R
i,Поверхностные
текучие воды – один из важнейших
факторов преобразования рельефа Земли.
Совокупность геоморфологических процессов,
осуществляемых текучими водами, получила
наименование флювиальных.
Строго говоря делювиальный процесс так
же, как и микросели, следует относить к
флювиальным процессам. Поэтому следует
оговориться: в данной главе термин «флювиальные
процессы» мы будем употреблять в более
узком смысле, имея в виду те процессы и
явления, которые осуществляются линейными
потоками движущейся воды, или водотоками.
Некоторые
общие закономерности работы водотоков
Водотоки
или, как их еще можно назвать, русловые
потоки, производят разрушительную работу
– эрозию, перенос
материала и его аккумуляцию
и создают выработанные (эрозионные)
и аккумулятивные формы
рельефа. Те и другие теснейшим образом
связаны друг с другом, так как то, что было
унесено водой в одном месте, откладывается
где-либо в другом. Размыв и аккумуляция
материала часто сменяют друг друга во
времени и пространстве, поэтому не
существует геоморфологических комплексов,
где были бы развиты исключительно формы
одного из этих двух генетических типов.
Можно только различать области
преобладающей эрозии и преобладающей
аккумуляции. Однако на суше эрозионные
формы рельефа пользуются большим развитием
и распространением, чем аккумулятивные.
Обусловлено это тем, что значительная часть
обломочного материала, переносимого
постоянными и временными водотоками,
выносится в моря и океаны и откладывается
на дне, образуя толщи морских осадочных
пород.
Эрозионная
работа водотока осуществляется за счет
живой силы потока, корразии (воздействия на
дно и берега влекомыми водным потоком
обломками) и химического воздействия на
породы, слагающие дно и берега реки.
Наибольшее
значение имеет живая сила, или энергия
потока, которая может быть выражена
формулой
F
= mv2/2,
где F
– энергия потока, m
– масса воды, v
– скорость течения.
Следует
отметить, что масса воды пропорциональна
расходу потока, что же касается скорости
течения, то она находит выражение в формуле
Шези:
v=C
R
i,
где С – коэффициент,
зависящий от шероховатости русла, R
– гидравлический радиус (отношение
площади живого сечения водотока к
смоченному периметру русла), i
– уклон.
Таким
образом, чем многоводнее поток и круче
уклон, тем больше его живая сила и
эродирующая способность. Однако поток
будет эродировать лишь в том случае, если не
вся живая сила текучей воды расходуется на
перенос твердого материала и на
преодоление сопротивления.
В
противном случае в русле потока будет
происходить аккумуляция.
В
эрозионной работе водотоков различают донную
эрозию, направленную на углубление (врезание)
русла водотока, и боковую
эрозию, ведущую к расширению вреза в
стороны. В работе любого водотока почти
всегда можно обнаружить признаки обоих
видов эрозии. Однако интенсивность их будет
меняться в зависимости от уклона русла,
геологического строения территории, по
которой протекает водоток, стадии развития
водотока (его возраста) и ряда других причин.
Преобладание того или иного вида эрозии
накладывает отпечаток, прежде всего на
морфологию (форму) долин русловых потоков.
Узкие, глубокие и относительно спрямленные
долины свидетельствуют об интенсивном
врезании текущих по ним водотоков. Напротив,
широкие, плоскодонные долины с прихотливо
извивающимися руслами водотоков говорят о
преобладании боковой эрозии.
Ширина
долины водотока зависит от его величины,
состава пород; прорезаемых водотоком,
уклона местности и ряда других факторов.
Углубление русла водотока также происходит
не беспредельно. Оно ограничивается, прежде
всего, уровнем водного бассейна (озера, моря),
куда впадает водоток. Этот уровень
называется базисом
эрозии. Общим базисом эрозии
для русловых водотоков является уровень
Мирового океана. Наряду с ним различают местные базисы эрозии, которые могут
располагаться на любой высоте.
Возникновение местных базисов эрозии чаще
всего определяется геологическим
строением ложа (русла) потока. Выходы
прочных пород, пересекающих русло,
неизбежно вызывают замедление врезания, и
на каком-то отрезке времени профиль русла
на участке выше этого выхода будет
приспосабливаться к такому временному
базису.
Поскольку
уровень воды в реке является базисом эрозии
впа-давщих в него притоков, то местным
базисом эрозии также часто называют
уровень дна долины по отношению к
прилегающей поверхности водосбора, который
она дренирует.
Выше
базиса эрозии водоток будет врезаться до
тех пор, пока не сформирует профиль, в
каждой точке которого живая сила потока
окажется уравновешенной сопротивлением
подстилающих пород размыву, и
транспортирующая способность потока
окажется выровненной по всей его длине.
Такой профиль называется выработанным продольным профилем или
профилем равновесия. Идеальный
профиль равновесия (плавная вогнутая
кривая, рис.14 А), может быть выработан только
при определенных условиях: 1) при однородном
составе пород, размываемых водотоком на
всем его протяжении, и 2) при постепенном
увеличении количества воды по направлению
от истока к устью.
Рис. 14.
Глубинная и боковая эрозия.
А—предельная эрозионная кривая
потока, БЭ—базис эрозии; Нi—уровень
истока, Нb—уровень
базиса эрозии; Hi
— Нb,—
разность уровней
истока и базиса эрозии; л — уклон потока. Б —
регрессивное развитие оврага: а — в
разрезе, б—в плане
ЭП—эмбриональная промоина; 1,
2, 3, 4—последовательные стадии
развития. В — переход глубинной
эрозии в боковую, в — развитие
глубинной эрозии; ПЭК — положение
предельной эрозионной кривой; г—развитие
боковой эрозии и начало образования
аллювия; д —
дальнейшее развитие боковой эрозии о
образованием поймы, ПВ—уровень
паводковых вод, МВ—уровень меженных вод
В
природной обстановке поверхность, по
которой течет водоток, обычно сложена
породами разного состава, а, следовательно,
и разной устойчивости к размыву. Породы
более податливые размываются легче, менее
податливые задерживают глубинную эрозию. В
таком случае продольный профиль водотока
приобретает вид сложной кривой,
характеризующейся чередованием участков с
разными уклонами. Однако даже тогда, когда
водоток смог бы выработать профиль
равновесия, он не представлял бы плавную
кривую. Обусловлено это тем, что, во-первых,
равновесие между живой силой потока и
сопротивлением горных пород размыву для
разных пород будет достигнуто при разных
уклонах; во-вторых, изменение водности
потока, а следовательно, и его живой силы
происходит не постепенно, а скачками.
Скачки обусловлены впадением крупных
притоков.
Таким
образом, в процессе врезания русла
продольный профиль водотока должен
проходить несколько стадий, а именно:
стадию невыработанного профиля; стадию
выработанного профиля; стадии предельного
профиля. Под последним понимается такой
профиль, когда в любой точке русла не
происходит ни врезания, ни аккумуляции, а
вся энергия реки затрачивается на
транспорт. Это состояние теоретически
может быть достигнуто каждым водотоком,
однако сложность и изменчивость
географических и геологических условий, в
которых происходит выработка русла,
практически делает недостижимым такое
состояние.
Невыработанный
продольный профиль потока характеризуется наличием водопадов,
порогов, быстрин.
Водопадом
называют
место, где ложе потока образует уступ, с
которого вода падает вниз. Различают
несколько видов водопадов: 1) ниагарский,
когда масса воды низвергается широким
фронтом, а его ширина равна или больше
высоты (рис. 15); 2) иосемитский,
или каскадный – вода
падает сравнительно узкой струей иногда с
громадной высоты (водопад Энджей в
Венесуэле имеет высоту 980 м), причем струя
нередко разбивается на ряд каскадов,
соответствующих отдельным уступам; 3) карельский,
или падун, – крутой
(до 400), но не отвесный участок русла (например,
водопад Иматра на реке Вуоксе). Ряд уступов,
образующих серию небольших водопадов,
называют катарактами, небольшие
положительные неровности русла, – порогами.
