Сель (селевой поток)
Сель – разрушительная природная сила. Стремительно несущаяся масса, состоящая из грязи, крупных и мелких минеральных включений, вырывает с корнем растущие на склоне деревья, разрушает постройки и инженерные объекты, приводит в негодность сельскохозяйственные угодья. Очевидец, находящийся неподалеку от потока, чувствует, как дрожит земля, слышит оглушающий грохот сталкивающихся камней. Сели опасны не только разрушающим потенциалом, но и внезапностью появления.
Что такое сель?
Сель – это спускающийся со склона поток, включающий крупные камни, обломки и мелкие частицы горных пород.
Селевые процессы происходят во всех горных уголках планеты. На территории России около 20% земель подвержены возникновению опасного явления. Грязевые потоки часто наблюдаются на Кавказских, Уральских, Карпатских, Крымских, Памиро-Алайских, Колымских, Баргузинских хребтах, на Алтае, Саянах и Тянь-Шане.
Горный поток перемещается волнообразно, его фронтовая часть возвышается над поверхностью склона, неся и перекатывая валуны и грязевые комки. Ниже приводятся основные характеристики селей:
Причины возникновения селей
Вероятность возникновения селей появляется, только если совпадают три условия:
Непосредственными причинами образования потоков являются:
Для возникновения селя нужно, чтобы вода заполнила пустоты и трещины на склоне, устремилась вниз. Частицы грунта расплываются, увлажненная порода теряет устойчивость. Вода прибывает, достигает поверхности склона, провоцируя перемещение сначала мелких частиц, затем среднего размера камней, и последними приходят в движение валуны.
Сель может внезапно остановиться. Обычно это происходит, если грунтовой воды недостаточно, если уменьшилась скорость течения реки, либо если изменилась крутизна склона.
Интересно, что грязевые или грязекаменные потоки образуются после долгого засушливого периода. На склоне скапливаются пески и другие мелкие частицы, легко сносимые внезапным дождем. А вот водно-каменные потоки, наоборот, являются следствием длительного дождливого периода. Крупные камни, формирующие такую селевую массу, располагаются у основания крутых склонов, в руслах горных водотоков. При длительных дождях камни отрываются от размытой основной породы, начинают движение.
Классификация селей
Внешний вид селей обусловлен составом входящих пород. Выделяются следующие потоки:
Существует классификация селей по характеру перемещения. Они бывают следующих видов:
Сели подразделяются по мощности воздействия на склон и объему переносимой массы на:
По происхождению потоки бывают следующих типов:
Последствия селей
Основными поражающими факторами селей являются разрушительная способность и внезапность возникновения. Говоря, чем опасны селевые потоки, следует отметить:
Для предупреждения страшных последствий стихии в горных районах:
Когда сошел поток, людям, находящимся в долине, нужно незамедлительно подняться вверх по руслу минимум на 50 м. Следует держаться как можно дальше от несущейся массы, поскольку из нее могут выскакивать в разные стороны крупные камни.
Самые крупные сели в истории
Ежегодно жертвами стихии становятся до 5 тысяч человек. Крупнейшими и наиболее разрушительными в истории селями считаются:
К сожалению, спрогнозировать возникновение страшного потока, сносящего все на своем пути, сегодня невозможно. Ученые только указывают, в каких районах склоны являются потенциально опасными. Жителям горных областей остается надеяться на надежность защиты от селевых потоков, установленной в местах проживания.
Лавовые потоки
Лавовые потоки образуются при излиянии магмы на поверхность земли в относительно спокойных условиях (с небольшим взрывом или без него). Они представляют собой пластинообразные тела, мощность которых значительно меньше их горизонтальных размеров. Их морфология и положение обусловлены особенностями рельефа поверхности земли или конуса вулкана. На пологих поверхностях потоки лавы почти горизонтальны, а на более крутых склонах будут наклонны и резко изменчивы по мощности. В гористой местности, изрезанной оврагами и речными долинами, лавы заполняют любые впадины рельефа в виде узких потоков, нередко сливающихся вместе либо, наоборот, разветвляющихся. При неоднократных излияния потоки перекрывают друг друга, и молодые потоки могут оказаться гипсометрически ниже более древних. Длина лавовых потоков в зависимости от состава лав и строения рельефа колеблется от первых десятков метров до 100-120 км. Потоки лав основного состава более подвижны, чем кислые лавы. Узкие лавовые потоки по бортам образуют бортовые валы или валы выдавливания. По строению потоков выделяются шлаково-глыбовые, волнистые и массивные лавы и туфолавы (рис. 5.8).
