Склоны, склоновые процессы и склоновые отложения

В структуре литодинамических потоков вещества склоны располагаются за корами выветривания. На них подготовленный выветриванием материал начинает перемещаться (ближний перенос) под действием различных процессов. К склонам относятся участки земной поверхности с углами наклона от 2,5º или более 5º (в различных классификациях). И в том и другом случаях склоны составляют основную часть площади суши и являются главными элементами различных по генезису форм рельефа. Развитие склонов, таким образом, - это развитие всего рельефа той или иной территории. Склоны классифицируются по множеству признаков.

По углу наклона выделяются (по Н. И. Николаеву) склоны: очень пологие 2-6º; пологие 6-15º; средней крутизны 15-30º; крутые 30-45º; очень крутые 45-60º; обрывистые 60-80º; отвесные 80-90º; нависающие – более 90º.

По форме поперечного профиля выделяются склоны прямые (с одинаковым углом наклона), выпуклые (с углом наклона, увеличивающимся к основанию), вогнутые (с углом наклона, уменьшающимся к основанию).

По форме в плане выделяются склоны линейные (с параллельными линиями стока), регрессивные (с линиями стока, сходящимися к основанию) и проксимальные (с линиями стока, расходящимися к основанию).

Склоны первичные выработаны в коренных породах и не имеют плаща склоновых отложений, а склоны вторичные покрыты плащом склоновых отложений.

Угол наклона устойчивых склонов соответствует углу естественного откоса (углу внутреннего трения) для пород, в которых сформирован склон.

По отношению к склонам, в значительной степени условно, можно выделить склоноформирующие процессы, которые непосредственно создают склон, увеличивают или уменьшают его длину, и склоновые процессы, которые протекают на самих склонах и направлены на их уничтожение (выравнивание).

Общее развитие склона тесно связано с развитием склоноформирующего процесса в рамках геоморфологического цикла. На стадии расчленения (при понижении базиса денудации) в однородных по составу породах возникают выпуклые, первичные, устойчиво-неустойчивые (устойчивые в верхней части и неустойчивые – в нижней), постоянно увеличивающиеся по длине склоны. В системе склонов, разделенных водоразделом, такое увеличение длины может достигнуть определенного предела, при котором их бровки сольются с водоразделом и будут снижаться при сохранении длины склона. Такой процесс определяется как партиспленизация – частичное выравнивание рельефа. Поверхность, соединяющая такие водоразделы, называется партиспленом.

На стадии динамического равновесия (при постоянном положении базиса денудации) образуются прямые, первичные, устойчивые, с постоянной длиной склоны. Выветривание коренных пород на поверхности склонов приводит их к неустойчивому состоянию, обрушению продуктов выветривания по всему склону, удалению их от основания склона и переходу его вновь к устойчивому состоянию. При этом склон отступает в сторону водораздела, не меняя своей крутизны, а в его основании формируется субгоризонтальная площадка - педимент. Процесс образования педиментов называется педиментацией. В системе склонов при их отступании в сторону водораздела может произойти его уничтожение и слияние педиментов в единую поверхность выравнивания – педиплен. Процесс образования педипленов называется педипланацией.

На заключительной стадии геоморфологического цикла – стадии выравнивания, при повышении базиса денудации происходит постепенное уменьшение длины склона. Форма его поперечного профиля становится выпукло-вогнутой. Первичный склон постепенно замещается вторичным, покрытым склоновыми отложениями, которые активно смещаются по всему склону от линии водораздела. Водораздел снижается, образуется финальная поверхность выравнивания – пенеплен. Процесс ее образования определяется как пенепленизация.

Представленная схема развития склонов является идеальной моделью при допущении, что склоны образуются в однородных по разрезу и по простиранию горных породах. В реальных условиях состав пород чаше всего непостоянен, и это определяет сложный характер поперечного профиля склонов.

Склоновые процессы тесно связаны со склоновыми отложениями и делятся на три основные группы: гравитационные, водно-гравитационные и водные.

