книги из ГПНТБ / Подобедов, Н. С. Общая физическая география и геоморфология учебник

по склону с огромной скоростью. Это природное явление назы­ вается горным обвалом.

Продукты физического выветривания в виде скоплений крупных обломков и глыб горных пород в пределах плоских водоразделов или слабонаклоненных склонов называются каменными морями или каменными россыпями. Эти образования на топографических картах обозначаются особыми условными знаками.

От каменистых россыпей по углублениям относительно отлогих склонов медленно (в среднем 0,2—0,3 м/год) сползают линейёо вытя­ нутые скопления обломочного материала различного размера. Их называют каменными реками, или курумами. Их ширина измеряется метрами и десятками метров, а длина — километрами и сотнями метров. Размеры частиц обломочного материала, из которого сло­ жены курумы, колеблются в весьма широких пределах: от долей сантиметров (мелкозем) до 1—2 м и более.

Рис. 88. Процесс пенепленизации (во Девису). Стрелки указывают на­ правление, в котором идет уничтожение водораздельных возвышен­ ностей (1, 2, 3, 4, 5 — последовательные стадии развития поверх­

ности)

Под действием денудации и аккумуляции перемещенных по скло­ нам продуктов выветривания горных пород на месте первоначально расчлененного рельефа создаются поверхности денудационного вы­ равнивания. Такие поверхности наблюдаются в большинстве горных стран на абсолютных высотах в несколько тысяч метров, но могут быть также развиты и на высоко поднятых над уровнем океана участках материковых платформ с почти горизонтальным ненарушен­ ным залеганием поверхностных толщ осадочных пород. На террито­ рии СССР такие поверхности выравнивания широко развиты в Цен­ тральном Тянь-Шане и известны под названием «сыртов».

Если обширная горная страна выравнивается на всем своем протяжении и превращается почти в равнину или в пенеплен, это означает, что данная территория достаточно долгое время испыты­ вала относительный тектонический покой. Теория этого процесса, называемого пенепленизацией, была разработана известным амери­ канским геоморфологом Девисом.

По Девису участок территории, высоко приподнятый над уровнем моря, первоначально подвергался расчленению речными долинами, благодаря деятельности поверхностных текучих вод (см. гл. 8). Затем вследствие выветривания горных пород и процессов денудации происходит постепенное понижение водораздельных пространств,

200

причем разрушение положительных форм рельефа происходит сверху вниз (рис. 88).

В пределах древних денудационных поверхностей выравнивания нередко можно видеть отдельные выступающие скалы, холмы округ­ лой формы или их группы. Они всегда бывают сложены обнаживши­ мися наиболее стойкими горными породами (например, кварцитами).

Своеобразным рельефом, для которого характерны скопления холмов или групп холмов отмеченного выше происхождения, яв­ ляется мелкосопочник. Этот рельеф наиболее широко развит на про­ странствах Балхаш-Иртышского водораздела (Казахская складчатая страна).

§ 83. Общая характеристика склонов и закономерностей их развития

Склоном называют участок земной поверхности, образующий с горизонтальной плоскостью тот или иной угол и расположенный между водоразделом и дном долины (оврага, балки, озерной впадины и другими понижениями). По своему происхождению склоны подраз­ деляются на: тектонические, вулканические и экзогенные.

Тектонические склоны возникают в результате деформации исход­ ной горизонтальной поверхности складчатыми или разрывными дислокациями. Склоны, образованные складками (крыльями скла­ док), обычно отлогие, а склоны, возникающие в результате, например, сбросов, чаще бывают крутыми.

Вулканические склоны образуются при застывании лавовых пото­ ков. Они не имеют широкого распространения и концентрируются вблизи действующих вулканов, а крутизна их может варьировать в довольно широких пределах.

Экзогенные склоны наиболее широко распространены на поверх­ ности суши. Они образуются в результате современных экзогенных процессов. Толчком к их образованию обычно являются новейшие тектонические движения земной коры, которые создают перепады высот между горами и окружающими их понижениями. Удаление или накопление продуктов разрушения горных пород создает пере­ пады высот, а следовательно, и склоны.

Известный немецкий геоморфолог В. Пенк ввел в геоморфологию понятия о нисходящем и восходящем развитии рельефа.

Нисходящее развитие рельефа имеет место в тех случаях, когда экзогенные процессы значительно преобладают над эндогенными. Это приводит к тому, что разрушение поверхности происходит быст­ рее ее подъема. В результате склоны все более и более выполаживаются, что приводит к общему снижению рельефа и уменьшению его

склона, до которого могут скатываться или смываться продукты выветривания.