Шлаково-глыбовые лавы. Лава блоковая или глыбовая – поток вязкой лавы с поверхностью, состоящей из полиэдрических глыб размером от 20 см до 1 метра. Она образуется при быстром остывании компактной или слабопористой толстой корки потока, распадающейся на глыбы под действием движущейся ещё раскалённой лавы, находящейся под ней. Она характерна также для вулканических куполов. Лава-аа – лавовый поток, разорванный на отдельные части, неровная шлаковая поверхность которых покрыта маленькими шипами. Она типична для базальтов средней или малой вязкости. От глыбовых лав отличается меньшими размерами обломков (не более 1м) и неровной поверхностью, а от санторианской лавы – меньшей разобщённостью обломков. Лава санторианская – разновидность глыбовой лавы с большими, разобщёнными и спёкшимися глыбами. Лава агломератовая – содержит бомбы, пепел, обломки инородных лав и обломки ранее застывшей той же магмы, захваченные лавовым потоком при его движении. Лава кусковая – лава, обладающая обломочным строением поверхности. Щебневатая лава – обломочного шлаковидного характера с постепенным переходом от щебёнки к шлаку (рис. 5.8).
Волнистые лавы. Лава волнистая (пахоехое) – лавовый поток с волнообразной, гладкой и стекловатой, пронизанной порами поверхностью, скрученной в складки при движении лавы. Потоки этой лавы меньше по размеру и текут медленнее аа-лав. Для них характерно образование туннелей. Поэтому в некоторых случаях выделяют пещеристые лавы (lava tunnels), в которых под поверхностью потока, за счет оттекания не застывшей лавы из ядерной части потока вниз по склону, образуются пещеры-пустоты или тоннели «тоннели» длиной от 10-15 м до 20 км. Позднее они могут быть заполнены лавой, пирокластическим или осадочным материалом. Лава дермолитовая – поток обычно волнистой базальтовой лавы с деформированной поверхностью, напоминающей морщинистую кожу. Лава канатная – поток волнистой лавы, морщинистая поверхность которого имеет вид канатов с поперечными размерами от 2 до 15 см. Лава пехуху (синоним: пахоехое – pahoehoe) – поток лавы с волнистой поверхностью. Она, так же как и аа-лава, может образоваться в разных частях одного потока. Лава черепитчатая, плитчатая или скорлуповатая – лава типа пехуху, поверхность которой распадается на плитки и пластинки (рис. 5.8).
Лава подушечная или эллипсоидальная (синоним: лава шаровая – pillow-lava) – волнистая лава, излившаяся под водой или внедрившаяся в ил на дне моря и представляющая собой скопление округлых тел в виде подушек или шаров, вдавленных друг в друга или вытянутых друг за другом (рис. 5.9, 5.10).
Лава массивная – поток лавы массивного строения и большой мощности (более 3 м). Для неё характерна зональность по вертикали потока, выраженная изменением зернистости пород. Средне-, крупнокристаллические породы внизу потока, а стекловатые и с большим количеством пор или миндалин вверху. Иногда массивные лавы имеют столбчатую отдельность (рис.5.11). Кроме массивных вулканитов с разной степенью кристалличности, флюидальности и неоднородности, в составе пород, слагающих лавовые потоки, выделяются эффузивные лавокластиты. Эффузивные лавокластолиты – автобрекчии, лавобрекчии, кластолавы, лавокластиты, гиалокластиты и туфолавы.
Граница между вулканокластическими и эффузивными породами проходит между лавобрекчиями и кластолавами, различающимися цементом. Автобрекчии возникали в результате раздробления ранее застывшей части лавового потока под напором лавы, ещё жидкой внутри потока и последующей цементации этой лавой образовавшихся обломков. Лавобрекчия или брекчиевая лава – это сцементированные лавой накопления кусков и глыб литоидной и шлаковой лавы, представляющие нижние и верхние слои лавовых потоков. Цементирующая лава имеет тот же состав, что и обломки. Кластолава – лавокластическая порода, общий термин для лав с эруптивными обломками ранее застывшей лавы, отличающейся от цементирующей лавы по составу, структуре, текстуре и цвету. В лавокластитах обломки не эруптивного происхождения – они образовались при дроблении изливающейся на поверхность лавы и сцементированы гидрохимически. Гиалокластиты образовались в результате своеобразного подводного дробления лавовых потоков с гидратацией вулканического стекла.
Туфолава или лава туфовая – горная порода, занимающая промежуточное положение между лавой и туфом. Основная масса её не отличается от лавы и нередко имеет флюидальную текстуру. Она содержит вытянутые или линзовидные обломки размером до 10 см обычно того же состава, что и цементирующая масса лавы. В связи с неясной природой туфолав существует в литературе большое количество местных и излишних терминов – эвтаксит, пиперно, ассо-лава, хай-си, сирасу, оварит, сваренная грязевая лава, псевдоигнибрит и т.д.
В основу дальнейшего деления вулканокластических пород положены петрографические принципы, заимствованные из классификаций изверженных и осадочных пород:
● по вещественному составу – базальтовые, липаритовые и др.;
● по условиям дробления – лавокластитовые, гиалокластитовые и др.;
● по агрегатному состоянию обломков – витрокластические (состоящие из обломков стекла), кристаллические (сложенные обломками кристаллов) и литокластические (состоящие из обломков пород);
● по типу цементации – спёкшиеся, сцементированные гидрохимически и рыхлые;
● по характеру примесей – туффиты или ортотуффиты (с примесью терригенного, хемогенного и органогенного материала до 50 %) –и ксенотуфы (с примесью чуждых обломков фундамента вулкана);
● в зависимости от размеров присутствующих обломков, сцементированных лавой, подразделяются на агломератовые (>50 мм), псефитовые (2-50 мм) и псаммитовые (2-0,25 мм).
