19.10.2019 г. Главная arrow Учебные пособия arrow М.Ф.Иванова "Общая геология" arrow Геологическая работа рек
         
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Ленты новостей
Карта сайта
Фото камней
Гостевая
Общая информация
о камнях
походы и сплавы
Кристаллография
Сейсмика
Учебные пособия
Классификации
ювелирная
Словарь Куликова
Популярно о камнях
Камень в природе
Мертвая природа
История камня
Технические
Диковинки
Люди и камни
Тяжелое серебро
Минералог-любитель
Легенды и мифы
Об алмазах
Камни-талисманы
Полезные ископаемые
Нефть
Геология
 
 
Краткие новости
Геологическая работа рек Печать E-mail
Автор Administrator   
18.09.2010 г.

Геологическая работа рек состоит главным образом в размыве дна и берегов, переносе и отложении обломков пород. Все эти три стороны деятельности проявляются нередко одновременно в одних и тех же участках долины. Однако в верховьях, где долина реки, растущая по закону пятящейся (регрессивной) эрозии, самая молодая (следовательно, уклоны здесь наибольшие), преобладает эрозионная деятельность, в среднем течении реки наблюдается сочетание размыва, переноса и отложения (аккумуляции), а в низовье - переноса и отложения. Нанесенные рекой осадки называются аллювием.

Размыв, перенос и отложение в любом участке реки могут значительно изменяться в зависимости от скорости течения и количества воды в реке. Чем больше скорость и количество воды в реке, тем больше размыв. При скорости течения 0,8 м/сек река может переносить во взвешенном состоянии мелкий песок, а волоком - крупный песок, при скорости 1,5-2 м/сек - перекатывать гальку, а при 3 м/сек - мелкие валуны.
Эрозия. Различают эрозию донную, направленную на врезание реки в глубину, и боковую, ведущую к расширению речной долины. Донная эрозия проявляется там, где течение достаточно-быстрое, чтобы переносить взвешенный в воде материал. Несомый водой твердый материал является главным фактором, при помощи которого проявляется углубляющая, бороздящая деятельность воды. Скорость и величина донного и бокового размыва, при прочих равных условиях, зависят от состава пород, слагающих долину. Особенно быстро размываются берега, сложенные рыхлыми песчаниками, песками, суглинками. Вода, отрывая от берегов частицу за частицей, вымывает у подножья склона глубокий желоб. В результате вышележащие слои, лишенные опоры, обрушиваются в воду целыми глыбами, которые затем быстро разрушаются и уносятся. Берега, состоящие из твердых пород, сопротивляются размыву больше, поэтому работа воды здесь замедляется, но не прекращается. Постепенно река размывает и их, образуя громадные ущелья, каньоны. Нередко река встречает на своем пути горные породы неодинаковой твердости. В этом случае в местах развития более твердых пород, труднее поддающихся размыванию, появляются перекаты, пороги и более крупные поперечные уступы. Хорошо известны пороги на Днепре, Волхове, Нарве, Ангаре, Витиме, Енисее и других реках. На поперечных уступах в русле реки образуются водопады. Уступы в долинах рек могут быть связаны не только с выходом на отдельных участках твердых пород, но и с опусканием лежащих ниже участков долин по отношению вышележащих по разрывам в земной коре.
Крупнейшие из известных водопадов: Бельвефесс (на реке Бельвефесс, Норвегия) - высота падения воды 866 м; Иосемите (на реке Мерсед, Калифорния) - 792,5 м; Виктория (на реке Замбези, Африка) - 133 м (ширина его 1800 м - наибольшая из известных). В СССР водопады имеются на многих реках Кавказа, Крыма, Алтая, Средней Азии. Реже они встречаются в долинах равнинных рек. Из крупнейших водопадов СССР можно отметить водопад Илья Муромец (Курильские острова), высота падения воды 141 м, Уковский (на реке УК, Восточные Саяны) - 60 м, Нарвский (на реке Нарва) -высота 7 м, ширина - 150 м. Водопады играют существенную роль в формировании речных долин. Вода, падающая с высоты, образует сложные водовороты, вследствие чего приобретает большую размывающую силу, способствующую образованию у подножья водопада глубоких ям - эрозионных котлов, ослабляющих основание обрыва, с которого падает вода. Например, водопад реки Жаргон (Южный Сахалин) высотой 12 м у подножья уступа образовал эрозионный котел глубиной 3 м. Водовороты в котлах способствуют подмыву основания уступа и обрушению пород сверху и постепенному отступанию водопада вверх по реке -по закону регрессивной эрозии. Ниже водопада река течет в глубоком ущелье или в каньоне. В верховье река, как правило, имеет самые большие уклоны, вследствие чего глубинная эрозия здесь проявляется с наибольшей силой. Вниз по течению уклон дна реки уменьшается, вода течет медленнее и там, где живая сила реки мала, начинается область боковой эрозии. Река вынуждена откладывать на своем дне влекомые ею обломки, вследствие чего размыв дна прекращается. В результате боковой эрозии долина реки все более и более расширяется, причем расширение происходит особенно заметно весной, когда уровень воды в реке может подниматься над меженью на несколько метров - на Волге у Жигулевских гор паводковые воды поднимаются над меженью на 15-17 м. То же мы наблюдаем и на других реках, расположенных в зоне с влажной зимой, богатой снегом или дождями. В странах с более равномерным климатом количество воды в реках во время паводка по сравнению с меженью увеличивается в 2-3 раза. Вода движется с большей скоростью, причем за счет турбулентного движения струек даже в пределах прямого русла может появиться извилина, которая впоследствии будет развиваться все больше и больше и явится стимулом для образования многочисленных извилин ниже по течению.