Участки
русла с более крутым падением и более
высокими скоростями течения получили
название быстрин.
Генезис
уступов в продольном профиле потоков может
быть различным: либо они связаны с
неровностями «первичного» рельефа,
генезис которых также может быть различным,
либо с препарировкой стойких пород (в
результате глубинной эрозии потока или
роста тектонической структуры на его пути),
либо с загромождением русла обвальными
массами или выносами материала из боковых
долин.
Рис.
15. Ниагарский водопад в Северной Америке.
Характеризуя
общие закономерности работы водотоков,
следует сказать о регрессивной эрозии, в результате
которой водотоки, заложившиеся на склонах
речных долин, имеют тенденцию продвигаться
своими вершинами в глубь междуречий.
Общей
особенностью эрозионной работы водотоков
является ее избирательный, селективный
характер. Вода при выработке русла как бы
выявляет наиболее податливые для врезания
участки, приспосабливаясь к выходам более
легко размываемых пород или к тем участкам,
где сопротивляемость пород ослаблена по
тектоническим причинам: к осевым зонам
складок, к тектоническим трещинам, разломам,
зонам дробления пород.
Материал,
полученный в результате эрозионной работы
постоянных водотоков, переносится вниз по
течению. Транспортировка его
осуществляется различными способами: 1)
волочением обломков по дну; 2) переносом
мелких частиц во взвешенном состоянии; 3) в
растворенном виде; 4) в виде обломков,
вмерзших в лед. Состав обломочного
материала и его соотношение с веществами,
находящимися в растворенном состоянии,
зависит от характера водотока (равнинный
или горный водоток), состава пород,
слагающих бассейн руслового потока, от
климата и источника питания водотока.
Несмотря на слабую минерализацию вод
подавляющего числа постоянных водотоков (рек),
перенос ими растворенных веществ
исчисляется миллионами и десятками
миллионов тонн. Так, река Енисей ежегодно
выносит в море 30 млн. т растворенных веществ,
Волга – 46,5 млн. т и т.д. Взвешенный
материал переносится реками также в
огромном количестве. Тот же Енисей ежегодно
выносит в море около 12 млн. т взвесей, Нил
– 88 млн. т, Инд – 400 млн. т и т. д.
Движение
донных наносов находится в строгой
зависимости от скорости течения.
Максимальная
масса частицы, которую может переносить
поток, пропорциональна шестой степени
скорости течения. Эта зависимость
выражается формулой Эри:
где
– масса частицы, А
– коэффициент, зависящий от уклона дна,
формы частицы, ее массы и глубины потока, v – скорость течения.
Эта
зависимость дает возможность объяснить
большую разницу в величине обломков, переносимых
горными и равнинными реками или одной и той
же рекой в межень и в половодье, когда с
увеличением массы воды увеличивается и
скорость ее течения.
Отложения,
формируемые постоянными водными потоками (реками),
называются аллювиальными
или просто аллювием. Аллювий
заметно отличается от других генетических
типов континентальных отложений (склоновых,
ледниковых и др.) прежде всего
сортированностью и окатанностью обломков.
Сортировка и окатывание обломочного
материала, слагающего аллювий, происходит
во время его транспортировки и начинается
сразу, как только обломки попадают в водный
поток. Окатывание обломков происходит
вследствие ударов и трения их друг о друга,
а также о дно и берега водотока. В
результате неокатанные обломки становятся
окатанными: глыбы превращаются в валуны,
щебень – в гальку, дресва – в гравий. В
процессе переноса обломки не только
окатываются, но и истираются. Поэтому с
течением времени валуны переходят в гальку,
галька – в гравий, гравий в песок.
Следовательно, вниз по течению
аллювиальные отложения становятся все
более и более мелкозернистыми, если в
описанный процесс не вмешиваются
посторонние факторы – поступление
крупнообломочного материала в результате
обвалов берегов, выноса временных
водотоков и т.п. Меняется вниз по течению и
состав аллювия. Происходит это вследствие
того, что менее прочные минералы и породы
истираются быстрее, чем более прочные, а
также за счет воздействия воды на
растворимые породы и минералы. В процессе
транспортировки происходит сортировка
обломков по массе и величине.
Работа
временных водотоков и создаваемые ими
формы рельефа
Исходная
форма временно действующих водотоков – эрозионная
борозда, возникающая на делювиальных
склонах при переходе плоскостного смыва в
линейный. Глубина борозд от 3 до 30 см, ширина
равна или немного превосходит глубину.
Поперечный профиль эрозионных борозд имеет
V-образную или ящикообразную форму. Стенки
борозд крутые, часто отвесные. После
прекращения стока склоны быстро
выполаживаются, ширина борозд
увеличивается. Обычно борозды,
располагаясь в нескольких метрах друг от
друга, образуют разветвленные системы.
Глубина и морфологическая выраженность
борозд вниз по склону постепенно
увеличивается по мере увеличения
количества стекающей воды.
На
распаханных склонах и склонах с
разреженным растительным покровом борозды
с течением времени превращаются в эрозионные
рытвины (промоины), глубина которых может
достигать 1,0 – 2,0 м, ширина – 2,0 – 2,5 м.
Склоны рытвин также характеризуются
большой крутизной, местами они отвесные,
поперечный профиль их чаще всего V-образный.
Однако не каждая эрозионная борозда
превращается в промоину. Для образования
последней нужен более мощный водоток, а
следовательно, и большая площадь водосбора.
Поэтому рытвины встречаются на склонах
значительно реже эрозионных борозд и
обычно отстоят друг от друга на десятки
метров.
Эрозионные
борозды и рытвины в легко поддающихся
размыву породах (песок, суглинок, лесс и др.)
могут образоваться в течение одного ливня
или за несколько дней весеннего
снеготаяния. В дальнейшем рытвины служат
коллектором для дождевых и талых вод.
При
достаточном водосборе часть рытвин,
углубляясь и расширяясь, в процессе вреза,
постепенно превращается в овраги.
Глубина оврагов 10 – 20 м, но может
достигать 80 м, ширина (от бровки до бровки) 50
и более метров. Склоны оврагов крутые, часто
отвесные. Поперечный профиль оврагов V-образный.
Иногда
овраги характеризуются плоским дном,
ширина которого не превышает нескольких
метров. Овраг отличается от рытвины не
только своими размерами, но и тем, что он
имеет свой собственный продольный профиль,
отличный от профиля склона, который он
прорезает. Продольный профиль рытвины, как
правило, повторяет продольный профиль
склона, хотя и в несколько сглаженном виде.
Овраг
– активная эрозионная форма. Наиболее
подвижной является его вершина, которая в
результате регрессивной (пятящейся) эрозии
может выйти за пределы склона, на котором
возник овраг, и продвинутся далеко в
пределы междуречий. Поэтому овраги
характеризуются значительной длиной,
исчисляемой сотнями метров и даже
километрами.
Растущая
вершина оврага может иметь различный вид.
Часто овраг начинается сразу отвесным
уступом – вершинным
перепадом – высотой 1,0 – 3,0 м, со всех
сторон окруженным полого наклоненной к
нему поверхностью. Иногда в вершинах
оврагов наблюдаются нечетко выраженные в
рельефе понижения, имеющие в плане
эллипсовидную, округлую или (часто) округло-лопастную
форму. Такие формы, рельефа называют водосборными
понижениями. Иногда выше вершины оврага
располагаются слабо углубленные (1,0 – 3,0 м),
линейно вытянутые понижения, имеющие
корытообразный поперечный профиль и
задернованные пологие склоны, которые без
четко выраженных бровок переходят в
поверхность междуречий. Такие формы
рельефа получили название ложбин.
