ОтветыГос (1) / 32

№32 Флювиальный рельеф.

Виды эрозии и продольный профиль долины. Флювиальные (от лат.fluvius – река, поток) процессы и формы рельефа связаны с деятельностью постоянных и временных водных потоков на суше. Флювиальное рельефообразование – один из важнейших литодинамических факторов развития рельефа нашей планеты. Водными потоками суши производится огромная работа, приводящая к созданию обширного комплекса специфических флювиальных форм рельефа и постоянному перераспределению вещества на ЗП. Плоскостной смыв также является флювиальным процессом, постепенно превращающийся в линейный сток, который приурочен к фиксированным руслам. Деятельность, осуществляемая водными потоками (водотоками), заключается в линейном стоке, переносе (транспортировке) вещества, его аккумуляции, линейном и боковом размыве подстилающих пород или эрозии. Все вместе это называется флювиальным процессом. В общем балансе флювиальных процессов преобладает эрозия. Это видно из того, что крупнейшие флювиальные формы рельефа (речные долины, овраги, балки) являются отрицательными, т.е. связанными с безвозвратной потерей части материала, который уносится потоком в конечный бассейн (озеро, море, аккумулятивная равнина) и там отлагается в виде осадочной породы. Аккумулятивные флювиальные формы рельефа (речные перекаты, прирусловые валы, пролювиальные конусы выноса и др.) имеют меньшие размеры и часто являются осложняющим микрорельефом внутри более крупных отрицательных форм.

Работа, производимая текучей водой, в большей степени зависит от задаваемой уклоном скорости течения и в меньшей степени – от полноводности. Маленькие быстрые реки горных стран образуют глубокие крутостенные ущелья и способны передвигать гораздо более крупные обломки, чем полноводные медленно текущие реки. Энергия водотока расходуется на эрозию, перенос твёрдого материала и преодоление сил сопротивления движению воды.

Эрозия наблюдается только там, где не вся живая сила расходуется на перенос и преодоление сил сопротивления. В противном случае часть переносимого материала отлагается – происходит аккумуляция. На протяжении реки участки, где преобладает эрозия или аккумуляция чередуются. В целом, в верхнем и среднем течении эрозия явно преобладает, а аккумулятивные процессы могут доминировать лишь в нижнем течении, особенно – в дельтах. Эрозией называют углубление водотоком своего русла (глубинная эрозия) и расширение его в стороны (боковая эрозия). Узкие долины с высокими крутыми склонами образуются за счёт интенсивной глубинной эрозии. Широкие плоскодонные долины формируются в условиях преобладания боковой эрозии. Понятие пятящейся (регрессивной) эрозии, посредством которой происходит удлинение эрозионных форм путем постепенного врезания верховьев оврага или водосборной воронки реки всё выше вглубь междуречья.

Характер эрозионной деятельности тесно связан с положением базиса эрозии. Под базисом эрозии понимают уровень, ниже которого эрозия не происходит. Как правило, базис эрозии связывают с уровнем воды в конечном для данного водотока бассейне. Уровень МО является общим базисом эрозии. Соответственно реки, впадающие в другие реки или озёра, ограничены в своей эрозионной деятельности местными базисами эрозии.

Продольный профиль реки – это график, который строится по абсолютным высотным отметкам уреза воды в реке через одинаковые расстояния. Идеальный продольный профиль равновесия представляет собой плавную полого вогнутую кривую параболического вида, уклон которой закономерно уменьшается от истоков к устью . Впадение любого крупного притока скачкообразно увеличивает массу речной воды, а породы, выходящие в русле, обладают различной устойчивостью к размыву. Поэтому реальный продольный профиль равновесия реки имеет вид пологоступенчатой кривой. Состояние профиля равновесия не является статичным.

Для рек, находящихся на стадии невыработанного продольного профиля, нередко характерно наличие водопадов, порогов и быстрин. Между собой они различаются уклонами. В водопадах вода низвергается отвесно, в порогах соскальзывает по крутому уступу. Быстрина (шивер) – это участок ускоренного течения, также приуроченный к локальному увеличению наклона ложа водотока.

