Постоянные водотоки

Постоянные водотоки распространены на поверхности Земли широко, объединяются в водные системы, приурочены к своим территориям, которые обычно называют речными бассейнами.

8.3.1. Речные бассейны и процессы в их пределах

Речной бассейн – это пространство земной поверхности, как правило, ограниченное морфологически (в горах – более четко), где происходит систематический сток поверхностных вод и где идет работа системы водотоков вместе с другими экзогенными процессами.

Строение системы водотоков в плане, характер и форма бассейна определяются сочетанием природных условий - это упомянутая выше избирательность водотока (приспособление к структурам, породам), а также климатические условия, влияющие на водность, режим водотока, его живую силу. Типы систем и формы бассейнов многочисленны. Достаточно сравнить три существенно различающихся типа: древовидный, перистый, решетчатый.

Древовидный характерен для равнин с мощной толщей рыхлых отложений, которые обычно приурочены к платформенным структурам. Сеть водотоков имеет сложное разветвление, бассейн по плановым очертаниям напоминает лист березы. Примером могут служить многие реки Русской равнины.

Перистый тип чаще образуется в горных условиях с распространением синклинальных структур. Система водотоков образуется прямолинейной главной рекой, в которую впадают с обеих сторон короткие притоки. Бассейн, по аналогии с предыдущим типом, можно сравнить с узким листом ивы. Например, бассейн р. Зеравшан между Туркестанским и Зеравшанским хребтами.

Решетчатый тип формируется в местах сильно дислоцированных структур, расчлененных поперечными трещинами и разломами. В системе есть преобладающее направление по уклону и поперечное – в нижних отрезках притоков. В плане бассейн отличается прямолинейными контурами. Примером является бассейн р. Белой на западном склоне Урала.

Названные типы систем и бассейнов представляют интерес не сами по себе. В этих случаях существенно различаются возможности проявления эрозионной и аккумулятивной деятельности рек (из-за литологии грунтов, разной скорости добегания паводковых вод и энергии потока и т.д.). Поэтому формирующиеся долины будут сильно различаться по морфологии и составу аллювия.

Близкое расположение водотоков разных систем, разделенных узким горным водоразделом, или даже соседних притоков в одной системе может привести к речным перехватам, т.е. к частичному периодическому или к безвозвратному полному изъятию воды у перехваченного участка реки. Предпосылок и благоприятных условий для возникновения перехвата много. Например, характернейшее свойство водотока – проявлять регрессивную эрозию. К перехватам приводят и различия в положении базисов эрозии, водности потока, уклонах, размываемых породах и т.д.

Различают перехваты поверхностные и подземные, вершинные и боковые. Существует вариантность признаков, позволяющих определить возможность проявления перехвата: морфологические (резкое изменение направления реки, явное несоответствие морфологического состояния долины) и геологические (несоответствие направления реки структурному построению территории, а также несоответствие отложений современной мощности водотока).

Возможные следы перехватов известны у р. Пинеги, ставшей правым притоком Сев. Двины, у р. Псёл, левого притока Днепра, которая, вероятно, перехватила р. Хорол ниже г. Миргорода, у верхних участков рек Луар и Рейн.

Безусловно, важны сами факты перехвата, т.к. вызывают перестройку долин. Кроме того, эти изменения в речных системах представляют интерес при поиске месторождений полезных ископаемых.

Представленные в начале разд. 8 закономерности в работе водотоков и, в частности, избирательная способность, определяют характер заложения и последующего формирования долин.

8.3.2. Особенности заложения и развития речных долин

Исходным условием заложения долин, вероятно, можно считать структурное построение территории. От него нередко зависит само существование водотока, наличие уклона, возможности размыва грунтов, а в конечном итоге облик сформированной долины. По отношению к структурам и формам дислокаций различают долины продольные (согласные) и поперечные. К продольным относят долины, которые ориентированы согласно направлению структур, падению пластов и линиям разломов. По приуроченности к структурам и их элементам в группе продольных выделяют такие типы долин: синклинальные, антиклинальные, моноклинальные и долины по разломам.

Синклинальные. Закладываются обычно в условиях геосинклинальных областей и соответствуют направлениям осей синклинальных складок. При этом водоток равномерно обрабатывает оба крыла складки, прорезая рыхлые слои и следуя по поверхности прочных пород. Приточность подземных вод к реке проявляется с обеих сторон, склоново-денудационные процессы протекают тоже равномерно. Особенностью поперечного профиля этих долин является симметричность и хорошее развитие морфологических уровней (рис. 2). Примерами могут служить долины р. Вахш (приток р. Пяндж) и верховья р. Лабы (притока р. Кубани).

