Лекция 6. Флювиальные формы рельефа

Общие закономерности работы водотоков. Эрозионная ра­бота водотока осуществляется за счет силы потока, корразии и химического влияния на породы, слагающие дно и берега реки.

В эрозионной работе водотоков различают глубинную (дон­ную) и боковую эрозию. Углубление русла водотока ограничи­вается уровнем водного бассейна, куда впадает водоток. Этот уровень называется базисом эрозии.

Выше базиса эрозии водоток углубляет свою долину до тех пор, пока не сформирует профиль, в каждой точке которого жи­вая сила потока окажется уравновешенной сопротивлением под­стилающих пород размыву, а транспортирующая способность потока окажется выровненной по всей его длине. Такой профиль называется выработанным продольным профилем или предель­ным профилем равновесия (рис. 8). Предельный профиль равно­весия может быть выработан только в определенных условиях:

1) при однородном составе пород;

2) при постепенном увеличении количества воды от истока к устью. Невыработанный продольный профиль потока характеризует­ся наличием водопадов, порогов, быстрин.

Формы рельефа, созданные временными водотоками. Фак­торами оврагообразования являются:

1) крутизна склонов;

2) подверженность горных пород размыву;

3) количество осадков;

4) отсутствие растительного покрова; -

5) деятельность человека (вырубка леса, распахивание, закладка грунтовых дорог и канав в направлении вниз по склону и др.)

Исходной формой временно действующих водотоков являются эрозионные борозды. Их глубина колеблется от 3 до 30 см, а ши­рина равна или немного больше глубины.

Борозды превращаются в рытвины (промоины), глубина кото­рых может достигать 1-2 м, а ширина - 2—2,5 м.

При достаточном водосборе рытвины могут превратиться в ов­раги. Их глубина составляет 10—20 и более метров, а ширина 50 и более метров. Склоны этих трех форм рельефа крутые, а профиль имеет V-образную форму.

Линия, соединяющая самые низкие точки дна эрозионной фор­мы, носит название тальвег. Овраг начинается вершинным уступом. Увеличение дли­ны оврага происходит за счет отступания вершинного уступа. Такой процесс роста вверх по течению потока называется регрес­сивной или попятной эрозией. На склонах оврага могут образовываться промоины, которые затем превращаются в овраги. Такие ответвления называются отвержки. По мере их развития они также ветвятся. В результате возникает сложная ветвящаяся овражная система, расчленяющая обширные пространства.

С ростом оврага в длину и выработкой продольного профиая эро­зионная сила воды уменьшается. Склоны оврага выполаживаются, на них появляется растительность. Овраг превращается в балку.

Выносимый из оврагов и балок материал формирует конусы выноса временных водотоков и называется пролювием.

Эрозия проявляется в двух основных видах — линейной эро­зии и плоскостном смыве. При плоскостном смыве вода, стекая по склону, не объединяется в струи, переносит твердые частицы к подножию склона и откладывает делювий. Он образуют шлейфы, покрывающие подножия склонов.

Формы рельефа, созданные постоянными водотоками. Пос­тоянными водотоками являются реки. Основные элементы реч­ной долины —русло, пойма, речные террасы.

Русло реки — наиболее углубленная часть речной долины, по которой протекает река в межень.

Пойма—это приподнятая над меженным уровнем воды в реке часть дна долины, затопляемая половодьем. В строении поймы принимают участие различные типы аллювиальных отложений. В основании на контакте с коренными породами залегает перлювий (perluo — промы­ваю), представленный грубообломочным валунным или галечни-ковым материалом. Выше перлювия залегает русловой аллювий, представленный песками. Еще выше залегает пойменный аллю­вий, состоящий из супесей и суглинков.

В долинах рек может наблюдаться несколько пойменных уровней: высокая и низкая пойма. Высокой назьтают пойму, заливаемую один раз в несколько лет. Низкая пойма заливается в половодье ежегодно.

Речные террасы представляют собой ступенеобразные выров­ненные площадки на склонах речных долин, ограниченные сверху и снизу уступами. У каждой террасы различают площадку, уступ, бровку и тыловой шо.

Террасы являются удобными естественными строительными площадками, на которых часто располагаются населенные пунк­ты и промышленные объекты, прокладываются дороги. Они ис­пользуются также как сельскохозяйственные угодья. К ним часто приурочены россыпи. Изучение террас имеет большое теорети­ческое значение для установления палеогеографической обста­новки территории.

Причинами, ведущими к образованию террас, являются следу­ющие факторы:1) река становится более полноводной, возрастает ее эрозионная способность. Река начина­ет углублять свою долину.

Прежняя пойма превраща­ется в надпойменную тер­расу.