Речные наносы называют аллювием. Аллювий состоит из обломков разной крупности и различной степени окатанности. Он отличается от других генетических типов терригенной формации сортированностью материала. Степень окатанности и сортированности обломков зависит от длительности их пребывания в активной среде потока. Аллювием сложены аккумулятивные формы рельефа речных долин: речные террасы, перекаты, прирусловые валы, острова-осерёдки. Он принимает участие в строении русел, пойм, дельт.

Долины временных водотоков. Временными водотоками на равнинах создаётся ряд флювиальных форм рельефа: а) эрозионные борозды, б) эрозионные рытвины (промоины), в) овраги, г) лощины, д) балки .

Эрозионные борозды образуются при плоскостном сносе при увеличении крутизны склона, когда отдельные мелкие струйки дождевой или талой воды сливаются в более крупные, способные производить заметную эрозионную работу и формировать устойчивое в плане русло. Глубина и ширина эрозионных борозд не превышает десятков сантиметров. Их можно наблюдать на слабо задернованных склонах в период весеннего снеготаяния. Это, как правило, кратковременные морфологические формы, которые после прекращения стока воды быстро "зарубцовываются" и в следующем году зачастую возникают на новом месте . В случае концентрации в эрозионной борозде мощных струй воды эрозионный процесс со временем приводит к образованию на ее месте промоины. Глубина и ширина промоин исчисляется первыми метрами, длина – десятками метров. Раз возникнув, эрозионные рытвины-промоины долгое время сохраняются на склоне, регулярно собирая сток дождевых и талых вод. Эрозионные борозды и промоины являются формами, подчинёнными склону. Их продольный профиль в целом параллелен продольному профилю склона . Особенно легко подвержены эрозии склоны, распаханные и с разреженным растительным покровом.

Именно на таких склонах процесс временного морфогенеза может развиваться дальше, и промоины постепенно превращаются в овраги. Глубина и ширина оврагов составляет десятки метров, длина – от сотен метров до первых километров. Типичным является V-образный поперечный профиль , иногда с узким (первые метры) плоским дном. Продольный профиль оврага отличается от продольного профиля склона, в который он врезан. Овраги быстро растут, удлиняясь вверх по склону вглубь междуречий в результате регрессивной эрозии. Скорость овражной эрозии в степных районах достигает, в среднем, первых метров в год. На междуречьях вершины оврагов иногда связаны с лощинами – неглубокими (первые метры) линейными понижениями с пологими задернованными склонами. Удлиненная форма лощин с выположенными склонами называется еланью.

Стадия оврагообразования относительно короткая. По мере удлинения оврага и выработки его продольного профиля уклоны тальвега уменьшаются и, соответственно, ослабевает глубинная эрозия. Водосборный бассейн оврага часто ограничен другими оврагами на этом же склоне. В результате дно оврага расширяется за счёт продолжающейся боковой эрозии, склоны постепенно становятся более пологими и закрепляются растительностью.

Когда овраг достигает зеркала грунтовых вод, он преобразуется в балку . В дальнейшем, в связи с понижением базиса эрозии, на широком пологом днище балки и её склонах может развиться новая овражная сеть, и весь цикл повторяется. Если на дне оврага появится постоянный водоток, развитие балки может пойти в направлении формирования речной долины . Таким образом, овраг, балка и речная долина являются тесно взаимосвязанными и последовательными в своем образовании формами. В условиях разреженности, отсутствия сдерживающей эрозию лесной растительности или после ее сведения может образовываться долинно-балочный и овражно-балочный эрозионный рельеф. Активное современное оврагообразование в степной и лесостепной зонах спровоцировано длительным интенсивным сельскохозяйственным освоением.

Свои отличительные особенности имеет деятельность временных водотоков в горах. Там они обладают большими уклонами и имеют большое количество рыхлого материала.

В сезон дождей или интенсивного весеннего снеготаяния образовавшимися мощными водными потоками продукты выветривания смываются вниз – образуются грязекаменные потоки или сели. Вырвавшись из узкой горной долины, сель растекается у подножья склона, образуя селевый конус выноса. Такие конусы выноса заметно отличаются от осыпных: они более пологие и более продвинуты в пределы области аккумуляции, занимают большую площадь и имеют иное строение. Крупность обломков убывает от вершины к периферии конуса. В результате резкого падения скорости потока самый крупный материал отлагается сразу у подножья, а более мелкий уносится дальше.