Первоначальная извилина у реки может возникнуть и по ряду других причин. Так, отклонение реки может быть вызвано береговым обвалом, оползнем, выносами бокового притока и т.п. Все указанные препятствия вынуждают реку отклониться к противоположному борту долины и подмывать его, при этом образуются изгибы. Постепенно слабые изгибы русла становятся круче, потому что течение воды и размыв всегда сильнее у вогнутого берега, вдоль которого расположены и наибольшие глубины. У выпуклого берега, где течение медленнее, отлагается аллювий, образуется отмель. Подмываемый берег постепенно отступает, увеличивается кривизна изгиба, образуется петля (излучина, меандра). Название «меандра» дано излучинам по имени Малоазиатской реки Меандр, отличающейся своей чрезвычайной извилистостью. Отступание берега обусловлено тем, что вода вследствие инерции стремится двигаться прямолинейно, а потому в случае поворота река устремляется к вогнутому берегу, где приобретает наибольшую размывающую силу. Ударившись о берег, струи воды приблизительно под тем же углом отклоняются ниже по течению к противоположному берегу и подмывают его, образуя новую излучину. Подмывая по очереди то правый, то левый берег, река увеличивает извилины, благодаря чему постепенно расширяет свою долину, поэтому область бокового размыва называют также областью расширения долины. Струи воды, подмывая вогнутые берега реки, способствуют перемещению меандр не только в стороны, но и вниз по течению, вследствие чего в конечном итоге река размывает в пределах своей долины коренные породы, заполняя ее собственными отложениями. Русло реки в этом отрезке долины занимает относительно небольшую часть дна долины, все остальное пространство занято отмелями, заливаемыми небольшим слоем воды только в паводки и половодье. Заливаемая часть долины называется поймой (лугом), или пойменной террасой реки. Ширина последней достигает 5-10 км и более.