2) изменение положе­ния базиса эрозии (пони­жение уровня бассейна, куда впадает река);

3) тектонические дви­жения. Тектоническое под­нятие территории приводят к увеличению уклонов и усилению эрозионной способности реки. Возраст террас определяется их положением по отношению к уровню воды в реке: чем выше терраса, тем она древ­нее. Счет террас ве­дется снизу - от моло­дых к более древним. Террасы могут быть эрозионными, аккуму­лятивными и эрозионно-аккумулятивными (цокольными) Эрозионная терраса

Эрозионная meppaca- выработанная в коренных породах. Аккумулятивные террасы

сложены аллювием, мощность которого может достигать сотен мет­ров. У эрозионно-аккумулятивных террас верхняя часть сложена ак­кумулятивными образованиями, а нижняя — коренными породами.

Различают террасы наложенные, вложенные и врезанные. На­ложенные террасы состоят из налегающих друг на друга разно­возрастных аллювиальных толщ, так что верхняя молодая тер­раса - дневная, а более низкие (и более древние) - погребенные. Образуются такие террасы в результате преобладания аккумуля­тивной деятельности реки.

Вложенные террасы — все дневные. Образуются или в резуль­тате чередования эрозионной и аккумулятивной деятельности рек, или сокращения нормальной мощности аллювия. Основания аллювиальных толщ вложенных террас могут располагаться на разной высоте или на одном уровне.

Врезанные террасы - дневные, их аллювий полностью или час­тично прислонен к породам цоколя более высоких террас. Образу­ются вследствие преобладания эрозионной деятельности рек.

Морфология речных долин определяется геологическими и физико-географическими условиями местности, историей разви­тия долины.

При интенсивном врезании, обусловленном поднятием горной страны, возникают долины типа теснины, ущелья или каньона. Теснина - это глубоко врезанная эрозионная форма с вертикаль­ными или почти вертикальными склонами. Ущелье отличается от теснины V-образным поперечным профилем, часто с выпуклы­ми склонами. Каньон морфологически сходен с ущельем: имеет V-образный поперечный профиль, отличается ступенчатостью склонов, обусловленной препарировкой стойких пород. У всех трех типов долин дно целиком или почти целиком занято руслом, продольный профиль отличается невыработанностью, обилием порогов и водопадов. От них резко отличаются асимметричные речные долины, образование которых часто связано с монокли­нальным залеганием пород.

В более поздние стадии развития долины, когда в ее формиро­вании важную роль играет боковая эрозия, образуется ящикообразный поперечный профиль. Такая долина имеет широкое плос­кое дно, но русло занимает небольшую часть дна долины. Кроме пойм, на склонах ящикообразных долин могут быть развиты реч­ные террасы. Долины этого типа наиболее характерны для рав­нинных стран.

Большое влияние на морфологию долин оказывают состав и характер залегания горных пород в бассейне реки.

В областях с горизонтальным залеганием пластов и однооб­разным литологическим составом пород морфология речных до­лин в наименьшей степени зависит от геологической структуры. Такие долины называют нейтральными или атектоническими. В областях нарушенного залегания пластов одни долины совпа­дают с простиранием тектонических структур. Другие долины секут геологические структуры под каким-либо углом. В зависи­мости от соотношения осей геологических структур и направле­ния долин различают долины продольные, поперечные и диаго­нальные. В зависимости от типа геологических структур среди продольных долин различают синклинальные, антиклинальные, моноклинальные, долины, совпадающие с линиями продольных разломов, и долины-грабены.

Речная сеть. Совокупность речных долин в пределах неко­торой территории называется речной сетью. По характеру рисунка речной сети различают: древовидный, перистый, решетчатый (орто­гональный), параллельный, радиальный, кольцевидный типы. Дре­вовидный тип характеризуется тем, что главная река и ее притоки образуют ветвящуюся систему, в которой нельзя выделить преобла­дающего направления водотоков (Волжская речная система).

Перистый тип речной сети формируется, если в главную реку притоки впадают симметрично с обеих сторон. Этот тип характе­рен для больших продольных долин складчатых областей.

Решетчатый тип присущ складчатым областям, где звенья речной сети располагаются по двум взаимно перпендикулярным направлениям, причем более короткие — поперечные, обычно приуроченные к зонам разломов {бассейн реки Белой на западном склоне Южного Урала).

Параллельный тип характеризуется параллельным течением рек в одном или противоположном направлении. Он возникает на периферии складчатых областей и на наклонных поверхностях освободившихся из-под уровня моря равнин, на участках, сложен­ных породами различной прочности, круто наклоненных или сто­ящих на головах.

Радиальный тип образуют реки, имеющие центробежную или центростремительную систему. Он характерен для вулканов цен­трального типа и межгорных впадин.

Кольцевидный тип возникает по периферии соляно-купольных структур или в пределах брахиантиклиналей, сложенных порода­ми различной прочности.