Селевые конусы выноса, как и конусы выноса других временных водотоков (в т.ч. оврагов) сложены грубообломочным не окатанным материалом, который называется пролювием. Пролювий (наносы временных водотоков) отличается от аллювия гораздо худшей сортированностью, слабой окатанностью материала по причине кратковременности его обработки в динамической водной среде. В аридных зонах Центральной Азии подгорные шлейфы образуют обширные предгорные наклонные равнины, называемые бэлями.

Помимо аккумулятивных конусов выноса, которые можно сравнить с речными дельтами, временные водотоки в горах образуют и эрозионные формы: водосборные воронки и каналы стока. Водосборная воронка располагается в верхних частях склона. Это углубление в форме амфитеатра, борта которого покрыты эрозионными бороздами и рытвинами, сходящимися книзу в единый канал стока. Канал имеет V-образный поперечный профиль, его длина зависит от длины склона. Дно покрыто щебнем и отложениями влекомого потоком материала. В конце канала стока формируется конус выноса..

Основные элементы строения речных долин. К элементам речных долин относятся: а) русло; б) пойма; в) речные террасы; г) эрозионные склоны; д) дельта и е) водосборная область.

Руслом реки называют наиболее углублённую часть речной долины, по которой река протекает в межень (фазу малой водности реки, в промежутке между паводками). В русле каждой реки наблюдается чередование перекатов и плёсов. Речные перекаты – мелководные участки русла. Перекат равнинной реки представляет собой асимметричный вал, пересекающий русло по диагонали . Склон этого вала, обращённый против течения, обычно пологий, а противоположный – крутой. Его называют подвальем. У берегов перекат выступает над меженным урезом воды в виде прирусловых отмелей или побочней. Стрежень совпадает с линией наибольших скоростей течения воды на поверхности. Перекаты чередуются с плесами. Плесами называются приглубые участки русла (плесовые лощины) с более ламинарным и медленным течением в промежутках межу перекатами. У рек, русло которых образует излучины, плёсы приурочены к вогнутым в плане берегам, прирусловые отмели располагаются у противоположных, выпуклых в плане берегов, а перекаты протягиваются от одной прирусловой отмели к другой, соответствуя участкам русла с минимальной плановой кривизной.

Такое распределение русловых образований обусловлено неравномерным характером турбулентной циркуляции воды в русле. К аккумулятивным русловым формам относятся и сложенные аллювием острова. Они образуются там, где скорость течения, и, следовательно, транспортирующая способность водотока резко уменьшаются. В результате часть твёрдого стока тут же выпадает в осадок, и на стрежени реки (где перенос твёрдого материала наибольший) вырастает осерёдок. Со временем осерёдок может увеличиться, покрыться растительностью и стать настоящим островом, высота которого не превышает высоты поймы. Образование осерёдков и островов приводит к фуркации русла на ряд рукавов, каждый из которых может делиться и дальше. Песок и галечник перекатов постоянно переотлагается, и они смещаются вниз, надвигаясь на ближайшие плёсы и вызывая смещение зон размыва. В результате намываемые и подмываемые участки берега постепенно сменяют друг друга. В случае рек с низкими пойменными берегами, которые быстро поддаются размыву, скорость смещения может достигать десятков метров в год.

Руслам рек присуща извилистость. Отдельные изгибы называются излучинами или меандрами. В плане форма излучин сильно различается . Для крупных равнинных рек характерны сегментные излучины, для малых равнинных рек – омеговидные, основание шпоры (участок суши внутри колена) которых сужено и называется шейкой излучины. Распространены также излучины синусоидальные (у рек в пределах возвышенностей) и сложные, имеющие вторичные изгибы. Излучины сундучные и заваленные встречаются реже.

В результате прорыва шейки излучины старое русло отмирает, становясь старицей. В старицах часто сохраняются остаточные пойменные водоёмы – небольшие озёра.

Поймой называется часть днища речной долины, приподнятая над меженным уровнем реки и регулярно затопляемая в половодье. Поймы разного строения имеются у рек как равнинных, так и горных; главное условие их существования – сезонные колебания уровня воды. Лишь в наиболее узких частях речной долины, где русло занимает всё её днище, пойма отсутствует. Нет поймы также у рек с постоянным зарегулированным стоком. Например, короткая (74км) река Нева имеет очень маленькую площадь собственного водосбора, и почти весь её сток формируется водами крупнейшего в Европе Ладожского озера. В результате даже весеннее снеготаяние не приводит к подъёму уровня воды в Неве.