Что такое потоки в геологии
Тульский государственный педагогический университет им Л.Н. Толстого
Кафедра экологии
Голынская Ф.А.
Геологическая деятельность временных потоков и рек
Геологическая работа поверхностных текучих вод зависит от массы воды и скорости ее течения. Чем больше масса и скорость, тем больше совершаемая работа. Она складывается из смыва, размыва (эрозии), переноса и отложения (аккумуляции) продуктов разрушения горных пород. Деятельность поверхностных вод, или водная денудация, имеет огромное значение в формировании рельефа. Она приводит к расчленению и в целом к понижению поверхности материков.
1.Геологическая деятельность плоскостного стока и временных русловых потоков.
Плоскостной склоновый сток.
Сила воды тонких струек или пелены способна захватывать часть рыхлого, мелкого материала и перемещать его вниз по склону, у основания которого этот материал накапливается. Процесс плоскостного смыва получил название делювиального, а формирующиеся при этом осадки называются делювием. Максимальные мощности делювия 15-20 и более метров, а ширина шлейфа может достигать сотни метров. Под влиянием плоскостного смыва постоянно уменьшается крутизна склонов, они приобретают плавные очертания и характерный вогнутый профиль. В вершине делювиального шлейфа откладывается относительно более глубокий материал – песчаный. В конце шлейфа скапливаются только тонкие пылеватые и глинистые частицы (см.рис.).
Наиболее благоприятные условия для делювиального процесса создаются в пределах равнинных степных районов умеренного и субтропического поясов и зоне сухих саванн, где в кратковременные сезоны выпадения дождей или таяния снега по склонам смываются рыхлые продукты выветривания.
Среди временных русловых потоков выделяются временные потоки оврагов равнинных территорий и временные горные потоки. В этих потоках происходят процессы эрозии, переноса и аккумуляции обломочного материала.
Овраги. Первая стадия: образование на склоне рытвины или промоины. Постепенно промоина увеличивается вниз и вверх по склону. На всем протяжении ее происходит интенсивная глубинная эрозия. Таким образом, овраг удлиняется вверх по течению потока. Такой процесс роста оврага называется регрессивной или попятной эрозией. Помимо роста оврага вверх, происходит энергичная эрозия вниз по склону до тех пор, пока его устье не достигнет реки, озера или моря, куда впадает овражный поток. Уровень реки или какого-либо бассейна, в который выходит овраг, носит название базиса эрозии.
Следующая стадия развития оврага и начинается с момента, когда он достигает базиса эрозии. Применительно к этому уровню глубинная эрозия постепенно сглаживается и приобретает форму вогнутой кривой. В последнюю стадию уменьшается глубинная эрозия, сглаживается обрыв вершины, склоны оврага постепенно осыпаются, приобретают угол устойчивого естественного откоса и зарастают растительностью.
В ряде районов овраги, поверхности которых сложены рыхлыми породами, очень быстро разрастаются. В результате возникает сложная ветвящаяся овражная система, захватывающая огромные площади.
Временные горные потоки. Верховья их расположены в верхней части горных склонов и представлены системой множества сходящихся рытвин и промоин, образующих водосборный бассейн. Из этого бассейна вниз по склону вода движется уже в едином русле, которое называется каналом стока. В период выпадения дождей или снеготаяния все промоины и канал стока заполняются водой, которая с большой скоростью движется вниз по склону. При этом движении вода захватывает обломочный материал, который усиливает разрушительную работу потока. При выходе его на подгорную равнину скорость течения резко уменьшается, откладывается обломочный материал, образуя конус выноса. В Средней Азии и других горных странах аридной зоны конусы выноса, сливаясь друг с другом, образуют широкие предгорные шлейфы.
В строении конусов выноса наблюдается дифференциация материала от более крупного до тонкого по мере удаления от вершины конуса. Отложения конусов выноса образуют генетический тип континентальных отложений и названы пролювием.
2.Геологическая деятельность рек.
Мощные водные потоки производят большую эрозионную, переносную и аккумулятивную работу. Способность рек производить работу называют энергией реки, или ее живой силой (К). Она пропорциональна массе воды и скорости течения.
В образовании речных долин главная роль принадлежит эрозии. Различают эрозию донную, или глубинную, направленную на врезание потока в породы, слагающие дно русла, и боковую, ведущую к подмыву берегов и, в целом, к расширению долины. Соотношение глубинной и боковой эрозии меняется на разных стадиях развития долины. В начальных стадиях преобладает глубинная эрозия, когда водный поток стремиться выработать свой продольный профиль, который характеризуется значительными неровностями. Река стремиться сгладить эти неровности применительно к уровню моря или озера, в которые впадает река. Уровень бассейна, куда впадает река, определяет глубину эрозии речного водного потока и называется базисом эрозии. Он является общим для всей речной системы. Постепенно в нижнем течении реки уклон продольного профиля уменьшается, приближаясь к горизонтальной линии, уменьшается скорость течения и, следовательно, затухает глубинная эрозия.
