1. Povijesni razvoj, podjela i opći pojmovi

Geomorfologija (grč. γη, Gea – Zemlja, μορφή, morfé – oblik, λόγος, logos –

znanost) je znanost o reljefu, a proučava njegove značajke, postanak i razvoj, te

procese koji ga oblikuju. Pojam geomorfologija novijeg je porijekla. Stariji pojmovi koji

su se koristili su orografija (nedovoljno širok termin), fiziografija (nedovoljno točan) i

geomorfogenija (neprihvaćen).

Iako reljef Zemlje pobuđuje zanimanje znanstvenika još od antičkog doba,

geomorfologija se do 17. stoljeća uglavnom razvija u okviru geografije. Potaknute

novim spoznajama o Zemlji, dolazi do bitnih promjena u znanosti o reljefu i razvoja

odgovarajućih učenja.

Švedski astronom Anders Celsius (1701. -1744.) u svom djelu „Opservacija za

određivanje oblika Zemlje“ iz 1783. iznosi opažanja o izdizanju Skandinavije (niz

obalnih linija do 300 mnv), što je bio dokaz o promjenljivosti reljefa, odnosno

pokretima Zemljine kore. Nakon što početkom 17. stoljeća Willebrord Snellius

(1580. – 1626.) postavlja principe triangulacije, počinje razvoj geodezije i široka

uporaba triangulacijskih mjerenja.

Sistematiku geomorfoloških pojava zajedno sa vulkanima i potresima u svom djelu

„Geographia generalis“ iz 1650. daje Bernhardus Varenius (1622. – 1650.).

Proučavanja povijesti razvoja Zemlje se od druge polovice 18. stoljeća izdvajaju u

zasebnu znanost – geologiju. Iako se geomorfološki se problemi rješavaju i ranije,

uglavnom u okviru geologije, početkom 19. stoljeća nastaju prvi geomorfološki

radovi.

Francuski znanstvenik Élie de Beaumont (1798. – 1874.) u svom znamenitom djelu

„Notice sur le systeme des montagnes“ (1852) uvodi znanstveni pristup proučavanju

reljefnih formi. Utemeljuje teoriju kontrakcije, te naglašava utjecaj endogenih sila i

procesa u oblikovanju reljefa.

Tijekom druge polovice 19. stoljeća dolazi do izdvajanja geomorfologije kao zasebne

discipline. Objavljuju se prvi geomorfološki znanstveni radovi (čemu je prethodilo

1

deskriptivno sakupljanje geomorfoloških podataka i činjenica), te znanstvene teorije i

koncepcije.

Između 1875. i 1890. grupa američkih geomorfologa (Gilbert i dr.) u sklopu

istraživanja sjevernoameričkog zapada razvijaju ideju o pineplenu (prostranoj zaravni

nastaloj djelovanjem erozije) i o evolucijskim razdobljima kroz koja prolaze razni

oblici tijekom svog razvoja. Također naglašavaju značenje donje erozijske baze za

proces fluvijalne erozije.

Evolucijsku metodu u geomorfologiju (promjene tijekom morfološke evolucije) unosi

Sir Andrew Crombie Ramsay (1814. – 1891.) koji u sklopu proučavanja reljefa u

Walesu zaključuje da su vrhovi nastali diseciranjem zaravni marinskog porijekla.

Teorijska koncepcija o geomorfološkom ciklusu (struktura + proces + ciklus) koju je

1884. formirao William Moris Davis (1850. – 1934.) najznačajniji je doprinos u

razvitku geomorfologije. Smatrao je da se reljef Zemlje razvija ciklički, te u svojoj

morfološkoj evoluciji prolazi kroz stadije mladosti, zrelosti i starosti.

U svom djelu „Morphologie der Erdoberfläche“ iz 1884. Albrecht Penck (1858. –

1945.) na temelju vlastitog iskustva i dostupne literature daje prvu sistematiku

geomorfologije.

Walter Penck (1888. – 1923.) razvio je novu globalnu teoriju o razvoju reljefa u djelu

(1924) „Die morphologische Analyse“. Smatra da su padine osnovni element reljefa,

te ih dovodi u vezu s tektonikom: pri izdizanju nastaju konveksne forme, a pri

mirovanju konkavne forme. Povezuje padine s intenzitetom i karakterom tektonskih

pokreta.

Razdoblje između dva svjetska rata karakterizira kritiziranje teorija W. M. Davisa i W.

Pencka.

Ruski geograf Konstantin Konstantinovich Markov 1948. razvija koncepciju o

„geomorfološkim nivoima“. Smatra da egzogene sile, djelujući preko različitih

geomorfoloških procesa, zaravnjuju reljef stvarajući određene nivoe.

Razlikuje četiri osnovna geomorfološka nivoa:

- abrazijsko-akumulacijski nivo - u razini mora

- denudacijski nivo - u razini platoa kontinenata (planine). Dominiraju fluvio-

denudacijski procesi, odnosno dolazi do razvoja padinskog i fluvialnog reljefa.

2

- nivalno-glacijalni nivo – vezan za najviše planine. Dominiraju procesi nivacije i

glacijalne erozije, te akumulacije.

- gornji denudacijski nivo – razina planinskih vrhova

Na osnovu odnosa tih nivoa, odnosno njihovom položaju, može se ustanoviti

intenzitet pokreta i njihov karakter. Koliko tektonika djeluje u smislu izdizanja toliko

denudacija djeluje u suprotnom smijeru. Zemljina kora će se izdizati dok se utjecaji

tektonike i denudacije ne izjednače.

U svom djelu „The morphology of the Earth“ iz 1962. Lester C. King razvija teoriju

pediplenizacije kojim objašnjava bočno oblikovanje reljefa. Kao posljedica klimatskih

prilika (nedostatak vegetacije) na padinama djeluju destrukcijski procesi što utječe na

paralelno odstupanje - unatražno pomicanje padina u obliku blagih kosina

pedimenata ili predgorskih stepenica. Na taj način nastaje blago valovita zaravan ili

pediplen.

Ruski geomorfolozi Gerasimov (1946) i Mescerjakov (1972) razvijaju teorije o

geomorfološkim etapama razvoja Zemljine površine i reljefa.

Razdoblje mezozoika karakterizirano je epirogenim pokretima. Tijekom trijasa

(mezozoik) nastaju najstariji elementi reljefa na Zemlji (zaravnjene ili blago valovite

forme (pinepleni i pedipleni)).

Tijekom tercijara započinje alpska tektonska faza tijekom koje dolazi do intenzivnog

raščlanjivanja reljefnih formi (planinski sustavi).

U geomorfološku znanost uvode pojam morfostruktura – reljefnih oblika koji su

nastali kao posljedica uzajamnog djelovanja endogenih i egzogenih čimbenika, te

prema veličini na Zemlji razlikuju tri osnovna tipa morfostruktura:

- geoteksture - najveći geološki oblici na Zemljinoj kori – planetarni reljefni oblici

(kontinentske i oceanske mase)

-morfostrukture nastale djelovanjem prvenstveno endogenih sila

-morfostrukture nastale djelovanjem prvenstveno engzogenih sila (manje veličine)

Objekt proučavanja geomorfologije su oblici Zemljine površine ili RELJEF (sl. 2).

Reljef je skup svih neravnina i ravnina na Zemlji. Neravnine i ravnine zajedno tvore

3

oblike ili FORME. Reljef je dakle sastavljen od skupova reljefnih oblika ili

RELJEFNIH FORMI.

Dimenzije reljefa definirane su:

-veličinom

-visinom

-raščlanjenošću

-nagibima

Oblici reljefa definirani su:

-plohom

-linijom Sl. 2 Površina Zemlje

-točkom

Reljef je uvijek dvodimenzionalan – predstavlja površinu određenog tijela (nikada

ga ne smijemo identificirati sa tijelom) koja odražava njegov sastav i građu (pojavni

oblik).

Podjela geomorfologije

1. Opća geomorfologija - proučava zakonitosti oblikovanja, nastanka i razvoja

Zemljinog reljefa. Dijeli se na:

- strukturnu geomorfologiju - proučava utjecaj unutrašnjih (endogenih) sila i procesa

- egzogenu geomorfologiju - proučava utjecaj vanjskih (egzogenih) sila i procesa

2. Regionalna geomorfologija - proučava zakonomjernosti oblikovanja, nastanka i

razvoja reljefa pojedinih dijelova Zemljine površine.

3. Specijalna geomorfologija. Dijeli se na:

- primijenjenu (aplikativnu) geomorfologiju - proučava reljef s naglaskom na

gospodarstvo

- geomorfološko kartiranje - predstavlja inventarizaciju geomorfoloških sadržaja na

Zemlji

4

2. Postanak Svemira, Sunčevog sustava i Zemlje

Prvi pokušaji objašnjenja nastanka Svemira datiraju još iz doba antike. Danas je

prihvaćena teorija „Velikog praska“ prema kojoj se prije oko 13,73 ± 0,12 milijardi

godina Svemir počeo širiti iz točke neizmjerne gustoće, te se nastavio širiti do danas.

Sl. 3. Veliki prasak i stvaranje Svemira

Prije 4.65 milijardi godina, oko 10 milijardi godina nakon Velikog Praska, materijal od

kojeg se danas sastoji Sunčev sustav egzistirao je u obliku golemog oblaka plina i

prašine (99% vodik i helij te 1% teži elementi). Taj oblak (nebula) sporo se okretao

oko svog središta i mirno kružio oko središta galaksije. U nekom se trenutku

najvjerojatnije u blizini tog oblaka dogodila eksplozija zvijezde - supernova. Udarni

val materijala s eksplodirajuće zvijezde obogatio je oblak težim materijalima koji su

nastali u supernovi, te uzrokovao sabijanje plina i prašine koji su već bili tu.

5

Posljedica toga bila je povećanje gustoće oblaka i gravitacijske sile među česticama.

Zbog sila gravitacije dolazi do kolapsa (urušavanja) nebule koja postaje sve

plosnatija (rotira u smjeru suprotnom od kazaljke na satu), a oko 90 % mase

prvotnog oblaka koncentrira se u središnjem dijelu od kojeg nastaje protozvijezda (sl.

4).

Sl.4. Nebula

Hlađenjem plina nastaju povoljni uvjeti za okupljanje atoma i molekula plina i prašine

u manje čestice. U turbulentnim vrtlozima manje se čestice, zbog električnih i

gravitacijskih sila, počinju udruživati u veće, tvoreći prve planetezimale, preteče

planeta. Dolazi do njihova međusobnog sudaranja, pri čemu su se neki drobili u

manje komade (pri bržim sudarima), a neki udruživali (pri sporijim sudarima). Veličina

do koje su mogli narasti ovisila je o udaljenosti njihovih orbita od Sunca te gustoći

6

diska na toj udaljenosti. Nakon nekoliko desetaka milijuna godina, planeti su narasli

do veličine kakvu imaju danas (nebularna hipoteza).

U središtu nebule zbog povećanih pritisaka i temperatura dolazi do udruživanja

atomskih jezgri. Dolazi do fuzije vodika u helij što za posljedicu ima oslobađanje

velike količine energije. Nakon milijun godina probijanja kroz Sunce, energija iz

središta Sunca je počela izbijati na površinu, te Sunce počinje isijavati energiju. Uz

energiju u obliku svjetla, Sunce također dolazi i do izbacivanja veće količine protona i

elektrona u Svemir ("Sunčev vjetar"). Taj vjetar i zračenje sa Sunca "otpuhali" su

prvobitne atmosfere od vodika i helija vrućih unutarnjih (terestričkih) planeta. Sunčev

vjetar je, uz velike temperature na planetima bližim Suncu, razlog razlikama u

sastavu unutarnjih i vanjskih planeta danas. U blizini središta, samo su se neke tvari

mogle održati u krutom stanju, dok su se u vanjskim dijelovima diska plinovi mogli i

zamrznuti. Unutarnji kameni planeti koje čini grupa od četiri planeta: Merkur, Venera,

Zemlja i Mars imaju metalne jezgre, oko kojih se nalazi pretežno kameni omotač i

kora. Vanjsku grupu čine četiri plinovita planeta: Jupiter, Saturn, Uran, Neptun.

Sl. 5. Planeti i patuljasti planeti Sunčevog sustava

U procesu formiranja planeta, od materijala koji se nije uspio zadržati u orbiti oko

planeta formirali su se sateliti (ne vrijedi za Mars i Zemlju). Satelite u Sunčevom

sustavu imaju svi planeti osim Merkura i Venere. Marsovi sateliti Fobos i Deimos su

7

najvjerojatnije zarobljeni asteroidi iz asteroidnog pojasa, dok je Mjesec nastao iz

sudara Zemlje i jednog praplaneta veličine Marsa.

U pojasu između putanja Marsa i Jupitera nije se formirao nijedan veliki planet, već

su tu nastali milijuni manjih planeta koje zovemo asteroidi. Na većim udaljenostima

od Sunca, gdje su plin i prašina bili prerijetki da bi formirali veća tijela, stvorili su se

kometi koji nam po svom sastavu danas otkrivaju sastav prvobitnog oblaka.

U ranoj fazi postanka Zemlja se sastojala od nakupine čvrstih nebularnih fragmenata

stijena i prašine. Sastav joj je bio jednoličan, a bila je građena od smjese, odnosno

spojeva silicija, željeza, magnezija, kisika, aluminija i manjeg udjela drugih kemijskih

elemenata. Iako u početku hladna, pod utjecajem gravitacijskog zbijanja,

radioaktivnog raspada u njenoj unutrašnjosti, te zagrijavanja od Sunca dolazi do

zagrijavanja Zemlje i diferencijacije u njenoj unutrašnjosti. Nastaju koncentrični

“slojevi” različitog sastava i gustoće. Dolazi do formiranja kore, litosfere, i

kontinenata, te do emisije plinova iz unutrašnjosti koja vjerojatno dovodi do

formiranja oceana i atmosfere.