Река в период половодья, усиленно размывая вогнутый берег, на выпуклом берегу образует из разрушенного материала насыпь, которая в дальнейшем мешает ее течению. Если в паводок следующего года река не сумеет размыть нанесенный ею в предыдущем году материал, она вынуждена будет искать иной путь и, следовательно, изменит направление своего течения. При этом в месте суженной части извилины может произойти прорыв реки. Прежнее русло остается в стороне, в нем течения воды может и не быть. Эти старые русла имеют вид серповидно изогнутых озерков, носящих название стариц. Старицами изобилуют поймы равнинных рек. В них формируется старинный аллювий - отложения, свойственные их водному режиму (озерные или болотные, а в случае если в старицу в половодье заходит речная вода, то и речные). На месте прежних стариц, после их заполнения, в пойме остаются плоские понижения, называемые лайдами.
Одной из причин отклонения течения равнинных рек от прежнего направления является также образование так называемых береговых валов. Они возникают в том случае, если река в половодье разливается по пойме, заросшей травой и кустарником. Последние замедляют течение воды, и несомый водой минеральный груз отлагается, образуя валы вдоль края русла. Часть воды через них переливается, закрывает всю пойму тонким слоем и, процеживаясь через травянистый покров, оставляет взвешенный в воде материал. С каждым новым разливом вал повышается. У некоторых рек прирусловой вал возвышается над остальной частью поймы на несколько метров. С наступлением последующего половодья вода стремится перелиться через вал в более пониженную часть поймы и там разработать себе новое русло или вернуться в прежнее - в старицу. В местах перелива воды береговой вал размывается, размыв продолжается и дальше по пойме, где возникает новое русло. Вода в русле течет быстрее, поэтому в нем отлагается более крупнообломочный материал, чем на поверхности поймы.
Переносящая и аккумулятивная деятельность реки. Процесс отложения переносимого рекой материала носит название аллювиального, а материал, отложенный рекой, - аллювия.

В отложениях дна речной долины, согласно Е. В. Шанцеру, различают русловой и пойменный аллювии. Пойменный аллювий всюду подстилается русловым, так как последний в результате последовательного перемещения русла вниз по течению (вслед за отступанием вогнутого берега излучины) заполняет все основание долины.
Аллювий рек, имеющих различную скорость течения и размывающих различные горные породы, отличается по составу и размерам обломков. Русловой аллювий горных рек представлен крупнообломочным материалом (валунами, галечником, гравием), равнинных - средне- и мелкообломочным (песком, супесью). Глыбы и щебень, перемещаясь горными реками от верховий к низовью, трутся друг о друга, а также о борта и дно русла, превращаются сначала в валуны и гальку эллипсоидной формы, а затем, перемещаясь ниже к устью реки, постепенно истираются до размеров гравия и песка. Даже мощные горные реки, откладывающие в верхнем течении крупнообломочный аллювий, ниже по течению (при уменьшении скорости) оставляют все более и более мелкий материал: сначала гравий, затем песок, супесь. Глинистые и илистые частицы, образующиеся при истирании крупных обломков, большинством рек переносятся к базису эрозии. Характерно, что даже на одних и тех же участках, но в разные сезоны реки перемещают и откладывают аллювий, состоящий из обломков разных размеров. В половодье, когда река обладает большой живой силой, она переносит более грубый материал. По мере спада воды начинает отлагаться взвешенный в ней материал. Вода осветляется, но и в прозрачной воде содержится некоторое количество растворенных солей (Енисей, например, выносит в море до 300 млн. т солей в год). Общее количество растворенных веществ, смываемых реками в океан, по подсчетам О. А. Алекина, превышает 3 млрд. 200 млн. т. в год, т. е. в среднем суша отдает океану ежегодно 23 т растворенных веществ с каждого кв.км.