Заканчиваются ложбины едва заметными в
рельефе безрусельными понижениями типа деллей.
Их называют еще потяжинами.
На топографических картах, даже
крупномасштабных, потяжины, как правило, не
находят отображения, но хорошо видны на
крупномасштабных аэрофотоснимках,
особенно на пашнях и участках с разреженным
растительным покровом. Ложбины с
привязанными к ним потяжинами в
значительном большинстве случаев являются
не следствием развития оврагов, а причиной
их возникновения. Поэтому овраги,
заложившиеся по ранее существовавшим
эрозионным формам, называются донными,
вторичными или вложенными
оврагами, а возникшие на склонах речных
долин и, развившиеся из более мелких
эрозионных форм, – береговыми
или первичными.
С
ростом оврага в длину и выработкой
продольного профиля эрозионная сила
стекающей воды уменьшается. Склоны оврага
выполаживаются, на них появляется
растительность. Расширяется дно оврага как
за счет продолжающейся боковой эрозии, так
и за счет отступания склонов в результате
склоновых процессов. Овраг превращается в балку.
Переход оврага в балку совершается не
сразу на всем его протяжении. Процесс этот
начинается с нижней, наиболее древней части
оврага и постепенно распространяется вверх.
В
дно балки в дальнейшем может снова
врезаться овраг. При неоднократном
врезании донных оврагов в
балке образуются площадки-ступени,
сложенные балочным аллювием,– балочные террасы.
Овражный
и балочный аллювий отличается низкой
степенью сортировки материала. Обычно
наиболее грубый материал приурочен к
нижней части разреза, более тонкий к
верхней части. Однако и тот и другой
отсортированы плохо, песчано-суглинистый
материал «засорен» щебнем и плохо
окатанными валунами, слоистость грубая и не
всегда четко выражена.
Выносимый
из оврагов и балок материал, если он не
уносится рекой, откладывается в устьях,
образуя конусы выноса. Материал,
слагающий конусы выноса временных
водотоков, называется пролювием. Состав пролювия зависит
от характера осадков, слагающих склон,
прорезаемый оврагом или балкой, стадии
развития оврага и характера стока дождевых
и талых вод. В целом, для него характерна
плохая сортировка материала, слабая
окатанность обломков, уменьшение размера
частиц от вершины конуса выноса к его
основанию и от его осевой линии к краям.
Овражная
эрозия – природное бедствие, наносящее
большой ущерб народному хозяйству. Рост
оврагов уменьшает площадь угодий,
пригодных для земледелия. Известно немало
примеров превращения ранее богатых
пахотных земель в непригодные для
земледелия, изборожденные оврагами площади.
Скорость
овражной эрозии очень большая. На Нижнем
Дону, например, скорость роста оврагов
составляет в среднем 1 – 1,5 м в год, на
Ставрополь (Северный Кавказ) – до 3 м в год.
Исследования Б.Ф.Косова показали, что
современные физико-географические условия
тех районов, для которых характерна густая
овражная сеть (Черноземный центр
европейской части России, Ставрополь,
Приволжская возвышенность, Средний запад
США и многие другие), в целом неблагоприятны
для развития оврагов. Овражная эрозия здесь
порождена хозяйственной деятельностью
человека: интенсивной распаханностью,
неправильными севооборотами, неумеренным
выпасом скота. Нередко овраги зарождаются
на склонах по колеям грунтовых дорог.
Следующей
стадией развития эрозионных форм,
создаваемых временными водотоками,
является речная долина с постоянным
водотоком. Все более углубляющаяся
эрозионная форма может достигнуть уровня
грунтовых вод, которые дают начало речке.
Однако
в описанном генетическом ряду: эрозионная
борозда – рытвина – овраг – балка
– речная долина – вовсе не обязателен
переход одних форм в другие или
возникновение одних форм из других. Выше
уже говорилось, что не каждая эрозионная
борозда превращается в рытвину и не каждая
рытвина – в овраг.
Овраг еще в период энергичной глубинной
эрозии может врезаться до уровня грунтовых
вод и, минуя балочную стадию, превратиться в
долину ручья с постоянным водотоком. Точно
так же не каждая балка может превратиться в
речную долину, и не каждая балка в своем
развитии проходила овражную стадию. Так, в
условиях гумидного климата на территориях,
покрытых лесом, многие эрозионные формы
типа балок никогда не были оврагами и
формировались изначально по типу балок или
ложбин.
Определенную
специфику имеет деятельность временных
водотоков в горах. В горах в верховьях
водотоков обычно образуются четко
выраженные в рельефе водосборные воронки – углубления
в виде амфитеатров, склоны которых
прорезаны эрозионными бороздами и
рытвинами, ветвящимися кверху и
сходящимися к основанию воронки, откуда
начинается канал стока.
Последний представляет собой тянущуюся
вниз по склону глубокую и узкую рытвину
овражного типа с V-образным поперечным
сечением. У нижнего конца канала стока
формируется конус выноса (рис.).
Значительная крутизна продольных профилей
и большие перепады высот между верховьями и
устьями обусловливают интенсивную
разрушительную работу временных потоков
гор.
Особенно
большую работу временные горные водотоки
осуществляют в условиях жаркого и сухого
климата. Здесь на склонах, лишенных
растительного покрова, процессы
выветривания протекают очень интенсивно.
Этому в значительной мере способствует
удаление рыхлых продуктов выветривания с
крутых склонов гор.
Скопившиеся
в нижних частях склонов и в понижениях
продукты выветривания большую часть года
остаются сухими. Во время сильных ливней (свойственных
аридным областям) или интенсивного
весеннего снеготаяния большие массы быстро
текущей с гор воды захватывают
накопившиеся продукты выветривания и
превращаются в грязекаменные потоки,
называемые селями. Сели
– грозное явление природы, с которым
трудно бороться даже при использовании
современных технических средств. Нередко
сели наносят большой ущерб населению,
сельскохозяйственным угодьям,
промышленным и иным объектам,
расположенным в селеопасных районах.
Временные
водотоки, зарождающиеся на склонах гор
аридных стран, при выходе из гор образуют
обширные пролювиальные
равнины, окаймляющие подножья гор.
Равнины формируются за счет слияния
многочисленных конусов выноса и имеют
обычно волнистый продольный профиль (вдоль
подножья гор). Состав пролювия и
распределение в нем материала зависит от
тех же факторов, которые определяют
строение конусов выноса оврагов.
Если
временные горные водотоки впадают в реку,
их конусы выноса способны оттеснить или
даже перегородить долину реки, образовав
временную плотину. Прорыв такой плотины
скопившейся выше по течению водой может
привести к возникновению селя в долине реки.
Подрезанные
рекой конусы выноса временных водотоков
образуют в долинах горных рек
псевдотеррасы, которые морфологически
похожи на настоящие речные террасы.
Отличаются от них строением и составом
слагающего их материала. Существенной
особенностью псевдотеррас является их
невыдержанность по простиранию и
значительные колебания относительных
высот на коротких расстояниях.
Работа
рек. Речные долины
Постоянные
водотоки — реки — в процессе своей
деятельности вырабатывают линейные
отрицательные формы рельефа, называемые речными
долинами. Основные элементы речной
долины — русло, пойма, речные террасы.
