Геологическая деятельность поверхностных вод

Поверхностные текучие воды - струи, возникающие при выпадении дождя и таяния снега, ручьи и реки. Движение поверхностных вод производит огромную геологическую работу (смыв, размыв, перенос продуктов разрушения горных пород и отложения флювиальных продуктов). Чем больше масса, тем больший объем рыхлого материала она может переместить, тем большую геологическую работу она производит. По характеру и результатам деятельности поверхностных вод можно выделить три их вида: плоскостной безрусловый склоновый сток; сток временных потоков; сток постоянных водотоков.

8.1. Плоскостной склоновый сток. Во время выпадения дождей и таяния снега вода стекает по наклонным поверхностям и по склонам возвышенностей, холмов, или в виде густой сети струй, захватывающих мелкозернистый материал, подготовленный выветриванием, и перемещает его вниз по склону. Часть смываемого рыхлого материала отлагается в нижней части склона, или у его подножия. Этот процесс называют делювиальным, а возникшие в результате его действия отложения — делювием. Они располагаются в виде шлейфов, имеют наибольшую мощность у подножия склона, характерны протяженные делювиальные шлейфы в пределах равнинных рек степных районов умеренного пояса, также субтропического и тропического поясов в зоне сухих саванн. В равнинных областях в составе делювия принимают участие главным образом суглинки и супеси. Большие мощности делювия наблюдаются у основания склона, а вверх по склону мощность делювиальных осадков уменьшается.

8 .2 Деятельность временных русловых потоков. Образование и развитие оврагов. Неровности склона приводят к избирательному формированию более мощных струй и формированию рытвин. Так на поверхности склона начинаются процессы эрозии. Начало оврагообразования обычно связано со склонами долин рек, в которые впадают несущиеся с возвышенностей потоки воды. В возникших рытвинах по мере накопления большого количества воды начинается боковой и донный размыв, приводящий к росту рытвин вверх и вниз по склону. По мере углубления профиль оврага постепенно выполаживается, его устье достигает того места, где поток впадает в реку. Уровень водоёма, в который впадает временный поток, называется базисом эрозии. По мере углубления оврага он растет в сторону вершины. Здесь образуется перепад. В результате возникающие водотоки обрушиваются в вершине оврага водопадом или возникают стремнины с быстрым течением, что усиливает эрозию и вызывает постепенное продвижение вершины оврага в глубь водораздельного плато - регрессивная эрозия. При этом на склонах оврага появляются промоины и рытвины, которые превращаются в овраги, т. е. возникает ветвящаяся овражная система. Балки - овраги, покрытые растительностью.

Вода, движущаяся в овраге, захватывает осыпные и другие гравитационные, элювиальные и делювиальные образования, переносит их, частично откладывая по пути своего движения. Так образуются маломощные овражные отложения, у устья образующие конус

Рис. 11.2. Развитие овражной сети оврагов:

а — простой молодой овраг; б — сложный разветвленный овраг; 1,2 - линейная часть оврага, выработанная по направлению наибольшего уклона склона молодого (1) и древнего (2) оврагов; 3 — конус выноса молодой генерации оврага; 4 — то же, древней генерации; 5 — разветвленное верховье оврага; 6 — заболоченность в районе слияния отдельных отвержков в верхней части оврага; 7 — области дренирования поверхностных и местами подземных вод

выноса, сложенный неотсортированным обломочным материалом. Легко формируются овраги в лёссовидных суглинках, тонкозернистых песках, алевролитах, глинах. Овраги характерны для восточной части Украины, Подонья, Поволжья и Волыно-Подольской возвышенности. В бассейне нижнего Дона овраги растут со скоростью 1—1,5 м/год, на равнинах Северного Кавказа 2—3 м/год. Оврагообразованию способствуют природные и антропогенные факторы (вырубка лесов, уничтожение растительности на склонах речных долин, распахивание, заложение грунтовых дорог и канав в направлении вниз по склону). Овражно-балочная сеть наносит огромный ущерб сельскому хозяйству, угрожает населенным пунктам.

Работа временных горных потоков. На склонах гор после ливневых дождей и обильного снеготаяния возникают горные потоки, верховья которых располагаются в верхней части горных склонов и представлены системой сходящихся рытвин и промоин, образующих водосборный бассейн. В рельефе он представляет собой крупную воронку. Ниже по склону вода движется по единому руслу (каналу стока). Во время сильных дождей и интенсивного снеготаяния временные горные потоки движутся с большими скоростями и захватывают обломочный материал.