Антиклинальные. Образуются вдоль осей антиклинальных складок в породах, легко подвергаемых размыву. Падение пластов направлено в разные стороны от долины. Приточность подземных вод слабая и неравномерная. Обработка склонов водотоком и интенсивность склоново-денудационных процессов по сторонам неодинаковые. В итоге формируется сложный неправильный поперечный профиль с неравномерным распределением морфологических уровней (рис. 3). При этом ширина и глубина вреза долины нередко зависит от крутизны падения крыльев складки.

Моноклинальные. Формируются в структурах, имеющих одинаковый по направлению наклон пластов. Такое положение может оказаться у разрушенных тектоническими движениями или денудацией крыльев крупных синклиналей. Наклон пластов по отношению к формирующейся долине будет разным. Поэтому приточность подземных вод, эрозионные и склоново-денудационные процессы станут проявляться неодинаково по сторонам. В результате будет создан асимметричный поперечник через долину с разной степенью развития морфологических уровней и различными их морфометрическими характеристиками (рис. 4).

Долины по разломам, сбросам, зонам трещиноватости, а также в грабенах имеют разные поперечные профили, набор и показатели элементов. Можно допустить, что большинство будет асимметричным из-за различий в составе и залегании пород.

Рис. 2. Синклинальный Рис. 3. Антиклинальный Рис. 4. Моноклинальный

тип тип тип

Наряду с продольными широкое распространение получили поперечные долины, вариантность которых достаточно богата. В литературе они иногда именуются сквозными. Поперечные – значит несогласные прежде всего со структурным построением территории. Чаще несогласными оказываются отдельные отрезки долины, а не вся она полностью.

Варианты условий образований сквозных долин следующие:

1. Проявление регрессивной эрозии с возможностью перехвата.

2. Подземное заложение (в местах проявления карста).

3. Антецедентное заложение (долина, сформированная в предшествующий период, прорезает образующийся на ее пути приподнятый массив). Например, р. Инд, прорезающая участок в Гималаях, реки Карпат, Бол. Кавказа.

4. Эпигенетическое заложение (долина, сформированная в рыхлой перекрывающей толще, посредством глубинной эрозии прорезает и расположенные ниже поперечные структуры).

Кроме перечисленных выше генетических типов долин (продольных и поперечных по отношению к структурам) существует немало морфологических типов. Все они имеют свою генетическую основу, но более четко выражены и различаются по морфологическим признакам.

В горной местности выделяют теснины, ущелья, трапецоидальные, каньонообразные, корытообразные и другие типы. Основными критериями разграничения этих типов являются глубина и ширина долины по верху, наличие и характер ее днища. Так, у теснин большая глубина и малая ширина. Склоны отвесные, из коренных пород. Узкое днище полностью занято стремительным водотоком. Ущелья (или V-образные долины) имеют меньшую, чем теснины, глубину, крутые ступенчатые склоны, узкое каменистое днище, преобладающая часть которого в летнее время занята бурным потоком. Например, Дарьяльское ущелье на Кавказе, долины Бол. и Мал. Енисея.

Долины трапецоидальные, каньонообразные и корытообразные фиксируют дальнейшее сокращение глубины и их расширение. Такие типы широко представлены на разных участках рек и вряд ли требуют географической конкретизации.

В пределах равнин присутствует свой типологический набор, хотя он не отличается четкостью и строгими критериями группировки. Например, V-образные долины из оврагов; фуркационные долины прибрежной полосы моря, четкообразные долины с озеровидными расширениями. Нетрудно в их морфологии обнаружить генетическую основу. Существуют и морфологические типы долин, формирование которых определяется природными условиями того или иного региона. Например, каньонообразные долины рек Исети и Миасса в пределах наклонной подгорной равнины, корытообразные неглубокие долины рек Оби и Иртыша на аллювиальной равнине южной части Западной Сибири или теряющиеся сухие долины низовий рек Эмба и Тургай.

Предложенные в начале раздела общие закономерности работы водотоков (избирательность, живая сила, контролирующая роль базиса эрозии и стремление к выработке профиля равновесия) определяют многообразное эрозионно-аккумулятивного проявления флювиальных процессов. А эти процессы в итоге призваны создавать сложное природное образование – долину реки.