Русло
реки — наиболее
углубленная часть речной долины, по которой
протекает речной поток в межень (Межень — самый низкий
уровень воды в реке, наступающий летом
после полного спада весеннего половодья).
Русла рек различаются по ширине и
морфологии в плане. Однако в их строении
имеется и целый ряд общих черт. В русле
каждой реки наблюдаются перекаты и плёсы,
чередование которых вдоль течения реки
нарушает равномерность уклона речного дна.
Типичный для равнинной реки перекат —
большая песчаная гряда, пересекающая русло
под углом 20—30° (рис. 16). Гряда
асимметрична: склон ее, обращенный против
течения, отлогий, склон, совпадающий с
направлением течения,— крутой (15—30°).
Крутой склон называется подвальем. Примыкающие
к берегам и возвышающиеся над меженным
уровнем расширенные части гряды переката
называются побочнями; тот из них,
который расположен ниже по течению,
называется нижним побочнем,
противоположный — верхним.
Рис.
16. Элементы переката: А — план в
изобатах; Б — профиль по линии стрежня (по
Н. И. Маккавееву):
а —
поверхность побочней. возвышающихся над
меженным уровнем воды; б — линия стрежня; в
— берега меженного русла; 1, 2, 3, — изобаты
Глубокая
часть русла у противоположного побочню
берега называется плёсовой лощиной, или
плёсом, а седловина между побочнями— корытом
переката. Корыто переката обычно
ориентировано под
углом (от 20 до 50°) к продольной оси русла, и
меженный поток реки, огибая нижний побочень,
переваливает на участке переката от одного
берега к другому. Так же ведет себя и
стрежень реки (Стрежень — линия
наибольших поверхностных скоростей
течения).
Кроме
описанной простой формы переката
встречаются и другие, в том числе перекаты-россыпи
— сплошные обмеления русла без
отчетливо выраженных побочней. У
меандрирующих рек (меандры (по названию извилистой реки
Меандр в Малой Азии) — изгибы,
образованные рекой),
или рек с излучинами, плёсы приурочены к
вогнутым участкам берега, перекаты
пересекают ось реки под острым углом от
выпуклого участка берега одной излучины к
выпуклому участку берега нижележащей по
течению излучины. Перекаты располагаются,
следовательно, в тех местах, где русло имеет
сравнительно малую кривизну, меняющую свой
знак на обратный. Самая глубокая часть
плёса и самая мелкая часть переката
несколько сдвинуты вниз по течению
относительно точек наибольшей и наименьшей
кривизны русла (рис. 17).
Рис.
17. Распределение плёсов и перекатов у
меандрирующих рек:
а
— поверхность
побочней, возвышающихся над меженным
уровнем воды; б — тела перекатов; в
— плёсовые лощины (густота штриховки
пропорциональна глубине); 0, 1, 2,— изобаты
Большинство
перекатов перемещается вниз по течению
реки. Перемещение их происходит
преимущественно во время половодья со
скоростью от нескольких дециметров до
нескольких сотен метров в год. Перемещаясь
вниз по течению, побочни перекатов вызывают
местный размыв противоположного берега. У
больших равнинных рек при прохождении
побочня переката противоположный берег
может отступить на 100 и более метров.
Аллювий,
слагающий перекаты, характеризуется
довольно хорошей сортировкой и четкой
косой слоистостью. Аллювий плёсов менее
сортирован. В основании аллювиальных
отложений плёсов часто можно наблюдать базальную
(т. е. лежащую в основании аллювиальной
серии отложений) фацию аллювия, представленную
крупнообломочным материалом. О
формировании этой фации аллювия несколько
подробнее будет сказано ниже.
В
руслах рек часто встречаются и такие формы
рельефа, как острова. Разделение (фуркация)
русла и образование островов обычно служит
признаком повышенной аккумуляции на данном
участке реки несомого ею обломочного
материала. Особенно много островов, делящих
русло на множество рукавов, наблюдается: а)
в дельтах рек, б) при выходе горных рек на
равнину, в) в местах пересечения рекой
отрицательных геологических структур,
испытывающих погружение в настоящее время,
г) в межгорных впадинах, расположенных
между поднимающимися хребтами. Во всех этих
случаях аккумуляция материала является
следствием падения скоростей течения в
связи с уменьшением уклонов. Большинство
речных островов имеет высоту, не
превышающую высоты поймы, и затопляется в
половодье.
Общая
схема образования аккумулятивного острова
такова: в стрежневой зоне реки удельный
расход наносов обычно максимальный, и
поэтому при общем замедлении скорости
течения (в результате подпора или
уменьшения уклона) интенсивность
аккумуляции здесь больше, чем у берегов. На
стрежне реки вырастает осерёдок— не
закрепленная растительностью отмель, лишь
немного поднимающаяся над уровнем межени.
Появление осерёдка приводит к разделению
русла на протоки. В каждом из протоков в
стрежневой зоне также может образоваться
осерёдок, вызывающий более дробное деление
потока, и т. д. С течением времени осерёдок,
покрываясь растительностью, наращивается
за счет аккумуляции наносов полых вод и
постепенно становится островом. Остров
перемещается вниз по реке за счет размыва
его верхней по течению части — приверха
и наращивания нижней — ухвостья. В
местах интенсивной аккумуляции верховья
островов могут неремещаться против течения
реки. Такой регрессивный рост островов
происходит за счет причленения к их
приверхам осередков, спускающихся с
вышележащего участка реки.
Излучины
русла, их элементы и форма. Классификация
излучин
Извилистость
характерна для равнинных и полугорных рек,
находящихся в стадии врезания или
стабильного состояния продольного профиля.
Менее характерны излучины для рек в стадии
аккумуляции. Лучше всего развиты излучины (меандры)
у равнинных рек с глинистыми или
суглинистыми берегами, несущими много
наносов.
Полная
излучина (рис. 18) состоит из двух изгибов
— колен, в пределах каждого колена
различают вершину и крылья изгиба. Проекция
излучины на продольную ось долины
называется ее шагом L. Выделяют также радиус
излучины г. Величина, обратная радиусу,
называется кривизной изгиба 1/r, а
расстояние от вершины колена до продольной
оси долины — стрелой прогиба Н, пространство
суши внутри изгиба — шпорой. Удвоенная
величина стрелы прогиба представляет собой
ширину пояса меандрирования В (Если h (стрела прогиба)
определяется по оси русла, то ширину пояса
меандрирования можно высчитать по
следующей зависимости: В — 2h+b, где b—:
ширина русла).
Отношение длины излучины, измеренной по оси
русла, к ее проекции на продольную ось
долины называется коэффициентом
извилистости. В среднем коэффициент
извилистости меандрирующих рек равен 1,5, на
отдельных участках до 2 и более.
Рис.
18. Элементы излучин: I. — шаг излучины; r — радиус
излучины; h — стрела
прогиба; В — ширина пояса
меандрирования; b — ширина русла
В
плане излучины могут иметь различную форму.
У равнинных рек чаще всего сегментные
излучины, образованные дугами круга (рис.
19, А). Значительно распространены синусоидальные
(рис. 19, Б) (преимущественно на
полугорных реках) и омеговидные (рис. 19,Г)
излучины (на малых равнинных реках). У
омеговидных излучин шпора пережата у
основания крыльев, где образуется шейка
излучины. Реже встречаются сундучные (рис.
19, В) и заваленные (рис. 19, Д) излучины.
Нередки сложные излучины (рис. 19, Е),
имеющие вторичные изгибы.
Рис.
