Флювиальный рельеф и флювиальные отложения

В условиях рельефа суши флювиальный рельеф, образующийся за счет временных и постоянных водотоков, является важнейшей компонентой геоморфологического ландшафта. Его главной формой является долина – линейное понижение с однообразным по направлению уклоном. Основными морфологическими элементами долины являются борта (склоны) и днище (дно). Борта могут осложняться террасами – ступенями различного происхождения. Террасы могут быть структурными, обусловленными выходами устойчивых к денудации пород, и речными, отражающими эрозионно-аккумулятивные циклы развития флювиальных долин. Среди морфологических элементов террас выделяют площадку (поверхность) террасы, уступ, бровку уступа – линию пересечения площадки и уступа, тыловой шов – линию, отделяющую поверхность террасы от расположенной выше части склона. В днище долины находится ее тальвег – линия, соединяющая самые низкие точки долины. Днище может осложняться речным руслом, в котором располагается меженный водный поток, донными оврагами (донными врезами), развитыми в долинах временных водотоков. К днищам долин может быть приурочена пойма – это приподнятая над меженным уровнем воды в реке часть дна долины, затопляемая половодьем.

Состояние долин характеризуется их продольным профилем. Выделяются невыработанный, выработанный и предельный продольные профили. Невыработанный профиль характеризует активное врезание долины при понижающемся базисе эрозии. Базис эрозии – это предельный уровень, до которого может углубляться долина (уровень моря, озера или другой долины, в которую впадает данная долина). Невыработанный профиль имеет ступенчатую форму, обусловленную различиями противоденудационной устойчивости коренных пород. Выработанный профиль обладает параболической формой, отражает динамическое равновесие между размывом и отложением в условиях постоянного положения базиса эрозии. Предельный продольный профиль характеризует условия заполнения долины аллювием при повышающемся базисе эрозии.

По отношению к элементам залегания коренных пород выделяются долины консеквентные, ориентированные по направлению падения пород; субсеквентные, совпадающие с простиранием коренных пород; обсеквентные, направленные по восстанию пластов.

По форме поперечного профиля флювиальные долины делятся на теснины – долины с почти отвесными, отвесными и нависающими склонами, переходящими непосредственно в русло; ущелья (V – образные долины), у которых склоны соединяются в основании по тальвегу, а днище отсутствует; каньоны – долины, склоны которых осложнены структурными террасами; троги (корытообразные долины, долины с U – образным профилем) – долины с простыми склонами, у которых отчетливо выражено днище; разложистые долины – с плавными очертаниями выпукло-вогнутых склонов, постепенно переходящими в днище; полициклические (террасированные) долины, склоны которых осложнены речными террасами.

В отличие от рассмотренных ранее склоновых оврагов, характеризуемые флювиальные формы соединяются друг с другом базисами эрозии в единую систему - гидросеть. По форме в плане флювиальные системы характеризуются различными типами рисунков - древовидным (дендровидным), в котором равномерно развиты притоки, а главная долина выражена слабо; перистым – с отчетливо выраженной главной долиной и слабо ветвящимися притоками; решетчатым – долины в бассейне, которые, подчиняясь ориентировке трещин в породах, образуют решетку; радиальным центробежным – истоки множества долин расходятся из одной точки, и радиальным центростремительным – притоки сходятся в одной точке; параллельным – притоки расположены параллельно главной долине; кольцевым – долины огибают некоторое препятствие.

Верхнее звено гидросети образовано долинами временных водных потоков, а нижнее – долинами постоянных водных потоков (речными долинами). Долины временных потоков делятся на овражные, овражно-балочные и балочные. Тип долины определяется соотношением объемов материала, поступающего со склонов за единицу времени и материала, удаляющегося временным водотоком. В овражных долинах преобладает вынос материала водным потоком, их поперечный профиль V- образный, склоны первичные, глубина долин увеличивается. В овражно-балочных долинах наблюдается равенство объемов материала, поступающего со склонов и выносимого временным водным потоком. У таких долин появляется отчетливо выраженное днище, образующееся за счет педиментации, их склоны преимущественно первичные. Ширина днища увеличивается. В балочных долинах объем поступающих склоновых отложений превышает объем материала, выносимого временным водным потоком. По форме поперечного профиля – это разложистые долины с выпукло- вогнутыми или вогнутыми склонами. Дно балочных долин покрыто балочным аллювием, который характеризуется грубой субпараллельной, иногда косой слоистостью. Днище осложняется донными оврагами (донными врезами). Тип долины может изменяться в различных ее частях.

Специфическим видом флювиальных отложений являются отложения селей – грязе-каменных потоков, которые возникают в верховьях горных долин при быстром таянии снега или в результате обильных атмосферных осадков. Часто такие потоки обладают большой разрушительной силой, повреждают дороги, сооружения.

Долины постоянных водотоков (речные долины) характеризуются наличием русла, в котором постоянно протекает турбулентный водный поток. Его сложная вихревая структура обусловлена неравенством скоростей движения воды в центральных частях и на периферии, вследствие торможения потока о дно и борта русла. Центральные (стрежневые) струи обгоняют периферические, порождая водовороты. Кроме того, на излучинах (меандрах) русла под действием центробежной силы массы воды прижимаются к изгибу, отражаются от него и устремляются к противоположному берегу, усложняя тем самым турбулентность потока и обусловливая постепенное смещение меандров вниз по долине. На русловой поток оказывает влияние и сила Кориолиса, возникающая вследствие сложения собственного движения потока и вращения Земли вокруг своей оси. В результате русловой поток в северном полушарии прижимается к своему правому берегу, а в южном полушарии - к левому. Сила Кориолиса, таким образом, становится причиной асимметрии поперечного профиля речных долин. В процессе саморазвития образуется специфическая структура русла, обусловленная закономерным чередованием глубоких участков (плёсов) и мелких (перекатов). Структура русла и особенности турбулентного движения в нем воды оказывают непосредственное влияние на формирование речного аллювия. В соответствии с законом Эри максимальная масса частицы, которую может переносить водный поток (работа потока), прямо пропорциональна шестой степени скорости потока. Скорость потока, исходя из эмпирической зависимости Шези, возрастает с увеличением уклона русла и массы воды (глубины потока). Поэтому в вихревом потоке, где скорости и направления движения воды постоянно меняются, одновременно происходят размыв, перемещение и отложение наносов.

