книги из ГПНТБ / Борголов И.Б. Геология с основами минералогии и петрографии учеб. пособие для студентов с.-х. вузов, обучающихся по специальности агрономия, агрохимия и почвоведение

образуются облака. Перемещаясь вверх, последние достига­ ют холодных слоев воздуха и, конденсируясь, выпадают на землю в виде различного рода осадков. По подсчетам уче­

500 тыс. км3 воды. Часть из них испаряется, а другая часть просачивается или же стекает по земной поверхности. Так, например, выпавшие на земную поверхность капельки дож­

Чем обильнее количество выпадающих осадков, тем гуще речная сеть.

Скорость течения воды в реках зависит от крутизны ук­ лона речного дна и количества воды в ней. От скорости те­ чения и массы воды в реке зависит ее живая сила:

А = —0- живои силон определяется спосооность реки произ-

4 9

водить ту или иную работу. Живая сила дождевых струй, не собранных в ручейки, по сравнению со сосредоточенными во­ дотоками чрезвычайно мала, но и она способна производить известную работу. Разрушительную работу поверхностных текучих вод, не собранных в водотоки, называют плоскост­ ным смывом, или делювиальным процессом, а собранных в определенные русла — линейным размывом, или эрозионным процессом.

Геологическая деятельность безрусловых потоков

Геологическая работа, совершаемая при плоскостном смы­ ве, тем заметнее, чем круче склон, чем податливее породы, слагающие его, и чем больше дождевой и талон воды сте­ кает по склону. Так, струями поверхностных вод, не собран­ ных в определенные русла, производится постепенное смы­ вание и перенос мелких частиц с верхних крутых склонов в нижние, более пологие участки. Такой процесс накопления осадков называется делювиальным процессом, а накоплен­ ный в результате смывания рыхлый материал — делювием. Делювии — это самостоятельный генетический тип континен­ тальных рыхлых отложений со слабо выраженной слоисто­ стью; в горных странах он обычно обогащен щебнем, ска­ тывающимся со склонов. Делювий на бортах долин, сло­ женных однородной глинистой толщен, является также одно­ родным по составу, глинистым. Если же области сноса об­ ломочного материала сложены разнообразными горными

2 0 0

породами, то и делювий не однороден по составу. Тем не мѳнее в составе делювиальных оіложений всегда преобла­ дают супеси, суглинки и глины, так как живая сила безрусловых потоков крайне незначительна.

Процесс смывания облегчается при крутых, не закреплен­ ных растительностью бортах. Сильно страдают от смыва

наибольшему уклону.

Делювиальные процессы в природе совершаются в исклю­ чительно широких масштабах; они преобразовали и продол­ жают преобразовывать рельеф земной поверхности и распре­ деление продуктов ее выветривания. Образовавшиеся в ре­ зультате этого процесса рыхлые отложения пользуются ши­ роким распространением и являются почвообразующеп породой, которая изолирует почвы от нижележащих мате­ ринских горных пород.

Оврагообразование. В более чистом виде делювиальные процессы развиваются на плоских склонах, но при благо­ приятных условиях даже и здесь отдельные дождевые струи, сбьеднняясь между собой, образуют ручьи. Последние, об­ ладая большей живой силой, чем отдельные струнки, произ­ водят более интенсивный размыв горной породы. В резуль­ тате этого на борту временно действующего ручья возникает первоначально небольшая рытвина. При последующем выпа­ дении дождей она продолжает расти, причем ее рост идет снизу вверх. В процессе роста средняя часть рытвины рас­ ширяется, а нижняя по мере накопления осадков выполажнвается. Так, из первоначальной рытвины образуется овраг, отличающийся от нее значительно большими размерами. По­ верхность, от которой начинается образование оврага назы­ вается базисом эрозии. Во многих случаях базисом эрозии для оврага служит уровень реки, к которой развивается его долина. Во время дождей или таяния снега в овраги со всех сторон стекает атмосферная вода. Поэтому имеющиеся в бортах рытвинки постепенно преобразуются п боковые овра­ ги -- отвертки. Обычно у вершины оврага наблюдается от­ весный обрыв, с которого во время дождей и таяния снега

2 0 1

водные потоки низвергаются водопадом, подрывая его осно­ вание. Это н определяет рост оврага за счет своих верховий, т. е. характерную для него репрессивную эрозию. Нередко интенсивно развивающиеся овраги постепенно достигают во­ дораздела и перерезая его продолжают расти в пределах противоположного склона. Таким путем водораздельные пространства могут быть «перепилены» оврагом.