19. Формы излучин в плане: А
— сегментные; Б
— синусоидальные; В — сундучные; Г
— омеговидные; Д— заваленные; Е
— сложные
Различают
также первичные и вторичные излучины. Первичные
излучины, обусловлены рельефом земной
поверхности, на которой заложился водоток. Вторичные
излучины формируются в результате работы
самого водотока. Первичные меандры
отличаются от вторичных невыдержанностью
размеров радиусов кривизны и вообще
неправильностью изгибов водотока. Ярким
примером первичной излучины может служить
Самарская лука на Волге, огибающая
Жигулевские горы.
Среди
вторичных излучин выделяют три типа:
вынужденные, свободные и врезанные.
Вынужденные
меандры образуются в
результате отклонения русла речного потока
каким-либо препятствием: выходом скальных
пород на дне долины, конусами выноса
боковых притоков и т. п. Для вынужденных
меандр характерны невыдержанность
размеров и отсутствие закономерностей в их
конфигурации и пространственном
размещении.
Свободные,
или блуждающие,
меандры создаются самой рекой среди
рыхлых аллювиальных осадков, слагающих
пойму реки. Склоны долины и террасы в
образовании этих излучин не участвуют.
Форма, размеры и динамика свободных излучин
обусловлены не случайными причинами, а
определяются водностью и режимом реки. Так,
радиус кривизны свободных излучин
пропорционален ширине русла: r=f(b), а
ширина русла, как известно, находится в
прямой зависимости от расхода воды.
Существует определенная связь между
шириной русла и шагом меандра: величина
отношения шага меандра к ширине русла
обычно колеблется от 6 до 12. Наблюдения
показывают, что у небольших (маловодных) и
медленно текущих (равнинных) рек кривизна
излучин больше, а ширина пояса
меандрирования меньше, чем у больших,
многоводных и быстро текущих рек. Таким
образом, каждому водотоку присущи
определенный, зависящий от водоносности и
быстроты течения предельный радиус
кривизны излучин и ширина пояса
меандрирования.
Берега
свободных излучин подвергаются
деформациям направленного характера и
испытывают смещение в продольном и в
поперечном направлениях по отношению к оси
долины реки. Скорости смещения излучин
находятся в прямой зависимости от расхода
воды и уклона и в обратной от высоты берегов
и некоторых других факторов. В процессе
синхронных перемещений в продольном и
поперечном направлениях значительные
изменения может претерпевать форма
свободных меандр. Причины таких изменений
рассмотрены ниже, при описании
формирования поймы.
Врезанные
меандры образуются
из свободных в результате интенсивной
глубинной эрозии. В отличие от свободных
меандр шпоры врезанных меандр не
заливаются в половодье, и в каждую излучину входит выступ
коренного склона долины реки или ее
надпойменных террас, т.е. излучины долины
повторяют излучины русла. Размеры
врезанных меандр обычно больше, чем
свободных. Они также смещаются вниз по
течению и в поперечном к оси долины
направлении, но скорости этих перемещений
на несколько порядков меньше, чем у .свободных
излучин. Смещение врезанных меандр вниз по
течению в условиях прекращения глубинной
эрозии может привести к их уничтожению и
образованию свободных излучин.
Излучины,
определяя гидравлическую структуру изгиба
потока, играют большую роль в формировании
речных долин, и, прежде всего пойм и
слагающих их фациальных разностей аллювия.
Пойма.
Формирование пойменной долины. Строение и
рельеф пойм. Типы пойм
По
определению Н. И. Маккавеева, пойма — это
приподнятая над меженным уровнем воды в
реке часть дна долины, покрытая
растительностью и затопляемая половодьем.
Пойма образуется почти на всех реках, как
горных, так и равнинных, имеющих переменный
уровень воды и находящихся в стадии
врезания аккумуляции или стабильного
состояния продольного профиля. Пойма может
отсутствовать только на участках порожисто-водопадного
русла и в узких ущельях. Высота пойм зависит
от высоты половодья. У рек, впадающих в
крупные приемные бассейны, высота
половодья убывает к устью. В соответствии с
этим убывает и высота поймы. Так,
относительная высота (над меженным уровнем
реки) волжской поймы в районе Саратова 11—
12 м, у Волгограда она снижается до 7 м, а у
Астрахани — до 2,0 м. В сужениях дна долины
сезонная амплитуда уровней больше, чем на
прилегающих участках расширений дна,
поэтому и высота поймы возрастает на первых
и убывает на вторых. Так как высота
половодий изменяется от года к году, то
наиболее высокие участки поймы затопляются
редко, раз в десять или даже в сто лет.
Вследствие этого не всегда легко найти
границу между поймой и надпойменной
террасой. В таких случаях приходится
руководствоваться почвенно-ботаническими
признаками: смена луговых почв почвами
зонального типа и появление в растительном
покрове видов, не выносящих затопления (например,
ковыля), помогают установить границу
разлива, а, следовательно, и границу поймы.
Большая
роль в формировании поймы и слагающих ее
различных фаций аллювиальных отложений
принадлежит боковой эрозии рек. Последняя в
значительной мере обусловливается
первичной извилистостью рек. Рассмотрим
этот процесс на примере развития одной
первичной излучины реки (рис. 20).
Каждая
капля потока по инерции стремится
двигаться прямолинейно. Поэтому при
повороте русла вода устремляется к
вогнутому берегу, подмывает его. Вогнутый
берег становится обрывистым, начинает
отступать, увеличивая кривизну изгиба и
ширину долины реки.
Образовавшийся (вследствие подхода к
вогнутому берегу поверхностных струй)
поперечный уклон водной поверхности
вызывает перемещение донных струй от
вогнутого берега к выпуклому. Возникает
винтообразное движение воды в потоке,
приводящее к углублению русла реки у
вогнутого берега. Материал, образовавшийся
в результате подмыва берега и размыва русла,
подвергается сортировке. Если берег сложен
песчано-глинистой толщей с включением
грубообломочного материала, то глинистые
частицы при размыве перейдут во взвешенное
состояние и будут унесены рекой вниз по
течению. Значительная часть песчаного
материала относится донными струями к
противоположному (выпуклому) берегу и там
откладывается. В наиболее глубокой части
реки (на дне плёса у обрывистого вогнутого
берега) остается лишь наиболее крупный
материал (валуны, галька, щебень), который и
выстилает эту часть русла реки, образуя
базальную фацию аллювия.
Рис.
20. Схема образования прирусловой отмели:
а
— план; б —
профиль. 1 — направление движения воды в
поверхностных частях реки; 2 —
направление придонных струй: 3 —
контуры первоначального положения русла
реки; 4 — участок берега, разрушенный
в результате боковой эрозии; 5 — намытый
берег (прирусловая отмель — П.О.); 6 — коренные
берега, сложенные песчано-глинистой толщей
с включением грубообломочного материала: I—I,
II—II
— линии профилей
Особенно
интенсивно река работает в половодье, когда
увеличиваются масса воды и скорость ее
течения, т. е. резко возрастает живая сила
потока. С падением уровня накопившийся у
выпуклого берега песчаный материал выходит
из-под воды и образует прирусловую отмель.
Описанный
процесс, повторяясь из года в год, ведет к смещению
русла реки в сторону вогнутого берега, к
расширению прирусловой отмели, песчаные
осадки которой, двигаясь вслед за
отступающим руслом, постепенно перекрывают
крупнообломочный материал, отложившийся в
наиболее глубокой части реки, в плёсах.
Прерывистость
процесса наращивания прирусловой отмели (за
счет причленения все новых «порций»
аллювия в период весеннего половодья)
находит отражение в ее рельефе, для
которого характерна система параллельных
дугообразных гряд (грив), разделенных межгрядовыми
(межгривными) понижениями. Относительная
высота грив колеблется от нескольких
десятков дециметров до нескольких метров (рис.
21).
Рис.
