В своем развитии река и ее долина переживает периоды юности, молодости, зрелости и старости.
В период юности продольный профиль равновесия реки еще не выработан. Река течет по неровному рельефу, уклон ее русла на всем протяжении чрезвычайно крутой, скорость течения велика; кое-где обособляются отдельные участки, развитие которых контролируется местными базисами эрозии – порогами и водопадами. На этой стадии развития реки происходят усиленные процессы глубинной (донной) эрозии, которые приводят к интенсивному углублению долины. Боковая эрозия в это время почти не проявляется, так как энергия реки в основном направлена на разрушение ложа и перенос продуктов разрушения. Быстрое врезание русла приводит к образованию долин, имеющих V-образную форму, вплоть до ущелий и каньонов. Коэффициент извилистости реки на этой стадии минимален. Период юности в настоящее время переживают многие реки, текущие в горных районах.
По мере выработки профиля равновесия река переходит в период молодости. Этот период наступает, когда появляется боковая эрозия. В период молодости река стремится врезать свое русло только в верхнем течении, где еще наблюдаются процессы глубинной эрозии. В среднем и нижнем течении реки глубинная эрозия сменяется боковой. Это приводит к незначительному расширению долины, которая приобретает U-образную коробчатую форму. В эту стадию формируются прирусловые отмели. Продольный профиль реки еще не выработан.
На стадии зрелости скорость течения равномерно уменьшается от верховьев к устью. В эту стадию появляются излучины – меандры, приводящие к увеличению коэффициента извилистости реки, образуются многочисленные острова, и формируются обширные аллювиальные равнины. В период зрелости реки в ее долине образуется широкая пойма, или пойменная терраса, – часть долины, заливаемая в половодье и возвышающаяся над руслом реки в меженный период.
Для определения стадии старости реки ясно выраженных критериев не существует. Считается, что река вступает в стадию старости тогда, когда дно ее долины достигает ширины, во много раз превышающей ширину русла. На этой стадии река перемывает свои пойменные отложения, образуются многочисленные старицы. Река на стадии старости характеризуется максимальным коэффициентом извилистости.
На рис. 37 показана схема образования меандр. Двигаясь прямолинейно, водный поток при повороте русла ударяется о берег и приобретает винтообразное движение. В результате этого движения вогнутый берег интенсивно разрушается, становится обрывистым, а дно реки у вогнутого берега заметно углубляется (сечение АА). Поперечные придонные течения захватывают с собой частицы обломочного материала и откладывают их у выпуклого противоположного берега. Здесь накапливаются аллювиальные отложения и формируются прирусловые отмели. Струи воды, ударяясь о вогнутый берег, отражаются и направляются вниз по течению к противоположному берегу (сечение ВВ), в свою очередь, подмывая его. На этом участке берег начинает отступать, увеличивается кривизна изгиба русла реки и значительно расширяется долина. Все это происходит не только за счет отступания береговой линии ниже изгиба, но и за счет перемещения самих изгибов реки вниз по течению. В результате большинство выступов, сложенных коренными породами, срезается, и долина, приобретает плоскодонную форму.
Небольшие меандры расширяются значительно быстрее, чем более крупные. В период половодья может произойти прорыв основной массы воды в узких участках между меандрами и спрямление русла реки. Отрезанная часть меандры называется старицей. Старицы, как правило, имеют в плане подковообразную форму (рис. 37); в дальнейшем они часто превращаются в болото.
Периоды юности, молодости и зрелости составляют цикл развития реки. Большинство рек проходит все эти стадии развития. В ряде случаев все стадии можно наблюдать у одной реки. Например, Терек в верхнем течении переживает период юности, а в нижнем – это уже зрелая река.
Цикл развития реки может быть неполным: в зависимости от рельефа начальной поверхности и слагающих ее пород река может сразу вступить в период зрелости, минуя юность. Особенноэтохарактерно для равнинных рек. Более того, уже завершившийся цикл развития может быть нарушен, то есть может произойти ее омоложение. Этому способствует ряд факторов, главными из которых являются:
1) понижение базиса эрозии; 2) повышение какого-либо участка реки; 3) изменение климата района.
Речные террасы
Терраса – это площадка в строении речной долины, открытая или погребенная и обязанная своим происхождением деятельности водотока в предыдущий цикл развития.
Каждое понижение базиса эрозии реки вызывает новый цикл эрозии – появление донной эрозии и углубление долины, спрямление русла. При врезании русла аллювиальные отложения, слагающие пойму реки, оказываются выше пойменных осадков, сформировавшихся при новом, более низком базисе эрозии. Неразмытые остатки древних пойм образуют ступенчатые уступы, нависающие над новой поймой, и называются надпойменными террасами. Число террас соответствует количеству циклов эрозии (этапов омоложения), которые пережила река за время своего существования. Последовательность формирования террас в результате врезания русла и углубления долины при выработке нового профиля равновесия показана на рис. 38.
Углубление реки при ее омоложении приводит к тому, что древние террасы располагаются выше молодых. Надпойменные террасы нумеруются снизу вверх – от более молодых к древним: над уровнем поймы обычно выделяют первую, вторую, третью и так далее.
В строении надпойменных террас выделяют ряд геоморфологических элементов – уступ, бровку, террасовую площадку и тыловой шов (рис. 39, а). Террасы отличаются друг от друга по соотношению аллювиальных и коренных отложений. Террасы бывают следующих видов (рис. 39,б): аккумулятивные (террасы накопления), эрозионные (террасы размыва), цокольные.
К аккумулятивным террасам относят такие, у которых мощность аллювия больше относительной высоты их над уровнем реки; весь террасовидный уступ таких террас сложен аллювиальными накоплениями.
Эрозионные террасы почти целиком сложены коренными породами; на террасовидной площадке таких террас аллювий отсутствует или располагается в виде очень тонкого покрова. Эти террасы образуются при резком преобладании процессов эрозии над процессами аккумуляции в истории развития реки.
Цокольные – этоаккумулятивныетеррасы, в уступе которых обнажаются коренные породы.