Геологическая деятельность рек - Курсовая работа

Такие неровности могут быть обусловлены различными факторами: наличием выходов в русле реки неоднородных по устойчивости горных пород (литологический фактор); озера на пути движения реки (климатический фактор); структурные формы - различные складки, разрывы, их сочетание (тектонический фактор) и другие формы. В процессе регрессивной эрозии река, углубляя свое русло, стремится преодолеть различные неровности, которые со временем сглаживаются, и постепенно вырабатывается более плавная (вогнутая) кривая, или профиль равновесия реки. Часть этих веществ возникает в результате растворяющей деятельности речных вод, другая часть попадает в реки вместе с подземными водами. Вследствие этого в пределах одной и той же реки можно наблюдать участки морфологически зрелой долины с хорошо выраженной поймой и участки, где пойма отсутствует, а река глубоко врезается в растущее на ее пути тектоническое поднятие. На формирование устьевых частей рек влияют многочисленные факторы: 1) расход воды в реке и его изменения во времени; 2) количество и состав переносимого рекой обломочного материала; 3) вдольбереговые морские течения; 4) приливы и отливы; 5) тектонические движения.Мощные водные потоки рек производят значительную эрозионную, переносную и аккумулятивную деятельность. В зависимости от характера и интенсивности питания изменяется режим рек, количество и уровень воды, а также скорость ее течения. Геологическая деятельность рек реализуется тремя процессами: 1) эрозия; 2) перенос; 3) аккумуляция. По мере выработки профиля равновесия и уменьшения уклонов русла данная эрозия постепенно ослабевает и все больше начинает складываться боковая эрозия, направленная на подмыв берегов и расширение долины. Реки переносят большое количество обломочного материала.

Атмосферные осадки, выпадая на дневную поверхность, распределяются различным образом. Часть из них просачивается в глубину и идет на пополнение запасов подземных вод, часть возвращается обратно в атмосферу в результате испарения, часть же стекает по поверхности. В комплексе экзодинамических процессов на суше работа поверхностных текучих вод охватывает наибольшие площади. Особенно велика роль рек. «Реки, - говорил академик А.П. Павлов, - часто называют водными артериями, сравнивая их с артериями человеческого тела, несущие питание и омовение всем органам человека».

Геологическая деятельность поверхностных текучих вод зависит от массы воды и скорости ее движения, скорость же зависит от уклона. Чем больше масса воды и скорость ее течения, тем больше совершаемая работа. Она складывается из: 1) смыва, 2) размыва (эрозии), 3) перемещения продуктов смыва и эрозии (транспортировка), и 4) отложения перемещенных продуктов (аккумуляция). Все эти показатели не остаются неизменными, а изменяются по сезонам года и в многолетнем разрезе. Изменение этих данных представляет собой режим реки.

Я выбрала эту тему, так как для меня она является наиболее интересной.

1. Общие сведения о геологической деятельности рек

1.1 Геологическая деятельность рек

Мощные водные потоки рек, расчленяющие огромные пространства суши, производят значительную эрозионную, переносную и аккумулятивную деятельность. Это наиболее динамические системы, преобразующие рельеф. Интенсивность работы рек определяется их живой силой, т.е. кинетической энергией, равной mv2/2, где m - масса воды; v - скорость течения. Последняя зависит от уклона продольного профиля. Под уклоном понимается величина перепада высот, деленная на расстояние по горизонтали, на котором наблюдается этот перепад. На интенсивности процессов в речных долинах сказывается турбулентный характер течения, когда молекулы воды движутся беспорядочно или по перекрещивающимся траекториям, наблюдаются различные завихрения, вызывающие перемешивание всей массы воды от дна до ее поверхности. Наибольшие скорости наблюдаются в приповерхностной части потока на стрежне, меньше у берегов и в придонной части, где поток испытывает трение о породы, слагающие русло. Вдоль реки скорость течения также меняется, что связано с наличием перекатов и плесов, нарушающих равномерность уклона. В зависимости от характера и интенсивности питания изменяются режим рек, количество и уровень воды, а также скорость ее течения. В соответствии с изменением уровня воды в реке говорят о высоком горизонте, соответствующем половодью, и низком меженном горизонте, или межени, наступающей после спада половодья. Помимо этого, в реках наблюдаются периодические паводки, соответствующие кратковременному повышению уровня воды от затяжных дождей.