ЛЕКЦИЯ 7. КАРСТОВЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА

План

1. Условия карстообразования.

2. Карстовые формы рельефа.

3. Зонально-климатические типы карста.

4. Псевдокарстовые процессы и формы рельефа.

5. Карст и суффозия на Северном Кавказе.

Условия карстообразования. Карст — это совокупность форм рельефа и особенностей наземной и подземной гидрографии, свойственной областям, сложенным растворимыми горными по­родами, такими как каменная соль, гипс, известняк, доломит.

Сущность карстовых процессов заключается в растворении горных пород водами.

Условиями, определяющими развитие карста, являются:

- достаточное количество растворенного СО₂ в воде. Вода становится химически агрессивной и растворяет карбонатные породы;

- крутизна поверхности. На пологих поверхностях карстовые образования возникают быстрее, чем на крутых склонах, так как медленное стекание воды способствует растворению пород;

- чистота и мощность известняков. Чем чище и мощнее толща известняков, тем интенсивнее они подвержены карстообразованию;

- структура породы — грубообломочные или ракушечные из­вестняки растворяются гораздо меньше, чем однородные мелко­зернистые известняки;

- климатические условия: температурный режим, количество и характер выпадающих осадков, наличие многолетней мерзлоты, препятствующей проникновению воды в карстующиеся породы. Растворимость газа возрастает в холодной воде, поэтому в уме­ренных широтах наиболее интенсивно карст развивается весной. В тропических широтах интенсивность карста объясняется боль­шим количеством органических кислот в воде;

- трещиноватость карстующихся пород. По трещинам вода легче проникает в карстовый массив, благодаря чему процесс протекает более интенсивно.

Карстовые процессы приводят к понижению уровня грунто­вых вод, что приводит к недостатку воды. Дренирующие свойс­тва карстовых районов не позволяют сооружать водоемы. Необхо­димо считаться с наличием подземных полостей при различного рода строительстве, возможность угрозы устойчивости сооруже­ний в областях распространения карста очень велика. Карстовые полости используются для устройства складов. Изучение карста приобретает интерес в связи с накоплением в карстовых полостях геологического прошлого отдельных видов полезных ископаемых при заполнении их продуктами выветривания (бокситы Северно­го Урала, приуроченные к древним карстовым полостям).

Для борьбы с развитием карстовых процессов на закарстованных участках нужно оберегать лесные массивы, прекратить лесо­разработки и запретить выпас скота.

Карстовые формы рельефа. В зависимости от того, выходят ли карстующиеся породы на поверхность или они перекрыты сверху некарстующимися породами, различают голый и погребенный карст. Некоторые исследователи (Н. А. Гвоздецкий) вы­деляют еще задернованный карст. Задернованный и голый карст распространен в горах, где наиболее интенсивно идут процессы денудации, погребенный — на равнинах.

К формам поверхностного карста относятся карры, воронки,

эвала и полья.

Карры представляют собой чередующиеся гребни и разделяю­щие их борозды. Вода, стекая по поверхности известняка, разъеда­ет стенки трещин, образуя микрорельеф карров. Глубина борозд может достигать 2 м. Покрытые каррами пространства называ­ются карровыми полями. Карры могут возникнуть на берегах мо­рей при воздействии прибоя на растворимые горные породы.^ При просачивании воды на поверхности возникают воронки.,

В голом карсте развиваются воронки поверхностного выщела­чивания, так как растворяются лежащие на поверхности породы. В погребенном карсте образуются воронки просасывания, так как растворение сопровождается суффозией — механическим выно­сом нерастворимых частиц водой через трещины в карстовых по­родах, располагающихся ниже.

Еще один вид воронок - воронки провальные, они возникают при обрушении кровли пород над карстовой полостью.

Провальные воронки, сливаясь, образуют слепые овраги или эвала. Увала достигают 700 м в диаметре при глубине до 30 м. Они представляют собой переходные формы к польям.

Полья — обширные, крутостенные котловины с плоским дном и отдельными небольшими карстовыми останцами. Полья могут иметь площадь в сотни квадратных километров (Попово полье в Сербии имеет площадь 180 км²). По дну полья иногда протекает водоток, который появляется из одной стенки полья и скрывается в подземной галерее в противоположной стенке.

Существует четыре варианта развития польев:

1) полья тектонического происхождения. Это грабены, имею­щие черты карстовых образований. Это наиболее крупные полья;

2) за счет размыва и выноса продуктов нерастворимых пород, залегающих среди растворимых известняков;

3) за счет слияния более мелких отрицательных форм рельефа;

4) в результате провала над подземной долиной реки.

К фирмам подземного карста относят поноры, колодцы и пещеры.

Поноры - каналы, которые образовались в результате верти­кальной циркуляции воды и которые возникают при растворении стенок трещин.