Наряду с низкой поймой, которая затопляется ежегодно, иногда выделяют высокую пойму, затопление которой происходит раз в несколько лет во время аномально высоких половодий. Высокая пойма, в отличие от низкой (фация руслового аллювия), имеет в разрезе слагающих ее отложений две фации: русловую грубообломочную и пойменную, сложенную тонкодисперсными образованиями половодий.

Пойма формируется от прирусловой отмели у выпуклого в плане намываемого участка берега . При повороте русла стержень прижимается к вогнутому берегу, подмывая его. Этот берег начинает отступать, постепенно увеличивая кривизну излучины и ширину речной долины. С каждым годом вогнутый берег всё больше подмывается и отступает, а выпуклый наращивается за счёт причленения новых порций руслового аллювия – образуется система параллельных дугообразных песчаных грив , составляющих прирусловую отмель. В половодья прирусловая отмель оказывается под водой, из которой происходит осаждение мелких частиц – русловой аллювий перекрывается плащом пойменного аллювия, и расширившаяся прирусловая отмель превращается в участок поймы . Таким образом, пойма изначально развивается в виде отдельных сегментов у намываемых участков берега.

А поскольку излучины не только изгибаются, но и постоянно смещаются вниз по течению , намываемые и подмываемые берега сменяют друг друга, и в результате отдельные сегменты поймы сливаются и формируют сплошную полосу, занимающую большую часть днища зрелой долины равнинной реки .

У многих горных рек формируются не аккумулятивные, а эрозионные (цокольные) поймы. Зачатком такой поймы является бечевник – наклонная площадка от уреза воды до крутого подмываемого коренного берега. Вверху бечевника часто наблюдается ниша, фиксирующая уровень высокого половодья. Бечевник образуется в результате размыва рекой коренных пород, аллювия на нём почти нет. Более широкие эрозионные поймы (местами до сотен метров) покрыты тонким плащом голого (без растительности) аллювиального галечника. В пределах таких пойм река часто дробится на сеть рукавов, расположение которых изменяется с каждым паводком.

Рельеф аккумулятивных пойм достаточно разнообразен. Наряду с углублениями стариц здесь можно наблюдать прирусловые валы, останцы, наложенные конусы выноса из оврагов и некоторые другие формы. Прирусловые валы протягиваются вдоль русла реки. Они образуются в половодье, когда река в момент выливания за пределы русла значительно замедляет своё течение. При этом большая часть переносимого материала тут же и отлагается, формируя вал. В направлении от прируслового вала к тыловому швуⁱ поверхность поймы немного понижается. В результате у тылового шва часто наблюдается заболоченность. Над поймой нередко возвышаются останцы – изолированные холмы разной высоты, которые представляют собой остатки разрушенных боковой эрозией реки коренного берега или высоких террас. Также могут встречаться крупные камни-одинцы, вытаявшие из льдин или скатившиеся вниз по коренному берегу.

По рельефу различают поймы сегментные, параллельно-гривистые и обвалованные. Сегментные поймы образуются в результате развития излучин. Их гривистый микрорельеф со временем сглаживается в результате накопления аллювия и деятельности склоновых процессов. Параллельно-гривистые поймы возникают у рек, чьё русло имеет тенденцию смещения в сторону одного из склонов долины. Это происходит под влиянием силы Кориолиса, тектонических движений или особенностей геологического строения. На берегу, от которого река отступает, развивается система параллельных руслу валов (грив), между которыми часто заключены цепочки маленьких озёр. Параллельно-гривистые поймы обычно встречаются у крупных равнинных рек. Обвалованные поймы характерны для участков рек на предгорных равнинах. Здесь, в результате резкого уменьшения уклона, река активно отлагает переносимый материал. Если при этом русло не имеет тенденции смещения в сторону, прирусловые валы быстро разрастаются и приподнимают реку над окружающей равниной. Такие поймы можно наблюдать в местах, тяготеющих к погружению: в низовьях Кубани, Терека, Риони, По и др.

