Геологическая деятельность рек
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Августа 2013 в 13:56, курсовая работа
Краткое описание
Основной целью данной работы является расширение полученных
знаний по курсу общей геологии для успешного усвоения последующих геологических
дисциплин, а также оятельной работы с литературой, в
особенности же с иностранной. Основой курсовой работы послужил американский
учебник Physical geology. Updated eight edition (авторы Charles C.Plummer, David McGeary,
Diane H.Carlson).
Главной задачей было перевести посвящённую деятельности рек главу данного
учебника на русский язык, а также дополнить полученные материалы информацией из
русскоязычной литературы, что и было успешно выполнено.
Содержание
Введение…………………………………………………………………3
2. Гидрологический цикл………………………………………………….4
3. Русловое течение и склоновый сток…………………………………...4
4. Водосборные бассейны…………………………………………………6
5. Гидрографические сети………………………………………………...7
6. Факторы, влияющие на речную эрозию и аккумуляцию…………….7
Скорость течения……………………………………………………8
Градиент уклона русла……………………………………………...9
Форма и неровности русла………………………………………….9
Расход воды………………………………………………………...10
7. Речная эрозия…………………………………………………………..11
Гидравлическое воздействие……………………………………...11
Растворение………………………………………………………...12
Абразия……………………………………………………………..12
Эверзионные котлы………………………………………………..12
Комплексная оценка рек по опасности размыва берегов………..13
8. Перенос осадочного материала в реках……………………………...13
Твёрдый сток……………………………………………………….14
Перенос растворённого вещества…………………………………15
9. Аккумуляция материала………………………………………………15
Закон Стокса и закон толчка………………………………………15
Аллювий равнинных рек…………………………………………..16
Аллювий горных рек………………………………………………17
Динамические фазы аллювиальной аккумуляции……………….17
10. Развитие речных долин и формирование речных террас…………..18
Стадии формирования речных долин…………………………….18
Виды речных террас……………………………………………….19
11. Устьевые части рек, дельты, эстуарии………………………………20
12. Заключение……………………………………………………………23
13. Список литературы…………………………………………………...24
Вложенные файлы: 1 файл
1
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра динамической и исторической геологии
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему:
«Геологическая деятельность рек»
Выполнила:
Иванова Анна
1 курс, 3 группа
Геологический факультет
Научный руководитель:
Конопелько Д.Л.
Санкт-Петербург
2011
2
Содержание:
1. Введение…………………………………………………………………3
2. Гидрологический цикл………………………………………………….4
3. Русловое течение и склоновый сток…………………………………...4
4. Водосборные бассейны…………………………………………………6
5. Гидрографические сети………………………………………………...7
6. Факторы, влияющие на речную эрозию и аккумуляцию…………….7
Скорость течения……………………………………………………8
Градиент уклона русла……………………………………………...9
Форма и неровности русла………………………………………….9
Расход воды………………………………………………………...10
7. Речная эрозия…………………………………………………………..11
Гидравлическое воздействие……………………………………...11
Растворение………………………………………………………...12
Абразия……………………………………………………………..12
Эверзионные котлы………………………………………………..12
Комплексная оценка рек по опасности размыва берегов………..13
8. Перенос осадочного материала в реках……………………………...13
Твёрдый сток……………………………………………………….14
Перенос растворённого вещества…………………………………15
9. Аккумуляция материала………………………………………………15
Закон Стокса и закон толчка………………………………………15
Аллювий равнинных рек…………………………………………..16
Аллювий горных рек………………………………………………17
Динамические фазы аллювиальной аккумуляции……………….17
10. Развитие речных долин и формирование речных террас…………..18
Стадии формирования речных долин…………………………….18
Виды речных террас……………………………………………….19
11. Устьевые части рек, дельты, эстуарии………………………………20
12. Заключение……………………………………………………………23
13. Список литературы…………………………………………………...24
3
1. Введение
Основной целью данной работы является
расширение полученных
знаний по курсу общей геологии для успешного усвоения последующих геологических
дисциплин, а также
оятельной работы с литературой, в
особенности же с иностранной. Основой курсовой работы послужил американский
учебник Physical geology. Updated eight edition (авторы Charles C.Plummer, David McGeary,
Diane H.Carlson).
Главной задачей было перевести посвящённую деятельности рек главу данного
учебника на русский язык, а также дополнить полученные материалы информацией из
русскоязычной литературы, что и было успешно выполнено.
Итак, объектом данного исследования являются реки. Реки – водные потоки,
текущие в естественных руслах и питающиеся за счёт поверхностного и подземного стока
с их бассейнов.
Поверхностные текучие воды являются одним из самых важных факторов эрозии,
транспортировки и осадконакопления. Практически каждый ландшафт на Земле является
результатом русловой эрозии или аккумуляции. И хотя другие факторы – подземные
воды, ледники, ветер и волны – могут иметь локальное значение в формировании рельефа,
деятельность рек и гравитационный перенос являются доминирующими процессами в
развитии ландшафтных форм. Реки, ручьи, ручейки переносят основную массу продуктов
выветривания, вынося их в озера, моря и океаны.
Вода попадает в реки по-разному. Чаще всего основным источником воды является
родник - место, откуда она пробивается. Пополняясь все новыми потоками, река течет к
морю.
Реки производят в огромных масштабах денудационную, транспортирующую и
аккумулятивную работу. Режим геологической работы рек и масштабы переносимых
объемов воды связаны с различным режимом питания рек. Это определяется
климатическими особенностями бассейнов. Питание рек осуществляется поверхностными
и подземными водами. Реки, берущие начало в высоких горах (Кавказ, Средняя Азия),
имеют ледниковое питание. Для каждой реки в течение года характерно чередование
периодов низкого и высокого уровня воды. Состояние высокого уровня в зависимости от
сезона называется паводком или половодьем, а низкого — меженью.
Реки имеют большое экономическое значение, являясь главными источниками для
питьевого и промышленного водоснабжения, мелиорации земель, получения
электроэнергии, развития рыбного хозяйства и отдыха. Реки - источник воды, а без неё
невозможна жизнь на нашей планете. Знание о геологической деятельности рек поможет
грамотно их использовать.
4
2. Гидрологический цикл
Перемещение воды и водяного пара из моря в атмосферу, на землю и обратно в
море и атмосферу называется гидрологическим циклом, или круговоротом воды в
природе (рис.1). Когда дождь (или снег) попадает на поверхность Земли, больше
половины воды довольно быстро возвращается в атмосферу в результате испарения или
же растительной транспирации. Оставшаяся вода стекает по земной поверхности в виде
поверхностных водотоков или же просачивается в землю, превращаясь в подземные воды.
Только 15-20% осадков, как правило, оказываются в поверхностном стоке,
несмотря на то, что объём поверхностного стока может варьироваться от 2% до более чем
25% при изменении климата, крутизны склонов, типов почв и пород, растительности.
Затяжные дожди могут насыщать землю и атмосферу, но также могут и быть причиной
наводнений, если поверхностный сток приближается к 100% выпавших осадков.
