Тема 10. Геологическая деятельность поверхностных текучих вод

1. Геологическая деятельность рек

   1. Эрозионная деятельность рек

   2. Транспортировка материала

   3. Обработка и сортировка транспортируемого материала

   4. Аккумуляция

2. Строение и развитие речных долин

3. Геологическая деятельность временных водотоков

   1. Формы рельефа

   2. Транспортировка и седиментация

4. Подземные воды и их геологическая деятельность

   1. Химизм подземных вод

   2. Происхождение подземных вод

   3. Геологическая деятельность подземных вод

   4. Суффозионные процессы

1. Геологическая деятельность рек

В условиях географической оболочки Земли ведущая роль среди всех агентов, обеспечивающих денудацию, транспортировку и седиментацию, принадлежит воде в различных формах. На поверхности суши ведущая роль в рассматриваемых процессах принадлежит поверхностным водотокам, в первую очередь водотокам постоянным. Главное место среди постоянных поверхностных водотоков занимают реки.

Река определяется как поверхностный водоток значительных размеров, питающийся преимущественно атмосферными осадками со своего водосбора и имеющий чётко выраженное русло, сформированное самим потоком. К рекам обычно относят водотоки с площадью бассейна не менее 50 кв. км. Водотоки меньшего размера называют ручьями. Гидрологический режим и геологическая деятельность рек и ручьёв качественно аналогичны, и принципиально различаются лишь масштабами.

1. Эрозионная деятельность рек

Любой водный поток производит работу по разрушению горных пород и продуктов их выветривания. Эта деятельность называется эрозионной.

Эрозия – размыв рыхлого материала и скальных горных пород текучими водами. Эрозионную работу производит любой водоток. Но наиболее значимую эрозионную работу осуществляют постоянно действующие водные потоки – реки. Величина этой работы определяется в первую очередь кинетической энергией водного потока. Формула величины кинетической энергии:

E = mv²/2

Из её рассмотрения следует, что величина выполняемой эрозионной работы возрастает с увеличением массы потока и его скорости, причём зависимость от скорости течения наиболее существенна (так энергия пропорциональна квадрату скорости).

В зависимости от направленности эрозионной деятельности потока выделяется три вида эрозии:

1. Донная эрозия

2. Регрессивная (попятная) эрозия

3. Боковая эрозия

Донная эрозия развивается вглубь. В результате этого вида эрозии река врезается в подстилающие её отложения и горные породы, русло её углубляется. Этот процесс не может протекать бесконечно. Всегда имеется предельный уровень, глубже которого донная эрозия развиваться не может. Он называется базисом эрозии. Любая река имеет главный базис эрозии. Его роль выполняет уровень приёмного водоёма. Вместе с тем могут существовать и местные базисы эрозии. Таковыми являются отметки порогов, водопадов, проточных озёр, водохранилищ, а также уровни главных рек по отношению к притокам. Чаще всего положение местных базисов эрозии в пределах одного водотока определяется геологическим строением – расположением выходов относительно прочных горных пород. Это связано с тем, что скорость донной эрозии зависит не только от энергии потока, но и от механических свойств пород, подстилающих русло. Поэтому в тех местах, где река пересекает более прочные горные породы, в её продольном профиле образуются уступы – пороги и водопады. Со временем все эти неровности сглаживаются эрозией, но процесс этот может растягиваться на сотни тысяч и даже миллионы лет.

Регрессивная (попятная) эрозия развивается вверх по течению. Причина этого в том, что вначале русло потока максимально углубляется в его нижнем течении, где масса воды (и, соответственно, энергия потока) выше. Но, по мере углубления, русло здесь выполаживается, а это приводит к уменьшению скорости течения и, соответственно, величины эрозионной работы. Поэтому участок, на котором эрозия идёт более активно, смещается вверх по течению реки. При деятельности временных водотоков результатом регрессивной эрозии является разрастание русла потока вверх по склону. Когда мы имеем дело с водотоком постоянным, регрессивная эрозия приводит к распространению процесса углубления русла всё выше по течению.

В результате совокупного действия донной и регрессивной эрозии река стремится к достижению профиля равновесия. Этот продольный (вдоль всего течения реки, от истока к устью) профиль всегда имеет форму плавно вогнутой кривой, уклон которой вверх по течению реки становится всё более крутым, а вниз – всё более пологим. Степень кривизны профиля может быть различной. Это определяется динамическим равновесием между энергией водного потока, массой переносимого им обломочного материала и сопротивлением ложа реки размыву.

Боковая эрозия развивается из-за того, что распределение скоростей течения в водном потоке никогда не бывает равномерным. Поэтому любая река подмывает поочерёдно то правый, то левый берег. Формируются поперечные изгибы русла -меандры (названы по реке Меандр в Малой Азии, для которой они очень характерны). Скорость течения реки обычно максимальна с внешней стороны изгиба. В результате внешний берег подмывается, и протяжённость меандра увеличивается. Таким образом, действие боковой эрозии приводит к расширению долины реки.

Развитие меандра может привести к тому, что излучина становится

очень протяжённой, а между её началом и окончанием остаётся узкая перемычка. В таких случаях во время паводка перемычка может разрушиться, и река на этом участке вновь спрямляет русло. «Потерянная» излучина обособляется от русла реки, и на её месте формируется удлинённое в плане озеро – старица.

Деятельность боковой эрозии также в конечном счёте ограничивается

профилем равновесия. Ведь развитие меандров увеличивает протяжённость реки, общий уклон русла становится всё более пологим, скорость течения реки снижается, и, в конечном счёте, энергия потока становится недостаточной для осуществления эрозионной работы.