Образование почв и их свойства






Практически вся поверхность суши покрыта тонким слоем почвы, энергетически и геохимически весьма активным, в котором проявляется взаимодействие между живыми организмами, атмосферой, гидросферой и горными породами.

Более 100 лет назад великий русский ученый В.В.Докучаев показал, что почва представляет собой самостоятельное, очень тонкое природное тело, созданное из почвообразующих пород, растительности, животного мира, климата и рельефа. Коренные горные породы, на которых формируется почва, играют решающую роль в химическом и минеральном составе почвы, а живые организмы обуславливают формирование органического вещества в почве – гумуса.Академик В.И.Вернадский когда-то назвал почву биокосным телом, подразумевая под этим взаимодействие как живых организмов, так и коренных (косных) горных пород.

Почвы относятся к наиболее сложным природным телам и в настоящее время на мировой почвенной карте их выделено 133 типа, разделяемые еще более дробно. Почвы различных типов характеризуются набором горизонтальных слоев, называемых генетическими горизонтами (рис. 5.4):

А – гумусово-аккумулятивный поверхностный горизонт, в котором скапливаются

органические вещества и элементы питания для растительности

Е - элювиальный или горизонт вымывания. Назван так потому, что нисходящий поток

воды вымывает из него Fe, Mn, Ca, Mg.

В – иллювиальный или горизонт вмывания, т.к. в нем накапливаются вещества, вымытые

из горизонта Е.

ВСа – горизонт скопления карбонатов кальция

G - глеевый горизонт с восстановительной обстановкой, в которой Fe3+

восстанавливается до Fe2+

C и D – почвообразующие и подстилающие горные породы

Эти генетические горизонты в разных почвах различаются между собой и их сочетания отличаются большим разнообразием, но, что важно, наличие одного горизонта обусловлено существованием другого, например, иллювиальный горизонт В, в котором накапливаются вещества, не может существовать без горизонта Е, из которого эти вещества вымываются.

Рис.5.5. Нормальный почвенный профиль. Горизонты: А0 –

неразложившиеся или слабо разложившиеся органические остатки,

А1 – гумусовый, А2 – элювиальный, или почвенного выветривания, В – иллювиальный,

или горизонт вмывания, С – коренные породы


Во всех типах почв, в черноземах, подзолистых, тундровых, каштановых, тропических и субтропических, торфянистых, солончаковых, пойменных и других, содержатся все известные химические элементы. Первое место занимает кислород, затем кремний, алюминий и железо. Все остальные элементы в сумме не превышают 5-6%, однако в торфянистых почвах много углерода. В каждом типе почв много органических веществ, но не тех, которые содержатся в растительных и живых организмах, а вновь образовавшихся. Это, прежде всего, гуминовые кислоты и фульвокислоты, являющиеся характернейшей особенностью почв. Гуминовые кислоты – темные органические соединения с 50-60% углерода и еще многих веществ. Темная окраска обусловлена длинной цепью сопряженных двойных связей Именно они придают черноземным почвам черный цвет Гуминовые кислоты растворимы только в водных растворах щелочей, а фульвокислоты также и в воде.

Второй важнейшей составляющей любых почв является фракция, размер частиц которой 0,002-0,001 мм, состоящих преимущественно из глинистых минералов, например, каолинита и монтмориллонита. Присутствуют также частицы кварца, полевых шпатов, слюд, а в засоленных почвах – минералы – соли NaCl, KCl, MgCl2, CaCl2, которые в период дождей растворяются, а в сухое время кристаллизуются.

Хорошие черноземные почвы – это основа плодородия, дающего возможность существованию человека. Деградация почв представляет собой катастрофу, вызываемую эрозионными и дефляционными (дефляро – сдувать,лат.) процессами, засолением, техногенными воздействиями. Почвенный гумус аккумулирует в себе колоссальные запасы углерода и биогенных элементов, а, следовательно, он является и аккумулятором солнечной энергии. Почвенный покров Земли обеспечивает существование биоценозов и является необходимым условием существования жизни на Земле. В почве непрерывно протекают сложные обменные процессы, в результате которых свойства почв меняются и может происходить саморазвитие почв. Почвенный покров создается тысячелетиями, но неразумная техногенная и сельскохозяйственная деятельность может разрушить его в считанные годы, несмотря на то. Что почвы, даже черноземы, способны к самовосстановлению – гомеостазу.