Речная эрозия. Выделяют два типа эрозии: 1) донная, или глубинная, направленная на врезание речного потока в глубину;

2) боковая, ведущая к подмыву берегов и в целом к расширению долины.

Соотношение донной и боковой эрозии изменяется на разных стадиях развития долины реки. В начальных стадиях развития реки преобладает донная эрозия, которая стремится выработать профиль равновесия применительно к базису эрозии - уровню бассейна, куда она впадает. Базис эрозии определяет развитие всей речной системы - главной реки с ее притоками разных порядков. Первоначальный профиль, на котором закладывается река, обычно характеризуется различными неровностями, созданными до образования долины. Такие неровности могут быть обусловлены различными факторами: наличием выходов в русле реки неоднородных по устойчивости горных пород (литологический фактор); озера на пути движения реки (климатический фактор); структурные формы - различные складки, разрывы, их сочетание (тектонический фактор) и другие формы. В процессе регрессивной эрозии река, углубляя свое русло, стремится преодолеть различные неровности, которые со временем сглаживаются, и постепенно вырабатывается более плавная (вогнутая) кривая, или профиль равновесия реки. Считается, что этот выровненный профиль соответствует на каждом отрезке долины динамическому равновесию при данных гидрологических условиях и постоянном базисе эрозии.

Анализ развития речных долин, как в равнинных, так и в горных областях показывает, что в выработке профиля равновесия реки играют большую роль не только главный базис эрозии, но и местные, или локальные, базисы, к которым относятся различные уступы, или пороги. На месте порога, или уступа, возникают водопады, которые размывают дно уступа, а с другой стороны подмывают его основание вследствие возникающих водоворотов. В результате уступ разрушается и отступает (рис. 1.1). Так, например, суммарное отступание известного Ниагарского водопада, низвергающегося с высоты около 50 м, с 1875 г. составило около 12 км, что соответствует приблизительно скорости отступания около 1,0-1,2 м/год. Такой уступ с водопадом является локальным (местным) базисом эрозии.

Часть реки, расположенная выше уступа, будет развиваться регрессивно применительно к нему, а ниже расположенная часть реки - к главному базису эрозии. Только после уничтожения уступа развитие профиля долины будет контролироваться главным базисом эрозии. Такими же местными базисами могут быть озера, расположенные в депрессиях первичного рельефа. До тех пор, пока это озеро не будет спущено или заполнено осадками, верхняя часть реки будет развиваться применительно к озеру. Таким образом, продольный профиль реки превращается в единый только по мере выравнивания кривой продольных уклонов местных базисов эрозии.

По мере выработки продольного профиля, приближающегося к стадии динамического равновесия, закономерно изменяется и форма поперечного профиля долины. На ранних стадиях ее развития, при значительном преобладании глубинной эрозии реки вырабатываются крутостенные узкие долины, дно которых почти целиком занято руслом потока. Поперечный профиль долины представляет или каньон с почти вертикальными, иногда ступенчатыми склонами и ступенчатым продольным профилем дна, или имеет V-образную форму (по сходству с латинской буквой v) с покатыми склонами. Эта первая стадия развития реки называется стадией морфологической молодости. Такие формы особенно хорошо выражены в пределах молодых горных сооружений (Альпы, Кавказ и др.) и высоких плоскогорий, где глубина речных долин достигает сотен метров, а местами 1 - 2 км.