3. Русловое течение и склоновый сток
Поток – это тело текучих вод, которое заключено в русло и движется вниз по
склону под действием силы тяжести. Иногда «поток» подразумевает размер: реки
большие, потоки – поменьше, а ручьи или ручейки совсем небольшие. Однако геологи
используют «поток» для любого тела текучих вод от маленького ручейка до огромной
реки.
Рис 2А показывает продольный разрез типичного водного потока с боковой
стороны. Поток берёт начало среди крутых горных склонов, пересекает пологую равнину
и впадает в море. Верховья реки – это верхняя часть потока вблизи его истока в горах.
Устье – это место, где река поток впадает в море, озеро или же в большую по размерам
реку. Поперечное сечение потока высоко в горах обычно представляет собой V-образную
Рис. 1. Гидрологический цикл. Водяной пар испаряется с поверхности земли и моря, конденсируется,
формируя облака, и выпадает в виде осадков (снега и дождя). Вода, попавшая на землю, потоками
стекает по поверхности или просачивается в почву, превращаясь в подземные воды. Затем она снова
попадает в атмосферу путём испарения или транспирации (потеря воды растениями в воздухе).
5
долину, выработанную в коренной горной породе, и русло, занимающее узкую нижнюю
часть долины; здесь очень мало или же вообще нет горизонтальных участков земли рядом
с руслом в нижней части долины (рис. 2В). Около устья река обычно течёт в пределах
просторной ладьеобразной долины. К руслу прилегает плоская пойма аллювиального
происхождения (рис. 2С).
Река обычно находится в своём русле, протяжённом узком понижении,
выработанном потоком в скальном выходе или осадочных толщах. Речные берега –
боковые стороны русла; речное дно – нижняя часть русла. Во время наводнения вода в
реке может прибывать и затоплять берега в пределах поймы в ложе долины.
Не вся вода, которая течёт по поверхности Земли, заключена в русла. Иногда,
особенно во время сильных дождей, вода утекает как поверхностный сток, тонкий слой
не заключённой в русло воды, стекающий вниз по склону. Поверхностный сток особенно
распространён в пустынях, где отсутствие растительности позволяет дождевой воде
быстро распространяется по поверхности земли. Он также встречается во влажных
регионах во время сильных гроз, когда вода льёт быстрее, чем она может впитаться в
землю. Серия близко прошедших ливней также может стать причиной поверхностного
стока; когда земля насыщается влагой, остальная вода стекает по поверхности.
Поверхностный сток, наряду с сильным ударным воздействием дождевых капель,
может приводить к значительному плоскостному смыву, когда тонкий слой
поверхностного материала, как правило, верхний слой почвы, смывается струями
(пластами) воды. Этот обусловленный силой тяжести процесс перемещения осадка есть
нечто среднее между гравитационным переносом и русловой эрозией.
Материал, отложенный в процессе плоскостного смыва, накапливается в маленьких
бороздах, образуя крошечные ручейки. Они сливаются, образуя небольшие ручьи,
которые, в свою очередь, формируют большие реки. Большинство регионов дренируется
сетью сливающихся водных потоков.
Рис. 2. Продольный и поперечный профили типичной реки.
6
4. Водосборные бассейны
Каждая река, большая или маленькая, имеет свой водосборный бассейн,
территорию, которая дренируется за счёт этого потока и его притоков (приток – это
маленький поток, впадающий в больший основной). Водосборный бассейн может
изображаться на карте посредством линии вокруг области, которая дренируется всеми
притоками реки (рис.3). Водосборный бассейн реки Миссисипи, к примеру, охватывает
всю территорию, откуда происходит сток вод непосредственно в Миссисипи и во все её
притоки, включая реки Огайо и Миссури. Эта огромная дренажная система покрывает
более чем одну треть земной поверхности 48 смежных штатов.
Горный хребет или возвышенность, что разделяет один водосборный бассейн от
другого, называется водоразделом (рис. 3). Наиболее известным в Соединённых Штатах
является Континентальный Водораздел, линия, отделяющая потоки, несущие свои воды в
Тихий Океан, от тех, что текут в Атлантику и Мексиканский залив. Континентальный
Водораздел, который тянется от Юкона вниз до Мексики, пересекает штаты Монтана,
Айдахо, Вайоминг, Колорадо и Нью-Мексико. Знаки, указывающие на преодоление
Континентального Водораздела, установлены в многочисленных точках, где основные
магистрали пересекают его.
Рис. 3. Водосборный бассейн реки Миссисипи – это территория, дренируемая рекой и её притоками,
включая реки Огайо и Миссури; она покрывает площадь более 1 миллиона квадратных миль.
7
5. Гидрографические сети
Совокупность реки и её притоков, конфигурацию которой мы видим на карте,
является гидрографической сетью. Речная система может во многих случаях выявлять
характер и структуру находящихся ниже материнских горных пород.
Почти все притоки впадают в главную реку под острым углом, образуя ниже по
течению заострение в форме V (или Y). Если сеть похожа на ветви деревьев или жилки на
листьях, то её называют дентритовой (древовидной) (рис. 3 и 4А). Такая речная система
развивается
на
равномерно
подверженной
эрозии
горной
породе или реголите. Радиальная
сеть, в которой реки расходятся в
разные стороны подобно спицам в
колесе, формируется на вершинах
конических
гор,
таких
как
стратовулканы и куполовидные
структуры
(рис.
4В).
Прямоугольная
сеть,
когда
притоки часто изгибаются под
углом в 90
0
и впадают в другие
потоки под прямыми углами,
формируются
на
равномерно
трещиноватых породах (рис. 4С).
Сеть пересекающихся под прямым
углом трещин образует русла рек,
потому что разломы разрушаются
легче, чем массивная порода.
Решётчатая (шпалерная) сеть
состоит из параллельных основных
потоков с короткими притоками,
встречающихся
с
ними
под
прямыми углами (рис. 4D). Такая
система формируется в регионах,
где
плитчатые
пласты таких
устойчивых плохо выветриваемых
пород, как песчаники, чередуются с
неустойчивыми
породами, как,
например,
глинистые
сланцы.
Эрозия
в
таких
регионах
представляет собой на рельефе
местности параллельные гряды и
долины.
6. Факторы, влияющие на речную эрозию
и осадконакопление
Процессы эрозии и аккумуляции определяются, главным образом, скоростью
течения и, в меньшей степени, расходом воды. Скорость реки зависит, в основном, от
градиента уклона, формы русла и его неровности (расчленённости).
Рис. 4. Виды гидрографических сетей.
8
Скорость
Расстояние, которое вода
преодолевает за единицу времени,
называется скоростью течения.
Умеренно быстрая река течёт со
скоростью около 5 километров в
час (3 мили в час). Реки текут
гораздо
быстрее
во
время
половодий, иногда достигая 25
километров (15 миль) в час.
Поперечные профили рек на
рис.5 показывают, что поток
достигает своей максимальной
скорости около середины русла.
Около речных берегов и дна
трение между водой и руслом
замедляет течение. Когда река
изгибается, область максимальной
скорости смещается под действием
центробежной силы к внешней
части кривой. Скорость течения
является ключевым фактором в
способности реки эродировать породы, транспортировать и аккумулировать материал.