Следует отметить, что во многих разрезах четвертичных отложений наблюдаются горизонты погребенных почв, т.е. таких, которые уже не входят в сферу биологического круговорота, они не могут продуцировать гумус и являются «мертвыми» почвами.


ЛЕКЦИЯ 10


ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТЕКУЧИХ

ВОД


Водные потоки производят огромную геологическую работу на поверхности суши. Реки, ручьи, ручейки переносят основную массу продуктов выветривания, вынося их в озера, моря и океаны. Ежегодный твердый сток (вынос) всех рек в мире оценивается цифрой около 17 млрд. т, что намного больше, чем переносится всеми другими геологическими агентами, например, ветром и ледниками. Реки, как известно, бывают крупными - Волга, Днепр, Лена, Обь, Енисей, Миссисипи, Нил, Хуанхэ, Ганг и другие с мощным постоянным водотоком, а бывают и мелкими, небольшой длины. Иногда водотоки носят временный, но бурный характер, особенно в горных районах после ливней или во время таяния снегов. Вода, выпадая в виде атмосферных осадков, просачивается в верхние слои земной коры, образуя грунтовые воды, которые и дают начало рекам. Затем из них, озер и морей вода испаряется, снова выпадая на поверхность суши. Так осуществляется круговорот воды.

В цифрах круговорот воды в гидрологическом цикле выглядит следующим образом. С поверхности океана ежегодно испаряется 455 км3 воды, с поверхности суши – 62 км3. На поверхность океана выпадает 409 км3 осадков, суши – 108 км3. Река и выносится в моря и океаны 46 км3. Воды океанов составляют 97,5% всего объема на поверхности Земли, ледники – 1,8%, подземные воды – 0,63%, а реки и озера – 0,02% (рис.6.1.1).

Дождевая эрозия. Любой дождь производит большую работу. Так, средний по мощности ливень с диаметром капли в 0,27 см и конечной скоростью капли при падении на землю в 7 м/с, способен произвести работу, эквивалентную подъему слоя почвы в 10 см на высоту в 2 м. Падающие капли, выбивая тонкий пылеватый материал, оставляют на поверхности маленькие столбики почвы, прикрытые сверху более крупными камушками или частицами почвы, а вода стекает по уклону безрусловыми тонкими струйками, которые несут с собой мелкий обломочный материал и образуют делли – плоскодонные неглубокие ложбины. Более глубокие промоины – борозды и рытвины, дают начало овражной сети. Если склон покрыт густой растительностью, то вода, стекая

Рис. 6.1.1. Схема гидрологического

цикла

по нему, не вымывает почву, т.к. травяной покров этому препятствует. Но в степных районах ручейки на склонах осуществляют уже большую работу, смывая много почвенного материала. Происходит, как говорят, плоскостной смыв, продукты которого, накапливаясь на вогнутых частях склонов или у их подножья, называются делювием ( лат. Deluo – смываю) (рис. 6.1.2).

Рис. 6.1.2. Накопление делювиальных отложений у подножия склона. Точки – делювий: 1,

2 - стадии смыва материала со склона, 3 – коренные породы


Делювиальные шлейфы суглинков и супесей обычно широко развиты в равнинных, слабохолмистых областях, а также в горных районах. Т.к., делювиальные отложения формируются плоскостным смывом, в их структуре наблюдаются следы водной сортировки, обогащение отдельных слоев мелкими обломками, дресвой, причем вниз по склону размер обломков уменьшается. Слоистость в делювиальных отложениях всегда параллельна коренному склону и в разрезах делювия нередко наблюдаются горизонты погребенных почв, свидетельствующих о периодах более влажного климата, когда делювиальные шлейфы покрывались растительностью. Мощность делювиальных отложений обычно составляет первые метры, но порой достигает и 15-20 м.


Временные водные потоки.

Временные водные потоки возникают при выпадении атмосферных осадков или при таянии снегов. В остальное время сток в равнинных условиях приводит к формированию оврагов, т.к. отдельные безрусловые потоки сливаясь в более крупный ручей, способны размывать склоны, эродировать их (лат. «эродо» – размываю), образуя уже более глубокие борозды – зарождающиеся овраги. Учение о формировании и развитии оврагов хорошо разработано русскими учеными А.П.Павловым и В.В.Докучаевым.

