Геологическая деятельность поверхностных текучих вод

Вопросы лекции:

1. Речная эрозия и её виды.

2. Перенос осадков водными потоками.

3. Осадки временных потоков.

4. Строение долин рек.

5. Косы, отмели и дельты.

6. Террасы и водопады.

 

Текущая вода представляет огромную силу. Энергия текущей – это преобразованная солнечная энергия, которая обеспечивает полный круговорот воды в природе. Вода в водоёмах нагревается Солнцем, испаряется, причем на испарение тратится около 40% всей энергии, получаемой Землей от Солнца. Влажный воздух, облака и тучи ветер переносит на континенты. Здесь они проливаются дождём, выпадают в виде снега и града.

Количество воды, ежегодно испаряющейся с поверхности Земли, в среднем составляет:

С поверхностей морей и океанов – 448 тыс. км³,

С поверхности суши - 63 тыс. км³.

В виде же осадков на моря и океаны выпадает – 412 тыс. км³,

А на сушу - 99 тыс. км³.

Таким образом, на сушу выпадает на 36 тыс. км³ воды больше, чем с неё испаряется. Это вода стекает по поверхности Земли и под Землей опять в моря и океаны, являясь составной частью бесконечного круговорота воды в природе.

Вода, которая течёт обратно водоёмы по поверхности Земли, образует поверхностный сток, а часть воды просочившись под землю, совершает тот же путь, но уже под землей, образуя подземный сток. На этом пути вода, имея большие запасы потенциальной энергии, реализует её, разрушая горные породы, перенося продукты разрушения и преобразуя лик Земли.

Любой водный поток, постоянный (река, ручей) или временный (в овраге), большой или маленький, протекает по углублению в рельефе, которое называют долиной. Часть долины, заполненную водой называют руслом потока. На всём протяжении потока выделяют верховья, верхнее среднее и нижнее течения и устье.

Устье –это место, где водный поток впадает в другой поток, озеро, море или океан. Здесь скорость потока уменьшается до нуля, он теряет свою живую силу и уже не может углублять русло. Этот уровень, где прекращается разрушительная деятельность потока, называют базисом эрозии.

Речная эрозия и её виды

Эрозия (с лат. – разъедание) – это разрушительное действие текущей воды. Выделяют две формы эрозии: плоскостной смыв и размыв.

Плоскостной смыв – происходит тогда, когда вода, дождевая или талая, стекающая по склонам сплошным потоком, не вырабатывает русел, а постепенно разрушая склон, смывает продукты разрушения вниз, к подножию, выравнивая рельеф.

Размыв – разрушение горных пород водными потоками, текущими в русле. Чем больше скорость текущей воды, тем более прочные породы она будет разрушать.

Перенос осадков водными потоками

Обломочный материал, который образуется в результате эрозии, переносится вниз по течению во взвешенном состоянии, а более крупный и тяжёлый – перекатывается волоком по дну или растворяется. О масштабах этого процесса можно судить по таким цифрам: Нил в 1 т воды переносит 1 кг обломков, Амударья – 4 кг, Хуанхэ – 34 кг.

Транспортирующая способность воды многократно увеличивается с увеличением скорости потока. Поэтому даже небольшое уменьшение скорости текущей воды приводит к тому, что обломочный материал, который она переносит, начинает оседать на дно. Эти осадочные отложения называют аллювиальными, или аллювием.

Осадки временных потоков

Атмосферные осадки в горах, стекая по склонам, сносят продукты выветривания – элювий – вниз, к подножиям. Площадной смыв приводит к тому, что эти отложения, которые называют делювием, окаймляют горы в виде пологих делювиальных шлейфов, достигающих большой мощности. Обломочный материал делювия грубослоистый, плохо окатан и отсортирован: наряду с крупными обломками в нём могут встретиться более мелкие и даже глины.

К подножиям крутых склонов обломочный материал может попадать и без участия воды, только под действием силы тяжести. Такие осыпи, или коллювий, широко распространены в горах. Курумы, или каменные реки, пример коллювия. Сила тяжести и вода постепенно стаскивают глыбы, накопившиеся у подножий обрывов, в пониженные участки рельефа.

Элювий, делювий и коллювий не имеют чётких границ.

В условиях вечной мерзлоты полярных и высокогорных районов происходит солифлюкация – процесс, близкий к образованию делювия. Это стекание пересыщенного водой обломочного материала из верхнего, оттаявшего под действием солнечного тепла слоя, по поверхностям, для которых достаточен угол наклона 3-5⁰.

В районах площадного смыва возникают временные русла, по которым в сезон дождей или таяния снега и льда текут бурные потоки. Долины таких потоков – овраги, рытвины, лога и т.д. имеют V –образный поперечный профиль. Обломочный материал, который несут временные потоки оседает в устье. Образуются конусы выноса грубослоистого обломочного материала, который называют пролювием.

Сели. К пролювию относятся осадки селевых потоков. В горах, где накопилось большое количество неустойчивых масс элювия и ледниковых отложений, во время дождей, а чаще всего во время совпадения ранних дождей с поздним снеготаянием, пересыщенные водой массы обломочного материала срываются с гор и несутся вниз по оврагам и небольшим горным рекам, сметая всё на своём пути. Сели бывают: грязевыми (когда переносится мелкообломочный материал), каменными (обломки могут достигать огромных размеров), грязекаменными. В 1933 г. селем был буквально смыт город Лос-Анджелес; в 1960 г. сель разрушил город Слюданка на Байкале. Там, где сели угрожают народному хозяйству, строят дамбы и противоселевые платины.