201

любого склона скапливается все больше и больше обломочного мате­ риала и у склонов начинают преобладать вогнутые профили.

Восходящее развитие рельефа связано с преобладанием эндоген­ ных процессов над процессами экзогенными. Это значит, что подня­ тия поверхности происходят быстрее ее разрушения, вследствие чего здесь образуются выпуклые профили склонов. Одновременно происходит увеличение абсолютных высот точек земной поверхности. Такие условия возникают при активном проявлении тектонических движений земной коры.

Глава 8

Ф О Р М Ы Р Е Л Ь Е Ф А , О Б У С Л О В Л Е Н Н Ы Е Д Е Я Т Е Л Ь Н О С Т Ь Ю П О В Е Р Х Н О С Т Н Ы Х Т Е К У Ч И Х В О Д

§84. Нерусловые и русловые водные потоки; общие сведения

оработе текучих вод

Перемещение воды по земной поверхности называется стоком, а сами перемещающиеся воды называются поверхностными. В зависи­ мости от количества воды и характера поверхности форма стока будет изменяться. Выделяют нерусловый и русловый сток и соответ­ ственно также называют водные потоки.

Нерусловый сток может быть двух типов: плоскостной и струйча­ тый.

Плоскостной сток возникает во время сильных дождей на отдель­ ных участках пологих склонов с ровной поверхностью. При этих

когда вода стекает по неровной поверхности с мелкими препятствиями. В этом случае происходит отклонение воды этими препятствиями, вследствие чего образуются мелкие струи, блуждающие по поверх­ ности склона, но двигающиеся в направлении его общего уклона.

Русловый сток мотет быть временным и постоянным. Временный русловый сток имеет место на неровных склонах

с различными первичными понижениями в виде ложбин, канавок и пр. В этом случае воды атмосферных осадков (дождь, тающий снег), встречая на своем пути по уклону поверхности указанные углубле­ ния, движутся по их дну в виде потоков и, воздействуя на их дно, могут выработать (см. ниже) постоянные вытянутые углубления, называемые руслами. Поэтому сток воды в виде потоков в руслах называется русловым стоком. Если такой сток возникает только в периоды выпадения дождей или таяния снега, а в сухое время года прекращается, то такой русловый сток называется временным.

Постоянный русловый сток имеет место в тех случаях, когда в руслах водный поток движется круглый год. Такие водные потоки

202

в зависимости от их величины и количества воды называются реками, речками и ручьями. Пополнение их запасами воды (питание) может осуществляться за счет атмосферных осадков, а также за счет под­ земных вод (источников). Последний тип питания характерен для засушливых периодов года или для рек степных и пустынных обла­ стей.

Поверхностные воды в виде нерусловых и русловых потоков воз­ действуют на поверхность, т. е. осуществляют работу, в результате

(почва, рыхлые горные породы) перемещаются на более низкие уровни или к основанию склонов и здесь откладываются. Этот отложенный потоками материал называется делювием (рис. 89). Делювиальные отложения сглаживают неровности склонов и делают их более отло­ гими.

Размыв поверхности осуществляется за счет временного и постоян­ ного руслового стока. Этот процесс называется эрозией.

Воды, выпадающие на поверхность суши в виде дождей или посту­ пающие в результате таяния снега и льда, производят работу. Эро­ зионный эффект этой работы зависит от количества выпавших осад­ ков, уклона поверхности, растительного и почвенного покрова дан­ ного участка земной поверхности. Так, например, растительный покров регулирует поверхностный сток и уменьшает количество смываемого грунта. При прочих равных условиях энергия водного потока прямо пропорциональна величине потока и скорости движе­ ния воды в нем.

Процесс размыва или эрозии заключается в преодолении сил сцеп­ ления частиц грунта, отрыва их от ложа водного потока и переноса вниз по течению. Если где-либо скорости течения воды уменьшаются (например, вследствие уменьшенного уклона поверхности), начи­ нается процесс отложения сначала более крупных частиц, а потом более мелких (аккумуляция).

203

§ 85. Понятие о селях

Селями называют стремительные кратковременные горные потоки, несущие огромное количество жидкой грязи и обломков горных по­ род, масса которых может достигать сотен и даже тысяч килограм­ мов. Они образуются в горах в результате сильных ливней и дви­ гаются по горным долинам и ложбинам горных склонов, сметая все на своем пути. Обычно они приурочены к участкам горных склонов с редкой и скудной растительностью.