При выходе на предгорную равнину скорость горных потоков уменьшается, они начинают ветвиться на рукава в виде веера, в пределах которых откладывается выносимый материал (конус выноса). В конусе выноса наблюдается дифференциация принесенного материала - в привершинной части находится крупнообломочный материал (галечник, гравий, щебень в песчаном, или суглинистом материале), в низовьях - пески, супеси и суглинки.

Пролювий - отложения конусов выноса временных горных потоков. Конусы выноса горных потоков, сливаясь друг с другом, образуют широкие пролювиальные шлейфы — наклонные равнины.

В долинах временных водотоков иногда возникают разрушительные грязекаменные потоки, способные перемещать массивные глыбы. Возникают они при быстром и обильном снеготаянии или после сильных ливневых продолжительных дождей. Они разрушают жилые здания, хозяйственные и производственные постройки, транспортные магистрали, вызывают гибель скота и приводят к человеческим жертвам.

Геологическая деятельность атмосферных осадков Воды атмосферных осадков, таяния снега и ледников называются водами поверхностного стока. Суммарное количество таких вод ежегодно составляет 37 тыс. км³, они стекают с континента в Мировой океан. Такой большой объем воды выполняет значительную геологическую работу по разрушению, переносу и отложению пород.

Воды поверхностного стока подразделяются на площадные и русловые. Площадные воды растекаются ручейками по склону. Русловые воды образуют линейные потоки, которые приурочиваются к рытвинам, ложбинам, оврагам и речным долинам. Они подразделяются на временные и постоянные водные потоки.

Геологическая деятельность поверхностных вод заключается в площадной и линейной эрозии, образовании оврагов, обвалов и лавин, селей.

При площадном смыве поверхностные потоки захватывают рыхлый и мелкообломочный материал, переносят к основанию склона. Поэтому склоны выполаживаются и сглаживаются, происходит выравнивание поверхности континента (рис 26).

Рис. 26 – Схема площадного (пунктирные стрелки) и линейного (руслового) стоков поверхностных текучих вод

Овраги образуются в результате воздействия временных линейных потоков в условиях расчлененного рельефа на склонах, по берегам рек, озер и морей. В строении оврага выделяют три части: верхняя – происходит донная эрозия; средняя – перенос продуктов разрушения; нижняя – отложение продуктов (овражный аллювий). По времени формирования они подразделяются на молодые V-формы и старые U-формы (рис. 28).

Рис. 27 – Схема развития оврага: а – начальная стадия; б – следующая стадия

Рис. 28 – Механизм образования делювиальных отложений у основания склонов:

1 – коренные породы, 2 – элювий, 3 - делювий

отложение

перенос продуктов

донная эрозия

Рис. 29 – Схема образования сдвига. Положение склона:

а – до сдвига, б – после сдвига,

1 – известняк; 2 – песок;

3 – глина. I – первичное положение склона;

II – ненарушенный склон;

III – сдвиговые тела;

IV – поверхность скольжения; V – надсдвиговый выступ;

VI–подошва сдвига;

VII - источник

Крутые склоны оврагов способны перемещаться с образованием сдвигов и обрушаться – обвалов и осыпей. Сдвиг – блоковое перемещение крутого склона оврага по поверхностям смещения. Обвалы – обрушение крупных глыб и блоков, которые перемещаются к подножью, осыпи – мелкообломочная масса, к основанию оврага. Сель (силь) – временный водный поток, который возникает после выпадения дождей или быстрого таяния снега – льда в горных районах, состоит из обломков породы и грязи, характеризуется чрезвычайно большой разрушительной силой. Для возникновения селя необходимо крутой склон, ливневый характер атмосферных осадков или внезапное таяние снега, большое количество рыхлого материала в пределах водосбора. Селевые отложения называются пролювием (малоокатанный, не отсортированный и неслоистый материал – щебень, галька, гравий, песок и т.д.). В г. Алма-Ата в 1921 г. после проливных дождей по р. Малая Алматинка возник сель (ущелье Медео).

Рис. 30 – Принципиальная схема формирования оползневого явления на склоне:

1 – водонепроницаемые глины, 2 и 3 – водопроницаемые известняки и песчаники;

элементы оползня: I – трещины растяжения, II – стенка отрыва, III – оползневые тела (блоки), IV – вал выдавливания; дугообразная стрелка показывает направление движения инфильтрационных атмосферных вод

Рис. 31 – Валуны, вынесенные селевым потоком