Боковая эрозия. По мере выработки профиля равновесия и уменьшения уклонов русла донная эрозия постепенно ослабевает и все больше начинает сказываться боковая эрозия, направленная на подмыв берегов и расширение долины. Это особенно проявляется в периоды половодий, когда скорость и степень турбулентности движения потока резко увеличиваются, особенно в стрежневой части, что вызывает поперечную циркуляцию. Возникающие вихревые движения воды в придонном слое способствуют активному размыву дна в стрежневой части русла, и часть донных наносов выносится к берегу. Накопление наносов приводит к искажению формы поперечного сечения русла, нарушается прямолинейность потока, в результате чего стрежень потока смещается к одному из берегов. Начинается усиленный подмыв одного берега и накопление наносов на другом, что вызывает образование изгиба реки. Такие первичные изгибы, постепенно развиваясь, превращаются в излучины, играющие большую роль в формировании речных долин.

Перенос. Реки переносят большое количество обломочного материала различной размерности - от тонких илистых частиц и песка до крупных обломков. Перенос его осуществляется волочением (перекатыванием) по дну наиболее крупных обломков и во взвешенном состоянии песчаных, алевритовых и более тонких частиц. Переносимые обломочные материалы еще больше усиливают глубинную эрозию. Они являются как бы эрозионными инструментами, которые дробят, разрушают, шлифуют горные породы, слагающие дно русла, но и сами измельчаются, истираются с образованием песка, гравия, гальки. Влекомые по дну и взвешенные переносимые материалы называют твердым стоком рек. Помимо обломочного материала реки переносят и растворенные минеральные соединения. Часть этих веществ возникает в результате растворяющей деятельности речных вод, другая часть попадает в реки вместе с подземными водами. В речных водах гумидных областей преобладают карбонаты Са и Mg, на долю которых приходится около 60% ионного стока (О.А. Алекин). В небольших количествах встречаются соединения Fe и Mn, чаще образующие коллоидные растворы. В речных водах аридных областей помимо карбонатов заметную роль играют хлориды и сульфаты. Соотношение влекомых, взвешенных и растворенных веществ различно в горных и равнинных реках. В первых из них наблюдается резкое преобладание взвешенных частиц при близких количествах растворенных веществ и влекомых наносов, представленных преимущественно галечниками, иногда с крупными валунами. В равнинных реках преобладают растворенные вещества, на втором месте взвеси и сравнительно малое число влекомых, представленных преимущественно песками с примесью гравия.

Аккумуляция. Наряду с эрозией и переносом различного материала происходит и его аккумуляция (отложение). На первых стадиях развития реки, когда преобладают процессы эрозии, возникающие местами отложения оказываются неустойчивыми и при увеличении скорости течения во время половодий они вновь захватываются потоком и перемещаются вниз по течению. Но по мере выработки профиля равновесия и расширения долин образуются постоянные отложения, называемые аллювиальными, или аллювием (лат. «аллювио» - нанос, намыв).

В накоплении аллювия и в формировании речных долин большую роль играют указанные выше изгибы рек, возникающие главным образом в результате турбулентного характера течения потока, когда поступательные движения воды сочетаются с поперечной циркуляцией. Но изгибы могут возникать и при наличии различных неровностей рельефа. Двигаясь по дуге изгиба, вода испытывает воздействие центробежной силы, и стрежень потока прижимается к вогнутому берегу, где вода опускается вниз, вызывая усиленный размыв дна, борта русла и захват обломочного материала. От подмываемого крутого берега придонные токи воды направляются к противоположному выпуклому берегу, где начинается интенсивная аккумуляция и образуется так называемая прирусловая отмель, частично обнажающаяся при спаде воды во время межени. Это начальный этап формирования аллювия (рис. 1.2, А).