Одновременно с эрозией реки при своем движении захватывают продукты разрушения (при выветривании или эрозии) горных пород и переносят их волочением по дну, во взвешенном состоянии, и в растворенном виде. Влекомые по дну и взвешенные частицы принято называть твердым стоком рек.
Грубый обломочный материал усиливает донную эрозию, но и сам измельчается, истирается и окатывается, образуя гальку, гравий, песок.
Одновременно с эрозией и переносом происходит и отложение обломочного материала. Уже на первых стадиях развития реки при явном преобладании процессов эрозии и переноса на отдельных участках частично откладывается обломочный материал. Отложения, накапливающиеся в речных долинах в результате деятельности водного потока, называются аллювиальными отложениями или аллювием (см.рис.).
Меандры рек: а- начальная стадия; б- рост и смещение меандра;
в- образование старицы. 
Различные стадии образования прирусловых отмелей:
А- начальная стадия в плане и разрезе;
Б- расширенная прирусловая отмель различного времени накопления в соответствии с прогрессирующим развитием мендры.
3.Строение речной долины.
В развитии речной долины намечается определенная направленность и последовательность – переход от оной стадии к другой и цикличность. Выше были рассмотрены две стадии развития речной долины. Первая стадия, для которой характерно преобладание глубинной эрозии и каньонообразный, или V – образный, поперечный профиль долины, называется стадией морфологической молодости. Вторая стадия называется морфологической зрелостью. Ей соответствует выработанный продольный профиль реки, приближающийся к кривой равновесия, и широкий плоскодонный U – образный поперечный профиль долины с хорошо развитой поймой. При несущественных изменениях климата и тектонических движений земной коры совместное действие смежных рек (с системой протоков) и склонового смыва приводит к понижению и выравниванию рельефа. Так возникает выровненная поверхность суши, названная американским ученым В. М. Дэвисом – пенеплен, то есть почти равнина: волнистая или холмистая, иногда с отдельными возвышенностями – останцами, сложенными очень твердыми породами.
Известно, что эпохи слабого проявления тектонических движений, когда происходит выравнивание рельефа, сменяются эпохами относительно быстрых поднятий и опусканий земной коры. На месте плоскодонных долин появляются молодые эрозионные врезы V – образного типа. Происходит как бы «омоложение» речной долины. Река вновь начинает вырабатывать продольный профиль применительно к новым соотношениям с базисом эрозии. В результате в реке формируется новая пойма на более низком гипсометрическом уровне. Прежняя пойма останется у коренного склона долины в виде площадки, сочленяющейся с новой поймой уступом и не заливаемой талыми водами. Последующее оживление тектонических движений вновь вызовет врезание потока в коренные породы и формирование плоской долины на еще более низком уровне.
Таким образом, в речных долинах образуется лестница террас, возвышающихся друг над другом. Они называются надпойменными террасами. Самая высокая терраса является наиболее древней, а низкая – самой молодой. Нумеруются террасы снизу, от более молодой. У каждой террасы различают следующие элементы: террасовидную площадку, уступ или склон, бровку террасы, тыловой шов, где терраса сочленяется со следующей террасой или с коренным склоном (см.рис.).
Схема геологического строения реки:
1- русловые фации (пески) в основании с пролювиальным горизонтом (галечники, щебень, валуны);
2- пойменные фации (супеси, суглинки, глины);
3- старичные фации (глины, илы, торф);
4- ледниковые отложения (супеси,валунные суглинки);
5- флювиогляциальные отложения (пески);
6- отложения верхней юры (глины);
7- известняки.
В основании аллювиальных отложений каждой террасы всегда располагается цоколь, сложенный коренными горными породами. В зависимости от высотного положения цоколя и мощности аллювия выделяются три типа террас (см.рис.).
Типы речных террас:
А- эрозионные или скульптурные;
Б- аккумулятивные;
В- цокольные.
Р- русло; П- пойма; I,II,III- надпойменные террасы; H1,H2,H3— эрозионные циклы.
Элементы террасы: а- тыловой шов; б- террасовидная площадка; в- бровка террасы; г- уступ террасы.
1-аллювий; 2-коренные породы.
4.Устьевые части рек.
Различают два типа устьев рек – дельты и эстуарии.
Дельты – это плоские низменные равнины, полого наклоненные в сторону моря, часто имеющие форму, близкую к треугольной. В их пределах река распадается на многочисленные радиально расходящиеся рукава и потоки, образуя аллювиально-дельтовые равнины. Река, впадая в моря и озера,приносит с собой большое количество обломочного материала, как влекомого по дну, так и во взвешенном состоянии. Часть его уносится в море, значительная же часть оседает в прибрежной зоне, образуя подводный конус выноса. Постепенно нарастая в сторону моря, в ширину и высоту, он начинает выступать на поверхности в виде выдающегося в море широкого конуса (дельты) с вершиной, обращенной к реке. Дельты образуются при относительно небольшой глубине моря, обилии обломочного материала, отсутствии приливов и отливов и сильных вдольбереговых течений и сравнительно медленных колебательных тектонических движений.