8.3.3. Строение речных долин

Несомненно, долина даже небольшой реки имеет свою историю и свой набор элементов. В хорошо сформированной речной долине обычно обнаруживаются следующие элементы: русло, пойма, террасы и склоны. Естественно, исходным и основополагающим элементом следует считать речное русло и движущийся в нем водный поток. Хотя и речное русло появляется не вдруг. Выделяют три стадии в формировании русла: первичного, врезанного и вторичного меандрирования. Сами названия не показывают сущности стадий, тогда как эти этапы морфологически проявляются различно. Первичные повороты водотока, которые называть меандрами можно условно, возникают, когда он встречает на своем пути препятствия или следует, выбирая в понижении линию с наибольшими уклонами. Врезанное меандрирование означает, что водоток эрозионно обрабатывает мешающие ему выходы коренных пород, создает меандры (излучины), которые пока еще ограничены препятствиями на пути. Наконец, вторичное меандрирование – это выработка рекой плавных, чередующихся по сторонам, поворотов, излучин и петель. На этой стадии водоток активно использует боковую эрозию, переносит и откладывает аллювиальный материал. Так создается настоящее русло с присущими ему особенностями и элементами.

Русло реки – пониженная полоса долины, выработанная постоянным водотоком, которой свойственны извилистость в плане, размыв и перенос обломочного материала, наличие подвижных скоплений наносов.

К общим морфологическим особенностям русел равнинных рек, вероятно, можно отнести:

1) чередование плесов и перекатов;

2) последующее развитие меандр.

Плёсы – глубоководные участки в русле, приуроченные к вогнутым сторонам излучин с крутым подмываемым берегом. Профиль русла на плёсе асимметричный. Грунты дна чаще песчано-иловатые. Перекаты располагаются на спрямлённых участках русла между соседними плёсами, имеют небольшие глубины. Грунты дна, как правило, гравийно-галечниковые (рис. 5).

плёс

Рис. 5. Положение плёсов и перекатов и их разрезы

Осевая линия в русле, вдоль которой движение воды более стремительное, называют стрежнем. Подход стрежня под крутой берег плёса приводит к проявлению поперечной циркуляции потока. Поэтому на вогнутой стороне берега происходит эрозионный размыв, а на выпуклой – создается прирусловая отмель (песчаный пляж). Нередко здесь образуются дугообразные прирусловые валы. В результате вогнутый берег размывается и отступает, а отмель на противоположной стороне расширяется и морфологически усложняется. Так происходит постоянная переработка меандр. В русле также происходит формирование своих элементов: русловых ленточных гряд, побочней, осерёдков, островов и т.д.

Существенной плановой перестройкой русла является развитие меандр, их смещение вниз по долине, сужение перемычки в кольце меандры и, наконец, ее размыв и образование нового спрямленного русла, останца обтекания, а потом старичного озера.

Процессы меандрирования с боковым и продольным смещением русла, сопровождающиеся формированием полосы аллювия, постепенно создают исходный морфологический уровень речной долины – пойму. В дальнейшем деятельность рек и ограничивается в основном этой пойменной полосой, хотя случается смещение реки со всеми излучинами в сторону какого-либо из бортов долины и размыв склонов.

Пойма – это затопляемая в половодье часть днища долины.

В разрезе поймы бывают представлены две фации аллювия: русловая – из песков с гравием и галькой и пойменная – из тонкого суглинистого материала.

Условия формирования пойм определяют их достаточно сложную типологию и морфологическое многообразие. Кроме простых морфологических категорий пойм (узкие выклинивающиеся, широкие односторонние и двухсторонние, фуркационные) встречаются более сложные генетические и морфологические типы этих элементов долин. Для разных мест и условий образования характерны такие типы пойм: сегментный, параллельно-гривистый и обвалованный.

Сегментные поймы формируются у равнинных небольших меандрирующих рек, в долинах которых есть накопление аллювиального материала. Пожалуй, это наиболее широко распространенный тип. Пойма располагается внутри излучины и ограничена полосой уступа террасы. На поперечном профиле такой поймы просматривается прирусловая часть с отмелью-пляжем и полосой вала, выположенная, преобладающая по площади центральная пойма и пониженная притеррасная часть.

Параллельно-гривистые поймы бывают у крупных рек, протекающих в межгорных котловинах и впадинах либо на низменных равнинах (р. Нарын – в Ферганской котловине, низовья р. Амура, р. Обь). Длительное и сложное перемещение русла в мощной толще аллювия создает очень пеструю плановую систему чередования валов и ложбин с озерами, имеющих большую протяженность. Такие поймы почти непригодны для хозяйственного освоения.