Гравитационные процессы на склонах – это смещение обломочного материала непосредственно под действием силы тяжести. Отложения, которые при этом образуются, называются коллювием. Среди разновидностей гравитационных процессов выделяют обвалы – катастрофически быстрое перемещение материала к основанию склона с образованием коллювия обрушения и осыпи – перекатывание и скольжение обломочного материала по склону с образованием коллювия осыпания. Коллювий обрушения – это хаотическое нагромождение несортированных обломков различных размеров. Осыпной коллювий слагает осыпные конусы в нижней части склонов или на их выположенных участках. Выше конуса осыпи выделяется осыпной лоток – линейное понижение на склоне, выработанное перемещающимися обломками. Еще выше располагается область питания осыпи, образованная выходами коренных пород. Наибольшим распространением коллювиальные отложения пользуются в горных районах, где они приурочены к крутым, отвесным и нависающим склонам. Частным случаем гравитационных процессов являются снежные лавины различных типов.

Водно-гравитационные процессы протекают под действием силы тяжести с участием воды, которая выполняет роль смазки, снижающей трение. Это наиболее сложная и разнообразная группа склоновых процессов и отложений, включающая оползание, солифлюкцию, курумообразование, дефлюкцию.

Оползание (оползнеобразование) – это смещение блоков горных пород вниз по склону под действием силы тяжести и увлажнения без существенного изменения их внутренней структуры. Отложения оползней называются деляпсием. Существуют различные классификации оползней. Среди них наиболее значимыми являются кинематическая и морфологическая. В кинематическом отношении выделяются оползни: вращения, скольжения, течения, отседания (проседания), выдавливания (выплывания).

Оползни вращения образуются путем отрыва блока породы и его вращения вокруг центра тяжести до устойчивого положения. Их диагностическим признаком является запрокинутая в сторону водораздела площадка оползневого тела.

Оползни скольжения образованы отрывом пластины пород на склоне и ее скольжением вниз по склону.

Оползни течения отличаются наибольшей активностью и образуются при интенсивном увлажнении склона в местах выходов грунтовых вод. Они образованы потоками нагромождающихся друг на друга относительно мелких оползневых тел.

Оползни отседания (проседания) образуются при особом строении разреза склона, где в верхней части располагаются относительно монолитные породы, а под ними водонасыщенные (обычно песчаные) отложения. В верхней части склона в процессе выветривания откалывается блок горной породы и под влиянием собственного веса начинает постепенно погружаться в подстилающие пластичные отложения. На границе оползневого тела и коренного склона возникают трещины отрыва, по мере роста которых формируется ров отседания с разновысотными бортами. С оползнями отседания генетически связаны оползни выдавливания (выплывания), образующиеся из пластичных пород за счет механического воздействия вышележащих оползневых блоков жестких пород.

В морфологическом отношении выделяются циркообразные, фронтальные, линейные и комбинированные оползни. В строении циркообразных оползней (оползней цирков) выделяется дугообразная в плане стенка срыва, ниже которой располагаются оползневые тела с бугристой поверхностью, нарушенной разнонаправленными трещинами отрыва. Между оползневыми телами и стенкой срыва часто располагаются заболоченные участки или небольшие озерца.

Фронтальные оползни обычно приурочены к протяженным вдоль склона выходам грунтовых вод. Выше этих выходов формируется стенка срыва, повторяющая очертания линии выхода грунтовых вод. Оползневые тела с неровной бугристой поверхностью образуют оползневую террасу.

Линейные оползни (оползни потоки) отчетливо вытянуты поперек склона, часто формируют специфические оползневые долины.

Комбинированные (глетчеровидные) оползни в морфологическом отношении объединяют несколько типов оползней. В верхней части склона располагается область питания, представленная множеством циркообразных оползней. Ниже, в долинообразном понижении располагаются оползни-потоки.