21. Растущая прирусловая отмель у выпуклого
участка берега (по Е. В. Шанцеру)
Образовавшаяся
прирусловая отмель заливается водой только
в половодье. Высота полых вод над отмелью и
скорость их течения значительно меньше, чем
в пределах меженного русла реки. Они не
мешают появлению на отмели растительности,
которая, в свою очередь, начинает оказывать
сопротивление движению полых вод и
понижать скорость их течения. В пределах
затопленной отмели создаются условия,
благоприятствующие оседанию из воды
взвешенных (глинистых) частиц, особенно на
участках, удаленных от стрежня. С течением
времени песчаные отложения расширяющейся
прирусловой отмели оказываются
перекрытыми более тонким материалом (суглинком,
супесью); прирусловая отмель постепенно
превращается в пойму (рис. 22).
Рис. 22. Схема,
иллюстрирующая формирование поймы (по Е.В.Шанцеру).
1 — зона размыва и
намывания влекомых наносов поперечными
циркуляционными токами (цифры в кружках 1—7 — последовательно
образующиеся слои руслового аллювия); II — зона осаждения
взвешенных наносов и образования
пойменного аллювия; А — русло; А, —
прирусловая отмель; В — пойма; Н — уровень
полых вод; h - уровень межени. Русловой
аллювий: 1 — крупнозернистые пески,
гравий и галька; 2
— мелко- и тонкозернистые пески; 3—прослои
заиления; 4 — пойменный
аллювий; 5 — токи поперечной циркуляции в
русле; 6 — направление смещения
русла
Как
видно из процесса образования поймы, в ее
строении принимают участие различные типы
аллювиальных отложений. В основании, на
контакте с коренными породами, залегает
перлювий (perluo — промываю), представленный
грубообломочным валунным или галечниковым
материалом, возникшим в результате
промывания водой осадков, слагающих
подмываемый вогнутый берег.
Грубообломочный материал может
чередоваться с линзами илов, отлагающихся
на дне плёсов в период межени. Выше перлювия
залегает русловой аллювий, представленный
преимущественно песками, часто с
включением гальки и гравия и
характеризующийся, как правило, хорошо
выраженной косой слоистостью. Еще выше
залегает пойменный аллювий состоящий
главным образом из супесей и суглинков с
нечеткой горизонтальной или слегка
волнистой слоистостью.
Ударяясь
о вогнутый берег, вода в реке отклоняется от
него, переходит ниже по течению к
противоположному берегу и подмывает его.
Поэтому -в долине реки наблюдается
чередование вогнутых (подмываемых) и
выпуклых (намываемых) берегов.
Как
отмечалось выше, излучины реки
перемещаются не только в сторону вогнутого
берега, но и вниз по течению.
В
результате выступы коренного берега
постепенно срезаются, образуется широкая
ящикообразная долина, ширина которой равна
ширине пояса меандрирования, характерного
для той или иной реки (рис. 23). Русло в такой
долине занимает небольшое пространство.
Большая часть плоского дна долины занята
поймой, в пределах которой река формирует
свободные меандры. Как указывалось выше, в
результате синхронных перемещений излучин
в продольном и поперечном направлениях они
могут претерпевать сложные изменения своей
формы. Так, если в процессе смещения в
продольном направлении нижнее крыло
излучины попадает в область залегания
устойчивых против эрозии пород или высота
берега становится большой, то движение
этого колена замедляется. Верхнее колено,
находясь в рыхлых отложениях поймы,
продолжает смещаться с прежней скоростью.
Излучина из сегментной превращается в
синусоидальную, близкую к треугольной.
Последняя с течением времени отмирает
вследствие стачивания шпоры и сближения крыльев (рис. 24,А). Бели
преобладает процесс бокового перемещения,
сегментная излучина вследствие размыва
вогнутых берегов превращается в
омеговидную (рис. 24,Б). Шейки крутых излучин
могут размываться с обеих сторон. В итоге
шейка становится настолько узкой, что в
половодье может быть прорвана. Вследствие
резкого увеличения уклона в образовавшемся
прорыве здесь происходит быстрое
углубление русла, и сюда переходит основное
течение реки. Верхняя часть петли
прорванной излучины быстро мелеет в
результате аккумуляции наносов, остальная
сохраняется ряд лет сначала в виде затона (изолированного
от меженного течения только в верхней части),
а затем в виде старицы — пойменного
озера. В старицах формируется особый тип
аллювиальных отложений — старичный
аллювий. Так как осаждение материала в
озерах-старицах в течение большей части
года происходит в спокойной среде,
старичный аллювий слагается
преимущественно ила-ми и глинами и
характеризуется тонкой — горизонтальной
слоистостью. Среди глин и илов встречаются
песчаные линзы, образующиеся в период
прохождения через старицу полых вод. В
верху старичных отложений часто залегает
торф, свидетельствующий о болотной стадии
развития озера-старицы.
Рис. 23. Схема
формирования поймы и меандрового пояса: А,
Б, В, Г, Д, Е, Ж — стадии
развития речной долины
Рис.
24. Переформирование излучин: А
— сжатие и «стачивание»
колена меандры; Б — образование
омеговидных меандр и «пережимы» их
шеек вследствие размыва вогнутых берегов; 1,
2, 3 — последовательные положения русла
Итак,
образование поймы и слагающих ее различных
типов аллювия у меандрирующих рек есть
результат смещения излучин. Зачаточной
поймой у таких рек является прирусловая
отмель, образующаяся у выпуклого
намываемого берега. Сходный процесс
формирования поймы и аллювиальных
отложений наблюдается и у фуркирующих (дробящихся
на рукава) рек. Зачаточной поймой у таких
рек является осередок, который, постепенно
разрастаясь и превращаясь в пойму,
способствует размыву и отступанию обоих
берегов одновременно.
Описанный
процесс образования и соотношения
различных типов аллювиальных отложений
характерны для равнинных рек. Поймы горных
рек еще плохо изучены. Обычно они уже, чем в
долинах равнинных рек. Пойменный и
старичный аллювий в них практически
отсутствует. Русловой аллювий часто
представлен маломощной толщей
крупногалечниковых наносов и валунами,
залегающими на цоколе из коренных пород или
на крупных глыбах, скатившихся с горных
склонов.
Мощность
аллювиальных отложений пойм различна, но
она не может превышать разницу высот между
самым глубоким местом в реке и максимальным
уровнем половодья, если в работу реки не
вмешиваются посторонние процессы. Такую
мощность аллювия называют нормальной. Наблюдаемое
местами повышение (по сравнению с
нормальной) мощности аллювия может
указывать на усиленную аккумуляцию
вследствие, например, тектонического
опускания участка территории, по которому
протекает река, уменьшение — на
интенсивное врезание реки при
тектонических поднятиях. Могут быть,
конечно, и иные причины анормальной
мощности аллювия.
Сформировавшиеся
поймы не являются омертвевшими формами
рельефа. В процессе смещения свободных
меандр они испытывают значительные
изменения, а слагающий их аллювиальный
материал неоднократно переотлагается.
Изменение поймы и ее рельефа протекает
особенно интенсивно во время высоких
половодий, когда на пойме и в русле
устанавливается единое течение.
Представим
себе массив поймы, огибаемый пологой дугой
русла реки (рис. 25). Пересекая затопленный
массив поймы, поток размывает уступ в
верхней его части. Часть материала,
образуемого при размыве уступа, выносится
на поверхность поймы, другая его часть
остается в русле, переносится вдоль края
пойменного массива. На контакте между
течением, сходящим с поймы, и течением,
идущим по основному руслу, образуется
аккумулятивная форма
— коса, которая отделяет от русла заводь,
часто наблюдаемую в низовьях пойменных
массивов.