Частота селевых потоков зависит от характера пород, слагающих горные склоны, от их крутизны и от метеорологических условий. Там, где склоны покрыты рыхлыми породами (рыхлые известняки, пылеватые суглинки) и уклоны достаточно велики, селевые потоки

моста, а в другом месте сель подхватил и перенес на 200 м громад­ ный валун массой более 300 т.

§ 86. Процесс и виды эрозии

Процесс эрозии обычно состоит из вертикального врезания водо­ тока в толщу пород (глубинная эрозия) и расширения русла путем размыва берегов (боковая эрозия). Глубинная и боковая эрозии всегда протекают одновременно, однако может быть и такое положе­ ние, когда глубинная эрозия замедлилась или даже прекратилась, а боковая эрозия все еще продолжается.

Глубинная эрозия зависит в основном от величины падения (уклона) дна водотока. На участках с большим уклоном глубинная эрозия протекает более энергично, чем на участках с меньшими уклонами. В местах крутого падения русла водотока происходит уси­ ление эрозии непосредственно выше по течению от резкого перелома

204

продольного профиля русла; это в свою очередь обусловливает уве­ личение падения русла еще выше по течению и т. д. Поэтому участки дна с наибольшими уклонами постепенно смещаются все дальше и дальше вверх по течению. Этот процесс называется регрессивной

тает вид плавной вогнутой кривой, называемой кривой «нормального» падения. Эта кривая ближе к устью постоянного (реки) или времен­ ного водотока становится все более отлогой, а в верховьях она харак­ теризуется большей крутизной. Последнее особенно типично для участков русла, находящегося под воздействием регрессивной эрозии.

Процессы эрозии и аккумуляции протекают одновременно: если, например, в верхнем течении водоток производит эрозионную работу, то ниже по течению он аккумулирует материалы эрозии, причем это отложение может происходить как на суше, так и в морских бассей­ нах (морские осадки).

Продукты размыва горных пород переносятся водой как в раство­ ренном виде, так и в виде обломочного материала (глина, песок, гравий, галька, валуны и др.), взвешенного в струе водного потока или перекатываемого им по дну русла.

В результате совместного действия эрозии и аккумуляции земная поверхность постепенно нивелируется: возвышенности понижаются, а впадины заполняются материалами размыва, и рельеф в целом при­ ближается к равнинному. Значение этого процесса на земной по­ верхности чрезвычайно велико. Подсчеты показывают, что все реки земного шара за год только выносят в моря и океаны около 2,7 мил­ лиарда тонн растворенных горных пород, т. е. около 26 тонн с каж­ дого квадратного километра суши, а обломочного материала они выносят не менее 16 миллиардов тонн.

§ 87. Процесс образования п внешние особенности форм рельефа, обусловленных деятельностью временных русловых потоков

Формы рельефа, обусловленные деятельностью временных русло­ вых потоков, имеют весьма широкое распространение на террито­ рии СССР. Особенно много этих форм там, где земная поверхность сложена рыхлыми отложениями (суглинки и др.) и в то же время значительно приподнята над уровнем моря. Поэтому, например, районы Средне-Русской и Приволжской возвышенностей характери­ зуются преобладанием таких форм рельефа.

Деятельность нерусловых и русловых поверхностных вод приво­ дит к образованию различных отрицательных форм рельефа, в числе которых в первую очередь следует отметить: лощины, водороины, промоины, овраги и балки.

Лощина представляет собой незамкнутую отрицательную форму рельефа. Эта форма рельефа развивается на склонах обычно невысоких возвышенностей, характеризуется пологостью склонов и отсутствием четко выраженного тальвега. Продольный наклон дна лощины обычно

205

когда дорога проложена в направлении наибольшего уклона поверх­ ности.

Водороины имеют ширину от 0,1 до 1,0 м, а их глубина колеб­ лется в пределах 1,0—0,5 м. В плане они характеризуются вытянутой формой, а в поперечном профиле имеют вид остроугольного треуголь­ ника, обращенного вершиной вниз. В большинстве случаев водороины на топографических картах не изображаются.

Дальнейшее развитие водороин приводит к образованию промоин, которые имеют те же внешние особенности, но более крупные раз­ меры. Продольный профиль промоины совпадает с характером про­ филя поверхности склона, где расположена эта форма рельефа. Про­ моины, как правило, имеют поперечный профиль в верховье У-образ-

древесной.