Строение долин рек

В верховьях и верхнем течении рек, если они берут начало в горах, поперечный профиль долины похож на овражный: V – образный или U – образный. Из-за большой скорости воды здесь преобладает донная зрозия, и поэтому русло обычно прямолинейное. Большую роль в строении долины тут играют состав пород и их устойчивость к размыванию. Там, где река пересекает твёрдые породы, образуются изгибы русла, прижимы, пороги, водопады. Долины в горах проходят по ущельям или каньонам. Осадков в долинах верховья представлены аллювием.

Ниже по течению аллювий становится более мелким и отсортированным. В нём хорошо развита косая слоистость, образование которой связано с частым изменением направления струй воды и резкими изменениями формы русла из-за непостоянства потока и преобладания турбулентного типа движения воды.

В среднем и особенно нижнем течении, где скорость воды заметно уменьшается, течение становится спокойным, ламинарным, изменяется и строение долины. Она приобретает корытообразный профиль, причём у рек, текущих в субмеридиональном направлении, а в северном полушарии правый берег выше левого, а в южном - выше левый. Это связаны с действием ускорения Кориолиса при вращении Земли.

Боковая эрозия приводит к тому, что долины становятся широкими, а русло, не занимая всего дна долины, прижимается то к одному, то к другому её борту. Излучины, которые образуют русло реки, называют меандрами.

Образование меандров связано с поперечной циркуляцией воды в русле. Меандры не остаются постоянно на одном и том же месте, а всё время перемещаются (Рис.6).

 

Рис.6. Развитие меандры и перехват реки с образованием старицы.

На отмелом берегу накапливается аллювий, а обрывистый берег всё время подмывается: 1 – река, 2 – отмелый берег, 3 – приглубый берег, 4 – старица.

Пойменный аллювий

В среднем и нижнем течениях скорость воды уменьшается и происходит интенсивное накопление аллювиальных отложений. Продолжается образование донного аллювия, который из-за того, что русло перемещается, покрывает всё дно долины. Здесь накапливается крупнообломочный, хорошо окатанный материал.

Горизонтальная площадка на дне долины называется поймой, а породы, её слагающие – пойменным аллювием. Для пойменного аллювия характерна параллельная слоистость, которая свойственна осадкам спокойной воды или ламинарным потокам.

Косы, отмели и дельты

После образования донного и пойменного аллювия река не прекращает перенос обломочного материала. Часть его образует накопление выше профиля равновесия – в виде кос и отмелей. Косы накапливаются за препятствиями – островами, выступами берега – там, где резко уменьшается скорость воды. Отмели образуются в русле реки.

Весь избыточный материал вода переносит к устью; здесь скорость потока уменьшается до нуля, часть обломочного материала накапливается в дельте, а большая часть выносится в открытое море, где происходит образование морских осадочных пород. Дельта имеет треугольную в плане форму. Размеры дельт бывают разнообразными и зависят от величины реки и количества обломочного материала, который она переносит.

Террасы

Нередко борта долин рек осложнены ступенями, образованными горизонтальными площадками. Эти площадки, сложенные аллювиальными отложениями, называют речными террасами. Аллювий террас, залегающий выше современного русла, свидетельствуют о том, что река когда-то текла на его уровне. В какой-то момент её жизни базис эрозии резко понизился, река выработала новый профиль равновесия, прорезала свои же отложения и стала течь ниже их. У реки образовалась новая пойма, а старая стала поверхностью первой надпойменной террасы. Возможно образования несколько таких террас (от 4 до 10 и более).

Водопады

Водопадами называют течение (падение) воды в реке с обрыва, пересекающего русло. Различают три типа водопадов:

1. Ниагарский (катаракты), с которых вода падает широким потоком и ширина которых равна или значительно больше их высоты.

2. Иосемитский (каскадный), когда водопад образует узкую струю, падающую с большой высоты (водопад на реке Йосемити в Калифорнии 795 м).

3. Карельский (падуны или водоскаты). Это водопады, на которых вода стремительно стекает по скалистому руслу, имеющий наклон 40-50⁰. Длина таких водопадов находится в пределах от нескольких метров до нескольких километров. Водопад Тугела в Африке, где вода падает с высоты 933 м.

Водопады образуются тогда, когда базис эрозии потока оказывается ниже профиля равновесия из-за вертикальных движений земной коры, понижения уровня воды в устье. Это приводит к тому, что там, где скорость воды становится максимальной, в месте, где базис эрозии опустился, начинает формироваться новый профиль равновесия. Донная эрозия быстро прорезает рыхлые породы, но если на пути воды окажутся твёрдые породы (известняки, песчаники, магматические породы), то возникают условия для образования водопада.

На водопаде скорость воды очень велика (приближается к скорости свободного падения). Это приводит к тому, что твёрдые породы, которые служили ему основой, довольно быстро разрушаются и водопад прекращает своё существование.

Полезные ископаемые. Сама речная вода – ценнейшее вещество, без которого существование человека становится проблематичным.

Россыпи – осадочные отложения, рыхлые или сцементированные представляют практический интерес. В них содержатся тяжёлые минералы – золото, платина, алмазы. Россыпи формируются в процессе разрушения коренного источника полезного ископаемого и последующего передвижения продуктов физического выветривания.

Контрольные вопросы:

1.Какие типы водных потоков Вам известны?

2.Чем линейный сток отличается от плоскостного?

3.Что такое эрозия?

4.Что такое профиль равновесия?

5.Охарактеризуйте аллювий и укажите отличия его от других рыхлых отложений.

6.Что такое водопад?

Лекция