1.2 Строение пойм и фациальный состав аллювия

Под фацией понимается горная порода (или осадок) определенного состава, отражающая условия ее накопления. В аллювиальных отложениях пойм равнинных рек четко выделяются три фации: 1) русловая; 2) пойменная и 3) старичная. Русловая фация формируется в процессе нарастания и расширения прирусловых отмелей при миграции русла в сторону подмываемого берега и представлена песками различного гранулометрического состава, в основании песками с гравием и галькой. Пойменная фация формируется в периоды половодий, когда на поверхность поймы выпадает преимущественно взвешенный тонкий материал. Поэтому пойменный аллювий представлен преимущественно супесчано-суглинистым материалом. Старичный аллювий образуется в отшнурованных излучинах, превращенных в озера, где накапливаются супеси, суглинки, местами глины, богатые органическим веществом, а при заболачивании - болотные отложения. Старичные отложения могут в последующем перекрываться пойменными.

В пойме реки различаются: 1) прирусловой вал, примыкающий к главному руслу; 2) центральная пойма, расположенная за прирусловым валом, в пределах которой нередко выделяются два уровня: низкая пойма, заливаемая ежегодно талыми водами, и высокая, заливаемая в самые обильные паводки; 3) притеррасная пойма, самая пониженная тыловая часть поймы, примыкающая к берегу или надпойменной террасе. Стадию развития реки с формированием поймы называют морфологической зрелостью.

Аллювиальные отложения пойм горных рек существенно отличаются от равнинных. Вследствие значительных скоростей движения горных рек песчаные и глинистые частицы почти не оседают на дно, а переносятся к устьевым частям. Непосредственно же в долине реки откладывается более грубый материал - гравий, галечники с отдельными валунами. Эта русловая фация почти целиком слагает пойму горной долины. Пойменная же фация слабо выражена и развита не повсеместно, главным образом она встречается на расширенных участках долины, где представлена грубыми песками и супесями и часто находится в смеси с пролювиальными отложениями конусов выноса и коллювиальными образованиями. Для горных рек выделяют еще фацию подпруживания, формирующуюся перед различными перемычками, перегораживающими горные долины, где создаются спокойные условия для осаждения влекомых и мелких взвешенных наносов. Мощности горного аллювия изменяются от первых десятков метров местами до 40-50 м и более.

Суммарная мощность аллювия обычно 20-30 м, она примерно соответствует разнице абсолютных высот наиболее глубоких плесов и высоких паводков. Такой тип аллювия с нормальной мощностью назван В.В. Ломакиным перстративным или перестилаемым. Такая мощность аллювия формируется в условиях, близких к динамическому равновесию. Помимо указанного, выделен так называемый конспиративный или настилаемый аллювий, характеризующийся большей мощностью и многократным чередованием в разрезе русловых, пойменных и старичных фаций, т.е. происходит как бы наложение друг на друга пачек перстративного аллювия. Формирование такого мощного аллювия возможно или при тектоническом опускании, или вследствие периодической перегрузки реки наносами, вызываемой наряду с тектоническими движениями особенностями климата и режима стока.

Так шаг за шагом подмываемый берег становится обрывистым и постоянно отступает, увеличивая крутизну изгиба, а на другом берегу происходит постепенное наращивание прирусловой отмели (рис. 1.2, Б). Постепенное смещение подмываемых вогнутых берегов и наращивание русловых отмелей у выпуклых берегов приводит, в конце концов, к образованию крупных излучин, называемых также меандрами (по названию р. Меандр в Малой Азии). В результате последовательного развития речной долины происходят значительное расширение площади русловых аллювиальных отложений и образование низкого намываемого берега, который начинает заливаться только в половодье.

Такой низкий участок долины, сложенный аллювием, представляет пойму реки - часть долины, возвышающуюся над руслом, называемую также пойменной, луговой или заливной террасой. Поперечный профиль долины приобретает плоскодонную, или ящикообразную форму. Излучины, развиваясь, приобретают значительную кривизну, образуют серию петель, разделенных узкими перешейками (рис. 1.3, А). Местами происходит прорыв такого перешейка, и река на таких участках спрямляет свое русло (рис. 1.3, Б). Осадки, накапливающиеся рядом с главным спрямленным руслом у концов покинутой излучины, заполняют оба ее конца, и она превращается в замкнутое озеро.

