Геологическая деятельность рек

Река – огромный постоянный или периодический водный поток, образованный атмосферными (осадки, таяние снега и льда) и подземным водами. Река со своими притоками составляет речную систему. Площадь, с которой поступает вода, называется бассейном реки. Бассейны рек отделяются повышенными участками – водоразделами.

Разрушительная работа рек называется речною эрозиею и оценивается

; m – масса воды (расход); v – скорость; E – энергия

Разрушительная работа начинается с размыва дна, а затем берегов (донная и боковая) эрозия. Средняя скорость речной эрозии на континентах составляют 1 мм/20 л. При такой эрозии все континенты можно было бы снивелировать до уровня Мирового океана за 18 млн. л. Однако эндогенные процессы постоянно способствуют рельефообразованию. Заканчивается речная эрозия выработкой продольного профиля равновесия (рис. 32).

При чередовании мягких и твердых пород в русле реки возникают пороги, перекаты и водопады. Река переносит огромное количество разрушенного материала волочением, во взвешенном и в растворенном состоянии. Реки Украины ежегодно выносят в Черное море во взвешенном состоянии 60 млн. т. Отложения, которые накапливаются в речных долинах, называются аллювиальными (аллювий).

В развитии реки выделяют периоды юности, зрелости и старости. Юность реки – интенсивная глубинная эрозия и углубление русла реки, образование долины V формы (реки горных районов). Зрелость реки наступает по мере приближения реки до продольного профиля равновесия, глубинная эрозия сменяется на боковую за исключением верховьев, возникает U профиль.

На старость реки указывает наличие меандр, преобладание боковой эрозии. Меандры представляют собой коленоподобный изгиб реки. Наступает момент, когда река прорывает систему в наиболее узкой части, и меандры превращаются в старицы. Как правило, реки испытывают несколько этапов омоложения. Оно наступает в результате снижения базиса эрозии, повышения участков реки, изменения климата (возрастание осадков).

По происхождению и истории развития среди террас различают следующие типы:

• эрозионные или скульптурные (террасы размыва);

• аккумулятивные;

• эррозионно-аккумулятивные, или цокольные.

Эрозионные террасы встречаются главным образом в долинах горных рек, которые рассекают горно-складчатые сооружения. Тектонические движения не затихли и временами возобновляются, изменяя базис эрозии и уклоны долины, возникают новые местные базисы эрозии. В связи с изменением уклона продольного профиля реки периодически возобновляются глубинная и боковая эрозии. В образовавшихся террасах почти все террасовидные площадки и уступ до расположенной ниже площадки слагаются коренными породами.

Аккумулятивные террасы характерны тем, что все площадки и уступы сложены разновозрастными аллювиальными отложениями.

Эрозионно-аккумулятивные (цокольные) террасы - нижняя часть уступа сложена коренными отложениями, а верхняя— аллювиальными отложениями.

Наличие террас в долинах рек свидетельствует о том, что эрозия протекала на более высоких гипсометрических уровнях, которые с течением времени были прорезаны в результате усиления глубинной эрозии. Образование террас было вызвано периодическим понижением базиса эрозии, тектоническими движениями, колебаниями климата, которые вызывали изменение уклона долины и степень полноводности реки. Большое значение имеет тектонический фактор. При поднятии области, в которой находилось верховье реки, или при опускании базиса эрозии меняются уклоны и, следовательно, сила ее потока, тогда резко возрастает глубинная эрозия. В результате на месте плоскодонных долин вырабатываются вначале врезы V-образного типа, на новом уровне формируется профиль равновесия, а затем и новая пойма. Прежняя пойма наблюдается в виде террасы, возвышающейся над новой поймой. В результате многократных понижений базиса эрозии или поднятиях верховья на склонах долин рек образуется целая система надпойменных террас. Нижняя надпойменная терраса - самая молодая, самая высокая — самая

У реки наступают новые периоды юности, зрелости и старости. Об этом можно сделать вывод, изучая многочисленные террасы. По р. Днестр отмечено 11 террас.

В аллювиальных отложениях иногда встречаются россыпные месторождения твердых, тяжелых и химически устойчивых минералов (платина, золото, алмазы).

Реки производят в огромных масштабах денудационную, транспортирующую и аккумулятивную работу. Они преобразуют рельеф земной поверхности. Реки имеют большое экономическое значение, являясь главными источниками для питьевого и промышленного водоснабжения, мелиорации земель, получения электроэнергии и развития рыбного хозяйства.

Режим геологической работы рек связан с различным режимом их питания поверхностными и подземными водами, что определяется климатическими особенностями бассейнов. Интенсивность работы рек определяется их кинетической энергией, которая зависит от массы воды и скорости течения, зависящей от уклона.

Для каждой реки в течение года характерно чередование периодов низкого (межень) и высокого (паводок, половодье) уровня воды. Реки средних широт имеют преимущественно снеговое питание (до 70 %), половодье наблюдается чаще всего в апреле, а постепенный спад растягивается на 40 — 50 дней, межень наступает в конце лета.

