in geomorphology

• The idea that, in the absence of tectonic disturbance, the negative 

feedback between elevation and erosion tends to eliminate relief is 
the basis of W. M. Davis’ theory of landscape evolution:


background image

11

Geomorphology and Tectonics

• For young tectonic activity, elevation and relief are 

direct expressions of tectonic activity.

• For old stable terrains, elevation and relief become 

expressions of relative rates of erosion.

– Thus, in California, anticlines are hills or mountains, but in 

Pennsylvania, anticlines may just as well be valleys if the 
older strata exposed in anticlinal cores are easily eroded.

• Ancient tectonic features must be recognized by the 

relations of the rocks around them.  Current tectonic 
activity can be monitored by seismology and geodesy.  
Everything in between depends on geomorphology.

– Geomorphic expression is by far the easiest way to locate 

faults at the surface, and far more precise (at the surface) than 
seismology.


background image

12

Geomorphology and Tectonics

• When the form of an original geomorphic feature is known, then 

the magnitude of tectonic deformation can be determined by 
measuring its current shape. Examples:

– fault scarps start from nothing, so height of scarp gives magnitude of total 

dip-slip displacement.

– undisturbed drainages presumably go straight across faults; lateral offset 

gives total strike-slip displacement.

– marine terraces start at sea-level, so height of wave-cut platform gives 

total uplift since abandonment of terrace.

– river terraces start with longitudinal profile of riverbed; disturbances in 

shape and slope give total deformation and tilt.

• When, furthermore, the age of the geomorphic feature is also 

known, then the rate of tectonic deformation is determined as 
well.

– How do you date geomorphology? This is a different problem from dating 

rocks!


background image

13

Geomorphology and Tectonics

• Topographic profiles of uplifted 

marine terraces at Santa Cruz, CA, 
give two kinds of information:

• Total vertical uplift from height of wave-

cut platforms initially at sea level

• Relative deformation along shore from 

shape of initial horizontal markers

• What additional type of data would be 

useful here?




رفعت المحاضرة من قبل: Medoo Chan
المشاهدات: لقد قام 4 أعضاء و 119 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل