Geomorfoloogia

Geomorfoloogia (kr γῆ, ge- "maa"; μορφή, morfé- "kuju"; ja λόγος, logos- "õpetus") on õpetus pinnavormidest ja geoloogilistest protsessidest, mis neid kujundavad. Geomorfoloogid uurivad, kuidas maastik on kujunenud, pinnavormide ajalugu ja dünaamikat ning ennustavad pinnavormide muutusi väliuuringutega, eksperimentidega ja arvutimodelleerimisega. Geomorfoloogia uurib Maa reljeefi nii maismaal kui ka veekogude põhjas.
Geomorfoloogiat kasutatakse loodusgeograafias, geoloogias, geodeesias, inseneriteadustes, arheoloogias ja geotehnoloogias. Nii suur huvide ring tähendab paljude uurimismeetodite ja -objektide kaasamist.
Geomorfoloogia sünonüümiks on füsiograafia, mis oli varem kasutusel angloameerika maades. Rahvaste Ühenduse maades, Jaapanis ja ka Eestis peetakse geomorfoloogiat geograafia osaks, mujal on ta enamasti geoloogia alldistsipliin.

Geomorfoloogia uurimisvaldkond

Geomorfoloogia uurib põhiliselt litosfääri ning atmosfääri ja hüdrosfääri vastastikmõjusid, et saada aru süsteemidevahelistest seostest. Geomorfoloogid pööravad erilist tähelepanu kliima ja tektoonika vahelistele seostele, mida mõjutavad geomorfoloogilised protsessid. Geokronoloogia kasutab dateerimise meetodeid, et mõõta protsesside kestust. Maastiku mõõdistamise tehnikate hulka kuuluvad diferentseeritud GPS, kaugseire andmete põhjal tehtud digitaalne maastikumudel ja laserskaneerimine, mille abil väljendatakse koguseliselt maastikku elemente, tehakse analüüse, illustratsioone ja kaarte.
Lisaks suuremõõtkavalistele probleemidele uurivad geomorfoloogid spetsiifilisemaid ja kohalikke küsimusi. Liustikulist tegevust uurivad geomorfoloogid tegelevad liustiku setetega nagu näiteks voored, oosid, liustiku serva esised järved ja ka liustiku kulutava tegevusega. See on vajalik, et koostada kronoloogiat väikeste liustike ja suurte jääkilpide liikumisest ja uurida nende mõjusid maastikule. Vooluveelist tegevust uurivad geomorfoloogid keskenduvad jõgedele – kuidas transporditakse setteid, kuidas jõed tekivad, kuidas jõed lõikuvad aluskivimisse, kuidas need reageerivad keskkonna ja tektoonilistele muutustele ning kuidas jõed kohanevad inimtegevusega. Mulla geomorfoloogid uurivad mulla profiile ja keemilist koostist, et teada saada maastiku ajaloost ja uurida kliima, elustiku ja kivimite vahelisi seoseid. Teised geomorfoloogid uurivad, kuidas mäenõlvad tekivad ja muutuvad ning ökoloogia ja geomorfoloogia vahelisi suhteid. Geomorfoloogia on väga lai ala, kuna uurib kõike, mis on seotud Maa litosfääriga ja protsessidega, mis seda muudavad.
Geomorfoloogia praktilisteks külgedeks on riskide hindamine (nagu näiteks maalihete ennustamine), rannajoone kaitsmine ja jõgede voolusängi taastamine. Planeete uurivad geomorfoloogid uurivad pinnavorme teistel planeetidel nagu näiteks Marsil. Uuritakse tuule, vooluvee, jää, nõlvaprotsesside, meteoriidi tabamuste ja tektoonika indikaatoreid. See mitte ainult ei aita aru saada teiste planeetide geoloogilisest ja atmosfäärilisest ajaloost, vaid aitab rakendada neid teadmisi ka Maa uurimisel.