Образование оврага начинается с неглубокой борозды или рытвины на склоне. В дальнейшем борозда наряду с углублением, наращивает свою долину как вверх, так и вниз по склону. Продольный профиль зарождающегося оврага в это время неровный, а его устье еще не достигает подножья склона – базиса эрозии и, как бы «висит» на склоне, поэтому и называется висячим. Вершина оврага в это же время продвигается вверх по склону, овраг как бы «пятится». Такой вид эрозии носит название «регрессивной» или «пятящейся» эрозии (рис. 6.1.3). Постепенно овраг своим истоком приближается к

Рис. 6.1.3. Пятящаяся эрозия оврага. Рост оврага происходит в направлении стрелки. 1-4 -

стадии роста; 5 – базис эрозии оврага


водоразделу, а устьем – к базису эрозии. Интенсивная эрозия углубляет дно или тальвег оврага, по которому переносится мелкоземистый материал. Достигнув, наконец, своего базиса эрозии, овраг вступает в зрелую стадию своего развития, его продольный профиль приобретает вогнутую форму, а поперечный – V – образную, с крутыми осыпающимися склонами, которые стремятся достигнуть угла естественного устойчивого откоса. Постепенно профиль оврага становится очень пологим в своей нижней части и крутым в верхней. Вода, периодически текущая по дну оврага, переносит мелкий, плохо окатанный и сортированный материал, формируя его скопления около устья, т.н. конус овражного выноса. В южных регионах России и Украины развивается обширная сеть оврагов с расширенным, плоским дном и пологими склонами. Такие овраги называются балками.

Овраги, если с ними не бороться, растут быстро – от 1-1,5 м/год, например, в районе Нижнего Дона, до 3-5 м/год – в Северном Предкавказье. Особенно их рост ускоряется там, где на поверхности залегают рыхлые породы, которые быстро размываются. Регрессивная эрозия может за считанные годы вывести из сельскохозяйственного оборота большие площади пахотных земель, т.к. от главного ствола оврага начинают отходить более мелкие ответвления, а от них – еще более мелкие и скоро все пространство покрывается дренажной сетью промоин, рытвин, отвержков (ответвлений) и оврагов.

Чтобы замедлить или прекратить рост оврагов, следует перегораживать их долины, начиная от верховий, поперечными препятствиями, которые замедляли бы сток воды. Еще лучше ликвидировать в зародыше рытвины и промоины. Многие районы Мира с легко размываемыми породами, например, лёссами и лёссовидными суглинками, покрыты сплошной сетью оврагов. Такие участки называются бедленды (англ. Бэд – плохой, лэнд – земля, поверхность) (рис. 6.1.4).

Рис. 6.1.4. Бэдленд. Китай


Временные горные потоки. Во многих горных районах под влиянием бурного, летнего таяния снегов и ледников, а также в результате кратких, но сильных грозовых ливней, возникают мощные временные водотоки, нередко содержащие в себе очень много обломочного материала ( до 100-150 кг/м3) и обладающие поэтому большой плотностью, оказывающие разрушительное воздействие на любые препятствия, склоны и русла долин временного стока. Такие высокоплотностные потоки называются селями (арабск. сайль – бурный поток). Когда количество обломочного материала достигает в потоке 80%, это уже не водный, а грязекаменный поток. В таком потоке плывут и не тонут каменные глыбы диаметром до 2-х и более метров (рис.6.1.5).

Сели возникают внезапно и производят большие разрушения на своем пути. Особенно часто их образование связано с прорывом высокогорных озер, расположенных в конечных моренах высокогорных ледников (рис.6.1.6). Летом 2000 г. катастрофические сели прошли на Северном Кавказе, в долине р. Баксан, где были разрушены многоэтажные здания в г. Тырныауз, снесены мосты, размыто сотни метров шоссе. Город Алма-Ата в Казахстане всегда был подвержен сильным селям, спускавшимся по р. Алмаатинка. 8 июня 1921 г. колоссальный сель снес в городе много домов, завалил улицы глыбами камней и оставил много глины и песка на улицах. Были и человеческие жертвы. Каждый год сели приводят к разрушениям и человеческим жертвам в горных районах Таджикистана. Сели – это стихийное бедствие, которое можно предсказать, если создать специальную службу, следящую за опасными местами возникновения селей. Другой способ – это воздвигнуть поперек селеопасной долины высокую дамбу, служащую уловителем селя (рис. 6.1.7). Так поступили в Алма-Ате, с помощью направленного взрыва воздав плотину высотой в 300 м поперек речки Алмаатинки в урочище Медео выше города. Она выдержала удары многих селей, в том числе гигантского селя летом 1973 г., но потом ее пришлось еще наращивать, т.к. предплотинное пространство оказалось затопленной селевыми отложениями.