Речные террасы. Речными террасами называют ступенеобразные формы рельефа на склоне речной долины, которые сформированы деятельностью реки. Другие ступени на склонах речных долин, образованные без непосредственного участия реки, называют псевдотеррасами. К ним относятся оползневые террасы, выступы более устойчивых к денудации пластов, расположенные на склоне долины выше речных террас, плечи трогов, моренные террасы оседания в результате термокарста, боковые морены горных ледников, конусы выноса временных водотоков. Пойма реки может рассматриваться как самая низкая и молодая терраса. Каждая речная терраса состоит из четырёх геометрических элементов двух поверхностей - субгоризонтальной площадки и склона (уступа) и разделяющих их двух структурных линий – бровки (линия выпуклого перегиба) и тылового шва (линия вогнутого перегиба Речные террасы являются остатками плоского пойменного днища эрозионной долины, которое перестало затопляться в половодье в результате продолжающегося врезания реки.

Такую последовательность процессов эрозии и аккумуляции называют эрозионно-аккумулятивным циклом. Нередко он охватывает реку на всём её протяжении или в значительной ее части – тогда возникают цикловые террасы, которые хорошо прослеживаются вдоль по долине. Помимо цикловых часто встречаются локальные террасы, образование которых происходило на ограниченном участке речной долины. Причиной образования локальных террас могут послужить подпруживание реки (обвалом, оползнем, лавовым потоком, пролювиальным конусом выноса), локальные тектонические движения, местные изменения объёма твёрдого стока реки и другие факторы.

В строение речных долин различают эрозиоэнные, эрозионно- аккумулятивные и аккумулятивные. У эрозионных террас мощность аллювия невелика.

У эрозионно-аккумулятивных террас (их также называют цокольными) мощность аллювия больше. Аллювий слагает значительную часть склона, внизу которого выходят коренные породы

Склоны аккумулятивных террас полностью сложены аллювием. Комплексы аккумулятивных террас также могут иметь разную структуру.

С вертикальными тектоническими движениями связаны деформации террас.

Классификация речных долин. По форме поперечного профиля различают теснины, ущелья или каньоны, «U» – образные, ящикообразные и корытообразные.

Теснинами называют молодые глубоко врезанные долины с отвесными или почти отвесными склонами.( клямм). Об ущельях говорят, когда склоны долины, хотя и крутые, но не отвесные, и поперечный профиль долины V-образный. Каньоны (от испанского слова, "труба") представляют собой узкие, крутостенные, глубоко врезанные долины. В отличие от теснин и ущелий, они способны длительное время сохранять неизменной крутизну склонов. Последнее связано либо с засушливым климатом, либо с легкопроницаемыми для воды породами – трещиноватыми известняками и песчаниками, пористыми туфами. Иногда о каньонах говорят только применительно к столовым странам с горизонтальным залеганием пластов. Самый типичный пример такого рода долин – Большой Каньон в среднем течении реки Колорадо в США.

“U”- образной формой обладают троги - долины горных рек, претерпевшие длительную ледниковую обработку. Ящикообразные долины имеют широкое не террасированное днище с достаточно низкими и очень крутыми склонами. Такие долины характерны для областей перехода от горных к равнинным ландшафтам. Корытообразные долины характерны для равнинных рек с хорошо развитым террасовым комплексом.

Диссимметрия долин может быть вызвана различными причинами. Важнейшим фактором диссимметрии является неравномерность боковой эрозии рек.