Высокая скорость (что подразумевает большую энергию) в основном сказывается на
эрозии и переносе вещества; низкая скорость является причиной отложения осадка.
Небольшие изменения в скорости могут приводить к серьёзным изменениям в осадочном
материале, переносимом рекой.
Рисунок 6 показывает скорости
течения реки, при которых осадок
эродируется,
транспортируется
и
накапливается.
Для
каждой
размерности
зёрен
эти
скорости
различны. Верхняя кривая представляет
минимальную
скорость
реки,
необходимую для разрушения частиц
осадочного материала. Эта кривая
показывает скорость, при которой
ранее неподвижные частицы начинают
подниматься
движущейся
водой.
Нижняя кривая показывает скорость,
при которой происходит аккумуляция,
когда
движущиеся
частицы
останавливаются.
Между
двумя
кривыми вода движется достаточно
быстро, чтобы переносить обломки,
которые уже были эродированы. Надо отметить, что для того, чтобы эродировать
обломки (заставить их двигаться), требуется скорость выше, нежели для переноса частиц,
то есть сохранения их движения.
Точка А на рис. 6 изображает тонкозернистый песок на дне реки, который едва
перемещается. Вертикальные красные стрелки олицетворяют половодье, которое
значительно увеличивает скорость течения. Никакой осадок не движется до тех пор, пока
скорость достаточно высока, чтобы пересечь верхнюю границу и перейти в область с
Рис. 5. Области максимальной скорости течения.
Рис. 6. Логарифмическая шкала, показывающая
зависимость процессов эрозии, транспортировки и
аккумуляции от скорости течения и от размера зёрен.
9
маркировкой «эрозия». Когда половодье идёт на убыль, скорость опускается ниже
верхней кривой в область транспортировки. В этом состоянии ранее эродированный песок
продолжает перемещаться, но новый не эродируется. Если же скорость падает ниже
второй кривой, весь песок снова осаждается, опускаясь на дно реки.
Правая половина диаграммы показывает, что для эрозии и переноса более крупных
частиц скорости необходимы гораздо выше, нежели мы могли ожидать (гальку
перемещать труднее, чем зёрна песка). Однако кривая эрозии также поднимается вверх
ближе к левой стороне диаграммы. Это показывает, что мелкозернистый ил (алеврит) и
глину действительно сложнее эродировать, нежели песок. Причина этого в том, что силы
межмолекулярного взаимодействия стремятся связать ил и глину в гладкую связную
массу, которая противостоит эрозии. Как только ил или глина разрушаются, они, конечно
же, легко переносятся. Как можно увидеть по нижней кривой, ил и глина во взвешенном
состоянии не осаждаются до тех пор, пока река не остановит своё течение.
Градиент уклона русла
Одним из факторов, регулирующих скорость реки, является градиент уклона
русла, крутизна наклона речного дна (или поверхности воды, если поток очень большой).
Градиент обычно измеряется в футах на милю в США, потому что эти единицы измерения
используются на американских картах (в других местах градиент выражается в метрах на
километр). Градиент в 5 футов на милю означает, что река опускается на 5 футов по
вертикали за каждую милю, которую она преодолевает по вертикали. Горные реки могут
иметь градиенты такие значительные, как от 50 до 200 футов на милю (от 10 до 40 метров
на километр). Более низменная река Миссисипи имеет весьма незначительный градиент,
0,5 фута на милю (0,1 м/км) или даже меньше.
Градиент
потока
обычно
уменьшается вниз по течению. Как
правило, градиент наибольший в
верховьях реки и уменьшается по
направлению к устью (см. рис. 2),
локальные возрастания градиента
течения обычно отмечены речными
порогами.
Форма и неровность русла
Форма русла также влияет на
скорость реки. Текущая вода с
трудом движется вплотную
к
берегам и дну, и в результате трение
замедляет воду. На рис. 7 потоки А
и В имеют одинаковую площадь
поперечного сечения, но река В
течёт медленнее, чем А, потому что
широкое неглубокое русло В имеет
большую поверхность для встречного
торможения воды. Река
может
изменять ширину своего русла,
потому что она течёт через различные типы горных пород. Твёрдые, устойчивые породы с
трудом поддаются разрушению, поэтому река может иметь относительно узкое русло в
такой породе. В результате она течёт быстро (рис. 8А). Если поток течёт по более мягкой
породе, которая легче поддаётся эрозии, русло может расширяться, и река будет
замедляться из-за увеличения площади задержки текущей воды трением. При уменьшении
скорости может накапливаться осадок.
Ширина реки может зависеть и от внешних факторов. Оползень может приносить
обломки в долину реки, частично преграждая русло (рис. 8В). Сужение потока вызывает
Рис. 7. Форма русла и неровности влияют на скорость
течения. (А) Полукруглое русло способствует быстрому
течению реки. (В) Широкое, мелкое русло провоцирует
трение, замедляя реку. (С) Шероховатое, усыпанное
валунами русло замедляет реку.
10
возрастание скорости, потому что он
огибает препятствие, а увеличение
скорости может быстро разрушить
оползневые обломки, перенося их ниже
по течению. Вмешательство человека
также
способствует
эрозии
и
осадконакоплению.
Строительство
подземного канала или моста может
частично преградить русло, увеличивая
скорость течения (рис. 8С). Если мост
был плохо спроектирован, то он может
вызвать увеличение скорости реки до
такой степени, когда эрозия станет
причиной обрушения моста.
Шероховатость
(неровность)
русла тоже контролирует скорость
потока. Река может быстро течь по
гладкому
руслу, но неровности,
усыпанное валунами (галькой) дно
русла способствуют увеличению трения
и замедляют течение (см. рис. 7С).
Грубые
частицы
увеличивают
неровность
больше,
чем
мелкие
частицы, и покрытый рябью или
волнистый песок грубее, нежели дно с
гладким песком.
Расход воды
Расход воды в реке – это объём
воды, протекающей в данной точке в
единицу
времени. Он
находится
умножением площади поперечного
сечения реки на ёё скорость (или
ширины на глубину и скорость). Расход
воды может выражаться в кубических
футах в секунду (cfs), что является
стандартом в США, или в кубических
метрах в секунду (м
3
/с).
Расход воды (cfs) = средняя ширина потока (ft)
× средняя глубина (ft)
× средняя скорость (ft/sec)
Река с шириной в 100 футов и глубиной в 15 футов, текущая со скоростью 4 мили в
час (6 футов в секунду), имеет расход в 9000 кубических футов в секунду. В реках
влажного климата расход воды увеличивается вниз по течению по двум причинам:
1) вода вытекает из земли в реку через дно русла
2) маленькие притоки втекают в большую реку по всей её длине, добавляя воду в
тот поток, в который они впадают.
Чтобы справиться с увеличением расхода воды, эти реки увеличиваются в ширину
и глубину ниже по течению как результат этого увеличения расхода (увеличение расхода
воды и размера русла, типичная гладкость русла ниже по течению подавляют эффект
уменьшения градиента).