При дальнейшем растворении стенок понора, он превращается в колодец. При достижении уровня грунтовых вод начинается го­ризонтальное движение воды и процесс растворения приводит к формированию пещер. Пещерами называются подземные полос­ти, образующиеся в карстовых областях и имеющие один или не­сколько выходов на поверхность. Если пещера имеет один выход, она называется слепой, если два — проходной.

Во многих пещерах образуются аккумулятивные натечные формы. С потолка пещеры свешиваются в виде сосулек сталакти­ты, со дна пещеры навстречу сталактитам поднимаются сталаг­миты. Если сталактиты и сталагмиты срастаются, они образуют натечные колонны. Близко расположенные сталактиты, сливаясь, создают натечные занавеси. Стены пещер бывают также покрыты натеками из кальцита. Образование натечных форм объясняется отложением карбоната кальция при выходе воды в подземную по­лость в связи с изменением температуры и давления. При выходе подземных вод на поверхность формируются натечные известня­ковые (травертиновые) террасы.

Зонально-климатические типы карста. Карстовый процесс протекает по-разному в разных климатических зонах. В умерен­ном климате распространен погребенный карст. Карстовые обра­зования связаны с подземным выщелачиванием, а поверхностные формы обусловлены провалами и проседанием рыхлого покрова над подземными полостями {воронки просасывания).

В субтропическом средиземноморском климате наиболее ти­пичен голый карст. Ливневый характер атмосферных осадков и наличие засушливого сезона способствуют интенсивному воз­действию дождевых вод на поверхность известняковых пород и медленному накоплению элювия.

Для тропических областей характерно развитие положитель­ных форм карстового рельефа в виде башен или конусов. В таком карсте возникают понижения, разделяющие весь карстовый мас­сив на отдельные возвышенности.

По морфологии положительных элементов рельефа тропичес­кий карст подразделяют на куполовидный, башенный, коничес­кий и котловинный.

Куполовидный карст характеризуется скоплением куполооб­разных возвышенностей, разделенных седловинами.

Для башенного карста характерны крутостенные, изолиро­ванные друг от друга возвышенности, напоминающие башни.

Конический карст имеет вид конусов. Он образуется в том случае, если развитие башенного карста прерывается тектоничес­ким поднятием. Наступает новый цикл врезания, уровень дену­дации понижается и подножья возвышенностей не подвергаются воздействию вод. Склоны их вьполаживаются за счет склоновых процессов.

Котловинный карст отличается развитием вогнутых карсто­вых котловин, разделенных известняковыми гребнями. Форми­рование котловинного карста определяется глубоким залеганием уровня грунтовых вод и сильной раздробленностью известняков.

Псевдокарстовые процессы и формы рельефа. В некоторых районах встречаются процессы, внешне похожие на карст. Это суффозия и термокарст.

Суффозия —механический вынос глинистых частиц подземны­ми водами. Она наблюдается в засушливых районах, сложенных карбонатными глинами, суглинками и лёссами. Суффозия ведет к проседанию кровли над образовавшимися полостями и образова­нию просадочных впадин - так называемых степных блюдец.

При термокарсте образуются провальные и просадочные формы, но они связаны с таянием погребенного льда или протаиванием мерз­лых пород в областях распространения многолетней мерзлоты.

Карст и суффозия на Северном Кавказе. В предгорных и среднегорных районах Северного Кавказа карст проявляется в областях трещиноватых известняков, гипсовых толщ, там, где выпадает много атмосферных осадков. Это области распространения извес­тняков палеозоя и триаса на Передовом хребте (хребты Абишира-Ахуба, Дженту, горный массив Большой Тхач и его окрестности), юрских известняков высокогорных массивов Фишт, Оштен, плато Лаго-Наки, Скалистого хребта, известняков верхнего мела Паст­бищного хребта. Карстовые формы представлены каррами, кот­ловинами, пещерами, колодцами, карстовыми долинами. Общие величины карстовой денудации довольно значительны и в связи с увеличением осадков возрастают к западу и югу.

Карстовую природу имеет Провал на горе Машук. Мелкие кар­стовые ниши и неглубокие пещеры встречаются в ракушечниках и известковых песчаниках на Ставропольской возвышенности.

В местах излияния источников минеральных вод часто накапли­ваются травертины. Наиболее мощные (до 70 м) отложения находятся на склонах горы Машук, где они слагают г. Горячую и Перкальские скалы. Травертины встречаются на горах Железной, Бештау, Юце, в г. Кисловодске и др. небольшие по мощности их отложения известны вблизи г. Ставрополя в Травертиновой балке и в долине р. Татарки.

Суффозия проявляется в рыхлых четвертичных лёссовых от­ложениях и в делювиальных суглинках и супесях равнин Пред­кавказья. С суффозией связано образование просадочных воро­нок, блюдец и западин.