Файл: Образовательная автономная некоммерческая организация высшего образования Московский открытый институт.pdf
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 818
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
85 разрушают, шлифуют горные породы, слагающие дно русла, но и сами измельчаются, истираются с образованием песка, гравия, гальки.
Влекомые по дну и взвешенные переносимые материалы называют твердым стоком рек. Помимо обломочного материала реки переносят и растворенные минеральные соединения. Соотношение влекомых, взвешенных и растворенных веществ различно в горных и равнинных реках. В первых из них наблюдается резкое преобладание взвешенных частиц при близких количествах растворенных веществ и влекомых наносов, представленных преимущественно галечниками, иногда с крупными валунами. В равнинных реках преобладают растворенные вещества, на втором месте взвеси и сравнительно малое число влекомых, представленных преимущественно песками с примесью гравия.
Аккумуляция. Наряду с эрозией и переносом различного материала происходит и его аккумуляция (отложение). На первых стадиях развития реки, когда преобладают процессы эрозии, возникающие местами отложения оказываются неустойчивыми и при увеличении скорости течения во время половодий они вновь захватываются потоком и перемещаются вниз по течению. Но по мере выработки профиля равновесия и расширения долин образуются постоянные отложения, называемые аллювиальными, или аллювием (лат. «аллювио» – нанос, намыв).
В накоплении аллювия и в формировании речных долин большую роль играют указанные выше изгибы рек, возникающие главным образом в результате турбулентного характера течения потока, когда поступательные движения воды сочетаются с поперечной циркуляцией.
Но изгибы могут возникать и при наличии различных неровностей рельефа. Двигаясь по дуге изгиба, вода испытывает воздействие центробежной силы, и стрежень потока прижимается к вогнутому берегу, где вода опускается вниз, вызывая усиленный размыв дна, борта русла и захват обломочного материала. От подмываемого крутого берега придонные токи воды направляются к противоположному выпуклому берегу, где начинается интенсивная аккумуляция и образуется так называемая прирусловая отмель, частично обнажающаяся при спаде воды во время межени. Это начальный этап формирования аллювия (рис. 26).
86
Рис. 26. Различные стадии формирования прирусловых отмелей:
а) начальная стадия; б) расширенная прирусловая отмель различного
времени накопления в соответствии с развитием меандры
Рис. 27. Схема последовательного смещения речных меандр по мере
развития:
а) начальная стадия; б) последовательные положения в более поздних
стадиях; в) узкие перешейки меандр
Так, шаг за шагом подмываемый берег становится обрывистым и постоянно отступает, увеличивая крутизну изгиба, а на другом берегу происходит постепенное наращивание прирусловой отмели (рис. 26).
Постепенное смещение подмываемых вогнутых берегов и наращивание русловых отмелей у выпуклых берегов приводит, в конце концов, к образованию крупных излучин, называемых также меандрами (по названию р. Меандр в Малой Азии). В результате последовательного развития речной долины происходят значительное расширение площади русловых аллювиальных отложений и образование низкого намываемого берега, который начинает заливаться только в половодье.
Такой низкий участок долины, сложенный аллювием, представляет пойму реки – часть долины, возвышающуюся над руслом, называемую также пойменной, луговой или заливной террасой. Поперечный профиль долины приобретает плоскодонную, или ящикообразную форму.
Излучины, развиваясь, приобретают значительную кривизну, образуют серию петель, разделенных узкими перешейками (рис. 27). Местами
87 происходит прорыв такого перешейка, и река на таких участках спрямляет свое русло. Осадки, накапливающиеся рядом с главным спрямленным руслом у концов покинутой излучины, заполняют оба ее конца, и она превращается в замкнутое озеро.