Geoloogilised protsessid

Geomorfoloogilised protsessid hõlmavad 1) regoliidi tekkimist ilma ja tuule mõjul, 2) tekkinud materjali transporti ja 3) selle materjali settimist. Põhilised pinnavorme kujundavad protsessid on tuul, lained, murenemine, nõlvaprotsessid, põhjavee liikumine, pinnavee voolamine, liustikuline tegevus ja vulkanism.
Maakera pinda on muutnud maapealsed protsessid, mis kujundavad pinnamoodi, ja geoloogilised protsessid, mis põhjustavad maapinna kerget ja vajumist ning muudavad rannajoont. Maapealsed protsessid hõlmavad vett, tuult, jääd, tuld ja elavat loodust maakera pinnal koos keemiliste reaktsioonidega, mis moodustavad mulla ja muudavad materjalide omadusi. Samuti loetakse maapealsete protsesside sekka gravitatsioonist tulenevad muutused ja teised faktorid, näiteks inimeste muudetud maastik. Paljud neist teguritest on tugevalt mõjutatud kliima poolt. Geoloogilised protsessid hõlmavad mäeahelike kerget, vulkaanide tegevust, isostaatilisi muutusi maapinna kõrgustes (mõnikord vastuseks maapealsetele protsessidele) ja settebasseinide tekkimist. Selletõttu on maapind oma topograafiaga klimaatiliste, hüdroloogiliste ja bioloogiliste tegevuste koostöö koos geoloogiliste protsessidega.
Suuremõõtkavalised topograafilised kaardid Maast illustreerivad maakoore pingeid. Mäeahelikud kerkivad geoloogiliste protsesside tõttu. Selliste üleskergitatud alade kulutuse tagajärjel transporditakse setteid teistesse maastiku piirkondadesse või rannikule, kus need settivad. Väiksema mõõtkavaliselt toimivad samad protsessid, kus individuaalsed pinnavormid kujunevad hoolimata kuhjavate (maapinnakerge ja settimine) ja kulutavate protsesside (vajumine ja erosioon) tasakaalule. Sageli need protsessid mõjutavad teineteist: liustikud, vesi ja settimine on tegurid, mis mõjutavad topograafiat isostaatiliselt. Topograafia mõjutab ka kohalikku kliimat, näiteks läbi orograafiliste sademete, mis muudavad topograafiat hüdroloogilise režiimi muutuse kaudu.

Eoolsed protsessid

Eoolsed protsessid viitavad tuule tegevusele, täpsemalt tuulte võimele muuta Maakera pinda. Tuul võib erodeerida, transportida ja setitada materjali. Tuule mõju on kõige tugevam hõreda vegetatsiooniga ja ulatuslikel kivistumata setetega aladel, näiteks kõrbetes, kus vee ja nõlvaprotsesside transportiv toime on väike. Eestis on eoolsete protsesside mõju väike, kõige paremini saab neid jälgida liivastel rannaaladel.

Vooluveetekkelised protsessid

Jõed ja ojad ei ole ainult vee, vaid ka setete edasikandjad. Voolates mööda oma orgu, on vesi võimeline kaasa haarama setteid ja transportima neid allavoolu. Setete transpordi hulk sõltub setete/osakeste kättesaadavusest ja jõe vooluhulgast. Jõed on suutelised erodeerima kivimitesse ja tekitavad nii uusi setteid, mis tulevad jõe enda sängist, aga ka ümbritsevatelt mäenõlvadelt. Tänu sellele on jõed alusepanijad suurte alade kujundajana mitteliustikulises keskkonnas. Erinevaid maastikuelemente ühendavadki põhiliselt jõed. Jõed kasvavad oma arengus pidevalt ja lõpuks ühinevad teiste jõgedega, moodustades jõestikke, kuid võivad moodustada ka teistsuguseid süsteeme, sõltuvalt kohalikust topograafiast ja aluspõhja geoloogiast.