Во время половодий расход воды в реке и скорость течения увеличиваются, обычно
как результат сильных дождей в пределах речной системы. Расход воды в наводнение
Рис. 8. Вариации ширины русла вызваны типами горных
пород и различными препятствиями. Длина стрелки
отражает скорость течения.
11
может быть в 50-100 раз выше, нежели в нормальном потоке. Русловая эрозия и
транспортировка в большинстве случаев колоссально увеличиваются как результат
паводковой скорости и расхода воды. Быстрые горные потоки во время половодья могут
иногда переносить валуны размером с автомобиль. Затопляемые территории могут быть
сильно изрезаны, с берегами и прилегающими лугами и полями со смытой почвой. Когда
наводнение идёт на убыль, и скорость, и расход уменьшаются, приводя к аккумуляции
слоя осадочного материала, обычно грязевого, на затопленной территории.
В сухом климате расход реки может уменьшаться вниз по течению, потому что
речная вода испаряется в атмосферу и просачивается в сухую землю (или используется
для ирригации, то есть орошения). В связи с уменьшением расхода воды в реке избыток
осадка постепенно оседает.
7. Речная эрозия
Река обычно разрушает коренные горные породы и осадочные отложения, по
которым она протекает. В сущности, реки являются одними из самых эффективных
ваятелей на Земле. Потоки врезаются в свои собственные долины, расширяя и углубляя их
в течение длительного времени и увлекая за собой осадочные породы, которые
доставляются ко дну долины в результате гравитационного перемещения. Частицы пород
и отложений, поднимаемые рекой, увлекаются вперёд и осаждаются ниже по течению.
Реки эродируют твёрдые горные породы и осадки тремя способами – это гидравлическое
воздействие, растворение и абразия.
Гидравлическое воздействие
связано со способностью текущей воды
поднимать и переносить обломки
пород и
осадок
(рис.9). Сила
движущейся воды, циркулирующей в
трещинах коренных пород, может
раскалывать их и вырывать обломки,
уносимые течением. Гидравлическая
сила
также
эродирует
рыхлый
материал речных берегов на внешней
стороне изгиба (поворота). Интенсивное
воздействие текущей воды может катить
или волочить фрагменты пород по речному дну, а турбулентные завихрения могут
обладать достаточной силой, чтобы поднять обломки со дна реки. Огромная сила
падающей воды делает гидравлическое воздействие особенно эффективным у подножия
водопада (рис.10), где образуется водобойный колодец. Услышать результаты
гидравлического действия можно стоя около быстрого горного потока, слушая, как
валуны и галька ударяются друг о друга, так как они скатываются вниз по течению.
Рис. 9. Гидравлическое воздействие может выбивать,
катить и поднимать частицы со дна реки.
Рис. 10.
Продольный
профиль
Ниагарского
водопада.
12
Некоторые породы могут быть растворены водой. Растворение, хоть оно, как
правило, и медленное, может быть эффективным процессом выветривания и эрозии
(выветривание – потому что это реакция на внешние химические условия; эрозия –
потому что переносится материал). Река, текущая по известняку, к примеру, постепенно
растворяет породу, углубляя своё русло. Реки, текущие по другим осадочным породам,
таким, как песчаники, может растворять карбонатный цемент, высвобождая зёрна,
которые затем могут подниматься гидравлическим воздействием.
Эрозионный процесс, который обычно наиболее эффективен в каменистом речном
русле – абразия, стачивание (шлифование) русла в результате трения и ударного
воздействия твёрдого стока (осадочных обломков в толще воды). Песок и галька
кувыркаются около дна реки, сильно истирая русло наподобие наждачной бумаги,
стачивающей древесину. Абразия осадка в русле реки гораздо эффективней в
изнашивании (шлифовании) русла, нежели одно только гидравлическое воздействие. Чем
больше осадка переносит река, тем быстрее она способна истирать своё русло.
Грубый крупнозернистый осадок наиболее эффективен в речной эрозии. Песок и
галька ударяются о русло многократно и с большей силой, в то время как тонкозернистые
илистые (алевритовые) или глинистые частицы слишком легки и без труда находятся во
взвешенном состоянии по всей толще реки и имеют мало ударов, когда они сталкиваются
с руслом.
Эверзионные котлы – это углубления, которые образовались в русле реки в
коренных породах в результате абразивного воздействия твёрдых частиц стока (рис.11).
Крутящаяся вода при помощи песка и
гальки выдалбливает и выстругивает в
твердых породах первоначально плоские
чашевидные углубления, а впоследствии и
настоящие
ямы,
так
называемые
исполинские котлы, или мельницы. Эти
последние
могут
расширяться
и,
соединяясь друг с другом вследствие
разрушения разделяющих их стенок,
превращаться в сплошные глубокие
желоба. Особенно поучительное поле
наблюдения
подобных
образований
представляет один из гранитных островов
в области Нильских порогов, где можно
видеть их в разных стадиях развития.
Подобные
эрозионные
ямы хорошо
выражены также, например, на гранитных
берегах водопада Иматра и в русле речки
Ольховки в Кисловодском парке.
Эверзионные котлы чаще всего
формируются в местах, где камень
несколько мягче, нежели окружающая
порода. И хотя такие выбоины довольно
редки, их можно увидеть в руслах
некоторых рек во время спада (низкого
уровня) воды. Эверзионные котлы могут
вмещать песок или большое разнообразие
красивой окатанной гальки.
Рис. 11. Эверзионные котлы в русле реки МакДоналд.
13
Комплексная оценка рек по опасности размыва берегов
Оценка опасности русловых процессов может сопоставляться с показателями
устойчивости русла, но по смыслу с противоположным им значениями: чем меньше
устойчивость русла, тем больше опасность, и наоборот (табл. 1). Такими показателями
являются число Лохтина Л = d/I и коэффициент стабильности русла Н.И. Маккавеева Кс =
d/b*I 1000 (здесь d — крупность аллювия, мм; I — уклон, %о; Ь — ширина русла, м). В
каждом оценочном интервале оба показателя соответствуют определенным пределам
осредненных скоростей размыва берегов (в м/год), протяженности зон размыва (в % от
длины участка реки), периодичности во времени деформаций русла (развития и
спрямления излучин, развития и отмирания рукавов), возможной максимальной скорости
размыва берегов (в м/год). Так как эти значения характеризуют степень опасности
русловых процессов для существования и функционирования инженерных и других
объектов на берегах рек, то характеристика устойчивости русла дополняется оценкой
самой опасности (от 0 до 5 баллов).
8. Перенос осадочного материала в реках
Продукты разрушения горных
пород, созданные выветриванием
или
непосредственным воздействием текучих вод, переносятся реками несколькими
способами. Наиболее крупные частицы (гальки) перемещаются волочением по дну или
перекатыванием; частицы песчаной размерности – сальтацией. Сальтация -
перебрасывание наносов на короткие расстояния в придонном слое водного потока,
подскакивание твердых частиц за счет вихревых турбулентных потоков, происходящих в
Таблица 1. Классификация рек России по опасности размыва берегов.
Рис. 12. Перемещение осадков в реке.