Рис. 6.1.5. А. Грязекаменный

поток. «Голова». Чемолган; Б.

Вход первой волны

грязекаменного потока 15

июля 1973 г. в селехранилище

в урочище Медео


Кроме селевых, бурных водных и грязекаменных потоков, в горных областях развиваются также временные водотоки, возникающие во время дождей. Такие водотоки обычно подразделяются на 3 части: 1) верхнюю – водосборный бассейн; 20 среднюю – канал стока; 3) нижнюю – бассейн разгрузки или конус выноса. В плане такой водоток похож на дерево, у которого канал стока – ствол, а верхняя и нижняя часть, крона и корни, соответственно (рис.6.1.8). При выходе на равнину такие временные водные потоки откладывают материал, который они несли, в виде веерообразного в плане устьевого конуса выноса или фена, или сухой дельты. Подобный материал, еще в 1903 г. геолог А.П.Павлов выделил в особый генетический тип – пролювий (лат. пролюо – промываю). Конус выноса образуется потому, что водный поток при выходе на равнину теряет свою живую силу и взвешенный в нем материал, осаждается. Происходит это в условиях гидродинамической обстановки свободного растекания водного потока. Т.к. скорость течения потока резко падает, то сначала выпадают в осадок наиболее крупные обломки, затем мелкие и дальше всех наиболее тонкие частицы. Поэтому конуса выноса или сухие дельты обладают четкой фациальной зональностью: сначала формируется потоковая, самая грубая фация, потом веерная и дальше всех – застойно-водная, сложенная наиболее тонким материалом (рис. 6.1.9).

Рис. 6.1.6. Селевые выносы в

бассейне р. Пестрая. Бассейн р.

Иня, южные отроги гор Сунтар-

Хаята, Дальний Восток


Рис. 6.1.7. Противоселевые барражи.

Бреттервандбах близ Матрия,

Восточный Тироль, Австрия


Рис. 6.1.8. Селевой очаг в

бассейне р. Кухтуй. Южные

отроги гор Сунтар-Хаята,

Дальний Восток


Пролювий наиболее характерен для семиаридных и аридных областей, но встречается и в более влажных климатических областях в горных районах, а также и в равнинных, где слагает конусы выноса крупных оврагов.

Рис. 6.1.9. Пролювиальный конус выноса. А – продольный профиль: 1 – наиболее грубые

отложения – валунные, 2 – песчанистый материал, 3 – глинисто-песчаный; Б – план.

Стрелки – направления движения масс


ЛЕКЦИЯ 11


Геологическая деятельность рек.


Реки, протекающие на всех континентах, кроме Антарктиды, производят большую эрозионную и аккумулятивную работу. Полноводность и режим рек зависят от способа их питания и от климатических условий. Каждая река в зависимости от поступления в нее водной массы переживает период высокого стояния воды – половодье или паводок и низкого – межень. Для равнинных рек половодье связано с весенним таянием снегов, как это было, например, в катастрофической форме весной 2001 г. на р.Лене, когда вода поднялась на 15 м выше нормы, или в случае летних затяжных дождей и ливней. Так произошло в конце июня 2001 г. в Иркутской области, где оказалось внезапно затопленными десятки деревень и садовых участков. Паводок на горных реках происходит обычно летом, когда быстро таят снега и ледники.

Движение воды в реках контролируется 3-мя факторами: 1) градиентом уклона русла; 2) расходом водного потока; 3) формой русла. Понятно, что чем больше уклон

русла, тем быстрее течение реки.

Градиент может колебаться от 8-10 см на 1 км до десятком метров на 1 км в горных речках.

Расход воды определяется объемом потока в единицу времени, на единицу площади, обычно м3/с ( Q = Vср · S ). Скорость реки увеличивается, когда возрастает расход воды, хотя градиент не изменяется. Большие реки имеют огромный расход воды, например, в Амазонке 150000 м3/с, а в Миссисипи только 17500 м3/с. В горных реках расход воды летом составляет 100-200 м3/с, тогда как зимой он падает до 10-20 м3/с.