Liustikulised protsessid

Liustikud on väga efektiivsed maastiku kujundajad, kuid kuna liustikud esinevad väga piiratud alal, on seda raske jälgida. Jää järkjärguline edasi liikumine tekitab aluskorra kivimite abrasiooni ja erosiooni. Selle tagajärjel tekivad liustikulised setted ehk moreen, mida jää transpordib. Liustikuline erosioon tekitab U-kujulisi orge, vastukaaluks vee tegevusele, mis tekitab V-kujulisi orge. Eestis on mandriliustiku jälgi kõige paremini näha Vooremaal, kuna voored on tekkinud liustiku kuhjava-kulutava tegevuse tagajärjel. Lõuna-Eesti kõrgustikud on moodustunud liustiku poolt kokku kuhjatud moreenist. Liustiku tegevusest on maha jäänud mitmed oosistikud (Neeruti-Porkuni oosistik), mõhnastikud (Kurtna mõhnastik) ja otsamoreenid (Võlumäe otsamoreen).

Nõlvaprotsessid

Pinnas, regoliit ja kivid liiguvad gravitatsiooni mõjul nõlvast alla maalihetena, libisemisena, varisemisena, voolamisena või nihkena. Sellised protsessid toimuvad maa peal kui ka vee all ja neid on täheldatud Maal, Marsil, Veenusel, Saturni kuul Titaanil ja Lapetusel. Käimasolevad nõlvaprotsessid võivad muuta nõlva kuju, mille tagajärjel võib muutuda protsesside toimumise kiirus ja ulatus. Väga järskudel nõlvadel võivad vallanduda väga kiiresti ulatuslikud pinnase liikumised, mistõttu on nõlvaprotsessid väga tähtsad tektooniliselt aktiivsetes piirkondades. Eestis esinevad nõlvaprotsessid enamasti jõgede kallastel, seda eriti kõrgustikelt alla voolavatel jõgedel, kuna seal on erosioon kõige suurem.

Vulkaanilised protsessid

Vulkaanilisetel protsessidel on suur mõju geomorfoloogiale. Vulkaanipursetel on hävitav mõju maastikule, nende tagajärjel vana maastik kattub lava, tefraa ja püroklastilise materjaliga ja selle tagajärjel muutub jõgede voolutee. Vulkaanipurske tagajärjel tekkinud koonus on topograafia osa ja seda hakkavad mõjutama maapealsed geomorfoloogilised protsessid.

Tektoonilised protsessid

Tektoonilised protsessid võivad toimuda mõnest sekundist kuni miljonite aastateni. Tektoonilised protsessid on suuresti mõjutatud aluskivimi ehitusest, kuna sellest sõltub tektooniliste protsesside morfoloogia. Maavärinate tagajärjel võivad suured maa-alad vajuda ja tekitada uusi märgalasid. Pärast sadu ja tuhandeid aastaid mäestiku erosiooni tekib isostaatiline kerge, mille tagajärjel maapind koos mäestikuga kerkib, kuna piisavalt palju materjali on ära erodeeritud ja see laseb litosfääril kerkida. Pärast seda protsessi hakkavad loodusjõud uuesti mäestikku madalamaks erodeerima. Pikaajalised tektoonilised protsessid tekitavad orogeneesi – tekivad suured mäestikud, mille eluiga on kümneid miljoneid aastaid. Mäestikest saavad alguse nõlva- ja vooluveetekkelised protsessid ning nende tõttu pikaajaline setete tootmine. Kuna Eesti asub laama keskel ja seega tektooniliselt mitteaktiivses piirkonnas, ei esine meil ulatuslikke tektoonilisi protsesse, sealhulgas ka vulkaanipurskeid. Eestis toimub isostaatiline kerge, kuna siin oli liustik, mis surus maapinda alla, ja liustiku taganemise järel pole maapind veel lõplikult üles tõusnud.