Такие озера постепенно заполняются осадками, приносимыми в половодья, зарастают, могут превратиться в болота или в сухие понижения. Отшнурованные от русла реки излучины называют старицами. Образование стариц и спрямление русел неоднократно проявлялось особенно на широких поймах равнинных рек, где наблюдаются остатки разных по времени отшнурованных русел на различных стадиях их развития и отмирания. Следует отметить также, что излучины развиваются не только в сторону берегов, но и вниз по течению.
В результате выступы, сложенные коренными породами, постепенно срезаются, и образуется широкая пойменная терраса со сложным рельефом (рис. 28).
Рис. 28. Участок поймы р. Индр г. Саккар (по А. А. Чистякову):
1) меженное русло; 2) песчаные косы, острова и прирусловые участки
низкой поймы; 3) заиленные участки; 4) низкая пойма; 5) высокая
пойма; 6) старицы; 7) отмершие протоки; 8) прирусловые валы
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 15
Карстовые процессы.
Карст представляет собой процесс растворения, или выщелачивания трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами, в результате которого образуются отрицательные западинные формы рельефа на поверхности Земли и различные полости, каналы и пещеры в глубине. Впервые такие широко развитые процессы детально были изучены на побережье Адриатического моря, на плато Карст близ Триеста, откуда и получили свое название. К
88 растворимым породам относятся соли, гипс, известняк, доломит, мел. В соответствии с этим различают соляной, гипсовый и карбонатный карст.
Наиболее изучен карбонатный карст, что связано со значительным площадным распространением известняков, доломитов, мела.
Необходимыми условиями развития карста являются:
1) наличие растворимых пород;
2) трещиноватость пород, обеспечивающая проникновение воды;
3) растворяющая способность воды.
Наибольшее разнообразие карстовых форм наблюдается в открытом типе карста (горные районы известнякового плато Крыма,
Кавказа, Карпат, Альп и др.). В этих районах развитию карста благоприятствуют открытая поверхность растворимых пород и частые ливни.
Рис. 29. Крупная карстовая котловина Бештекне (Крым) и карстовая
воронка на ее дне
Поверхностные формы в открытом типе карста подробно описаны в общей геоморфологии, здесь же остановимся лишь на кратком их перечислении и рассмотрим гидродинамические зоны в карстовом массиве. К поверхностным карстовым формам относятся:
1) Карры, или шрамы, небольшие углубления в виде рытвин и борозд глубиной от нескольких сантиметров до 1 – 2 м.
2) Поноры – вертикальные или наклонные отверстия, уходящие в глубину и поглощающие поверхностные воды.
3) Карстовые воронки, имеющие наибольшее распространение, как в горных районах, так и на равнинах. Среди них по условиям развития выделяются: а) воронки поверхностного выщелачивания, связанные с растворяющей деятельностью метеорных вод;
89 б) воронки провальные, образующиеся путем обрушения сводов подземных карстовых полостей
4) Крупные карстовые котловины, на дне которых могут развиваться карстовые воронки (рис. 29).
5) Наиболее крупные карстовые формы – полья, хорошо известные в Югославии и других районах.
6) Карстовые колодцы и шахты, достигающие местами глубин свыше 1000 м и являющиеся как бы переходными к подземным карстовым формам.
К подземным карстовым формам относятся различные каналы и пещеры. Самыми крупными подземными формами являются карстовые пещеры, представляющие систему горизонтальных или несколько наклонных каналов, часто сложно ветвящихся и образующих огромные залы или гроты. Такая неровность в очертаниях, по-видимому, обусловлена характером сложной трещиноватости пород, а возможно, и неоднородностью последних. На дне ряда пещер много озер, по другим пещерам протекают подземные водотоки (реки), которые при движении производят не только химическое воздействие (выщелачивание), но и размыв (эрозию). Наличие постоянных водных потоков в пещерах нередко связано с поглощением поверхностного речного стока. В карстовых массивах известны исчезающие реки (частично или полностью), периодически исчезающие озера.
Отложения в пещерах представлены несколькими генетическими типами:
1) Нерастворимые продукты, или остаточные (от растворения) образования – терра-росса.