Форма русла контролирует трение воды о коренные породы, по которым течет река. Вблизи берегов и дна течение медленнее, чем в осевой части реки, которая называется стрежень (рис. 6.2.1). Неровное, с выступами русло реки замедляет течение и оно становится турбулентным, хотя и в равнинных реках оно редко бывает

Рис. 6.2.1. Максимальные скорости течения воды в реке в плане, в разрезе. 1 – стрежень,

точками показано сечение реки с максимальной скоростью течения. 1-1’; 2-2’; 3-3’

линии поперечных профилей через реку


ламинарным. Нередко в текущей воде возникают завихрения, водовороты, которые охватывают всю толщу воды и не остаются постоянными, т.к. характер дна со временем изменяется.

Процессы эрозии (размыва) и аккумуляции (накопления осадков) в реке зависят от ее энергии или живой силы реки, т.е. способности реки производить работу за счет массы воды и скорости течения. Если живая сила реки (К) больше, чем взвешенные частицы в воде (L), т.к. К>L, то преобладает эрозионная деятельность; если К

Речная эрозия и ее способы. Эрозионная деятельность реки осуществляется различными способами. Врезание реки происходит, главным образом, при помощи осадков, которые воздействуют на коренные породы ложа реки какабразивный материал, но сама вода не обладает абразивными свойствами. Абразионная мощность реки, несущей песок и гальку, изменяется пропорционально квадрату скорости ее течения Мабр. = V2, где V – скорость течения. Т.к. водный поток влечет по дну материал разной крупности, то последний окатывается, приобретая округлую форму. Гидравлическое воздействие воды связано сее ударным воздействием на рыхлый материл. Растворяющее действие воды на породы ложа реки связано с наличием в воде угольной и органических кислот, которыми она насыщается, проходя в истоках через заболоченные, застойные участки. Такие воды извлекают из пород ионы Na+,Ca+2, K.+ Особенно быстро растворяются карбонатные породы, примерно 5 млрд. тонн ежегодно.

Эродирующее действие реки сказывается в пределах дна, это – донная эрозия, а по берегам реки осуществляется боковая эрозия, сильно зависящая от характера извилистости русла.

Перенос материала в реках осуществляется разными способами: 1- перенос ионов, образовавшихся за счет растворения; 2 – перенос частиц при скорости потока в 2-3 см/с, взвешенных в толще воды. Обычно это тонкий песчанистый, алевритовый и глинистый материалы, концентрирующийся в толще воды вблизи дна,

Рис. 6.2.2. Транспортировка материала в реке (А). Гальки и обломки перекатываются по дну, плоские гальки перемещаются волочением. Песчинки перемещаются прыжками -сальтацией. В верхней части воды самые тонкие частицы взвешены; Поведение взвешенной частицы в речной воде (Б)


Более крупные частицы – разнозернистый песок, мелкая и крупная гальки переносятся либо путем сальтации, т.е. прыжками, либо перекатыванием по дну (скорость 15-25 см/с), либо путем скольжения по дну наиболее крупных обломков и галек при скорости более 1 м/с (рис. 6.2.2, а).

Обломки, попавшие в реку, постепенно уменьшаются в размерах и теряют свой вес, перемещаясь вниз по реке. Способность реки переносить материал усиливается тем, что обломки и частицы теряют в воде до 40% своего веса. Весь материал, перемещаемый как волочением по дну, так и во взвешенном состоянии в воде, называется твердым стоком реки, который в горных реках намного превышает твердый сток в равнинных реках. Вес любой частицы, находящейся в воде пропорционален ее объему или кубу ее диаметра. Сопротивление частицы осаждению – это функция площади ее поверхности. Скорость осаждения частицы регулируется ее размером, разностью плотности частицы и воды, вязкости жидкости и силой тяжести (закон Стокса) (рис. 6.2.2,б). Во время паводков происходит усиление переноса материала в реке. Перенос материала от истока к устью реки сопровождается его сортировкой и абразивным истиранием (рис. 6.2.3).

Аккумуляция (отложение) материала в реках происходит в самом русле, по берегам реки во время половодья и в устьевой части реки, где образуется конус выноса или дельта ( по греческой букве . - дельта). Весь обломочный материал, откладываемый реками называется аллювием (лат. Аллювио – намыв, нанос). Впервые он был выделен в 1823 г. английским геологом У.Баклендом, а в России введен В.В.Докучаевым в 1878 г. Гидрологический режим рек обуславливает формирование аллювия равнинных и горных рек.

Рис. 6.2.3. Зависимость грубости

аллювия, его переноса, размыва и

отложения от скорости течения реки


Аллювий равнинных рек подразделяется на русловой, пойменный и старичный.