Отложения, которые формирует речной поток, называются речным аллювием – важнейшим генетическим типом континентальных отложений. В зависимости от внешних условий, в которых накапливается аллювий, выделяются его фации. Основными фациями аллювия являются: русловая, пойменная и старичная. Русловой аллювий постоянно накапливается в русле реки. Для него характерны однонаправленная косая слоистость, относительно грубый состав. В половодье, когда к объемам воды в русле добавляется большое количество воды из верхнего звена гидросети, реки выходят из берегов и вода перекрывает днище речной долины (пойму). За пределами русла, на пойме, в условиях меньших глубин и скоростей накапливается пойменная фация аллювия, обладающая более тонким составом и прерывистой параллельной слоистостью. Старичный аллювий образуется в старицах (староречьях) – изолированных в процессе меандрирования участках русла, превращенных в озера. Озерный и озерно-болотный тип осадконакопления в меженный период часто выражен глинистыми, торфяными накоплениями, которые переслаиваются с пойменным аллювием, формирующимся в половодья.

Характер аллювиальных отложений – их динамические фазы определяется поведением базиса эрозии. При понижающемся базисе река находится на стадии глубинной эрозии и в ней образуется инстративный аллювий. При стабильном положении базиса эрозии, долина расширяется, в ней формируется пойма, накапливается аллювий перстративной фазы. При повышении базиса эрозии долина заполняется аллювием констративной фазы.

Для инстративного аллювия характерно прерывистое распространение, грубый состав и плохая сортировка материала. Он представлен преимущественно русловой фацией.

Перстративный аллювий заполняет днище долины и постоянно перемывается блуждающим руслом, которое скользит по коренному ложу долины, не углубляя его. Мощность аллювия примерно равна средней глубине русла («аллювий нормальной мощности»). В разрезе отчетливо выделяются русловая фация, слагающая нижнюю часть, и пойменная, располагающаяся в верхней части разреза. Старичная фация встречается относительно редко. Пойма долины обладает специфическим флювиальным микрорельефом, который образуется вследствие блуждания русла. Его основными формами являются прирусловые валы и пойменные гривы, разделенные межгривными понижениями. По характеру микрорельефа выделяются несколько типов пойм. Сегментная пойма образуется при интенсивном меандрировании русла, когда его излучены делят днище долины на равномерно чередующиеся по правому и левому берегу сегменты. Параллельно-гривистая пойма вырабатывается при постоянном однонаправленным смещением русла в сторону одного из берегов. При этом образуются вытянутые в одном направлении параллельные друг другу гривы. Такие поймы могут быть признаком локальных активно растущих тектонических поднятий. При попадании русла реки в зону разлома, представленную полосой интенсивного дробления коренных пород, образуются обвалованные поймы, в которых русло реки по обоим берегам окружено высокими прирусловыми валами.

В разрезе констративного аллювия выделяется нижняя («неподвижная») часть и верхняя, перемываемая блуждающим руслом. При заполнении долины нижняя часть разреза постоянно наращивается по мощности. В констративном аллювии достаточно полно представлены русловая, пойменная и старичная фации.

Смена динамических фаз в развитии долины реки приводит к образованию речных надпойменных террас. Счет террас начинается снизу, от русла реки. По строению уступа выделяются террасы эрозионные (уступ сложен коренными породами, перекрытыми инстративным аллювием); смешанные, или цокольные (в уступе выделяется цоколь, состоящий из коренных пород, и аккумулятивная часть, сложенная перстративным или констративным аллювием); аккумулятивные (подошва аллювия в уступе не обнажается). По соотношению глубины эрозионного вреза и мощности аллювия среди террас выделяют прислоненные (глубина эрозионного вреза больше мощности аллювия); вложенные (глубина эрозионного вреза и мощность аллювия равны); наложенные (глубина эрозионного вреза меньше мощности аллювия). С наложенными террасами ассоциируют погребенные террасы.

Речные долины и накапливающийся в них аллювий делятся на два основных типа: горные и равнинные. Горные реки, формируясь в областях активных тектонических поднятий с большими запасами потенциальной энергии, обладают большой скоростью водных потоков. Вследствие этого их аллювий представлен валунно-галечным, гравийным материалом с различной примесью песчаной, алевритовой и глинистой составляющих. Питание многих горных рек связано с талыми водами горных ледников, что определяет специфику смены в них паводкового и меженного режимов. Аллювий горных рек слабо расчленяется по фациальной принадлежности.

Питание равнинных рек обеспечивается подземными и атмосферными водами в различных соотношениях. Их аллювий образован преимущественно песчаным, песчано-алевритовым, суглинистым и глинистым материалом. Аллювий четко разделяется на фации.

Устья рек, впадающих в океан, море или озеро, обычно образованы дельтами – аккумулятивными формами, сложенными аллювием. Для дельт характерно деление русла на рукава. Дельтовые отложения формируются при совместном действии русловых потоков и береговых процессов.

Литература к разделу 2.4: [4, 9, 10, 19].