В речных дельтах встречаются различные по своему составу и генезису отложения:
Эстуарии – воронкообразные заливы, глубоко вдающиеся в долину реки. Они хорошо выражены у Сены, Эльбы, Темзы и других рек. Для образования эстуариев благоприятны условия там, где наблюдаются приливы и отливы, вдольбереговые течения и прогибание земной коры. Во время приливов море далеко вдается в устьевые части рек, а во время отливов морская вода вместе с речной образуют мощный поток, движущийся со значительной скоростью. При этом обломочный материал, принесенный рекой, выносится в море, где подхватывается береговыми течениями.
С эстуариями по форме сходны лиманы – расширенные устья рек, затопленные водами моря, не имеющие приливов и отливов, и превращенные в заливы. Их образование связано с прогибанием земной коры в устьевых частях рек.
Геологическая деятельность русловых потоков
Геологическая деятельность русловых потоков
Поверхность, на уровне которой водный поток теряет свою силу и ниже которой не может углублять своё ложе, называется базисом эрозии. За главный базис эрозии условно принимается уровень Мирового океана. Помимо главного, выделяются региональные и локальные базисы эрозии. Региональными базисами эрозии являются уровень моря или озера, в которое впадает река, уровень крупных низменностей и пр. Локальным базисом может являться любая точка русла – водопады, пороги, устья притоков и др.; эти базисы постоянно изменяются и определяющими эрозию на расположенном выше по течению участке.
Среди русловых потоков различают:
временные русловые потоки,
постоянные русловые потоки – реки.
Среди временных русловых потоков выделяются временные потоки оврагов и временные горные потоки. Оба типа потоков не имеют постоянного питания грунтовыми водами и появляются периодически в периоды дождей и таяния снега.
Временные потоки оврагов. Формирование оврагов начинается с образования эрозионных борозд – переходных форм от плоскостного к линейному размыву поверхности склонов. Борозды возникают за счёт плоскостного стока дождевых и талых вод при слиянии небольших струек в наиболее пониженных участках склона. Дальнейшая эрозия в бороздах проводит к образованию более крупных форм – рытвин. Для рытвин характерны крутые незадернованные борта и продольный профиль, близкий к профилю склона. За счёт наиболее крупных и быстро растущих рытвин в процессе их углубления и расширения образуются овраги, обладающие продольным профилем, отличным от профиля склона. Дно молодых оврагов отличается неровностью. По мере дальнейшего углубления профиль оврага постепенно выравнивается за счёт развития глубинной эрозии, направленной на приближение к уровню базиса эрозии. Верхняя часть оврага представляет собой крутой уступ, за счёт размыва которого овраг продвигается вверх по склону. Такой процесс роста вверх по течению потока называется регрессивной или попятной эрозией. Скорость роста оврагов может быть очень высокой и достигать нескольких метров в год; при разработке промоин, осложняющих склоны оврагов, может возникать ветвящаяся овражная система. По мере развития овраг своим истоком приближается к водоразделу, а устьем к базису эрозии, его продольный профиль приобретает вогнутую форму, а поперечный – V-образным, с крутыми незадернованными склонами. В условиях незначительной скорости углубления происходит расширение оврага, он превращается в балку – эрозионную форму, характеризующуюся наличием плоского дна и пологих склонов, закреплённых растительностью.
Водный поток, движущийся по дну оврагов и балок во время дождей и таяния твёрдых осадков, переносит мелкий обломочной материал. В низовьях оврага, где энергия потока снижается, могут образовываться конусы выноса оврагов.
Временные горные потоки. Зарождение временных горных потоков связано с ливневыми дождями и интенсивным таянием снега и ледников. В верхней части горных склонов система сходящихся рытвин и промоин образует водосборный бассейн. Ниже располагается канал стока – русло, по которому движется вода. Значительный уклон русла обуславливает высокую энергию потока, по пути движения он подхватывает большое количество обломочного материала разного размера. Насыщение обломочным материалам может превратить водный поток в сель – временный разрушительный поток, перегруженный грязе-каменным материалом. В грязе-каменном потоке, имеющим значительно большую плотность, чем вода и высокую кинетическую энергию, способны перемещаться даже глыбы, размером до нескольких метров. Сели могут формироваться также при обвале больших масс обломочного материала в горные реки, прорыва ледниковых или запрудных озёр.
При выходе на предгорную равнину скорость водных или грязе-каменных потоков уменьшается, потоки разветвляются, и переносимый материал откладывается, образуя конус выноса временного горного потока в виде полукруга, поверхность которого наклонена в сторону предгорной равнины.
Сухая дельта. Синай
Состав пролювиальных отложений меняется от вершины конуса к его периферии от гальки и щебня до песчаных и глинисто-алевритовых осадков в краевых частях. К периферии конусов (по мере снижения энергии потока) уменьшается размер частиц и возрастает степень их отсортированности. Зональность строения и состава отложений (наиболее типичная для сухих дельт) позволяет выделять в строении пролювиальных конусов три фации.
1. Потоковая, формирующаяся при выходе потока на предгорную равнину, где его скорость резко снижается и вследствие этого отлагается наиболее грубый материал. Для этой фации характерны галечники, содержание валуны и песчано-глинистый заполнитель (такие породы называют фангломераты).