Русловой аллювий накапливается в обстановке непрерывно меняющегося русла, вода в котором характеризуется максимальной энергией и поэтому аллювий обладает наибольшей грубостью материала – от разнозернистых песков, до гравия и крупных галек. Формирование руслового аллювия в реке, имеющей изгибы – меандры (от р. Меандр в западной Анатолии, в Турции) подчиняется сложной циркуляции воды в поперечном и продольном сечениях реки (рис.6.2.4). Стрежень, т.е. максимально быстрое течение, приближено в вогнутому, приглубому берегу и, соответственно, отдалено от отмелого противоположного берега. В поперечном разрезе реки на изогнутых и прямолинейных участках наблюдается многоячеистая вторичная циркуляция. Поэтому у вогнутого, приглубого берега, там, где располагается стрежень или плёс формируется наиболее грубый аллювий. А на выпуклом, отмелом берегу, образуетсяприрусловая отмель или побочень, сложенная хорошо сортированными мелко- и тонко зернистыми песками, ограниченная прирусловым валом, располагающимся ближе к руслу. В случае отступания русла, более молодые части прируслового аллювия накладываются друг на друга, образуя серию прирусловых валов.

На спрямленных участках реки, между изгибами образуются мелководные перекаты, река дробится на несколько рукавов, между которыми располагаются островки и аллювий характеризуется разнозернистостью и быстрой изменчивостью.

Рис. 6.2.4. Развитие меандры и перехват реки с образованием

старицы. На отмелом берегу накапливается аллювий, а

обрывистый берег все время подмывается: 1 – река; 2 – отмелый

берег; 3 - приглубый берег; 4 – старица


По мере развития равнинной реки ее извилины– меандры, становятся выраженными все резче, образуя раздувы и пережимы. При этом приглубые берега эродируются, а на отмелых наращивается отмель. Наконец, наступает момент, когда два пережима соединяются между собой и происходит перехват реки, русло которой спрямляется, а бывшая меандра отделяется от нового русла и образует старицу (старая часть реки), обычно узкой серповидной формы, в которой развит своеобразный аллювий, состоящий из проточной, озерной и болотной частей (рис. 6.2.5). Первая, нижняя часть состоит из чередования песков, супесей и глин, т.к. во время половодий старицы могут заливаться водой. Вторая, более молодая часть, сложена слоистыми глинами, илами, накапливавшимися во время озерной стадии развития старицы. И, наконец, верхний горизонт, как правило сложен уже торфом, когда произошло заболачивание старицы и ее отмирание. Меандрирующая река может снова перекрыть русловым аллювием старичный и тогда последний переходит в погребенное состояние.

Рис. 6.2.5. Север Тунгусской синеклизы. Меандрирующая река и старицы


Ежегодные паводки перекрывают наиболее низкие прирусловые отмели, называемые поймой, а особенно мощное половодье – еще более высокие участки низкой долины – высокую пойму. Пойменный аллювий, состоящий из тонкого материала, взвешенного в полой воде – тонких песков, суглинков, глин, чаще всего не превышает в мощности 1-2 м и перекрывает русловой грубый аллювий. Пойма, покрытая заливными лугами, очень важная в сельскохозяйственном отношении часть долины реки. На поймах всегда растут сочные, высокие травы – это пастбища и угодья для сенокоса. Нередкое стремление осушить, распахать пойму всегда приводило к ее гибели.

Аллювий горных рек отличается от равнинного аллювия своей грубостью, плохой сортированностью, наличием горизонтов пролювия из грязекаменнных – селевых потоков. Реки начинаются обычно в высокогорной части у концов ледников, где имеют крутой уклон русла, а далее переходят в горную часть, располагаясь в троговых долинах. Там уклон русла уже меньше. Вырвавшись , наконец, из гор, реки текут по равнине – предгорной зоне, где рельеф уже слабо расчленен, течение воды замедлено, хотя все еще быстрое. Соответственно этим частям долин горных рек меняется и аллювий, от грубого, не сортированного, плохо окатанного, содержащего крупные валуны и глыбы, до сравнительно тонкого, песчаного и мелкогалечного пойменно – руслового аллювия. Основная роль в формировании горного аллювия принадлежит новейшей тектонике и климату, которые определяют характер уклона русла, расход воды, скорость течения, гидродинамику потока и, особенно, турбулентно-вихревой характер течения. Горные потоки обладают большой эродирующей силой и переносят много обломочного материала, до 50-60 кг/м3, тогда как в равнинных реках он не достигает и 0,5 –1 кг/м3.