В паводок реки переносят огромное количество обломочного материала. Например, река Хуанхе (Китай) ежегодно в половодье переносит в 400 раз больше обломков, чем в мелководье; река Ганг (Индия) за 4 месяца дождей выносит в 24 раза больше обломков, чем за остальные 8 месяцев года.
Есть реки, в которых вода сильно насыщена мелкими частицами и в межень. Например, Кура несет воду темно-серого цвета, Аму-Дарья - цвета кофе с молоком.
Количество материала, выносимого реками в море за год, составляет огромную величину. Аму-Дарья выносит в Аральское море 44 854 000 м3 обломков, Хуанхе - почти 900 000 000 м3.
Ежегодная убыль суши за счет выноса минеральных частиц реками в моря и озера определяется примерно в 10 куб.км в год, а сколько еще обломочного материала оседает непосредственно в самой долине реки. Даже в русле быстрой горной реки уже в верхнем ее отрезке можно видеть аллювиальные отложения - валуны, гальку, песок, но этот материал в области глубинного размыва лежит временно, в следующем половодье он весь или частично будет перенесен ниже по течению. Часть несомого рекой материала накапливается в области бокового размыва. Однако, главная область аккумуляции располагается в нижнем отрезке долины, где уклон ее еще более пологий, течение медленное и размывать берега, за исключением паводкового времени, река не может. Здесь оседает более мелкий материал, так как более грубый (гравий, галька) большей частью отложился уже в среднем и верхнем течении реки. Реки, не успевшие разгрузиться, в нижнем течении выносят материал в море (озеро). При впадении реки в море скорость течения уменьшается, и несомый ею материал отлагается, образуя дельту.
Дельта - это сложенный в основном аллювием участок суши, отвоеванный рекой у моря и имеющий в плане форму треугольника, обращенного вершиной вверх по реке. Реки в пределах дельт ветвятся, делятся на множество рукавов, меняющих свое
положение во время половодья. Дельты имеют такие реки, как Волга, Нева, Лена, Дунай, Нил, Хуанхе, Янцзы и многие другие. Площадь, занимаемая отдельными дельтами, огромна. Площадь слившихся дельт рек Хуанхе и Янцзы с ее подводной частью равна приблизительно 500 000 кв.км, т. е. близка по площади к Каспийскому морю. Площадь дельты Лены свыше 45 000 кв.км, Нила - 35000 кв.км, Волги - 18000 км2, Аму-Дарьи -более 10000 кв.км. Площади дельт из года в год увеличиваются за счет отложения реками все новых и новых порций аллювия. Рост дельт в зависимости от количества приносимого материала идет с различной скоростью. Так, дельта Волги, по данным М. В. Кленовой, растет в год в среднем на 170 м, дельта Сыр-Дарьи - на 164 м. Вследствие выноса реками обломочного материала берега отодвигаются в глубь моря. Город Адрия, например, 1800 лет тому назад стоял на самом берегу Адриатического моря и был портом. В настоящее время он расположен в 22 км от моря. Наносы рек По и Адидже, между устьями которых был расположен город, превратили морской залив в сушу.

В местностях, где наблюдается медленное погружение морских берегов, площади дельт растут медленнее, но зато мощность дельтовых отложений достигает нескольких сотен метров. Так, мощность дельтовых отложений реки Миссисипи 600 м.
Отложения дельт в вертикальном и в горизонтальном разрезе весьма изменчивы; аллювий в отложениях дельт сменяется осадками дельтовых озер и болот, приуроченных к оставленным рекой рукавам, последние в свою очередь могут быть снова перекрыты аллювием или скоагулированными при соприкосновении с морской водой солями, приносимыми реками. Аллювий дельт равнинных рек чаще представлен глинами, переслаивающимися песками; в дельтах горных рек встречаются галька и гравий. Среди механических осадков дельты рассеяны органические остатки, могущие дать начало образованию месторождениям нефти и газа. Растительные остатки, накапливающиеся в болотах, могут дать в итоге месторождения угля.
Ряд рек имеет сухие дельты площадью в сотни квадратных километров: Сох, Мургаб, Зеравшан и многие другие. Они отлагают обломочный материал при выходе из гор: ближе к горам дельты (конусы выноса) сложены грубообломочным материалом, по мере движения к периферии крупность обломочного материала постепенно уменьшается до суглинков.

Не все реки имеют дельты. Почти половина рек при впадении в моря или океаны образует эстуарии (губы) - воронкообразные заливы, глубоко впадающие в пределы суши. Эстуарии имеют реки, выносящие к устью незначительное количество обломочного материала, а также реки, впадающие в области больших приливов и отливов и течений или в области больших глубин прибрежных зон, чаще обусловленных быстрым погружением берега моря (Днепр, Буг, Днестр, Обь, Енисей, Сена, Конго, Амазонка и др.).
Стадии развития речных долин. Кривая линия дна реки от истоков до устья (продольный профиль) в первоначальной стадии ее жизни очень крутая, иногда с порогами и водопадами, представляющими собой местные базисы эрозии. Участки реки выше данного порога или водопада строят свой профиль по отношению к этому базису; ниже его река имеет свой профиль, применяясь к основному базису эрозии в устье реки (чаще к дну бассейна или бессточной впадине, куда впадают воды реки), ниже которого река разрушительной работы не ведет. По мере разработки долины кривая линия дна становится все более пологой, приближаясь к предельному уровню речной эрозии, или профилю равновесия, при котором эрозия и аккумуляция реки взаимно уравновешиваются. Река, выработав профиль равновесия, перестает углублять русло; донная эрозия даже в верховье сменяется боковой эрозией.