Известно, что некоторые овраги характеризуются боль­ шой протяженностью в длину и имеют сложную сеть отвершков. Особенно быстро овраги растут в рыхлых отложениях.

Характерно, что в начале развития продольный профиль дна оврага обладает довольно большой крутизной и пере­ падами, и поэтому вода в нем течет с большой скоростью. По мере роста и удлинения продольный профиль его выполажпвается, п скорость течения воды в нем замедляется, соответственно снижается эрозионная деятельность и рост оврага. Под действием гравитационных и делювиальных про­ цессов борта оврагов постепенно становятся более пологими. В условиях умеренного климата борта и дно их зарастают гравой, кустарниками или даже лесом. Так, овраги превра­ щаются в балки (лога). Особенно характерен балочный рельеф для наших южных степей. Здесь они достигают глу­ бины 70—80 м и ширины до 1 км.

Если же овраг, углубляясь, пересекает водоносные гори­ зонты, на дне его появляются родники, приводящие к даль­ нейшему углублению, расширению и удлинению оврага. Так иногда овраги превращаются в речную долину. Дренируя подземные воды, овраги понижают их уровень и этим при­ носят большой вред народному хозяйству.

В пределах СССР овраги довольно широко распростра­ нены и занимают площадь около 4,5 млн. гектаров. Они ши­ роко развиты в Приволжье, Приднепровье, в бассейне Дес­ ны. в Брянской, Орловской, Курской, Пензенской и других областях РСФСР, а также на Украине, в Молдавии п других.

Борьба с оврагообразованием ведется путем насаждения кустарников и леса в их верховьях, а также путем устройст­ ва через определенные отрезки пути перепруды, замедляю­ щей скорость течения воды и т. д. Все эти мероприятия по

2 0 2

Г е о л о г и ч е с к а я д е я т е л ь н о с т ь г о р н ы х р у ч ь е в и р е ч е к

В отличие от плоскостного смыва, линейный размыв, или эрозионный процесс, имеет место в долинах горных ручьев и речек, стекающих с крутых склонов горных хребтов. Здесь обычно долины большую часть года бывают либо совершенно сухими, либо имеют весьма незначительный сток воды, за исключением летних ливневых дождей и интенсивного тая­ ния снегов и ледников в горах, когда количество воды в горных ручьях и речках резко возрастает. В это время по долинам горных ручьев и речек проносятся бурные потоки с громадным количеством обломочного материала. Установле­ но, что с помощью несомого материала горные ручьи и речки производят чрезвычайно большую эрозионную работу. Вы­ ходя на предгорную равнину, они обычно ветвятся на мно­ гочисленные рукава и одновременно, просачиваясь сквозь рыхлые отложения, теряют часть поверхностной воды. В ре­ зультате этого живая сила горного потока резко снижается и" это приводит к отложению принесенного им обломочного материала в предгорной части, в виде конусов выноса. Обыч­ но в вершине конуса отлагаются более крупные обломки, размер которых уменьшается по мере удаления вниз по те­ чению потока. В самых нижних «хвостовых» частях отлага­ ются пылеватые частицы, так называемый пролювиальный лёсс. Если же рассмотреть в вертикальном разрезе, то отло­ жения конусов выноса характеризуются переслаиванием мелко- и крупнообломочного материала. Обломки в них обычно отличаются плохой окатанностыо, так как путь их переноса незначителен. В связи с такими особенностями от­ ложения временно действующих горных ручьев и речек были выделены академиком А. П. Павловым в особый тип кон­ тинентальных отложений — пролювий («пролюо» — про­ мываю) .

