Геологическая деятельность русловых потоков

Московский Государственный Университет Природообустройства

Институт Выходного Дня

 

 

 

 

 

 

Геологическая деятельность русловых потоков

 

 

 

 

 Группа: 193

 Выполнил: Холостяков П.С.

 Преподаватель: Ломакин И.М.

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2014

Деятельность русловых потоков складывается из размыва земной поверхности водным потоком - эрозии, переноса и аккумуляции продуктов размыва. Деятельность потока определяется в первую очередь его кинетической энергией, описываемой известной формулой mv2/2, где в данном случае m – масса воды, v – скорость течения. Скорость течения, в свою очередь, зависит от величины уклона русла. Основная часть энергии расходуется на перенос обломочного материала, поступающего в русло, а также на преодоление сопротивлений, возникающих вследствие турбулентности потока и его трения о дно и борта русла. Избыток энергии тратится на эрозию, направленную на размыв водными потоками земной поверхности. Если энергия потока снижается, то наступает состояние динамического равновесия; дальнейшее снижение энергии, связанное, например, с выполаживанием русла, приводит к аккумуляции переносимого материала. Учитывая, что величина энергии водного потока различна в разных его частях, эрозионные и аккумулятивные процессы протекают одновременно в разных частях одного потока. Общий уклон русла потока направлен от истока к устью. В связи с этим в верхней части долин, где уклон наиболее значителен, обычно преобладает эрозия; в среднем течении она сменяется динамическим равновесием между эрозией и аккумуляцией; в нижнем течении в общем случае преобладает аккумуляция. В процессе эрозии постепенно вырабатывается профиль равновесия реки, соответствующий на каждом участке речной долины динамическому равновесию.

Поверхность, на уровне которой водный поток теряет свою силу и ниже которой не может углублять своё ложе, называется базисом эрозии. За главный базис эрозии условно принимается уровень Мирового океана. Помимо главного, выделяются региональные и локальные базисы эрозии. Региональными базисами эрозии являются уровень моря или озера, в которое впадает река, уровень крупных низменностей и пр. Локальным базисом может являться любая точка русла – водопады, пороги, устья притоков и др.; эти базисы постоянно изменяются и определяющими эрозию на расположенном выше по течению участке.

Среди русловых потоков различают:

• временные русловые потоки,

• постоянные русловые потоки – реки.

Деятельность временных русловых потоков

Среди временных русловых потоков выделяются временные потоки оврагов и временные горные потоки. Оба типа потоков не имеют постоянного питания грунтовыми водами и появляются периодически в периоды дождей и таяния снега.

Временные потоки оврагов. Формирование оврагов начинается с образования эрозионных борозд – переходных форм от плоскостного к линейному размыву поверхности склонов. Борозды возникают за счёт плоскостного стока дождевых и талых вод при слиянии небольших струек в наиболее пониженных участках склона. Дальнейшая эрозия в бороздах проводит к образованию более крупных форм – рытвин. Для рытвин характерны крутые незадернованные борта и продольный профиль, близкий к профилю склона. За счёт наиболее крупных и быстро растущих рытвин в процессе их углубления и расширения образуются овраги, обладающие продольным профилем, отличным от профиля склона. Дно молодых оврагов отличается неровностью. По мере дальнейшего углубления профиль оврага постепенно выравнивается за счёт развития глубинной эрозии, направленной на приближение к уровню базиса эрозии. Верхняя часть оврага представляет собой крутой уступ, за счёт размыва которого овраг продвигается вверх по склону. Такой процесс роста вверх по течению потока называется регрессивной или попятной эрозией. Скорость роста оврагов может быть очень высокой и достигать нескольких метров в год; при разработке промоин, осложняющих склоны оврагов, может возникать ветвящаяся овражная система. По мере развития овраг своим истоком приближается к водоразделу, а устьем к базису эрозии, его продольный профиль приобретает вогнутую форму, а поперечный – V-образным, с крутыми незадернованными склонами. В условиях незначительной скорости углубления происходит расширение оврага, он приобретает U-образный профиль и затем превращается в балку – эрозионную форму, характеризующуюся наличием плоского дна и пологих склонов, закреплённых растительностью.

Водный поток, движущийся по дну оврагов и балок во время дождей и таяния твёрдых осадков, переносит мелкий обломочной материал. В низовьях оврага, где энергия потока снижается, могут образовываться конусы выноса оврагов.

Временные горные потоки. Зарождение временных горных потоков связано с ливневыми дождями и интенсивным таянием снега и ледников. В верхней части горных склонов система сходящихся рытвин и промоин образует водосборный бассейн. Ниже располагается канал стока – русло, по которому движется вода. Значительный уклон русла обуславливает высокую энергию потока, по пути движения он подхватывает большое количество обломочного материала разного размера. Насыщение обломочным материалам может превратить водный поток в сель – временный разрушительный поток, перегруженный грязе-каменным материалом. В грязе-каменном потоке, имеющим значительно большую плотность, чем вода и высокую кинетическую энергию, способны перемещаться даже глыбы, размером до нескольких метров. Сели могут формироваться также при обвале больших масс обломочного материала в горные реки, прорыва ледниковых или запрудных озёр.

При выходе на предгорную равнину скорость водных или грязе-каменных потоков уменьшается, потоки разветвляются, и переносимый материал откладывается, образуя конус выноса временного горного потока в виде полукруга, поверхность которого наклонена в сторону предгорной равнины.