2. Веерная, образующаяся при разветвлении единого потока на несколько рукавов. Потоки замедляют скорость, большинство из них иссякает в результате просачивания в собственные наносы и испарения (необходимо отметить, что интенсивному испарению способствует не только климат, но и распадение потока на рукава, что увеличивает площадь испарения). Иссякая, эти медленно текущие потоки последовательно вниз по течению отлагают пески, супеси, суглинки и глины.
3. Застойноводная, образующаяся на периферии конусов выноса, где за счёт временных разливов (при половодьях и паводках) и грунтовых вод возникают мелководные временные водоемы озерного типа. Для этой фации характерны алевритово-глинистые, часто загипсованные и засолённые отложения
Характерными особенностями пролювия служат:
Фации пролювия
В равнинных областях к пролювию относятся отложения, слагающие конусы выноса крупных оврагов и балок. Они отличаются меньшей мощностью и сложены более мелкозернистым материалом, преимущественно суглинками с гравием и песком.
Эрозионная деятельность рек
Эрозионная деятельность реки осуществляется различными несколькими способами:
при помощи переносимых речным потоком осадков, которые воздействуют на коренные породы ложа реки как абразивный материал;
за счёт растворения пород ложа (важную роль в этом играют растворённые в воде органические кислоты);
за счёт гидравлического воздействия воды на рыхлый материал ложа (вымывание рыхлых частиц);
дополнительными факторами могут служить разрушение берегов во время ледохода, темроэрозионные процессы и др.
Эрозия переносимым рекой обломочным материалом
Эрозия может быть направлена на углубление дна долины – донная (или глубинная) эрозия, или на размыв берегов и расширение долины – боковая эрозия. Эти два вида эрозии действуют совместно.
Интенсивность глубинной эрозии определяется в первую очередь уклоном русла (и, соответственно, энергией потока). При преобладании глубинной эрозии формируются глубокие врезы с крутыми берегами и V-образным сечением речной долины, пойма развита фрагментарно (на островах и небольших участках у выпуклых берегов излучин). В рельефе такие участки нередко представлены глубокими каньонами (на Большом Кавказе каньоны в гранитах и известняках на р. Белой и др.)
Различные условия взаимодействия речного потока с берегами рек (по Р.С. Чалову):
а – стрежень проходит посередине русла, берега не размываются;
б – поток походит к берегу под углом, вызывая сжатие струй и размыв берега;
у противоположного берега образуется аккумулятивная отмель
(h – превышение уровня воды у вогнутого берега на средним уровнем в данном сечении).
Модель образования меандр
В русле меандрирующих рек при уменьшении уклона русла и извилистости могут возникать намывные острова. На широких участках долины при относительно прямолинейных очертаниях русла и поймы может формироваться серия таких островов, что приводит к ветвлению русла – его разделению на несколько потоков. Эти острова перемещаются вниз по течению, постоянно изменяя очертания.
Скорость эрозии определяется сочетанием ряда факторов: энергии потока, состава пород ложа, развития растительности, интенсивности техногенного воздействия и пр.
Речная эрозия нередко приводит к активизации других экзогенных геологических процессов. Так, интенсивная глубинная эрозия, приводит к образованию каньонов и V-образных долин с крутыми склонами, на которых активно проявляются обвальные и осыпные процессы. Подмыв высоких берегов, сложенных трудноразмываемыми породами, при боковой эрозии приводит к развитию оползней, осыпей и обвалов.
Перенос материала реками осуществляется несколькими способами.
Наиболее крупные частицы (гальки) перемещаются волочением по дну или перекатыванием; частицы песчаной размерности – сальтацией.
Перенос песка водным потоком
Тонкие частицы глинистой и алевритистый размерности при скорости потока более 2 см/c перемещаются во взвешенном состоянии.
В растворённом виде.
Переносимый речным потоком материал претерпевает механическую обработку – окатывается – за счёт трения о другие частицы и породы ложа.
Отложения постоянных русловых потоков (рек, ручьев) называются аллювий. Аллювий формируется в различных участках речной долины. В соответствии с этим выделяют три фации: русловый, пойменный и старичный аллювий.
Русловой аллювий обычно представлен хорошо промытыми и сортированными песками, гравийниками или галечниками с характерной косой слоистостью. Мощность его может достигать первых десятков метров, иногда больше.
Нижние горизонты руслового аллювия залегают на размытой поверхности подстилающих коренных пород; им свойственен более грубозернистый состав, плохая сортировка и неотчётливая косая слоистость. Образование этих горизонтов отвечает наиболее начальной стадии формирования речной долины. Их мощность обычно невелика или они вообще не сохраняются, поскольку на начальной стадии формирования долины, когда аллювий постоянно перемещается, образуя лишь временные неустойчивые скопления, смываемые во время паводков и половодий.
Вверх по разрезу размер аллювиальных частиц уменьшается и возрастает степень их сортировки, появляется отчётливая косая слоистость. Наиболее высокие горизонты, формирующиеся в условиях прирусловой отмели, отличаются разнообразием текстур – мелкая косая, косо-волнистая, волнистая, что связано с образованием ряби течения в условиях мелководья.
