Стадии развития речной долины

На протяжении времени существования река переживает периоды юности, молодости, зрелости и старости.

На ранней стадии своего заложения в реке преобладает донная эрозия, узкая, неразработанная долина V – образной формы, грубый, плохо сортированный аллювий, накапливающийся лишь в отдельных местах и часто сносимый в половодье. Продольный профиль долины реки в эту стадию крутой в верховьях, изобилует неровностями и перепадами.

Зрелая стадия формирования реки предполагает расширение долины за счет усиления боковой эрозии вследствие меандрирования. Начинает формироваться пойма, как низкая, так и высокая, образуются террасы, продольный профиль реки становится выровненным, стремящимся приблизиться к базису эрозии. Меандровый пояс во много раз шире самой реки, поэтому долина приобретает ящикообразную форму.

Наконец, в стадии старости долина реки расширяется еще больше, за счет меандрирования образуется много заболоченных стариц, продольный профиль выполаживается еще больше, течение замедляется. Река не может переносить много материала и постепенно заиливается и зарастает.

На стадии зрелости скорость течения равномерно уменьшается от верховьев к устью. Для этой стадии характерно появление излучин — меандр, приводящих к увеличению коэффициента извилистости реки, образованию многочисленных рукавов, по которым вода течет параллельно основному руслу, и возникновению обширных аллювиальных равнин поймы.

Периоды юности, молодости и зрелости составляют цикл эрозии реки. Большинство рек проходит все эти стадии развития. В ряде случаев все стадии можно наблюдать у одной реки.

Периоды юности, молодости и зрелости составляют цикл эрозии 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, в нижнем — это уже зрелая река.

Цикл эрозии реки может быть неполным: в зависимости от рельефа начальной поверхности и слагающих ее пород река может сразу вступить в период зрелости, минуя юность, и т. д. Особенно это характерно для равнинных рек.

Речные террасы

Терраса - это площадка в строении речной долины открытая или погребенная и обязанная своим происхождением эрозионной или аккумулятивной деятельности водотока в предыдущий цикл развития.

Каждое омоложение реки вызывает новый цикл эрозии — появление донной эрозии, углубление дна, спрямление русла. При таком углублении русла аллювиальные отложения, слагающие пойму реки, оказываются выше новых пойменных осадков при новом базисе эрозии. Неразмытые остатки древних пойм обычно образуют ступенчатые уступы, нависающие над новой поймой, и называются надпойменными террасами. Число террас соответствует количеству этапов омоложения (циклов эрозии), которые пережила река за время своего существования. Углубление реки при ее омоложении приводит к тому, что древние террасы располагаются выше молодых, подвергаются воздействиям выветривания и площадного смыва. Поэтому молодые террасы обычно лучше выделяются в рельефе.

Рис. 19. Образование надпойменных террас при омоложении реки.а – первый цикл эрозии; в – второе омоложение; I, II – надпойменные террасы

Рис. 20. Надпойменные террасы

а – строение террасы; б – типы надпойменных террас. 1 – пойменный аллювий, 2 – русловой аллювий, 3 – песчаники в коренном залегании, 4 – аллювий, 5 – осыпи.

I – уступ; II – бровка; III – террасовая площадка; IV – тыловой шов террасы; V – эрозионная, VI – цокольная, VII - аккумулятивная, VIII – цоколь, IX – пойма

Надпойменные террасы нумеруются снизу вверх — от более молодых к древним: над уровнем поймы обычно выделяют первую, вторую, третью и т. д.

В строении надпойменных террас выделяют ряд геоморфологических элементов — уступ, бровку, террасовидную площадку и тыловой шов.

Террасы отличаются друг от друга, в частности, по соотношению аллювиальных и коренных отложений. Так, различают террасы следующих видов:

· аккумулятивные (террасы накопления),

· эрозионные (террасы размыва),

· цокольные (смешанные).

Как 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. Цокольными террасами считаются такие, у которых мощность аллювия значительна, но не превышает их высоты; в уступах этих террас ниже толщи аллювия обнажаются коренные породы, слагающие основание (цоколь) террасы и вышележащую часть склона долины.

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

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 как абразивный материал, но сама вода не обладает абразивными свойствами. Абразионная мощность реки, несущей песок и гальку, изменяется пропорционально квадрату скорости ее течения М_абр. = 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.

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).

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,

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.Веслюбой 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 выносаили 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.

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.

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.

Классификация обломочных пород.