Однако существует и стабильная диссимметрия склонов. Она имеет планетарную, тектоническую, дизъюнктивную или климатическую природу. Диссимметрия планетарного происхождения проистекает из закона Бэра-Бабинэ. Согласно этому закону все движущиеся по поверхности Земли тела под влиянием силы Кориолиса отклоняются в северном полушарии вправо, а в южном – влево. Отсюда реки северного полушария подмывают преимущественно правый берег, а реки южного – левый. Отклоняющее влияние вращения Земли вокруг своей оси очень незначительно и проявляется лишь спустя длительное время у таких полноводных рек, как Волга, Днепр, Дон. У рек молодых и не столь полноводных эта диссимметрия практически незаметна. Диссимметрия тектонического происхождения связана с тем, что река постепенно как бы сползает вниз по склону активного поднятия в сторону участка стабильного или опускающегося. Тектонически обусловленный общий уклон ЗП приводит к неравенству стока со склонов долин, которые перпендикулярны этому уклону. Как следствие, склоны долин, совпадающие с направлением общего уклона, будут разрушаться быстрее, а противоположные - дольше сохранят свою первичную крутизну . Диссимметрия речных долин связана также и с особенностями геологического строения, в условиях когда размываемые породы различаются по устойчивости к эрозии. Примерами такой диссимметрии служат долины рек, протекающих вдоль куэст по контакту магматических и осадочных пород , вдоль уступов, приуроченных к дизъюнктивным дислокациям . Дисимметрия климатического происхождения связана с неравномерной увлажнённостью и прогревом склонов разных экспозиций. Особенно отчётливо она проявляется в условиях дефицита влаги и тепла. Например, склоны южной экспозиции (обращённые на юг) в областях многолетней мерзлоты летом прогреваются значительно лучше, чем склоны северной экспозиции. Это приводит к более длительному и глубокому протаиванию на них мёрзлого грунта, активному протеканию процессов солифлюкции и, следовательно, к более быстрому выполаживанию.

По отношению к геологическому строению различают речные долины нейтральные, продольные и поперечные. Нейтральные долины не обнаруживают зависимости от геологического строения. Они чаще всего наблюдаются у рек низменностей, где в условиях горизонтального залегания пластов характер пород на поверхности не меняется на больших расстояниях.

В областях моноклинального залегания пластов, складчатых, разрывных дислокаций и др. одни долины располагаются вдоль основных структурных направлений – это продольные долины, а другие, пересекающие эти направления поперек или под большим углом, - поперечные. Выделяют также долины диагональные к простиранию геологических образований. В зависимости от типа геологических дислокаций приуроченные к ним продольные долины и их отрезки делятся на: синклинальные, антиклинальные, моноклинальные, а также долины, предопределённые разломами и долины-грабены .

Синклинальные долины часто отличаются неустойчивостью обоих склонов, где широко развиты оползневые процессы. Этому благоприятствуют падение пластов пород вниз по склону и чередование в разрезе слоёв водопроницаемых и водоупорных.

Антиклинальные долины закладываются позже синклинальных - когда пятящаяся эрозия притоков рек с синклинальными долинами добирается до осей антиклинальных складок, которые в первичном тектоническом рельефе соответствуют возвышенностям. Однако их развитие протекает быстро, поскольку в сводах антиклиналей породы зачастую сильно раздроблены и легко поддаются эрозии.

У моноклинальных долин склоны различаются по крутизне: срезающий пласты крутой склон весьма сухой, на нём почти не развиваются притоки, пологий склон, совпадающий с падением пластов, напротив, собирает на себе основной сток и здесь же могут развиваться оползни.

Долины, предопределённые разломами, образуются там, где реки «используют» зоны повышенной трещиноватости и дробления пород. Грабены также часто являются естественным вместилищем для рек и их долин. Классическим примером является Рейнский грабен между французскими Вогезами и немецким Шварцвальдом, занятый долиной среднего Рейна. Вообще продольные долины (участки долин) характеризуются спрямлённостью в плане, выдержанностью поперечного профиля, часто большой длиной.

Поперечные участки долин сильно отличаются от продольных. Они обычно короче, поперечный профиль долин в их пределах часто меняется, частая смена пород при пересечении рекой геологической слоев «вкрест простирания» отражается и в продольном профиле таких участков. Для них нередки быстрины, пороги, водопады.

Происхождение поперечных или сквозных (река прорывается сквозь возвышенность) участков речных долин может быть различное. В горных странах многие из них образовались в результате постепенного перепиливания хребтов регрессивной эрозией рек . Очень характерными сквозными отрезками речных долин являются антецедентные участки (от лат. antecedens – предшествующий).

Нередки также поперечные речные долины эпигенетического (наложенного) происхождения. Они сначала закладываются в горизонтальных слоях маломощного платформенного осадочного чехла. Постепенно врезаясь и размывая осадочные породы, эти долины достигают погребённого рельефа фундамента платформы и накладываются на него сверху, сохраняя своё первоначальное направление и прорезая обнажающиеся возвышенности.