В жизни каждой реки различают три стадии развития: юность (преобладает донная эрозия), зрелость (интенсивно развивается боковая эрозия) и старость (эрозия реки замирает). Нередко различные участки реки находятся на разных стадиях развития: река может в своих верховьях еще вести интенсивную донную эрозию, т. е. находиться в стадии юности, тогда как в устье она уже приближается к состоянию старости.
Речная сеть может развиваться в течение многих тысячелетий, при этом наблюдается закономерное изменение поверхности, занятой бассейном какой-нибудь реки с ее многочисленными притоками первого, второго и последующих порядков. Пока долины рек узки и имеют часто ущеле- или каньонообразную форму, а междуречья широкие, большая часть поверхности междуречья лежит на более высоком уровне, чем речные долины. Это юная стадия развития рельефа страны. Стадия юности завершается, если
река и ее притоки вырабатывают профиль равновесия, характеризующийся отсутствием водопадов и порогов. Долина вследствие преобладания донной эрозии в стадию юности имеет V-образную форму, основание которой занято почти нацело руслом реки. По-мере развития речного бассейна междуречья сокращаются, а долины становятся более широкими; рельеф страны вступает в зрелую стадию.

В стадии зрелости глубинная эрозия уступает место боковой, и долина приобретает U-образную форму. Русло реки извивается в виде узкой ленты по широкому основанию долины. Борта долины выполаживаются, остроконечные вершины водоразделов округляются, высота их понижается. Наконец, все междуречья срезаны и от них остались только отдельные участки в виде останцов. Вся страна как бы перемещается на более низкий уровень, на уровень речных долин. Это стадия старческой топографии страны. В эту стадию эрозионная работа текучих вод вследствие очень мелких уклонов поверхности и обилия наносов почти прекращается, деятельность реки замирает, а страна приобретает рельеф, близкий к так назывыемой предельной равнине, или пенеплену. Период развития страны от стадии юности до стадии старости носит название эрозионного, или географического, цикла, на завершение которого требуется продолжительный отрезок геологического времени.
Однако состояния равновесия страна обычно не достигает: постоянные колебательные движения земной коры нарушают равновесие - наклоны и высотные отметки поверхности отдельных ее участков меняются. Отдельные стадии развития речной системы могут ускоряться или прерываться. В первом случае речная система начинает преждевременно дряхлеть, во втором - происходит омолаживание речной системы, она снова начинает углублять, свое русло и расширять долину. Такого рода изменения речной системы могут вызываться либо тектоническими причинами, либо существенными климатическими изменениями.
Если в течение определенной стадии развития речной системы базис эрозии реки испытывает постепенное поднятие, то продольный профиль реки выполаживается, происходит уменьшение живой силы потока, река дряхлеет, долина заполняется собственными отложениями.
Если базис эрозии начинает понижаться, страна вступает в новый цикл, продольный профиль становится более крутым, а река, находившаяся в стадии, близкой к старческой, может начать энергично размывать отложенный ею ранее аллювий, врезаясь в пойму и размывая ее, оставляя от прежней поймы только плечики той или иной ширины, нередко прерывистые (прерывистость обусловлена тем, что река по мере ее старения сменяет донную эрозию на боковую, приводящую к расширению долины, к размыву прежней поймы и к постепенному заполнению долины новым аллювием). Так над современной поймой возникает надпойменная терраса, некогда бывшая пойменной.
Точно такие же изменения в пределах бассейна реки вызывает увеличение количества атмосферных осадков. Увеличивается количество воды в реке, а следовательно, увеличивается и ее живая сила, усиливается эрозионная работа реки. То же самое произойдет в случае поднятия истоков. При многократном понижении устья или поднятия верховий на склонах реки образуется система террас, представляющих собой уступы, тянущиеся вдоль русла реки. Самая высокая надпойменная терраса будет и самой древней. Нумеруют террасы чаще всего для удобства снизу вверх, называя самую молодую пойменной, следующую - соответственно первой надпойменной, второй и т. п.
У каждой террасы различают поверхность террасы, бровку и уступ к более молодой террасе. Поверхность террасы всегда древнее уступа, указывающего на то, что после формирования поймы возникли определенные условия для нового вреза реки.
При быстром воздымании верховий рек регрессивная эрозия их отстает от процесса воздымания горного сооружения, в связи с чем в центральной части его сохраняется реликтовый рельеф, сформировавшийся до поднятия. Указанная картина наблюдается в центральных частях Восточного Памира, Копет-Дага, Тянь-Шаня.