Аккумулятивная деятельность временных русловых потоков

Переносимый временными русловым потоками обломочный материал отлагается в основании оврагов или каналов стока, образуя соответственно конусы выноса оврагов и конусы выноса временных горных потоков. Близкими по механизму накопления и особенностям отложений являются накопления сухих, или субаэральных дельт постоянных горных рек - в областях с аридным климатом некоторые горные реки, разливаясь на предгорных равнинах, иссякают за счёт испарения и просачивания в собственные наносы. Все отложения устьевых выносов временных русловых потоков и отложения субаэральных дельт называются пролювий. Пролювиальные отложения особенно широко развиты у подножия гор в условиях аридного климата, где они слагают мощные конусы выноса и предгорные шлейфы, образующиеся при их слиянии.

Состав пролювиальных отложений меняется от вершины конуса к его периферии от гальки и щебня до песчаных и глинисто-алевритовых осадков в краевых частях. К периферии конусов (по мере снижения энергии потока) уменьшается размер частиц и возрастает степень их отсортированности. Зональность строения и состава отложений (наиболее типичная для сухих дельт) позволяет выделять в строении пролювиальных конусов три фации.

1. Потоковая, формирующаяся при выходе потока на предгорную равнину, где его скорость резко снижается и вследствие этого отлагается наиболее грубый материал. Для этой фации характерны галечники, содержание валуны и песчано-глинистый заполнитель (такие породы называют фангломераты).

2. Веерная, образующаяся при разветвлении единого потока на несколько рукавов. Потоки замедляют скорость, большинство из них иссякает в результате просачивания в собственные наносы и испарения (необходимо отметить, что интенсивному испарению способствует не только климат, но и распадение потока на рукава, что увеличивает площадь испарения). Иссякая, эти медленно текущие потоки последовательно вниз по течению отлагают пески, супеси, суглинки и глины.

3. Застойноводная, образующаяся на периферии конусов выноса, где за счёт временных разливов (при половодьях и паводках) и грунтовых вод возникают мелководные временные водоемы озерного типа. Для этой фации характерны алевритово-глинистые, часто загипсованные и засолённые отложения

Характерными особенностями пролювия служат:

• залегание в форме покровов, наличие следов разветвлённой сети потоков,

• плохая отсортированность и окатанность,

• окисленность,

• редкость органических остатков.

В равнинных областях к пролювию относятся отложения, слагающие конусы выноса крупных оврагов и балок. Они отличаются меньшей мощностью и сложены более мелкозернистым материалом, преимущественно суглинками с гравием и песком.

Деятельность рек

Реками называются естественные водные потоки, текущие в выработанных ими же углублениях - руслах.

Эрозионная деятельность рек

Эрозионная деятельность реки осуществляется различными несколькими способами:

• при помощи переносимых речным потоком осадков, которые воздействуют на коренные породы ложа реки как абразивный материал;

• за счёт растворения пород ложа (важную роль в этом играют растворённые в воде органические кислоты);

• за счёт гидравлического воздействия воды на рыхлый материал ложа (вымывание рыхлых частиц);

• дополнительными факторами могут служить разрушение берегов во время ледохода, темроэрозионные процессы и др.

Эрозия может быть направлена на углубление дна долины – донная (или глубинная) эрозия, или на размыв берегов и расширение долины – боковая эрозия. Эти два вида эрозии действуют совместно.

Развитие глубинной (а) и боковой (б) эрозии

Интенсивность глубинной эрозии определяется в первую очередь уклоном русла (и, соответственно, энергией потока). При преобладании глубинной эрозии формируются глубокие врезы с крутыми берегами и V-образным сечением речной долины, пойма развита фрагментарно (на островах и небольших участках у выпуклых берегов излучин). В рельефе такие участки нередко представлены глубокими каньонами.

Интенсивность боковой эрозии зависит от угла подхода стрежени потока к берегу. Стрежень - линия, соединяющая точки наибольших скоростей на поверхности воды. На прямых участках стрежень обычно располагается близ середины водотока, в таких условиях боковая эрозия не проявляется. На извилистых участках происходит отклонение стрежени к одному из берегов, что приводит к сжатию потока и его «набеганию» на этот берег, сопровождающемуся размывом последнего. «Прижимание» потока к берегу обуславливает образование циркуляционного течения, донная ветвь которого направлена к противоположному берегу. Поскольку придонные слои наиболее насыщены обломочным материалом (в том числе и образованным за счёт эрозии берега), то происходит перемещение материала от размываемого берега к противоположному, где происходит его аккумуляция в форме прирусловой отмели. Формирование прирусловой отмели приводит к ещё большему искривлению русла и отклонению стрежени к размываемому берегу, определяя направление боковой и глубинной эрозии. Наибольшая скорость размыва берега отмечается там, где к нему прижимается стрежень потока. Выше и ниже по течению происходит последовательная смена зоны очень сильного размыва сильным, средним, слабым и, наконец, берег перестаёт размываться и переходит в прирусловую отмель. Таким образом, изгиб русла приводит к образованию чередующихся вдоль берега зон ускорения и замедления течения и поперечной циркуляции, направленной от вогнутого берега к выпуклому.

Различные условия взаимодействия речного потока с берегами рек (по Р.С. Чалову):

а – стрежень проходит посередине русла, берега не размываются;

б – поток походит к берегу под углом, вызывая сжатие струй и размыв берега;