Реки, берущие начало в высоких горах (Кавказ, Средняя Азия), имеют ледниковое питание, половодье на них наступает в июле — августе. Количество воды в реках во время половодий увеличивается в 5 - 20 раз, а в годы обильных дождей или снега — в 80 —100 раз, вызывая катастрофические наводнения.

Речная эрозия. Реки, выполняют донную (глубинную) эрозию, направленную на врезание потока в глубину; и боковую, ведущую к подмыву берегов и расширению долины. Соотношения донной и боковой эрозии изменяются на различных стадиях развития долины реки. На начальных стадиях преобладает донная эрозия, которая стремится выработать профиль равновесия относительно базиса эрозии — уровню конечного бассейна, куда впадает река. Первоначальный профиль, на котором закладывается река, обычно характеризуется различными неровностями, созданными до образования долины. Возникновение таких неровностей обусловлено разными факторами — выходами в русле неодинаковых по плотности пород, каких-то структурных форм водоемов, возникших на месте впадин в долине реки. При регрессивной эрозии река, углубляя русло, стремится преодолеть различные неровности, постепенно сглаживая их. С течением времени река вырабатывает плавную кривую - профиль равновесия реки, при фор-

Рис. 11.4. Выработка продольного профиля равновесия реки на разных стадиях регрессивной эрозии: а — истоки реки; б — базис эрозии

мировании которого большую роль играет главный и местные базисы эрозии – уступы, пороги и озёра в пределах долин рек. Воды реки энергично размывают дно уступа, одновременно подмывая его. В результате процесса уступ,

постепенно разрушаясь, отступает. Уступ Ниагарского водопада ежегодно отступает на 1 —1,2 м. Часть реки, располагается вверх от такого уступа, развивается регрессивно по отношению к нему, а ниже расположенный отрезок долины развивается относительно главного базиса эрозии (рис. 11.7). После размыва уступа развитие всей долины контролируется главным базисом эрозии. На ранних стадиях развития эрозии реки вырабатывается крутостенная узкая долина формы каньона, дно которой почти полностью занято рекой. В дальнейшем профиль приобретает V – образную форму (Альпы, Кавказ, Гималаи), глубиной до 1 —2 км, затем U – образную, склоны выполаживаются, начинает проявляться боковая эрозия, направленная на подмыв берегов и расширении долины, образуются изгибы реки, превращающиеся в излучины.

Перенос. Реки захватывают и переносят в огромных количествах обломочный материал, образовавшийся в результате выветривания, гравитационных и склоновых процессов. Речные воды переносят обломочный материал от глинистого до крупных обломков, что еще больше усиливает глубинную и боковую эрозию. Обломки разрушаются, дробят, шлифуют горные породы, слагающие дно русла и боковые стенки долины. Перенос обломочного материала может осуществляться волочением по дну и во взвешенном состоянии. Влекомые по дну и взвешенные обломки называют твердым стоком рек, переносят также минеральные соединения в растворённом состоянии, часть которых растворяется по мере перемещения по земной поверхности, часть попадает в реки с подземными водами. В водах гумидных областей преобладают карбонаты кальция и магния, в меньших количествах встречаются растворимые соединения железа и марганца, переносимые в виде коллоидных растворов. В равнинных реках преобладают растворимые вещества, меньше - взвеси и почти отсутствуют обломки, тогда как горные реки в основном переносят обломочный материал.

Аккумуляция. Процесс осаждения вещества происходит почти одновременно с перенос и эрозией. На первых стадиях преобладает эрозия, в дальнейшем формируются постоянные речные отложения – аллювий. В формировании аллювия и речных долин велика роль изгибов и излучин рек, в пределах которых меняются турбулентность потока, его скорость и характер дна. Двигаясь по дуге изгиба, вода испытывает воздействие центробежных сил, и стрежень потока прижимается к вогнутому берегу, где она опускается вниз, вызывая усиленный размыв дна, борта русла, и захватывает обломочный материал, затем, направляясь к противоположному выпуклому берегу, придонные потоки воды, снижая скорость, вынуждены сбрасывать обломки. Здесь интенсивно аккумулируются осадки, и образуется прирусловая отмель. С течением времени подмываемый берег становится обрывистым и постоянно под натиском русловых потоков отступает, увеличивая крутизну изгиба. В это время на противоположном берегу, прирусловая отмель постепенно наращивается. Длительное развитие излучин, наращивание прирусловых отмелей у выступающих берегов и отступание вогнутых берегов, приводят к возникновению серии излучин (меандр). Намытый низкий берег начинает выступать над уровнем воды и заливается только в половодье и называется поймой реки.

С течением времени профиль долины приобретает корытообразную или ящикообразную форму. Меандры образуют серию сближенных между собой петель, разделяемых узкими перешейками. Местами происходит прорыв перешейка и на таких участках река выпрямляет свое русло. В покинутой рекой излучине остается озерцо, которое медленно зарастает. Отделенные от русла излучины с озерами называются старицами. С течением времени такие старицы заполняются осадками и заболачиваются.