14
их основании. При сальтации происходит перенос частиц путем их подъема и увлечения
вперед до момента осаждения на поверхность, с которой они были подняты.
Тонкие частицы глинистой и алевритистой размерности при скорости потока более
2 см/c перемещаются во взвешенном состоянии. Значительная часть веществ
переносится в растворённом виде.
Твёрдый сток
Весь материал, перемещаемый в нерастворённом состоянии, называется твердым
стоком. Объём твёрдого стока горных рек значительно выше, чем равнинных: горные
реки могут переносить обломочный материал в количестве до 50-60 кг/м3, тогда как
равнинные – не более 0,5 –1 кг/м3. Особенно много материала крупные реки переносят во
взвешенном состоянии. За год количество его измеряется миллионами тонн, что видно из
следующих цифр (в млн. т): Дон — 4; Рейн — 4; Терек —28; Волга —43; Дунай —82; Инд
—446; Аму-Дарья — 570.
Количество материала, влекомого реками по дну, в десятки раз меньше количества
взвешенных частиц, но именно этот влекомый материал прежде всего бросается в глаза.
В зависимости от скорости потока влекутся или перекатываются по дну частицы
песка, мелкие и даже крупные гальки. Ниже приведены данные, полученные опытным
путем при определении скоростей течения, при которых начинают переноситься частицы
разных размеров:
Мелкий песок переносится при средних скоростях потока - 0,16 м/сек
Крупный песок переносится при средних скоростях потока - 0,21 м/сек
Мелкая галька переносится при средних скоростях потока - 0,31 м/сек
Галька объемом 2,7 см³ переносится при поверхностной скорости - 0,97 м/сек
Галька объемом 5,4 см³ переносится при поверхностной скорости3 1,62 м/сек
Валуны объемом 50 см³ переносится при поверхностной скорости 2,27 м/сек
Валуны объемом 68 дм³ переносится при поверхностной скорости 4,87 м/сек
Валуны объемом 510 дм³ переносится при поверхностной скорости11,69 м/сек
В более общей форме эти зависимости выражаются законом Эри: масса обломков,
перемещаемых потоком, пропорциональна скорости течения в шестой степени, а их
диаметр соответственно пропорционален квадрату скорости. Таким образом, при
увеличении скорости потока в 2 раза его переносная способность возрастает в 64 раза, при
увеличении в 3 раза — возрастает в 729 раз.
Горные потоки переносят во взвешенном состоянии частицы до 0,05 мм в
диаметре. Ниже, у дна, перекатываются с, места на место песчинки. По самому дну реки
движутся не только отдельные гальки, но целые слои галек и валуны. Такой горный поток
очень опасно переходить вброд, так как в движении находится все дно.
В процессе переноса обломочного материала по дну последний служит средством,
с помощью которого река истирает и углубляет дно; при этом истирается и окатывается и
сам влекомый материал. Остроугольные обломки пород сглаживаются и превращаются в
гальки округлой формы, которые в дальнейшем нацело истираются и превращаются в
песчаные и илистые частицы. От верховий к устью меняется размер частиц, уменьшается
роль грубообломочных компонентов. В горных реках широко развиты галечниковые,
гравийные отложения, в равнинных – песчаные, алевритовые, глинистые.
Чем крупнее галька, тем быстрее она истирается. Что касается песчинок, то чем
они мельче, тем большую часть пути проходят во взвешенном состоянии, перебрасываясь
с одного участка дна на другой. На этих отрезках они не трутся друг о друга и о ложе.
Поэтому в песке обычно встречаются зерна разной величины и степени окатанности,
причем крупные зерна песка обычно бывают хорошо округлены, а мелкие — угловаты.
Таким образом, галька или другой крупнообломочный материал, образовавшийся в
верховье крупной реки протяженностью в тысячу с лишним километров не может достичь
устья реки, так как будет или истерт, или задержан во впадинах русла в верхней части
течения.
15
Перенос растворённого материала
Растворенное вещество выносится в реки главным образом грунтовыми водами и в
меньшей степени водами, стекающими с возвышенностей. Это вещество выщелочено из
пород при химическом выветривании. Степень минерализации речных вод колеблется в
широких пределах и изменяется во времени. В областях с влажным климатом, с большим
количеством атмосферных осадков и небольшим испарением минерализация невысока. В
засушливых районах с интенсивным испарением нередко встречаются сильно
минерализованные речные воды. Во время весеннего половодья и высоких паводков
минерализация речных вод падает и становится минимальной, а при низких стояниях
уровня — увеличивается.
Несмотря на незначительную минерализацию речных вод перенос реками
растворенных веществ очень велик; например (по данным О. А. Алекина), р. Дон
ежегодно выносит в море химически растворенных веществ 6,2, Днепр — 8,13, Амударья
— 17,7, Енисей — 30,0, Волга — 46,5 млн. т и т. д. Легко представить, какие огромные
массы материи перемещены таким путем на протяжении геологического времени.
9. Аккумуляция материала в реках
Основными факторами переноса и осаждения обломочных частиц являются
движение жидкости и скорость осаждения. Причем скорость осаждения частиц влияет на
многие следствия транспортировки. Существуют физические законы, определяющие
осаждение окатанных сферических частиц. Это закон Стокса и закон толчка.
Закон Стокса выводит зависимость скорости осаждения частиц данного
диаметра и данной плотности от ускорения силы тяжести и от разницы между
плотностью частицы и плотностью жидкости для частиц диаметром меньше 0,1 мм.
Простейшая форма закона Стокса для весьма малых частиц может быть выражена
формулой:
V = C
1
·d
2
,
где V – скорость осаждения, d – диаметр частицы, а C
1
означает суммарное
действие различных констант (плотности частицы и жидкости, ускорение силы тяжести,
вязкость жидкости).
Закон толчка определяет величину скорости осаждения частиц диаметром от
0,1 до 1 мм и более. Если частица достаточно велика, то вязкость жидкости не оказывает
на нее заметного влияния. Тогда скорость осаждения:
V = C
2
·√d,
где C
2
отражает влияние тех же констант, что и в формуле закона Стокса, но без
учета вязкости среды.
Для частиц диаметром 0,1-1 мм действует как закон Стокса, так и закон толчка, и
скорость осаждения будет средней величиной расчета по этим законам.
Действие этих законов при переносе и отложении обломочной массы определяет
дифференциацию материала осадков на путях переноса. Глинистые частицы (диаметр
менее 0,01 мм) могут уноситься далеко от области сноса, так как они способны оставаться
во взвешенном состоянии в спокойно текущих равнинных реках. Крупные частицы
осаждаются на коротких расстояниях почти сразу же. Различие в скоростях переноса
сказывается на особенностях сортировки материала по величине зерен по направлению от
источника.
Аккумуляция (отложение) материала в реках происходит в самом русле, по
берегам реки во время половодья и в устьевой части реки, где образуется конус выноса
или дельта (по греческой букве дельта). Весь обломочный материал, откладываемый
реками, называется аллювием. Впервые он был выделен в 1823 г. английским геологом
У.Баклендом, а в России введен В.В.Докучаевым в 1878 г. Гидрологический режим рек
обуславливает формирование аллювия равнинных и горных рек.