Динамические фазы аллювиальной аккумуляции, выделенные Е.В.Шанцером, В.В.Ламакиным и И.П.Карташевым , позволили связать характер аллювия с фазами развития рек.

Инстративный или выстилающий аллювий характерен для ранних стадий развития реки, когда она врезается в горные породы и характеризуется наибольшей грубостью и плохой сортировкой. Такой аллювий располагается только в русле реки.

Субстративный или подстилающий аллювий связан с расширением боковой эрозией речной долины. Этот аллювий менее грубый и он перекрывает выстилающий аллювиальный горизонт.

Констративный или настилающий аллювий характерен для участков реки, испытывающих тектоническое опускание и, вследствие этого, накопление аллювиальных отложений в условиях замедленного стока и постоянно мигрирующего русла. При этом русловые, пойменные и старичные фации перекрываются более молодыми фациями. Горизонты аллювия как бы настилаются один на другой и перекрывают друг друга (рис.6.2.5).

И наконец, перстартивный или перестилаемый аллювий связан с хорошо разработанными, зрелыми долинами, для которых характерен очень пологий уклон и сильно развито меандрирование с боковой эрозией. Перстаривный аллювий обычно хорошо сортирован, обладает наклонной слоистостью и знаменует собой определенный этап в развитии речной долины, когда несущая способность реки уравновешивается объемом поступающего в нее обломочного материала и переносимого в виде взвеси в воде.

Следует подчеркнуть, что перечисленные выше динамические типы аалювия могут неоднократно сменять друг друга на протяжении речной долины в связи с меняющимися гидродинамическими условиями.

Рис. 6.2.6. А. Схема разреза аллювия равнинной реки в перстративную фазу аккумуляции

(по Е.В.Шанцеру): А – русло и прирусловая отмель; В – пойма; В1 - В3 – разновозрастные

участки поймы, образовавшиеся за три последовательные стадии развития меандров

(стрелки под рисунком – соответствующие этим стадиям направления смещения русла); b1

- b3 – стадии накопления пойменного аллювия; Н – горизонт полых вод; h – горизонт

межени; М – нормальная мощность аллювия; I, II, III – русловой аллювий: 1 – гравий и

галька, 2 - пески, 3 – прослои заиления; 4 – старичный аллювий; 5,6,7 – пойменный

аллювий (последовательные стадии накопления). Б. Схема констративной фазы

аллювиальной аккумуляции ( по Е.В.Шанцеру): 1 – аллювий русловой, 2 – старичный, 3

пойменный; 4 – отложения вторичных водоемов поймы; 5 – общее направление миграции

русла; горизонты: Н – полых вод, h – межени в русле; h1, h2 – межени в старицах; М

нормальная мощность аллювия; Мs – общая мощность аллювия


Устьевые части рек, дельты, эстуарии.


Крупные реки впадают в моря и океаны, более мелкие – в озера и крупные реки. То место, где русло нижнего течения реки выходит к морю, образуется самостоятельный в ландшафтном и геологическом отношении район, называемыйдельтой ( по сходству в плане с буквой . - греческого алфавита) (рис. 6.3.1). Дельты характеризуются плоским, низменным рельефом, часто наличием многочисленных рукавов, ответвляющихся (фуркирующих) от главного русла реки, образуя веерообразную структуру. Содержащаяся в речной воде взвесь обломочного материала и русловой аллювий выпадают в осадок, при потере рекой живой силы.