2) Обвальные накопления – продукты обрушения сводов карстовых полостей.
3) Аллювиальные осадки, образующиеся подземными реками.
4) Озерные осадки.
5) Хемогенные образования – известковый туф (травертин).
6) Натечные формы – сталактиты, растущие от кровли пещеры вниз, и сталагмиты, растущие вверх. Известны также ледяные пещеры, в которых накапливаются разнообразные формы льда.
Покрытый карст отличается от открытого тем, что закарстованные породы перекрыты нерастворимыми или слабо растворимыми горными породами. Формы поверхностного выщелачивания здесь отсутствуют, и процесс протекает в глубине. В большинстве случаев здесь на поверхности образуются карстовые суффозионные (лат. «суффозио» – подкапывание) блюдцеобразные и воронкообразные формы, а также неглубокие поноры. На контакте с закарстованными породами происходит процесс перемещения материала покрывающих пород в
90 нижерасположенные карстовые полости, в результате чего и образуются такие формы, которые Ф. П. Саваренский называл воронками просасывания. Но в ряде случаев карстово-суффозионные провальные воронки и шахты развиваются над подземными каналами и пещерами.
Рис. 30. Гидродинамические зоны в кадастровом массиве (по Д. С.
Соколову)
Степень и характер закарстованности массивов растворимых пород зависят от гидродинамических условий. По характеру движения и режима подземных вод Д. С. Соколов выделяет следующие гидродинамические зоны (рис. 30): I – зона аэрации, где осуществляется главным образом нисходящее движение инфильтрационных и инфлюационных (лат.
«инфлюацио» – втекание) вод, с которыми связано формирование поверхностных карстовых форм; II – зона сезонного колебания уровня трещинно-карстовых вод.
Рис. 31. Схема связи карстовых пещер с речными террасами
При высоком стоянии уровня в этой зоне происходит горизонтальное движение воды, при низком – вертикальное, в соответствии с чем осуществляется направленное выщелачивание карстующихся пород; III – зона полного насыщения, находящаяся в сфере дренирующего воздействия местной гидрографической сети, прорезающей массив карстующихся пород. Эта зона имеет наибольшее
91 значение в развитии подземных карстовых пещер и каналов. Но в придолинных участках образуются не только пещеры и каналы, направленные по пути движения подземных вод к руслам рек. Во многих речных долинах бурением и геофизическими методами обнаружено наличие крупных карстовых полостей значительно ниже ложа, что связано с разгрузкой подруслового потока подземных вод (рис. 30, III a).
Местами выражена этажность карстовых пещер. Как было сказано ранее, наблюдаются определенные направленность и цикличность развития речных долин, находящие выражение в наличии надпойменных террас.
Каждая из них соответствует длительному эрозионно-аккумулятивному циклу развития речной долины. С такими террасами, расположенными на разных высотах, коррелируются (лат. «корреляцио» – соотношение) карстовые пещеры (рис. 31). Зная возраст террас, можно приближенно оценить время формирования пещер.
При оценке степени закарстованности массива важно знать историю геологического развития района. Известны несколько возрастных генераций карста, соответствующих длительным этапам континентального развития, в течение которых происходило активное эрозионное расчленение, формирование речных долин и связанных с ними подземных вод и карстовых процессов. Яркий пример – до-юрский карст Москвы и Подмосковья, где закарстованные каменноугольные известняки покрыты юрскими отложениями. Интенсивный карст протекал в течение двух предшествующих периодов (пермского и триасового) до трансгрессии юрского моря. Гидрографическая сеть кайнозойского времени местами вскрывает каменноугольные закарстованные известняки, что вызывает оживление карстовых процессов, продолжающихся и поныне.
Оползневые процессы.