В ряде горных и среднегорных районов, где имеются бла­ гоприятные условия для накопления и быстрого перемещения продуктов разрушения горных пород горными ручьями и речками, последние во время ливневых дождей и интен­ сивного таяния снега в горах приобретают характер селевых потоков. Они представляют собой кратковременные, длитель­ ностью от нескольких десятков минут до двух-трех часов, грязекаменные потоки с высоким содержанием обломочного материала, обладающие большой скоростью и разрушитель­ ной силой. По составу твердой составляющей среди селевых ’потоков различают грязевые, грязе-каменные, каменно-гря­

203

несвязными селями. Твердую фазу связных селен составля­ ют глинистые и пылеватые частицы. Вода в них либо обра­ зует адсорбционную пленку вокруг частиц, либо бывает за­ мещена в‘ порах их структурных каркасов. В результате этого связные сели представляют собой вязкопластическую среду, жидкая фаза которой неотделима от твердой, и дви­ жущуюся в виде сплошной массы, независимо от русловых условий. Благодаря огромной силе сцепления между колло­ идными частицами, связные сели способны переносить во взвешенном состоянии крупные глыбы объемом до 20—ВО мъ и более.

При выходе селевого потока на относительно ровные участки рельефа, где скорость его движения резко снижает­ ся, вся несущаяся масса грязекаменного материала начи­ нает откладываться в том беспорядочно-хаотическом состоя­ нии, в каком она стремительно двигалась вдоль долины гор­ ного потока. Вообще же отложения селевых потоков имеют вид бугристо-волнистых лент, языков и полей. Такая их форма обусловлена тем, что они движутся в виде следующих друг за другом валов (2—3—5, иногда и больше). Высота отдельных валов достигает 4—5 м, а в ущельях —20 м.

Связные селевые потоки могут возникать з долинах таких горных ручьев II речек, борта которых сложены глинами, мер­ гелями, лёссовидным,и суглинками и другими осадочными породами. Как известно, при их выветривании образуется большое количество мелкодисперсного материала. Набухая в результате затяжных и моросящих дождей, этот материал образует так называемую грязевую эмульсию. При внезап­ ных ливневых дождях последняя начинает стекать с крутых незакрепленных растительностью склонов с очень большой скоростью (несколько міеек), захватывая и обогащаясь по пути своего движения новыми порциями продуктов выветри­ вания. В густой грязевой массе обломки находятся во взве­ шенном состоянии и беспорядочно движутся вместе со всем потоком, сопровождаясь при этом страшным грохотом «рас­ катом грома» в результате непрерывного столкновения не­ сущихся глыб.

В формировании твердого стока селевых потоков обычно участвует не весь бассейн горного ручья или речки, а лишь отдельные его участки, доступные для быстрого сноса рых­ лообломочных продуктов. Такими участками прежде всего

204

являются крутые склоны выше зоны распространения расти­ тельного покрова, неправильно распаханные склоны, а также участки развития осыпей, обвалов, оползней и т. д.

Связные сели пользуются широким распространением в пределах молодых горных областей таких зарубежных стран, как Швейцария, Италия, Китай, Индия, Франция, Болгария, США и др. В СССР активные сели известны на южном склоне главного Кавказского хребта, на Малом Кавказе, в юго-западном Забайкалье. Очаги связных селей имеются в Карпатах, на Западном Урале и в Восточной Сибири. В Средней Азии насчитываются сотни селеопасных бассейнов. Особенно катастрофические грязекаменные потоки имели место в Заилпйском Алатау в 1921 и 1963 гг., а также в Алтайском хребте в 1967 г.

Большие скорости прохождения селевых потоков обуслов­ ливают серьезные разрушения берегов и русел и нередко на­ носят громадный ущерб народному хозяйству. Так они раз­ рушают мосты, плотины, гидроэлектростанции, оросительные системы, насыпи шоссейных и желіезных дорог и т. д.