16
Аллювий равнинных рек подразделяется на русловой, пойменный и старичный.
Русловой
аллювий
накапливается
в
обстановке
непрерывно меняющегося русла,
вода в котором характеризуется
максимальной
энергией,
и
поэтому
аллювий
обладает
наибольшей грубостью материала
– от разнозернистых песков, до
гравия
и
крупных
галек.
Формирование руслового аллювия
в реке, имеющей изгибы –
меандры (от р. Меандр в западной
Анатолии, в Турции) подчиняется
сложной циркуляции воды в
поперечном
и
продольном
сечениях реки. Стрежень, т.е.
максимально быстрое течение,
приближено
в
вогнутому,
приглубому,
берегу
и,
соответственно,
отдалено
от
отмелого
противоположного
берега. В поперечном разрезе реки
на изогнутых и прямолинейных
участках
наблюдается
многоячеистая
вторичная
циркуляция. Поэтому у вогнутого, приглубого, берега, там, где располагается стрежень
или плёс, формируется наиболее грубый аллювий. А на выпуклом, отмелом, берегу,
образуется прирусловая отмель, или побочень, сложенная хорошо сортированными мелко-
и тонко зернистыми песками, ограниченная прирусловым валом, располагающимся ближе
к руслу. В случае отступания русла более молодые части прируслового аллювия
накладываются друг на друга, образуя серию прирусловых валов.
На спрямленных участках реки, между изгибами образуются мелководные
перекаты, река дробится на несколько рукавов, между которыми располагаются островки
и аллювий характеризуется разнозернистостью и быстрой изменчивостью.
По мере развития равнинной реки ее извилины – меандры, становятся
выраженными все резче, образуя раздувы и пережимы. При этом приглубые берега
эродируются, а на отмелых наращивается отмель. Наконец, наступает момент, когда два
пережима соединяются между собой и происходит перехват реки, русло которой
спрямляется, а бывшая меандра отделяется от нового русла и образует старицу (старая
часть реки), обычно узкой серповидной формы, в которой развит своеобразный аллювий,
состоящий из проточной, озерной и болотной частей. Первая, нижняя часть состоит из
чередования песков, супесей и глин, т.к. во время половодий старицы могут заливаться
водой. Вторая, более молодая часть, сложена слоистыми глинами, илами,
Рис. 14. Развитие меандры и перехват реки с образованием старицы
Рис. 13. Расположение зон размыва берегов и аккумуляции
наносов. А - на разных стадиях развития излучин: а -
сегментная пологая (/) и крутая (//), б - прорванная, в -
петлеобразная до спрямления (/) и после спрямления (II), г-
синусоидальная нормальная (/) и с зонами отрыва потока от
берегов (//); Б - в узлах разветвления русла: а, б - простых, в - с
вторичным разветвлением и излучинами рукавов, г - веерных;
1 - зоны размыва берегов, 2- зоны аккумуляции наносов.
17
накапливавшимися во время озерной стадии развития старицы. И, наконец, верхний
горизонт, как правило, сложен уже торфом, когда произошло заболачивание старицы и ее
отмирание. Меандрирующая река может снова перекрыть русловым аллювием старичный,
и тогда последний переходит в погребенное состояние.
Ежегодные паводки перекрывают наиболее низкие прирусловые отмели,
называемые поймой, а особенно мощное половодье – еще более высокие участки низкой
долины – высокую пойму. Пойменный аллювий, состоящий из тонкого материала,
взвешенного в полой воде – тонких песков, суглинков, глин, чаще всего не превышает в
мощности 1-2 м и перекрывает русловой грубый аллювий. Пойма, покрытая заливными
лугами, очень важная в сельскохозяйственном отношении часть долины реки. На поймах
всегда растут сочные, высокие травы – это пастбища и угодья для сенокоса. Стремление
осушить, распахать пойму всегда приводило к ее гибели.
Аллювий горных рек отличается от равнинного аллювия своей грубостью, плохой
сортированностью, наличием горизонтов пролювия из грязекаменнных – селевых –
потоков.
Реки
начинаются
обычно
в
высокогорной части у концов ледников, где
имеют крутой уклон русла, а далее переходят в
горную часть, располагаясь в троговых долинах.
Там уклон русла уже меньше. Вырвавшись,
наконец, из гор, реки текут по равнине –
предгорной зоне, где рельеф уже слабо расчленен,
течение воды замедлено, хотя все еще быстрое.
Соответственно этим частям долин горных рек
меняется
и
аллювий:
от
грубого,
несортированного,
плохо
окатанного,
содержащего крупные валуны и глыбы, до
сравнительно
тонкого,
песчаного
и
мелкогалечного пойменно руслового аллювия.
Основная роль в формировании горного
аллювия принадлежит новейшей тектонике и
климату, которые определяют характер уклона
русла, расход воды, скорость
течения,
гидродинамику
потока
и,
особенно,
турбулентно-вихревой
характер
течения.
Горные потоки обладают большой эродирующей силой и переносят много обломочного
материала, до 50-60 кг/м3, тогда как в равнинных реках он не достигает и 0,5 –1 кг/м3.
Динамические фазы аллювиальной аккумуляции, выделенные Е.В.Шанцером,
В.В.Ламакиным и И.П.Карташевым, позволили связать характер аллювия с фазами
развития рек.
Инстративный, или выстилающий, аллювий характерен для ранних стадий
развития реки, когда она врезается в горные породы и характеризуется наибольшей
грубостью и плохой сортировкой. Такой аллювий располагается только в русле реки.
Субстративный, или подстилающий, аллювий связан с расширением боковой
эрозией речной долины. Этот аллювий менее грубый, и он перекрывает выстилающий
аллювиальный горизонт.
Констративный, или настилающий, аллювий характерен для участков реки,
испытывающих тектоническое опускание и, вследствие этого, накопление аллювиальных
отложений в условиях замедленного стока и постоянно мигрирующего русла. При этом
русловые, пойменные и старичные фации перекрываются более молодыми фациями.
Горизонты аллювия как бы настилаются один на другой и перекрывают друг друга.
И, наконец, перстративный, или перестилаемый, аллювий связан с хорошо
разработанными, зрелыми долинами, для которых характерен очень пологий уклон и
Рис. 15. А – образование бара в середине
реки и расширение её русла; В –
возникновение многочисленных баров и
разделение их основного канала стока на
целую серию менее крупных рукавов.
18
сильно развитое меандрирование с боковой эрозией. Перстаривный аллювий обычно
хорошо сортирован, обладает наклонной слоистостью и знаменует собой определенный
этап в развитии речной долины, когда несущая способность реки уравновешивается
объемом поступающего в нее обломочного материала и переносимого в виде взвеси в
воде.
Перечисленные динамические типы аллювия могут неоднократно сменять друг
друга на протяжении речной долины в связи с меняющимися гидродинамическими
условиями.
10. Развитие речных долин и формирование
речных террас
Любая река
за
время своего
существования проходит
ряд стадий,
которые условно можно назвать молодостью,
зрелостью и старостью.