Обвалованные поймы характерны для предгорных территорий, реже – для верховий равнинных рек с узкими долинами (реки Ока, Днепр). Образование таких пойм происходит при взаимодействии основной реки с притоками, текущими из предгорий. Притоки в паводки несут материал в основную реку, которая в их устьях создает подпор. Поэтому влекомые наносы сбрасываются притоками, создавая прибрежный вал. Полоса вала отграничивает пойму основной реки. Такие поймы нередко переувлажнены и нуждаются в мелиорации.

В долинах равнинных рек всегда имеются более высокие, чем пойма, морфологические уровни (элементы). Нетрудно понять, что они, несомненно, были созданы до поймы. Имеются в виду террасы. Механизм их образования достаточно сложен и противоречив в представлениях. Поэтому и толкование названия «терраса» заметно различается по авторитетным источникам и излагается без должной четкости. Предлагаемый вариант следующий:

Речная терраса – это элемент долины, созданный постоянным водотоком в условиях существенного циклического изменения его уровня.

Такое определение констатирует трехмерность этого образования, взаимосвязь эрозионного и аккумулятивного проявления водотока, а также генетическое соотношение одних морфологических уровней с другими. Последнее как раз показывает очевидность связи поймы с террасами.

При наличии сходства общих черт и основных элементов у поймы и соседствующей с ней террасы (имеется выположенная поверхность и уступ), можно допустить, что в их образовании были две сходные стадии. Первая заключалась в создании выположенной горизонтальной поверхности за счет блуждания русла, проявления боковой эрозии и нивелирующего действия аккумуляции в периоды половодья. Вторая – ограничивала созданную поверхность уступом. При этом к существенному понижению уровня водотока могли привести, например, тектонические поднятия в его бассейне или понижения базиса эрозии. Не исключено и влияние изменения водности потока при колебаниях климатических условий. Следует заметить, что основным периодом формирования речных долин было четвертичное время, богатое сменами в климатических условиях и тектонической обстановке. Эти циклические существенные изменения уровней былых рек, вероятно, и создали набор террас в долинах.

Как и поймы, террасы достаточно многообразно классифицируются. По условиям происхождения, литологии и морфологическим особенностям различают следующие основные типы террас: эрозионный, цокольный и аккумулятивный.

Эрозионные террасы формируются в долинах горных рек путем эрозионного вреза в коренные породы. Они обычно не имеют собственной толщи аллювиальных отложений, иногда мощность перемытых рыхлых склоново-денудационных грунтов залегает тонким слоем. При последующем развитии долины такие террасы оказываются самыми высокими.

Цокольные террасы могут образоваться в предгорьях при близком к поверхности залегании коренных пород, а нередко и на равнине, где есть рыхлые дочетвертичные отложения. Они отличаются двухъярусным строением: основная часть разреза из аллювия, а в основании – цоколь коренных пород.

Аккумулятивные террасы сложены отложениями одного аккумулятивного цикла на глубину, которая больше, чем последующий врез. Чередование таких циклов и создает набор террас аллювиального накопления. Этот тип характерен для старых сформированных долин равнинных рек, а также для долин, выработанных в пределах крупных тектонических депрессий, заполненных в процессе опускания мощной толщей рыхлых отложений (например, Среднеамурская депрессия, Ферганская котловина и др.).

Кроме представленных типов есть террасы локальные (врезывания, подпруживания), а также ступени, напоминающие речные террасы, которые именуют псевдотеррасами.

Наконец, в каждой долине есть элементы, которые ограничивают ее по сторонам. Это – склоны. Под склонами долины надо понимать ее элементы, которые представляют собой наклонные к реке поверхности, где все рельефообразующие процессы прямо или косвенно связаны с наличием водотока. И хотя сама долина, ее основа возникает нередко под действием эндогенных факторов (образование синклинальных складок, разломов со сбросами и др.), все же в развитии склонов, их типологии и морфологических свойствах важное место занимает соотношение и взаимодействие руслового потока и склоновой денудации. Это взаимодействие отражает географическую обстановку на территории (литологию, состояние поверхности) и присущий ей режим тектонического развития. Так, на обширных пространствах равнинных территорий Европейской России, где геологической основой является древняя платформа с мощным чехлом рыхлых отложений, а обводненность достаточная, соотношение деятельности русловых потоков и склонового сноса материала совершенно иное в сравнении с горными участками. Поэтому поперечный профиль долин здесь отличается сложной ступенчатостью из террас, а склоны оказываются невысокими, хотя бывают нередко осложнены эрозионными формами.

На территориях равнин с унаследованным опусканием структур и накоплением мощной толщи рыхлых отложений (например, Западно-Сибирская низменность) общая расчлененность слабая, долины неглубокие и с бедным набором морфологических уровней.