Несмотря на то, что эти грозные явления природы при­ чиняют большие разрушения, к сожалению, все еще не су­ ществует достаточно эффективных методов борьбы с ними. С целью предотвращения селевых потоков в настоящее вре­ мя применяются:

1)фитомелиорация, заключающаяся в закреплении скло­ нов путем лесонасаждения и восстановления травянистого покрова селеопасных участков;

2)агротехнические мероприятия, которые состоят в со­ блюдении правил обработки земель и предотвращении поч­ венной эрозии;

3)гидротехнические мероприятия, заключающиеся в строительстве инженерных сооружений с целью предотвра­ щения обвалов, оползней и уменьшении продольного профи­

ля уклона реки. В глубоких скалистых ущельях хорошо за­ рекомендовало себя создание завальных плотин методом на­ правленного взрыва, как, например, в долине р. Малой Алмаатинки.

Геологическая деятельность русловых потоков и рек

Реки представляют собой естественные, более или менее значительные и постоянные потоки воды, образующиеся на участках хотя бы с незначительным уклоном М'сстности. По

205

источнику питания все реки классифицируются на четыре

типа:

1) ледникового питания, половодье которых совпадает со временем таяния снега в горах;

2)дождевого питания;

3)смешанного питания: а) с весенним разливом (рус­

ский тип) и б) с весенне-летним разливом вследствие таяния

образом в виде размыва дна и берегов, а также в переносе и отложении размываемого ими обломочного материала. Обыч­ но же в верховьях рек преобладает эрозионная деятельность, в среднем течении имеет место сочетание размыва, переноса и отложения, а в низовьях — переноса и отложения. Извест­ но, что чем больше скорость и количество воды в реке, т. е. чем больше ее живая сила, тем интенсивнее идет размыв. Так, например, река при скорости течения 0,8 м/сек может переносить во взвешенном состоянии мелкий песок, а воло­ ком— крупный песок; при скорости 1,5—2,0 м/сек она спо­ собна перекатывать гальку н при скорости 3 м/сек — мелкие валуны.

В результате размыва реки не только врезаются вглубь, но и расширяют долину за счет разрушения берегов. Вреза­ ние рек вглубь называется глубинной эрозией, а расширение долин при размыве берегов — боковой эрозией.

Установлено, что интенсивность глубинной и боковой эрозии находится в непосредственной зависимости от базиса эрозии реки, т. е. от уровня водного бассейна, в который впа­ дает река. Ниже этого уровня размыва не происходит. На­ пример, базисом эрозии для р. Селенги является уровень вод в озере Байкал, куда она впадает. Притоки рек характеризу­ ются так называемым местным базисом эрозии. Так, уровень р. Селенги служит местным базисом впадающего в него при­ тока р. Уды. При понижении базиса эрозии возрастает ин­ тенсивность глубинной эрозии, а при его повышении, наобо­ рот.— интенсивность боковой эрозии.

При длительном постоянстве базиса эрозии река разра­ батывает так называемый продольный профиль равновесия.

представляющий собой плавную кривую, крутую в верховь­ ях и пологую в низовьях (рис. 27). Каждая точка поверхно­ сти такой кривой определяется равновесием между силой те­ чения воды, сопротивлением ее трения о дно и берега, а тяк-

:0 6

же подпором со стороны воды, находящейся впереди потока и другими условиями.

После выработки реками продольного профиля равнове­ сия, а также в случае повышения базиса эрозии интенсив­ ность глубинной эрозии обычно ослабляется и вместе с тем усиливается боковая эрозия. Река становится резко извили­ стой и на неі'і развиваются петлеобразные излучины — ме­ андры. Установлено, что в случае преобладания глубинной эрозии образуются щели, теснины и каньоны, а при преоб­ ладающем проявлении боковой эрозии возникают широкие долины с асимметричными склонами.

Процесс отложения переносимого реками обломочного материала называется аллювиальным процессом, а сами от­ ложения — аллювием. В зависимости от скорости течения и минералогического состава размываемых реками горных пород, аллювиальные отложения отличаются как по разме­ рам, так и по составу обломочного материала. Так, напри­ мер, в составе руслового аллювия горных рек преобладает крупно'обломочный материал — валуны, тальки и гравии, а равнинных рек — преимущественно пески и супеси. Глини­ стые и илистые частицы, образующиеся в процессе истирания коупных обломков в большинстве случаев выносятся реками к базису эрозии.