Наносы,
принесенные потоком на пойму,
аккумулируются «а ее поверхности.
Наиболее интенсивна аккумуляция на участке,
прилегающем к руслу реки, так как скорость
переходящих из русла в пойму струй потока
здесь резко уменьшается из-за уменьшения
глубины и увеличения шероховатости дна. В
дальнейшем скорости потока становятся
почти постоянными, интенсивность
аккумуляции в центральной части пойменного
массива убывает, и крупность осевших
наносов уменьшается. К тыловой части поймы
поток доносит лишь мелкие (илистые и
глинистые) частицы. Различие в
интенсивности аккумуляции и размерах
оседающих частиц приводит к тому, что
наиболее повышенной оказывается та часть
поймы, которая примыкает к руслу. После
спада половодья здесь нередко можно
встретить скопление свежеотложенных
крупных наносов мощностью от нескольких
сантиметров до нескольких дециметров.
Повторение процесса приводит к образованию
в этой части поймы прируслового вала, в
ряде случаев довольно четко выраженного в
рельефе.
Рис.
25. Схема массива поймы (по Н.И.Маккавееву):
1 —
высокие незатопляемые берега; 2 — подмываемый
берег поймы; 3 — аккумулятивный берег;
4 — границы фаций аллювия; 5 —
центральная пойма; 6 — притеррасная
пойма; 7 — прирусловая пойма; 8 — течение
в основном русле; 9 — течение на пойме
при высоких уровнях половодья
От
прируслового вала поверхность поймы слегка
понижается к центру пойменного массива,
характеризующегося сглаженным рельефом.
Наиболее пониженным оказывается участок
поймы, примыкающий к коренному берегу реки
или к уступу надпойменной террасы. Низкое
положение в рельефе и тяжелый механический
состав отложений этой части поймы
способствуют заболачиванию. В соответствии
с часто наблюдаемыми различиями высот
отдельных участков поймы и характером
слагающих их осадков пойму принято
разделять на три части: 1) прирусловую, 2)
центральную и 3) притеррасную (рис. 25).
Кроме описанных форм рельефа,
возникающих в процессе формирования поймы (прирусловые
валы, старицы, гривы и др.), ее поверхность
может быть осложнена комплексом форм
рельефа, связанных как с деятельностью реки,
так и с деятельностью других экзогенных
агентов. Так, например, после ледохода на
реках при высоких уровнях воды поверхность
поймы может оказаться прорезанной
глубокими бороздами, выпаханными льдинами,
а местами покрытой крупными камнями-одинцами,
вытаявшими из льдин. На реках,
прирусловые валы и прирусловые отмели
которых сложены хорошо отсортированным
песком и не закреплены растительностью,
большое влияние на формирование
мезорельефа поймы оказывает ветер. В период
летней, а иногда и зимней межени на пойме из
песчаных отложений валов и отмелей
формируются дюны, высота которых может
достигать нескольких метров, иногда 15—20
м. В результате перемещения дюн в глубь
поймы и возникновения на месте прирусловых
валов и отмелей новых дюн образуются целые
системы эоловых гряд, резкость и очертания
которых постепенно теряются в направлении
от прирусловой к центральной пойме.
Наиболее высокие дюны перестают заливаться
в половодье и выступают над водой в виде
хаотически расположенных островов. В
тыловой части поверхность поймы может быть
осложнена наложенными конусами выноса
временных водотоков или руслами нижних
участков небольших притоков реки, которые,
достигнув поймы, уклоняются от своего
первоначального направления и следуют
вдоль затона или заводи.
Усложнение
в морфологию поймы могут вносить
изолированные возвышенности, не заливаемые
в половодье, образованные в результате
прорыва шейки врезанных меандр и
отчленения участка коренного склона долины
или надпойменной террасы, бывшего частью
шпоры. Такие возвышенные «острова»
среди поймы называются останцами.
Не
остается неизменным и гривистый рельеф
поймы. В результате деятельности склоновых
процессов и неравномерной аккумуляции
пойменного аллювия гривистый рельеф
нивелируется и поверхность поймы с
течением времени меняется.
Различия
в рельефе и строении пойм равнинных рек
положены в основу их классификаций. Так, по
характеру рельефа различают: сегментные,
параллельно-гривистые и обвалованные типы
пойм.
Сегментные
поймы характерны для
меандрирующих рек. Рельеф их достаточно
подробно рассмотрен при описании
формирования поймы как одного из основных
элементов речной долины. Подчеркнем лишь,
что дугообразные гривы и разделяющие их
межгривные понижения (сухие или занятые
озерами) являются результатом процесса
переформирования меандр и блуждания русла
по дну долины.
Параллельно-гривистые
поймы обычно
возникают у крупных рек с большой шириной
долины и обусловлены тенденцией реки
смещаться все время в сторону одного из
склонов. Такая тенденция может
вызываться в одних случаях влиянием силы
Кориолиса, в других — тектоническими
движениями. Особенностью рельефа
параллельно-гривистых пойм является
наличие длинных продольных (параллельных
руслу) гряд и разделяющих их межгрядовых
понижений. Вдоль межгривных ложбин иногда
располагаются цепочки вытянутых вдоль
долины озер. Примером параллельно-гривистой
поймы может служить участок поймы реки Оки
ниже г. Рязани. Ширина развитых здесь грив
достигает 200 м, относительная высота—
6—8 м. Параллельно-гривистые поймы
односторонние (в отличие от сегментной), т. е.
развиты только у одного из берегов долины.
Обвалованные
поймы наиболее
характерны для рек, пересекающих
предгорные наклонные равнины. Вследствие
резкого падения скоростей при выходе на
равнину такие реки интенсивно аккумулируют
несомый ими материал. В результате русло
реки оказывается приподнятым над
прилегающей равниной и ограниченным
прирусловыми валами или естественными
дамбами высотой до трех, а иногда и более
метров. Во время высоких половодий вода
прорывает валы и заливает значительные
территории. Наличие дамб и приподнятость
русла создают благоприятные условия для
заболачивания
прилегающих пространств и образования плавней
(плавни в низовьях Терека и Кубани).
По
строению различают поймы аккумулятивные и
цокольные. К аккумулятивным относятся
поймы с нормальной мощностью аллювия. Цокольными
называют поймы с маломощным аллювием,
залегающим на породах неаллювиального
происхождения или на древнем аллювии таким
образом, что меженное русло реки врезано в
эти породы. Образование цокольных пойм чаще
всего связано с интенсивной глубинной
эрозией реки, но они могут возникать и в
результате боковой эрозии.
Зачатком
цокольной поймы может служить бечевник, образующийся
в основании подмываемого высокого
коренного берега, сложенного достаточно
устойчивыми к эрозии породами. Он
представляет собой откос крутизной 10—30°,
сложенный коренными .породами, сверху
прикрытыми тонким чехлом обломочного
материала, частично принесенного рекой с
вышележащих участков реки, частично
местного, делювиально-коллювиального
происхождения. Вверху откоса может
наблюдаться ниша, фиксирующая положение
наиболее высоких уровней половодья. Нижней
границей бечевника служит меженный уровень
воды в реке. Ширина бечевника различна и
зависит как от крутизны откоса, так и от
высоты половодий.
В
заключение характеристики пойм следует
отметить, что в долинах рек наблюдается, как
правило, два уровня пойм — высокая и
низкая. Высокой называют пойму,
заливаемую один раз в несколько лет или в
несколько десятков лет. Низкая пойма заливается
в половодье ежегодно.