Дальнейшее развитие оврага связано с образованием в его вер­ шине значительного обрыва, который называют вершинным пере­ падом.

Образование вершинного перепада, положение бровки которого фиксирует начало оврага, происходит вследствие разной устойчи­ вости размыву отдельных горизонтов почвенного профиля (рис. 90). Так, гумусовый горизонт, связанный корнями растений, более устой­ чив процессу размыва, чем расположенные ниже горизонты. Кроме того, поверхностные слои обычно сильнее промерзают зимой и вес­ ной, пока почва не оттаяла, труднее размываются текучими поверх­ ностными водами. Поэтому в продольном профиле понижения соз­ дается заметная разница высот и изменяется уклон дна. Вследствие этого вблизи вершинного перепада происходит наиболее интенсивная эрозия, причем энергия размыва в значительной степени зависит от высоты вершинного перепада. Экспериментальным путем устано­ влено, что чем больше высота вершинного перепада, тем больший размыв совершает одна и та же масса воды. Величину этой работы можно выразить формулой:

Р = QyH,

207

Талые и дождевые воды, сливающиеся в промоину или овраг, низвергаются с вершинного перепада на дно промоины или оврага. В месте своего падения они выбивают углубление, которое называется водобойным колодцем (рис. 91), глубина которого может колебаться от нескольких сантиметров до метра и более. Одновременно часть воды стекает по поверхности обрыва и размывает ее сильнее там, где выходят рыхлые материнские породы, непрерывно увлажняющиеся

Ромбобидная

Яйцевидная булавовидная

Рпс. 92. Зависимость формы оврага в плане от характера склонов (по С. С. Соболеву)

брызгами воды из водобойного колодца. В результате этого с тече­ нием времени из верхнего почвенного горизонта образуется нависа­ ющий слой, который под влиянием силы тяжести обрушивается вниз на дно оврага и вершина последнего оказывается смещенной.

В поступательном росте промоины или оврага наблюдается зако­ номерность. Как уже отмечалось выше, овраги растут снизу вверх за счет регрессивной эрозии. Вершинный перепад растущих оврагов перемещается в том же направлении и достигает предельной высоты на участке склона, где имеется наибольший уклон.

Формы и размеры оврагов зависят не только от эрозионной работы воды, но и от формы склона, на котором развивается тот или иной овраг. В результате наблюдений установлено, что для равнонаклон­ ных поверхностей с крутизной 10—35° типично развитие ромбовидных или ланцетовидных оврагов (рис. 92). На вогнутых поверхностях овраги обычно имеют линейную форму. Однако это будет справедливо для тех случаев, когда овраг своей вершиной не выходит за пределы вогнутой части поверхности.

208

В тех случаях, когда верховье оврага располагается выше вогну­ той части склона, оно расширяется и образуется булавовидный овраг.

На выпуклых склонах развиваются овраги с расширенным устьем

или яйцевидные.

На сложных поверхностях ступенчатого профиля, где чередуются рыхлые и плотные горные породы, образуются четковидные овраги.

Указанные выше особенности формы оврагов в плане явля­ ются хорошими косвенными при­ знаками для выявления формы склонов и правильного изобра­ жения их горизонталями на кар­ тах при стереотопографическом методе съемки.

По морфометрическим пока­ зателям и взаимосвязям с дру­ гими формами рельефа овраги разделяют на несколько типов: склоновые, береговые, донные, вершинные и висячие.

Склоновые овраги формиру­ ются преимущественно на скло­ нах вогнутой формы, где наи­ большее развитие они получают в крутой (верхней) части скло­ на. Ширина этих оврагов не превышает 5—6 м, а глубина 2—5 м. Для склоновых оврагов характерно наличие значитель­ ных по высоте вершинных пере­ падов. Эти овраги приносят вред сельскому хозяйству, рассекая поля и тем самым препятствуя механизации полевых работ. По форме в плане это чаще всего линейные и булавовидные ов­

лин. Они возникают благодаря концентрации поверхностных теку­ чих вод около какого-нибудь препятствия (дороги с насыпью, ка­ навы с валиками и пр.), вследствие чего количество этих вод здесь весьма значительно за счет поступления их с водосбора других участков.

Донные овраги располагаются на дне лощин и балок, благодаря резкому увеличению стока, что может быть, например, следствием врезания их до уровня грунтовых вод. В облесенных лощинах и бал­ ках, как правило, эти формы не возникают.