Солифлюкция – это вязко-пластичное течение вниз по склону переувлажненного грунта. Солифлюкционные отложения называются солифлюксием. Выделяют морозную и тропическую солифлюкцию. Морозная солифлюкция является одним из основных склоновых процессов в областях развития многолетнемерзлых пород. В умеренном климате она имеет ограниченное распространение. При протаивании в весенне-летнее время промерзшей части склона вода не может фильтроваться сквозь подстилающий мерзлый грунт, что приводит к переувлажнению рыхлых отложений, к переводу их в пастообразное состояние. Разжиженная масса плавно стекает вниз по склону, накапливается в виде натечных (солифлюкционных) террас. В условиях влажных тропиков сходная ситуация может возникать в сезоны дождей, когда атмосферная влага физически не успевает фильтроваться и перенасыщает отложения на склонах, создавая условия для развития тропической солифлюкции.

Курумы – каменные реки, каменные моря, представляют собой потоки щебнисто-глыбового материала, перемещающиеся под действием силы тяжести и переменного увлажнения. Они формируются на горных склонах, в областях выхода на поверхность прочных пород (кристаллических сланцев, гнейсов, гранитов, базальтов и т.п.). Курумы первого рода формируются за счет щебнисто-глыбового элювия, а курумы второго рода – за счет коллювия обрушения.

Дефлюкция (крип) – это смещение плаща рыхлого материала на склонах под действием силы тяжести и переменного увлажнения без разрыва его сплошности. Широко распространенный процесс на задернованных склонах различной крутизны. Дефлюкционные отложения называются дефлюксием.

Водные процессы на склонах обусловлены непосредственным воздействием на склон водных потоков, периодически возникающих во время дождей или весеннего таяния снега. Такое воздействие определяется, как водная эрозия и представлено двумя разновидностями: плоскостным смывом и линейной эрозией.

Плоскостной смыв – это перемещение мелких частиц тонкими пленками воды или переплетающимися струйками (мелкоструйчатый смыв) с накоплением на перегибах склона или в его основании шлейфов тонкого материала – делювия. Установлено, что плоскостной смыв осуществляется на незадернованных или слабо задернованных склонах. На склонах, покрытых дерниной его объем практически равен нулю. В современных условиях плоскостной смыв может развиваться на распаханных даже очень пологих склонах, где под его воздействием формируются обширные площади смытых почв. Переотложение этих почв (часто вместе с удобрениями) в верховьях речных долин приводит к интенсивному росту болотной растительности, заболачиванию малых рек и, как следствие, общему уменьшению объемов речного стока, обмелению рек. Кроме того, затруднение поверхностного стока при заболачивании становится причиной повышения уровня грунтовых вод и подтопления населенных пунктов, активизации оползневых процессов.

Линейная водная эрозия формируется за счет плоскостного смыва, при его концентрации на регрессивных склонах. Увеличение глубины плоскостного потока приводит к росту скорости потока, приобретению им турбулентного (вихревого) характера и началу размыва склона с формированием серии эрозионных форм. В самом начале эволюционной последовательности таких форм находятся делли (потяжины) – пологие, широкие, протяженные, но не глубокие ложбины стока, в которых происходит первичная концентрация плоскостного смыва и рост скорости потока. Там, где эта скорость достигает критических величин для пород, слагающих склон, возникают водобоины (рытвины, донные врезы) – обычно небольшие эрозионные понижения с обрывистым склоном в верхней части и пологим аккумулятивным склоном – в нижней. Водобоины образуют цепочки, ориентированные вниз по склону. На обрывистом склоне водобоин скачкообразно возрастает скорость потока (образуется водопад), что приводит к усилению размыва и попятной (регрессивной) эрозии – отступанию обрыва вверх по склону. Вследствие попятной эрозии множество водобоин, образующих цепочки, сливаются в единую эрозионную форму – промоину. Ее продольный профиль параллелен склону. Образование промоины приводит к увеличению концентрации водного потока в ее устьевой части, где усиливается размыв. В результате формируется склоновый овраг, отличающийся от промоины параболической формой продольного профиля. Базисом эрозии склонового оврага является подошва склона или его перегиб в сторону выполаживания. Здесь происходит аккумуляция продуктов размыва в виде пролювия, слагающего конус выноса.

Литература к разделу 2.2: [5, 10, 19].