Речные
террасы
Речные
надпойменные террасы представляют собой
прежние в результате врезания русла и
углубления долины. Главный признак этих
террас – присутствие на их поверхности
аллювиальных отложений. Речные террасы
имеют важнейшее значение для
восстановления истории развития рельефа,
установления стратиграфии четвертичных
отложений, при поисках россыпей и для
гидротехнических изысканий. В связи с этим
террасам должно быть уделено особое
внимание.
Строение
и элементы террас. Терраса
представляет собой пологий, почти
горизонтальный участок склона долины,
ограниченный уступом со стороны реки.
Главным элементом террасы является ее
поверхность (рис.26,а), обычно очень ровная и
слабо наклонная в сторону реки. Различаются
внешний (со стороны
склона) и внутренний (со
стороны реки) края террасы.
Сочленение внешнего края со склоном
происходит по линии тылового
шва. Внутренний край ограничивается
бровкой, которая может быть выражена резко (например,
при подмыве уступа террасы рекой) или быть
сглаженной, или «замытой». Вторым
главным элементом террасы является уступ,
представляющий собой склон террасы и
образующийся в результате различных
процессов ее разрушения. Вначале он
развивается при эрозионной деятельности
потока во время врезания русла, а затем
разрушается склоновыми процессами и
оврагами, при этом он отступает от реки,
выполаживается и расчленяется.
Снизу
уступ ограничивается подошвой
террасы, которая (при подмыве рекой)
отделяет уступ от бечевника – узкой
прибрежной полосы вдоль уреза воды в реке.
Счет надпойменных террас ведется снизу от
верхнего уровня поймы. В случаях отсутствия
точных данных о пойме рекомендуется вести
счет террас от уреза воды.
По
геологическому строению речные
террасы делятся на три типа, различающиеся
по соотношению аллювиальной толщи и высоты
уступа (рис. 26, б, в, г). 1.
Цокольные, или смешанные
террасы состоят из цоколя, или основания,
сложенного более древними породами,
образующими нижнюю часть уступа, и из
аллювиальных отложений, слагающих его
верхнюю часть и поверхность террасы. 2. Аккумулятивные
террасы на всю высоту уступа сложены
аллювием, и его основание расположено ниже
уровня воды в реке. 3. Эрозионные террасы
имеют на поверхности лишь небольшой слой
аллювия или же там выступает выровненная
боковой эрозией поверхность коренных пород.
По
соотношению террас между собой
в поперечном разрезе долины также
выделяется несколько типов. Различают: врезанные, вложенные, прислоненные и наложенные террасы (рис.25). Аллювий
наложенной террасы перекрывает
нижележащую, которая называется погребенной.
Рис.
26. Геоморфологические элементы террас и
типы террас по геологическому строению.
а
– элементы террас:
П – поверхность, У – уступ, ВНШ –
внешний край, ВНТ – внутренний край, ТШ
– тыловой шов, Б – бровка, ПТ –
подошва. БЧ – бечевник; типы террас: б –
цокольная, в - аккумулятивная, г
– эрозионная; Ц – цоколь террасы
Рис.27.
Типы террас по соотношению друг с другом.
а -
врезанные; б - вложенные; в - прислоненные; г -
наложенные (1) и погребенные (2).
Таким
образом, речные террасы отражают историю
формирования долины и геологического
развития страны и поэтому имеют большое
историко-геологическое значение.
Причины
возникновения террас
Речные
террасы свидетельствуют о резком,
скачкообразном изменении режима стока,
которое может быть связано с колебаниями
водности потока, количества поступающего в
реку обломочного материала и, в особенности,
скорости течения. Важно знать причины,
вызывающие эти изменения и обуславливающие
происхождение террас.
По
происхождению террасы подразделяются на
климатические, эвстатические и
тектонические.
Климатические
террасы не
связаны с изменением положения базиса
эрозии, а обусловлены лишь переменами в
ходе самих внешних процессов. Наиболее
часто образование их вызывается переменами
климата – изменением количества воды и
твердого стока в потоках. В связи с этим
меняется и скорость течения. Климатические
террасы отличаются небольшой высотой.
Обычно они не выходят за пределы данной
аллювиальной толщи. Ширина их всегда очень
незначительна.
Эвстатические
террасы обусловлены
колебаниями уровня моря (озера),
принимающего поток, т. е. собственными
движениями базиса эрозии. Этот фактор имел
существенное значение в течение
четвертичного периода, когда уровень моря
испытывал крупные колебания в связи с
материковыми оледенениями. Высота этих
террас от устья вверх по течению понижается
(рис.28, а). Они значительно крупнее
климатических террас, но высота их над
рекой все же невелика. Характерны крупные
врезания древних долин, погребенные под
толщей аллювия и обусловленные сильным
понижением общего базиса эрозии во время
оледенений.
Тектонические
террасы образуются
в связи с относительным изменением
положения базиса эрозии при тектонических
движениях земной коры (поднятиях или
опусканиях). Эти террасы имеют важнейшее
значение при анализе не только истории
развития рельефа, но и истории
геологического развития земной коры.
Тектонические террасы отличаются очень
большими высотами (в горах до нескольких
сот метров), возрастающими к верховьям, и
нередко сильной изменчивостью
относительной высоты над рекой, отражающей
неравномерность тектонических движений (рис.
28, б). С поднятиями связано врезание рек,
образование уступов террас, с опусканиями
– накопление констративного аллювия,
образование наложенных террас; при
стабилизации земной коры происходит
расширение долин, образование пойм.
Рис. 28. Схема соотношения
террас в продольном профиле долины и
строение коррелятных отложений в зоне
предгорных опусканий.
1 - обобщенные уровни террас;
2 - русла рек; а - эвстатические террасы, БЭ1
- положение первоначального базиса эрозии;БЭ2
- современное положение базиса эрозии; б -
тектонические террасы, БЭ - положение
базиса эрозии; в - расщепление террас в
горных поднятиях (главные и дополнительные
террасы); г - изгиб террас в пределах
антецедентных участков долины; д - развитие
террас при движении земной коры разного
знака; I, II, III -
речные террасы.
В
различных районах количество террас не
одинаково. Особенно велико оно в горных
странах. Так, на р. Кубани, в горах Кавказа,
насчитывается более 20 террас. Более крупным
и продолжительным колебаниям земной коры
соответствуют сквозные (цикловые) или главные
террасы, прослеживающиеся на всем
протяжении долины. Более мелким и местным
отвечают дополнительные
террасы (рис. 28, в), которые как бы
отчленяются от главных (явление
расщепления террас). Речные террасы
регистрируют весьма частные движения
земной коры, отмечая развитие отдельных
неотектонических структур. Поэтому
исследование террас является важнейшим
методом структурно-геоморфологического
анализа.
На
крыльях тектонических поднятий,
продолжающих периодически подниматься,
очень характерны наклонные террасы, уклон
которых и относительная высота над руслом
возрастают к верховьям и вместе с тем с
возрастом террас. При пересечении рекой
медленно растущего поднятия в среднем
течении происходит изгиб террасы. Чем
древнее терраса, тем более она бывает
изогнута. Подобные изгибы террас являются
важнейшим признаком антецедентных долин.
Сопряжение поднятий в горах и опусканий в
предгорной равнине приводит к погружению
террас под уровень рек в их низовьях, где
они перекрываются более молодыми толщами
аллювия. Это явление, подробно изученное Г.Ф.Мирчинком
на примере р. Кубани, получило название «террасовых
ножниц». Зона пересечения террасы с
современным руслом реки называется
геоморфологическим шарниром.
Развитие
тектонических террас находит яркое
отражение и в строении коррелятных
отложений. Врезанию долин в области горного
поднятия отвечают толщи галечников. Этапы
стабилизации отмечаются выносом в
предгорья тонкого суглинистого материала.