На стадии образования в реке
преобладает донная эрозия, приводящая к
выработке
V–образной
долины
и
образованию грубого, плохо сортированного
инстративного
аллювия.
Продольный
профиль долины реки в эту стадию крутой в
верховьях, изобилует
неровностями
и
перепадами. По мере выработки долины всё
большее значение приобретает боковая
эрозия, придающая долине U-образную
форму сечения.
На стадии зрелости продольный
профиль реки становится выровненным,
стремящимся приблизиться к базису эрозии,
происходит
усиление
боковой
эрозии
вследствие
меандрирования. За
счёт
меандрирования происходит расширение
долины, формируется пойма, сечение
долины приобретает трапециевидный облик.
Активно идёт процесс накопления аллювия,
нередко чередующийся с
периодами
углубления и расширения долины.
На стадии старости происходит ещё большее расширение долины. Продольный
профиль близок к профилю равновесия, что приводит к снижению энергии потока – река
не может переносить большое количество обломочного материала, что приводит к его
осаждению, вызывающему заиление русла. Активно протекают процессы аккумуляции –
формируются все фации аллювия. В итоге происходит заполнение русла осадками, река
постепенно замедляет течение и зарастает.
Описанные этапы эволюции речной долины, как правило, не образуют линейной
последовательности, а прерываются на разных стадиях процессами омоложения реки.
Омоложение реки может быть обусловлено тектоническими движениями земной коры,
изменением базиса эрозии (понижение уровня водоёма, в который впадает река и пр.),
климатическими изменениями (увеличением расхода воды и энергии потока),
техногенным воздействием (спуск водохранилищ и пр.) и приводит к изменению
продольного профиля речной долины. При его изменении происходит возрастание
Рис.
16.
Схема
развития
эрозионно-
аккумулятивного цикла и стадии формирования
долины (по Н.В. Макаровой, Т.В. Сухановой): I -
врезания, II - расширения долины, III -
аккумуляции, IV - динамического равновесия
(завершающая); 1-5 - аллювий, 6- покровные
отложения, 7 - коренные породы, 8 – контуры
первоначального вреза.
19
энергии
потока, что приводит
к
активизации донной эрозии, направленной
на выработку нового профиля. То есть река
вновь начинает углублять долину, затем,
по мере
приближения к
профилю
равновесия,
начинают
доминировать
процессы боковой эрозии, формируется
пойма, т.е. река вновь проходит цикл
своего развития. И этот процесс может
повторяться неоднократно.
Наличие
этапов
омоложения
отражается в образовании речных террас
– ступенеобразных уступов в бортах
речной долины. В строении террас
выделяют площадку – выровненную
поверхность террасы, тыловой шов –
место сочленения площадки с вышерасположенной террасой или коренным склоном,
склон террасы и бровку – место сочленения площадки и склона террасы (рис.17).
Формирование террас в пределах одной речной долины может происходить
неоднократно, что приводит к образованию лестницы надпойменных террас (рис.18),
возвышающихся друг над другом в борту долины (нужно добавить, что террасы не всегда
явно выражены в рельефе, и их выявление
требует
специальных
геоморфологических
исследований). Самая высокая терраса –
наиболее древняя, самая низкая – наиболее
молодая (первая надпойменная терраса –
террасам присваиваются номера в соответствии
с их расположением снизу вверх). Высотой
террасы называют превышение её поверхности
над меженным уровнем воды в реке.
Среди
речных
террас
различают
эрозионные,
эрозионно-аккумулятивные
и
аккумулятивные.
Эрозионные
террасы
(или
скульптурные террасы, террасы размыва) –
террасы, выработанные речным потоком в
коренных породах. Они наиболее характерны
для горных рек, где активно проявляются
тектонические движения, приводящие к частым
изменениям продольного профиля реки.
Эрозионно-аккумулятивные (или цокольные) – террасы, нижняя часть которых
сложена коренными породами (цоколь), а верхняя - аллювиальными отложениями.
Аккумулятивные террасы – террасы, полностью сложенные аллювиальными
отложениями. Аккумулятивные террасы имеют широкое распространение в пределах
низменных платформенных равнин, а также в межгорных и предгорных прогибах. Они
свойственны желобовидным
и
планиморфным
долинам,
характеризующимся
значительными мощностями аллювия.
Рис. 17. Элементы строения террасы: 1 - площадка
террасы, 2 - тыловой шов, 3 - бровка, 4 - склон.
Рис. 18. Схема развития речной террасы.
20
11. Устьевые части рек, дельты, эстуарии
Крупные реки впадают в моря и океаны, более мелкие – в озера и крупные реки. В
том месте, где русло нижнего течения реки – устье – выходит к морю, образуется
самостоятельный в ландшафтном и геологическом отношении район, называемый
дельтой (по сходству в плане с буквой дельта греческого алфавита). Дельта – это
верхняя, в основном надводная, часть аккумулятивного конуса выноса в устье реки.
Дельты характеризуются плоским, низменным
рельефом, часто наличием
многочисленных рукавов, ответвляющихся (фуркирующих) от главного русла реки,
образуя веерообразную структуру. Содержащаяся в речной воде взвесь обломочного
материала и русловой аллювий выпадают в осадок, при потере рекой живой силы. Во
внешней части дельты все время происходит взаимодействие морских и континентальных
обстановок, а также различающихся по составу морской и речной воды. За краем
континентальной части дельты, там, где начинается взморье – располагается авандельта
(передовая дельта), а еще дальше в открытое море – продельта, накопление осадков в
которой идет только за счет выпадения взвешенных частиц. Для того, чтобы дельта
сформировалась, необходим сток доннных и взвешенных частиц и медленное, но
непрерывное тектоническое опускание района. Если река не разделяется на рукава, то
Рис. 19. Образование
террас речной долины
21
сток главного русла вызывает размыв дна
(приустьевая яма),
а
мористее
–
возникновение бара, или осередка. В
дельтах течение рек часто замедляется из-
за приливов и ветровых нагонов. Морская
соленая вода, как более плотная и тяжелая
в придонной части реки проникает в виде
клина вверх по течению и отделяет более
легкую речную воду от дна, из которой
начинается выпадение взвешенных частиц.
Этому выпадению способствует процесс
флокуляции – слипания мелких частиц в
более крупные, что происходит под
влиянием морской воды. Но основная
масса наносов откладывается в пределах
авандельты и, т.н. свала глубин, т.е. четко
выраженного уступа. Наносы скатываются
с этого уступа и наращивают его. Поэтому
дельта все время продвигается мористее,
нередко образуя огромные подводные
конуса, как например, у Ганга, Инда и др.
крупных рек. При этом в осадках
формируется наклонная слоистость, когда
чередуются более грубые и тонкие слои,
обусловленные сезонным стоком. В пределах продельты формируются тонкие илистые
осадки, иногда отделенные от авандельты.
Жизнь дельты тесно связана с объемом водного материала, поведением базиса
эрозии и тектоническими движениями. Разветвленная и сложная дельта Волги во время
понижения уровня Каспийского моря на 1 м 45 см в 1927-1940 гг. прирастала на 370 м
ежегодно, сокращалось количество водотоков, к дельте причленялись участки осушенного
морского дна. Нередко дельты меняют свое положение. Так, за последние 6000 лет. р.