Рис. 6.3.1. Дельта Волги. Штриховкой показаны районы дельты, осушенные в связи с

понижением уровня Каспийского моря


Во внешней части дельты все время происходит взаимодействие морских и континентальных обстановок, а также различающихся по составу морской и речной воды. За краем континентальной части дельты, там, где начинается взморье – располагается авандельта (передовая дельта), а еще дальше в открытое море – продельта, накопление осадков в которой идет только за счет выпадения взвешенных частиц (рис. 6.3.2). Для того, чтобы дельта сформировалась, необходим сток доннных и взвешенных частиц и медленное, но непрерывное тектоническое опускание района. Если река не разделяется на рукава, то сток главного русла вызывает размыв дна (приустьевая яма), а мористее – возникновение бараили осередка. В дельтах течение рек часто замедляется из-за приливов и ветровых нагонов. Морская соленая вода, как более плотная и тяжелая в придонной части реки проникает в виде клина вверх по течению и отделяет более легкую речную воду от дна, из которой начинается выпадение взвешенных частиц. Этому выпадению способствует процесс флокуляции – слипания мелких частиц в более крупные, что происходит под влиянием морской воды. Но основная масса наносов откладывается в пределах авандельты и, т.н. свала глубин, т.е. четко выраженного уступа. Наносы скатываются с этого уступа и наращивают его. Поэтому дельта все время продвигается мористее, нередко образуя огромные подводные конуса, как например, у Ганга, Инда и др. крупных рек. При этом в осадках формируется наклонная слоистость, когда чередуются более грубые и тонкие слои, обусловленные сезонным стоком. В пределах продельты формируются тонкие илистые осадки, иногда отделенные от авандельты.

Рис. 6.3.2. Основные черты морфологии дельты на поперечном разрезе. Вертикальный

масштаб сильно увеличен ( по R.K.Matthews, 1974)


Жизнь дельты тесно связана с объемом водного материала, поведением базиса эрозии и тектоническими движениями. Разветвленная и сложная дельта Волги во время понижения уровня Каспийского моря на 1 м 45 см в 1927-1940 гг. прирастала на 370 м ежегодно, сокращалось количество водотоков, к дельте причленялись участки осушенного морского дна.

Нередко дельты меняют свое положение (рис. 6.3.3). Так за последние 6000 лет. Р. Миссисипи сформировала 7 различных каналов стока и, соответственно, 7 различных дельт. Точно также в устье Енисея, за последние 7000 лет образовалось 4 отдельные дельты.

Рис. 6.3.3. Схема эволюции

дельты Сулака в XIX и XX вв


Эстуарии представляют собой узкие заливы, располагающиеся на месте впадения рек в море. Возникают они там, где происходят нисходящие тектонические движения, приливы и отливы и где взаимодействуют морские и континентальные обстановки осадконакопления (рис. 6.3.4). Море подтапливает устьевую часть реки, проникая далеко в сушу, а волна прилива проникает вверх по течению реки на десятки километров, как например, в р. Пенжина, впадающей в Охотское море. Наносы, которые приносятся рекой, размываются вдольбереговыми течениями и поэтому дельта в таких речных устьях не образуется. Эстуарии хорошо выражены в устьях Темзы, Эльбы, Сены, Пенжины и др. Если морские воды в отсутствие приливов и отливов затапливают приустьевую часть речной долины, то возникают лиманы, например, Бугский, Днестровский, Днепровский на Черном море.

Собственно дельта на современных морских окраинах может возникнуть в двух случаях: либо реки несут огромное количество наносов, например, более 100 млн. т/год в реках Янцзы, Хуанхэ, Миссисипи, Ганг, Брахмапутра, Меконг, Ориноко, либо преобладание

Рис. 6.3.4. Схематические блок-диаграммы эстуариев. Наверху – частично перемешанный

эстуарий (тип В) Северного полушария: А – вид сбоку; Б – вид со стороны суши; В

резко стратифицированный эстуарий (тип А) ( по J.R.Schubel, D.W.Pritchard, 1972)


восходящих тектонических движений, которые компенсируют эффект эвстатического поднятия уровня моря. Если морские побережья в новейшее время испытывают отрицательные тектонические движения, то образуются протяженные от 200 до 1000 км морские заливы, вдающиеся, ингрессирующие в сушу губы: Обская, Енисейская, Колымская, печорская и др. Дельты занимают около 9% из общей протяженности побережий Мирового океана и поглощают ежегодно 18,5 млрд. тонн рыхлых продуктов, что составляет 67% всех терригенных осадков, поступающих в Мировой океан. Наносы, поступающие в авандельту, создают согласно А.П.Лисицину, первый глобальный пояс «лавинной» седиментации. Объем осажденного материала в дельтах за голоцен, т.е. за 10 000 последних лет составляет от 3,5 до 350 км3.

Следует отметить, что в дельтах накапливается огромное количество органического материала, который в будущем может дать месторождения нефти. Поэтому так важен поиск древних дельтовых отложений.

ЛЕКЦИЯ 12


Развитие речных долин и формирование речных террас


В своем развитии любая река проходит ряд стадий, от молодости до зрелости.





Рекомендуемые страницы:


Поиск по сайту

©2015-2019 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-04-28 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных

Обратная связь

ТОП 5 активных страниц!