Особенности строения разреза руслового аллювия определяются и особенностями конкретного речного потока. В целом, для крупных равнинных рек характерны более развитая средняя часть руслового аллювия и отложения прирусловой отмели. В осадках горных рек аллювий более крупный, преобладают текстуры, характерные для самой нижней части равнинного аллювия (что связано с большей энергией и турбулентностью потока).
Старичный аллювий обычно залегает в виде линз в толще руслового аллювия. Для старичных отложений характерен алевро-глинистый или мелкопесчаный состав (суглинки, супеси), насыщенность органикой и тонкая горизонтальная слоистость (обусловленная осаждением из спокойных вод). В нижней части старичных отложений могут присутствовать единичные косослоистые серии, отвечающие периодам половодий, когда старица вновь начинала действовать как русловой проток.
Пойменный аллювий залегает поверх руслового и старичного. Пойменные отложения формируются в периоды половодий, когда речные воды, выходя за пределы русла, заливают речную долину. Формирование пойменного аллювия тесно связано с режимом реки: он хорошо развит у равнинных рек в областях гумидного умеренного климата, менее развиты в аридных областях и слабо выражены у горных рек (не имеющих развитой поймы). Мощность пойменных отложений обычно не превышает нескольких метров.
Пойменный аллювий представлен алевро-глинистыми или алевритовыми отложениями с горизонтальной слоистостью. Нередко в нём отмечаются прослои почв, образующихся в период между половодьями.
Паводковые воды провоцируют развитие оползневых процессов и подмыв берегов. Поэтому прислоненной подмываемому обрывистому берегу пойменный аллювий может содержать включения плохоокатанных или неокатанных глыб разного размера, представляющих собой погребенную осыпь и продукты обваливания коренного берега.
В совокупности, отложения русловых потоков – пролювий и аллювий – согласно классификации Е.В. Шанцера, образуют флювиальную группу отложений.
Классификация отложений русловых потоков (по Е.В. Шанцеру)
Процессы эрозия и аккумуляция тесно взаимосвязаны и протекают совместно. Поэтому характер формирующегося аллювия отражает особенности развития речной долины, определяемые, в свою очередь, режимом водного потока, характером движений земной коры, изменением рельефа и другими факторами. При изменении условий (в том числе и в ходе эволюции рек) аллювиальная аккумуляция переходит из одной динамической фазы в другую.
Необходимо подчеркнуть, что рассмотренные динамические фазы могут неоднократно сменять друг друга как на протяжении речной долины в связи с меняющимися гидродинамическими условиями, так и в ходе эволюции долины.
Для классификации долин используется форма её поперечного сечения, ширина днища, крутизна бортов и характер речных отложений. По этим признакам выделяются следующие морфологические типы речных долин.
1. Треугольные (V-образные) долины. При формировании V-образных долин энергия потока расходуется только на их углубление – доминирует глубинная эрозия. Характерны узкое дно и прямые крутые (обычно более 20 о ) склоны, сложенные коренными породами. Долины в основном симметричные, реже асимметричные – один склон пологий, иногда у его основания отмечается накопление аллювия. Долинам присущ значительный уклон, продольный профиль невыработанный и ступенчатый. Пойма неразвита. Аллювий образует временные скопления, характеризуется крайне низкой окатанностью и плохой сортированностью. Активное проявление склоновых процессов приводит к нагромождению на дне долины неокатанного обломочного материала, поступающего со склонов. Вода сочится в толще рыхлого материала или в виде струек.
2. Параболические (U-образные) долины. Образованы при сочетании процессов донной и боковой эрозии. Характерны длинные склоны крутизной 10-25 о и дно шириной 100-200 м. Такие долины вырабатываются обычно мощными потоками при чередовании этапов врезания и аккумуляции. Также как и в V-образных долинах, существенную роль наряду с аллювием имеют склоновые накопления.
3. Трапециевидные долины. Имеют относительно пологие склоны (10-20 о ), ширина колеблется от 200 м до 3 км и более. Характерны повышенные мощности аллювия и наличие комплекса террас. Формировались в условиях чередования эпох углубления и расширения днищ с эпохами заполнения долин мощными толщами аллювиальных осадков.
4. Желобовидные долины. Имеют широкое дно (несколько км), плавно переходящее в аккумулятивные террасы. Характерны высокие мощности аллювия. В истории развития долины неоднократно сменялись эпохи врезания и аккумуляции (при этом длительность последних преобладала).
Рассмотрев динамические фазы аллювия и особенности морфологии речных долин, несложно заметить, что любая река за время своего существования проходит ряд стадий, которые условно можно назвать молодостью, зрелостью и старостью.
На стадии образования в реке преобладает донная эрозия, приводящая к выработке V–образной долины и образованию грубого, плохо сортированного инстративного аллювия. Продольный профиль долины реки в эту стадию крутой в верховьях, изобилует неровностями и перепадами. По мере выработки долины всё большее значение приобретает боковая эрозия, придающая долине U-образную форму сечения.