Миссисипи сформировала 7 различных каналов стока и, соответственно, 7 различных
дельт. Точно также в устье Енисея за последние 7000 лет образовались 4 отдельные
дельты.
Собственно дельта на современных морских окраинах может возникнуть в двух
случаях: либо реки несут огромное количество наносов, например, более 100 млн. т/год в
реках Янцзы, Хуанхэ, Миссисипи, Ганг, Брахмапутра, Меконг, Ориноко, либо
Рис. 20. Типичная схема гидрографической сети
крупной дельты (на примере устья Дуная): 1 –
окружающие дельту формы коренного рельефа, 2
–
морские песчаные
косы,
либо
некогда
блокировавшие лагуну, либо сформировавшиеся
под воздействием волнения на периферии дельты,
3 – рукава, 4 – протоки, 5 – дельтовые и
придельтовые озёра.
Рис. 21. Схема развития дельты Килийского рукава в устье Дуная: 1 – береговая линия Чёрного моря до
начала формирования рассматриваемой дельты (середина XVIII века), 2 – морская коса, сложенная песком
и битой ракушей, 3 – низкие, заросшие тростником острова дельты, 4 – песчаный морской берег дельты.
22
преобладание восходящих тектонических движений, которые компенсируют эффект
эвстатического поднятия уровня моря. Если морские побережья в новейшее время
испытывают отрицательные тектонические движения, то образуются протяженные от 200
до 1000 км морские заливы, вдающиеся, ингрессирующие в сушу губы. Дельты занимают
около 9% из общей протяженности побережий Мирового океана и поглощают ежегодно
18,5 млрд т рыхлых продуктов, что составляет 67% всех терригенных осадков,
поступающих в Мировой океан. Наносы, поступающие в авандельту, создают первый
глобальный пояс «лавинной» седиментации. На эволюцию дельт влияют вековые и
многолетние изменения уровня океана, морей и озер. В период регрессий – понижения
уровня моря – дельты смещаются в
сторону моря, а речное русло
врезается. При трансгрессиях –
повышениях уровня моря – дельты
превращаются в залив, лагуну.
Еще в XIX столетии многие
исследователи
определяли
интенсивность
эрозии
по
приращению объема дельт.
Гейм по приросту дельты р.
Рейс, впадающей в Урнское озеро, за
период с 1851 по 1879 г. определил,
что средний ежегодный объем
выносов этой реки составляет 146000
м
3
. Веннер (Wenner, 1950) по
скорости приращения дельты р.
Вискэн, впадающей в оз. Везеленг
(западная
Швеция),
определил
возраст
возникших
после
образования озера террас висконской
долины.
Сравнение
пыльцевых
анализов образцов,
взятых
на
различных террасах, показало, что за
последние
4000
лет
состав
растительности
в
долине
не
изменялся и что наращивание дельты происходило при сравнительно постоянных
климатических условиях формирования стока.
Эстуарии представляют собой узкие заливы, располагающиеся на месте впадения
рек в море. Возникают они там, где происходят нисходящие тектонические движения,
приливы и отливы и где взаимодействуют морские и континентальные обстановки
осадконакопления. Море подтапливает устьевую часть реки, проникая далеко в сушу, а
волна прилива проникает вверх по течению реки на десятки километров, как например, в
р. Пенжина, впадающей в Охотское море. Наносы, которые приносятся рекой,
размываются вдольбереговыми течениями и поэтому дельта в таких речных устьях не
образуется. Эстуарии хорошо выражены в устьях Темзы, Эльбы, Сены, Пенжины и др.
Если морские воды в отсутствие приливов и отливов затапливают приустьевую часть
речной долины, то возникают лиманы, например, Бугский, Днестровский, Днепровский на
Черном море.
Рис. 22. Различные виды речных дельт.
23
12. Заключение
Итак, мы убедились, что водные потоки производят огромную геологическую
работу на поверхности суши. Они существенным образом преобразуют рельеф земной
поверхности.
Текучая вода несет в себе огромную потенциальную энергию. После 1945 г, в
нашей стране сделано очень много для освоения этой потенциальной энергии:
воздвигнуты плотины и созданы водохранилища на ряде крупных рек.
Хорошее знание геологической деятельности рек поможет избежать многих
ошибок. Среди многих разрушительных процессов на Земле заметное место принадлежит
размывам речных берегов водными потоками. От них страдают населенные пункты,
инженерные объекты, коммуникации, разрушаются водозаборы, опоры линий
электропередач, мостовые переходы, утрачиваются сельскохозяйственные угодья,
происходит потеря леса. Для борьбы с этим явлением или его предотвращения производят
дорогостоящее укрепление берегов, возводят дамбы, осуществляют различные
регуляционные мероприятия на реках вплоть до создания искусственного русла, отво-
дящего поток от подвергнувшегося его воздействию объекта, иногда переносят на новые
места населенные пункты, инженерные сооружения, коммуникации.
Регулирование течения вод важно и в целях предотвращения наводнений,
возникающих во время больших половодий и паводков.
Необходимо умение прогнозировать, предсказывать поведение реки при
строительстве дамб, плотин, водохранилищ и т.д. Ведь это не только важнейший способ
увеличения объёма возобновляемых водных ресурсов и получения электроэнергии, но и
источник возникновения ряда экологических проблем.
Наличие среди аллювиальных отложений ценных устойчивых минералов даёт
возможность последовательно вверх по реке проследить за постепенным увеличением их
концентрации и по этому признаку выйти на коренные залежи, из которых размываются и
выносятся данные минералы. Также некоторые месторождения могут формироваться
непосредственно в самом русле реки.
Таким образом, мы можем сделать вывод, что реки – величайшее сокровище и
активнейший деятель нашей планеты. И потому надо беречь их, но не стоит и забывать о
таящейся в них опасности. Одно ясно точно: невозможно представить нашу жизнь без рек.
И мы должны уметь обращаться с ними. Знание о геологической деятельности рек
поможет грамотно их использовать.
24
13. Список литературы:
1. Charles C.Plummer, David McGeary, Diane H.Carlson. Physical geology. Updated eight
edition.
2. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в её бассейне. М.: АН СССР. 1955. 346 с.
3. Чалов Р.С. Почему размываются берега рек. Соросовский образовательный
журнал, том 6, №2, 2000.
4. Михайлов В.Н. Речные дельты: строение, образование, эволюция. Соросовский
образовательный журнал, том 7, №3, 2001.
5. Короновский Н. В. Общая геология. М.: КДУ, 2006.
6. Крубер А.А. "Общее землеведение"
Государственно учебно-педагогическое издательство, Москва - Ленинград, 1938 г
7. http://popovgeo.professorjournal.ru/ Юрий Витальевич Попов, Лекционный курс
"Общая геология"
8. http://www.geolib.net/
9. http://www.mygeos.com/
10. http://www.ecosystema.ru/
Информация о работе Геологическая деятельность рек