Динамические условия образования аллювия

Итак, в строении пойм равнинных рек выделяют три фации аллювия:

• русловая – слагает нижнюю часть поймы; в ее основании может наблюдаться грубообломочная фация перлювия;

• пойменная – покрывает русловую фацию;

• старичная – образует линзы в русловом аллювии и перекрывается пойменным аллювием.

По набору и распространению различных фаций аллювия, их составу, строению и мощности судят о динамической фазе развития поймы, которая характеризуется определенными динамическими условиями – инстративной, перстративной или констративной – и, соответственно, об эрозионном, эрозионно-аккумулятивном или аккумулятивном ее генезисе.

В зависимости от динамических условий накопления могут сформироваться аллювиальные комплексы четырех типов:

Инстративный (выстилаемый) аллювий – образуется в условиях невыработанного продольного профиля реки, когда боковая эрозия сопровождается глубинной. На этой фазе развития долины баланс рыхлого материала отрицателен – в реку наносов поступает меньше, чем она может перенести. Инстративный аллювий в основном представлен русловой фацией и слагает эрозионные террасы.

Субстративный (подстилающий) аллювий – формируется в стадию расширения долины, когда глубинная эрозия заканчивается и начинает преобладать боковая. Он слагает нижние горизонты аллювия нормальной мощности, не перемываемые рекой в течение стадии равновесия. Характерна повышенная глинистость и совместное присутствие гальки и неокатанных обломков пород. Мощность – 1-4 м. Самые крупные и богатые аллювиальные россыпи сложены именно субстративным аллювием.

СЛАЙД 18 (43)

Перстративный аллювий образуется в условиях выработанного или почти выработанного продольного профиля, т.е. в состоянии динамического равновесия между количеством поступающего в реку и выносимого ею рыхлого материала. В процессе смещения свободных меандров река перемывает, сортирует и переотлагает наносы. Основание перстративного аллювия в поперечном профиле долины ровное, почти горизонтальное. Он имеет нормальную мощность и представлен всеми тремя фациями; слагает эрозионно-аккумулятивные террасы.

СЛАЙД 19 (44)

Констративный аллювий – характеризуется повышенной мощностью, многократным чередованием в разрезе отложений русловой, пойменной и старичной фаций аллювия, наложением друг на друга аллювиальных пачек, каждая из которых построена по типу перстративного аллювия. Слагает аккумулятивные террасы. Образуется в связи с прогибанием земной коры или перегрузкой наносами, обусловленной особенностями физико-географических условий.

СЛАЙД 20 (45)

Террасы

Характерной особенностью рельефа речных долин является более или менее ярко выраженная ступенчатость – террасированность, – их склонов.

Террасы представляют собой фрагменты древних пойм, вышедших из-под влияния реки в результате глубинной эрозии, и свидетельствуют о том, что в прошлом река текла на более высоком гипсометрическом уровне. Террасы генетически и пространственно связаны с фрагментами разновозрастных долин – цикловых врезов, но не идентичны им.

В строении террас выделяются следующие морфологические элементы, выраженность которых в рельефе с течением времени, по мере «старения» террасы, ухудшается (во многом – за счет действия склоновых процессов и эрозии):

• площадка;

• уступ;

• бровка;

• тыловой шов.

В строении террас значительную роль играют аллювиальные отложения.

Относительный возраст морфологически выраженных террас определяется по их положению относительно меженного уровня воды: чем выше, тем древнее. Счет террас ведется снизу вверх – от молодых к древним.

Различия между врезами и террасами были впервые показаны С.С.Шульцем. Если терраса представляет собой уступ, состоящий из площадки и нижерасположенного склона, то цикловый врез соответствует дну цикловой долины и ее вышерасположенному склону. Он образуется при первоначальном преобладании глубинной эрозии, затем – боковой без аллювия с частичным или полным заполнением вреза отложениями.