На стадии зрелости продольный профиль реки становится выровненным, стремящимся приблизиться к базису эрозии, происходит усиление боковой эрозии вследствие меандрирования. За счёт меандрирования происходит расширение долины, формируется пойма, сечение долины приобретает трапециевидный облик. Активно идёт процесс накопления аллювия, нередко чередующийся с периодами углубления и расширения долины.
На стадии старости происходит ещё большее расширение долины. Продольный профиль близок к профилю равновесия, что приводит к снижению энергии потока – река не может переносить большое количество обломочного материала, что приводит к его осаждению, вызывающему заиление русла. Активно протекают процессы аккумуляции – формируются все фации аллювия. В итоге происходит заполнение русла осадками, река постепенно замедляет течение и зарастает.
Описанные этапы эволюции речной долины, как правило, не образуют линейной последовательности, а прерываются на разных стадиях процессами омоложения реки. Омоложение реки может быть обусловлено тектоническими движениями земной коры, изменением базиса эрозии (понижение уровня водоёма, в который впадает река и пр.), климатическими изменениями (увеличением расхода воды и энергии потока), техногенным воздействием (спуск водохранилищ и пр.) и приводит к изменению продольного профиля речной долины. При его изменении происходит возрастание энергии потока, что приводит к активизации донной эрозии, направленной на выработку нового профиля. То есть река вновь начинает углублять долину, затем, по мере приближения к профилю равновесия, начинают доминировать процессы боковой эрозии, формируется пойма, т.е. река вновь проходит цикл своего развития. И этот процесс может повторяться неоднократно.
Наличие этапов омоложения отражается в образовании речных террас – ступенеобразных уступов в бортах речной долины. В строении террас выделяют площадку – выровненную поверхность террасы, тыловой шов – место сочленения площадки с вышерасположенной террасой или коренным склоном, склон террасы и бровку – место сочленения площадки и склона террасы.
Схема развития речной террасы
Среди речных террас различают эрозионные, эрозионно-аккумулятивные и аккумулятивные.
Эрозионные террасы (или скульптурные террасы, террасы размыва) – террасы выработанные речным потоком в коренных породах. Они наиболее характерны для горных рек, где активно проявляются тектонические движения, приводящие к частым изменениям продольного профиля реки.
В устьевой части речной поток достигает уровня базиса эрозии, теряет энергию и отлагает переносимый материал. Специфика осадконакопления и особенностей строения в устьевой части определяется сочетанием ряда факторов, среди которых наибольшее значение имеют: количество выносимого рекой материала, расход воды в реке и его изменение во времени, динамика морских вод и характер тектонических движений.
Типичными формами устьевых частей рек являются дельты, эстуарии и лиманы.
Дельты представляют собой сложенные речными наносами низменности в низовьях рек, прорезанные сетью рукавов и протоков. Название «дельта» происходит от заглавной буквы греческого алфавита дельта, по сходству с которой оно было дано в древности треугольной дельте р. Нил. По существу, дельты представляют собой конусы выноса рек. В устьевой части речной поток «сгружает» переносимый материал (частично в приустьевой части, частично в прибрежной части моря). Постепенно устьевая часть засыпается наносами, преграждающими путь водному потоку. В результате происходит формирование новых русел (называемых протоками и рукавами), вымываемых в принесённых ранее отложениях. Затем, в приустьевой части каждого рукава вновь происходит накопление материала, и процесс повторяется, что определяет постепенное выдвижение дельты в море. При этом отдельные протоки отделяются, превращаются в озёра и затем засыпаются или заболачиваются.
Помимо аллювиальных отложений в пределах дельт широко развиты морские отложения (формирующиеся в подводной части дельты, при затоплении участков дельты нагонными водами и пр.), эоловые (образующиеся при перевевании отложений), озёрные и болотные отложения. Таким образом, дельты представляют собой сложные динамичные системы, образующиеся под влиянием различных геологических процессов.
Благоприятными условиями для быстрого роста дельты являются: обилие приносимых рекой наносов, тектоническое поднятие прибрежной территории, понижение уровня водоёма, положение устья в вершине залива или в лагуне (блокированные дельты), а также мелководность бассейна, куда впадает река. Препятствуют образованию дельты сильные приливо-отливные, сгонно-нагонные течения и вдольбереговые течения, а также тектоническое погружение прибрежной зоны (скорость которого выше скорости накопления осадков) и быстрое повышение уровня водоёма.
Современные дельты занимают около 9% из общей протяженности побережий Мирового океана и аккумулируют ежегодно 18,5 млрд. тонн рыхлых продуктов, что составляет 67% всех терригенных осадков, поступающих в Мировой океан.
Устья в виде эстуариев имеют Енисей, Обь, Сена, Темза и многие другие реки.
Обычно в лиманах отлагаются мелкозернистые пески, алевриты и глины, а также нередко и органические вещества, дающие начало залежам горючих сланцев, углей, нефти. При малом притоке пресных вод с материка и засушливом климате воды лиманов сильно осолоняются и в них осаждаются соли или накапливаются солесодержащие илистые отложения – грязи.
Лиманы хорошо выражены в прибрежных частях Чёрного и Азовского морей.