С деятельностью подземных и поверхностных вод и другими факторами связаны разнообразные смещения горных пород, слагающих крутые береговые склоны долин рек, озер и морей. К таким гравитационным смещениям, помимо осыпей, обвалов, относятся и оползни. Именно в оползневых процессах подземные воды играют важную роль. Под оползнями понимают крупные смещения различных горных пород по склону, распространяющиеся в отдельных районах на большие пространства и глубину. Простейший случай оползня представлен на рис. 32, где пунктиром показано первоначальное положение склона и его строение после одноактного оползня.
Поверхность, по которой происходит отрыв и оползание, называется поверхностью скольжения, сместившиеся породы – оползневым телом, которое часто отличается значительной неровностью. Место сопряжения оползневого тела с надоползневым коренным уступом называется тыловым швом оползня, а место выхода поверхности скольжения в низовой части склона – подошвой оползня.
92
Рис. 32. Схема оползневого склона:
1) ненарушенный склон; 2) поверхность скольжения; 3) тыловый шов;
4) надоползневой уступ; 5) оползневые тела; 6) вал выпирания; 7)
первоначальное положение склона; 8) река
Часто оползни бывают очень сложного строения, они могут представлять серию блоков, сползающих вниз по плоскостям скольжения с запрокидыванием слоев смещенных горных пород в сторону коренного несмещенного склона (рис. 33). Такие оползни, соскальзывающие под влиянием силы тяжести, А. П. Павлов назвал деляпсивными (лат.
«деляпсус» – падение, скольжение). Нижняя же часть такого оползня бывает представлена сместившимися породами, значительно раздробленными, перемятыми в результате напора вышерасположенных движущихся блоков. Эта часть оползня называется детрузивной (лат.
«детрузио» – сталкивание). Местами под давлением оползневых масс на прилежащие части речных долин и различных водоемов возникают бугры пучения. На территории России оползни широко развиты во многих районах. Многочисленные оползни происходили в таких районах
Поволжья, как Нижний Новгород, Васильсурск, Ульяновск, Вольск,
Саратов и др.
93
Рис. 33. Схема сложного оползня (по Е. В, Шанцнеру):
Дл) деляпсивная часть оползня; Дт) детрузивная часть оползня; Бв)
бугор выпирания; Обт) оползневые брекчии трения; Обо) отложенные
оползневые брекчии; I) крупноблоковые оползни первой стадии; II)
малые блоковые оползни второй стадии; III) поточный оползень
третьей стадии
Вторым крупным районом классического развития оползней является Черноморское побережье Крыма и Кавказа. Кроме того, оползни встречаются в отдельных местах по склонам долин Днепра, Оки, в низовьях Камы, Печоры, на Москве-реке и в других районах.
Оползневые процессы протекают под влиянием многих факторов, к числу которых относятся:
1) Значительная крутизна береговых склонов и образование трещин бортового отпора.
2) Подмыв берега рекой (Поволжье и другие реки) или абразия морем (Крым, Кавказ), что увеличивает напряженное состояние склона и нарушает существовавшее равновесие.
3) Большое количество выпадающих атмосферных осадков и увеличение степени обводненности пород склона как поверхностными, так и подземными водами. В ряде случаев именно в период или в конце интенсивного выпадения атмосферных осадков происходят оползни.
Особенно крупные оползни вызываются наводнениями.
4) Влияние подземных вод определяется двумя факторами – суффозией и гидродинамическим давлением. Суффозия, или подкапывание, вызываемое выходящими на склоне источниками подземных вод, выносящими из водоносного слоя мелкие частицы водовмещающей горной породы и химически растворимых веществ. В результате это приводит к разрыхлению водоносного слоя что, естественно, вызывает неустойчивость вышерасположенной части склона, и он оползает. Это особенно проявляется при изменении уровня воды в реке в моменты половодий, когда речные воды инфильтруются в борта долины и поднимается уровень подземных вод. Спад полых вод в реке происходит сравнительно быстро, а понижение уровня подземных вод относительно медленно (отстает). В результате такого разрыва между