3. Građa Zemlje

Sve do druge polovice prošlog stoljeća o unutrašnjoj građi Zemlje znalo se vrlo malo.

Postojanje prijelaza u unutrašnjosti Zemlje prvi je uočio ravnatelj Hidrometeorološkog

opservatorija u Zagrebu Andrija Mohorovičić. Analizom potresa u Pokuplju 1909.

uočio je da se potresni valovi u Zemljinoj unutrašnjosti šire različitom brzinama.

Kasnije su geofizičari ustanovili da u

Zemljinoj unutrašnjosti postoji više

takvih ploha gdje dolazi do promjene

brzine kretanja potresnih valova. Na

osnovi tih spoznaja, ali i one da se

potresni valovi šire različitom brzinom u

materijalima različitih fizičkih i kemijskih

svojstava, Zemljina unutrašnjost (sl. 6)

podijeljena je na jezgru, plašt i koru.

Zone dodira različitih svojstava nazivaju

8

se plohe diskontinuiteta (zone prekida koje odvajaju pojedine Zemljine lupine). Sl.

6. Građa Zemlje

Centralni dio Zemlje (od 6370 km do 2898 km) zauzima jezgra ili barisfera (grč.

barys – težak, σφαίρα, sfaíra –kugla). Izgrađena je uglavnom od željeza i nikla (plus

mali udio silicija, kisika i sumpora).

Dijeli se na dva dijela:

- unutrašnja - kruta, do dubine od 5145 km (ς≈ 10 - 13 g/cm³, t ≈ 5 000 ºC)

- vanjska – likvidna, od 5145 km do 2898 km

Jezgru od plašta odvaja ploha Gutenbergova diskontinuiteta.

Plašt obuhvaća prostor Zemljine unutrašnjosti od dubine od 2898 km do granice s

korom koja je predstavljena Mohorovičićevim diskontinuitetom. Mohorovičićev

diskontinuitet ili moho sloj granica je između plašta i kore Zemlje na kojoj se zbog

različitih svojstava brzina seizmičkih valova iznenada mijenja. Dubina na kojoj se

diskontinuitet nalazi varira od oko 5 km (ispod oceana) do oko 75 km (ispod

Tibetanskog platoa).

Plašt je sastavljen uglavnom od čvrstih stijena bogatih željezom i magnezijem, dok

mu se manji dio nalazi u rastaljenom stanju (magma). Mineralni sastav i mehanička

svojstva variraju mu s dubinom.

Dijeli se na:

- donji (unutrašnji) ili mezosfera (od 2898 km do oko 660 km) – kruti

- tranzicijska / prijelazna zona (od oko 660 km do oko 410 km) - kruti

- gornji (vanjski) (od oko 410 km do kore čija debljina varira) – uglavnom kruti

Unutar gornjeg plašta na dubinama između otprilike 75 km i 200 km (po nekim

znanstvenicima možda i do 400 km) proteže se zona karakterizirana smanjenjem

brzine seizmičkih valova nazvana astenosfera (grč. asthenos – slab). Naime, zbog

različitih uvjeta temperature i tlaka, stijene gornjeg dijela astenosfere ponašaju se

plastično, odnosno dolazi do njihova parcijalnog taljenja. Konvekcijski se kreću

zračeći toplinu iz Zemljine unutrašnjosti. Konvekcijsko kretanje u astenosferi uzrokuje

pomicanje litosfernih ploča i izbijanje magme na površinu Zemlje.

9

Gornji dio plašta (iznad astenosfere) sastavljen je od stijena veće specifične težine i

gustoće (tvrdih, ultrabazičnih stijena) od onih Zemljine kore, te s korom čini

jedinstvenu cjelinu - litosferu.

Na prosječnoj dubini od oko 40 km gornji plašt i Zemljina kora odvojeni su plohom

Mohorovičićeva diskontinuiteta.

Zemljina kora je kruti, površinski dio Zemlje. Kao posljedica razlika u sastavu,

odnosno gustoći minerala koji ju izgrađuju, dijeli se na:

- kontinentalnu

- oceansku

Kontinentalna kora pretežito je granitnog sastava, a naziva se i SiAl prema glavnim

elementima koji ju izgrađuju, siliciju i aluminiju. Debljine je između 20 km do oko 75

km, a gustoće oko 2,7 g/cm3. Obuhvaća 34,5% površine Zemlje i izrazito je

heterogenog sastava. Vertikalno, porastom dubine sastav joj se mijenja i približuje

sastavu oceanske kore.

Oceanska kora pretežito je bazaltnog sastava, a prema glavnim elementima siliciju i

magneziju naziva se i SiMa. Debljina joj varira između 5 i 12 km, a gustoća iznosi 3,0

g/cm3. Izrazito je homogenog sastava, a obuhvaća 59,5 % površine Zemlje.

10