При изучении рельефа больших площадей удобнее пользоваться не подсчетом террас, а анализом врезов и установлением времени их формирования. Врез реки выражается уступом и примыкающей к нему снизу поверхности террас, более молодой, чем уступ. Равнинные реки обычно имеют три-четыре надпойменные террасы. У горных рек наблюдается, как правило, большее число террас (до 10-15), причем они превышают одна другую нередко на десятки и сотни метров. Здесь благодаря значительной крутизне горных склонов реки обладают круто падающей кривой дна и исключительно большой живой силой.
По своему строению террасы могут быть аллювиальные - полностью сложенные аллювием, эрозионные - сложенные коренными породами, цокольные, или смешанные, сложенные в основании коренными породами, а сверху аллювием. Первые имеют место тогда, когда река врезается в собственные наносы, не вскрывая их полностью, цокольные формируются тогда, когда река полностью размывает свои отложения и частично врезается в коренное ложе. Эрозионные террасы возникают лишь в ранние стадии развития долины и представляют собой продольные уступы, образованные в коренных ее бортах. Они обычно сохраняются лишь в верховье, в низовьях, где долины более старые, последующие процессы их чаще снивелировали.

Цокольные и эрозионные террасы (то же аллювиальные вложенные или прислоненные) характерны для областей устойчивого поднятия. В областях устойчивого прогибания эрозионных и цокольных террас нет, а аллювий каждой более молодой террасы наложен на аллювий более древней террасы.
Изучению террас уделяется большое внимание, так как они раскрывают историю развития речных долин. Каждая терраса указывает на перемену условий этого развития. Например, терраса из коренных пород указывает на то, что после некоторого времени, в течение которого река на данном участке только размывала свою долину, какие-то причины заставили ее быстро врезаться в коренные породы дна долины.
Терраса, сложенная аллювием, свидетельствует, что в течение известного времени река на данном участке не размывала, а заполняла долину, затем снова врезалась и размыла свои отложения. Изучение петрографического состава аллювиальных отложений, степени окатанности галек и их ориентировки, мощности и площади галечниковых накоплений дает геологу ключ к разрешению многих вопросов. Так, изучение аллювия рек, стекающих с Уральского хребта, позволило установить, что Урал был выше современного не менее чем в 2 раза. Изучение аллювия во многих случаях позволило открыть крупные коренные месторождения ценных полезных ископаемых, да и сам аллювий является кладовой россыпей золота, платины, алмаза, оловянного камня, вольфрама и др. В ряде случаев в аллювии ученые находят остатки ранее населявших Землю животных и птиц, а также следы стоянок первобытного человека. Эти находки оказываются исходным материалом для определения возраста аллювия.
Морфология речной долины и ее отложения тщательно изучаются также при строительстве водохранилищ, мостов и т. п.

 

Добавить комментарий

:D:lol::-);-)8):-|:-*:oops::sad::cry::o:-?:-x:eek::zzz:P:roll::sigh:
Жирный Цитата


« Пред.   След. »
 
   
         
 
Design by Камни
Rambler's Top100