В период половодья, когда река обладает большой живой силой, она способна переносить более грубый материал, а по мере спада воды в реке начинает отлагаться более мел­ кий. взвешенный в ней материал. В результате вода в реке осветляется, но даже в такой прозрачной воде содержится

207

некоторое количество растворенных солеи. Так, по подсчетам ученых, общее количество растворенных веществ, выносимых реками в Мировой океан превышает 3 млрд. 200 млн. тонн в год, т. е. с поверхности суши ежегодно поступает в океан с среднем 23 тонны растворенных веществ с каждого квад­ ратного километра.

Аллювиальные отложения характеризуются следующими основными особенностями: 1) ясно выраженной, часто косой слоистостью; 2) преобладанием песков различной зернисто­ сти и состава, галечников, гравия, супесей, суглинков и реже глин; 3) быстрой и значительной изменчивостью как по про­ стиранию, так и по мощности, многочисленными карманами и линзами; 4) пресноводной фауной; 5) сравнительно незна­ чительной мощностью, 20—60 м; 6) залеганием в речных до­ линах в виде широких полос, с максимальной шириной в де­ сятки километров.

Дельты рек. Крайне незначительная часть вынесенного реками материала отлагается в среднем и нижнем ее тече­ нии. Громадное количество аллювия выносится к устью рек, где весь этот материал аккумулируется. Так образуются дельты. Это конусы выноса реки, плп наносная равнина, ко­ торая отвоевана рекой у моря и имеющая в плане треуголь­ ную форму, обращенную вершиной вверх по реке. Крупные дельты имеют такие реки, как Волга, Нева, Лена, Дунай, Нпл, Хуанхэ, Янцзы п многие другие. Занимаемая ими пло­ щадь достигает очень больших размеров, например, пло­

мени площади дельт увеличиваются в результате отложения реками все более новых и новых порций аллювия (рис. 28).

Вместе с тем необходимо отметить, что не все реки имеют дельты. Почти половина впадающих в моря или океаны рек образует так называемые эстуарии (губы) — воронкообраз­ ные заливы, глубоко вторгающиеся в пределы суши. Эстуа­ рии характерны для рек либо выносящих к устью незначи­ тельное количество обломочного материала, либо впадаю­ щих в области больших глубин прибрежных зон морей и океанов.

Дельтовые отложения характеризуются весьма плодород­ ными почвами. В настоящее время известно много весьма плодородных аллювиальных равнин, занимающих древние дельты рек. Так. например, прибрежные части Бельгии, Ни­ дерландов и ФРГ представляют собой объединенную древ-

208

Р и с. 28. Рост дельты Волги (по М. Ф. Кленовой).

нюю дельту рек Рейна, Мааса, Шельды и Эмса. В пределах Закавказья размещаются Ширванская, Мильская, Муганская степи, занимающие древнюю дельту р. Куры.

Современные дельты, отличаясь плодородными почвами,

имеют большое экономическое значение и в рыбном хозяй­ стве.

Речные террасы. Образуются террасы в периоды дости­ жения рекой продольного профиля равновесия, когда глу­ бинная эрозия сменяется боковой и представляет собой го­ ризонтальные или слабонаклоненные площадки, распола­ гающиеся на склонах речных долин. Новые террасы возни­ кают при изменении базиса эрозии в результате поднятия или опускания участка земной коры. Поэтому следы древних террас мы видим на различных высотных уровнях. По про­ исхождению среди речных террас различают аккумулятив­ ные, эрозионные и цокольные. Первые из них целиком сло­ жены аллювиальными осадками, в то время как эрозионные террасы не содержат аллювиального покрова. Цокольные же террасы имеют смешанное происхождение: внизу залегают в виде цоколя коренные породы, а сверху они покрыты ал-