СЛАЙД 21 (46)

Образование террас отражает последовательную смену во времени стадий эрозии (глубиной и боковой) и аккумуляции, которые носят циклический характер и закономерно повторяются. Иными словами, террасированность склонов речных долин отражает циклический характер деятельности рек.

Основой этой цикличности являются периодические изменения климата, а также скорости и/или направленности тектонических движений, что приводит к

• колебанию базиса эрозии;

• изменению баланса обломочного материала в речном бассейне и транспортирующей способности водного потока.

Изменения климата влияют на водоносность реки, т.е. массу (m) и, соответственно, энергию водного потока F (F=mv²/2), увеличение или уменьшение которой меняет баланс между эрозией и аккумуляцией. Так же действуют тектонические движения и вызванные ими или климатическими причинами изменения базиса эрозии. Поднятие пересекаемой рекой местности или опускание базиса эрозии вызывает увеличение уклона земной поверхности и, следовательно, скорости водотока (v), что приводит к интенсификации эрозии и углублению долины. Наоборот – опускание местности или повышение базиса эрозии уменьшает уклоны и снижает скорость водотока, что ослабляет или даже прекращает эрозию и из-за снижения несущей способности потока усиливает аккумуляцию.

Вопрос, какой из этих факторов (климат или тектонические движения) определяющий является спорным; в каждом конкретном случае он может быть решен по-разному. При этом очевидно, что климатические условия имеют большее значение – их изменения имеют планетарный масштаб и определяют сам факт существования рек и их водоносность, а также колебания уровня морей и океанов, т.е. базиса эрозии рек. В то же время климатические изменения происходят на фоне проявлений тектонических движений, более интенсивных в горных районах, чем на равнинах.

СЛАЙД 22 (47)

Рассмотрим конкретные, наиболее значимые модели формирования террас.

А. Изменение климата в сторону увлажнения – водоносность реки повышается, ее эрозионная способность возрастает. В результате установившееся ранее равновесие между эродирующей способностью реки и сопротивлением пород размыву нарушается. Река начинает углублять долину, вырабатывать новый профиль равновесия, соответствующий новым условиям. Пойма выходит из-под влияния реки и преобразуется в надпойменную террасу. Поскольку транспортирующая и эродирующая способности потока растут в большей степени, чем расход воды, интенсивность глубинной эрозии увеличивается вниз по течению. В низовьях реки глубинная эрозия ограничивается положением базиса эрозии, поэтому ее максимум приходится на среднее течение. В результате формируются террасы хордового типа.

Б. Изменение положения базиса эрозии. Предположим, уровень водоприемного бассейна понизился. В результате, река отлагавшая материал в низовьях, начинает врезаться в собственные отложения, вырабатывая новый профиль равновесия, соответствующий новым условиям. Врез будет распространяться вверх по течению до уровня, где прежний уклон столь значителен, что его увеличение, вызванное регрессивной эрозией, практически не будет влиять на эрозионную способность реки. В итоге, на месте прежней поймы образуется терраса, относительная высота которой убывает вверх по долине.

Заметим: при понижении базиса эрозии река будет врезаться лишь в случае, если ее уклон в нижнем течении меньше уклона освобождающегося из-под воды дна приемного бассейна. В противном случае понижение базиса эрозии приведет к интенсивной аккумуляции влекомого рекой материала вследствие удлинения русла и уменьшения уклона его продольного профиля.

СЛАЙД 23 (48)

В. Эпейрогеническое поднятие территории, пересекаемой рекой, вызывает увеличение уклонов и, следовательно, усиление эродирующей способности реки. В результате прежняя пойма реки превращается в надпойменную террасу также хордового типа, относительная высота которой максимальна в среднем течении реки.

Если низовье реки остается стабильным или опускается, а на остальной части бассейна, испытывающего поднятие, река врезается, то образуются «ножницы» террас – на погружающейся территории ранее образованные террасы оказываются погребенными под более молодыми аккумулятивными толщами.

СЛАЙД 24 (49)