Такие озера постепенно заполняются осадками, приносимыми в половодья, зарастают, могут превратиться в болота или в сухие понижения. Отшнурованные от русла реки излучины называют старицами. Образование стариц и спрямление русел неоднократно проявлялось особенно на широких поймах равнинных рек, где наблюдаются остатки разных по времени отшнурованных русел на различных стадиях их развития и отмирания. Следует отметить также, что излучины развиваются не только в сторону берегов, но и вниз по течению. В результате выступы, сложенные коренными породами, постепенно срезаются, и образуется широкая пойменная терраса со сложным рельефом.

1.3 Цикловые эрозионные врезы и надпойменные речные террасы

Геологическими и геоморфологическими исследованиями установлено, что в каждой долине горных и равнинных рек наблюдается серия надпойменных террас, возвышающихся над поймой и отделенных друг от друга уступами. Такие надпойменные террасы, формировавшиеся в различные этапы плиоцен - четвертичного времени, придают речной долине наиболее сложный ступенчатый террасированный поперечный профиль. В пределах равнинных рек обычно наблюдается до 3-5 надпойменных террас, в горных районах - до 8-10 и более. У каждой террасы различают следующие элементы (рис. 1.4): террасовидную площадку, уступ, или склон, бровку террасы и тыловой шов, где терраса сочленяется со следующей более высокой террасой или с коренным склоном, в который врезана долина.

Об эрозионном цикле в первом приближении можно судить по глубине эрозионного вреза от поверхности той или иной террасы до цоколя последующей более низкой террасы (Н3, Н2 и т.д.). Региональные цикловые террасы неоднородны по условиям развития и строения. Среди них различают следующие типы: 1) эрозионные, или скульптурные (террасы размыва); 2) эрозионно-аккумулятивные, или цокольные и 3) аккумулятивные. Эрозионные террасы встречаются главным образом в молодых горных сооружениях, где имеют место импульсы нарастания и спада тектонических движений, с которыми связаны изменения уклонов продольного профиля реки, вызывающих глубинную эрозию, а в конце цикла и боковую. В этих террасах почти вся террасовидная площадка и уступ до нижерасположенной площадки слагаются коренными породами и лишь местами на их поверхности встречаются отдельные маломощные галечники (рис. 1.4, А).

Аккумулятивные террасы характеризуются тем, что их площадки и уступы полностью сложены аллювиальными отложениями. Среди них по строению и соотношению разновозрастных аллювиальных комплексов выделяют наложенные и вложенные (рис. 1.4, Б). Аккумулятивные террасы имеют широкое распространение в пределах низменных платформенных равнин, а также в межгорных и предгорных впадинах (областях прогибания), где в ряде мест отмечаются значительные мощности аллювия. Эрозионно-аккумулятивные, или цокольные, террасы характеризуются тем, что в них нижняя часть уступа (цоколь) сложена коренными породами, а верхняя часть уступа - аллювиальными отложениями. Эрозионно-аккумулятивные надпойменные террасы приурочены чаще к переходным зонам от поднятий к погружениям, но встречаются местами и в пределах равнин (рис. 1.4, В).

Наличие надпойменных террас свидетельствует о том, что река протекала когда-то на более высоких уровнях, которые в последующем были прорезаны в результате периодического усиления глубинной эрозии. Образование террас связано с понижением базиса эрозии, тектоническими движениями и изменениями климата. Наибольшее значение имеет тектонический фактор. При поднятии суши в верховьях речного бассейна или опускании базиса эрозии изменяются уклоны реки и, следовательно, увеличивается ее живая сила, резко возрастает глубинная эрозия. В результате на месте плоскодонных долин вырабатываются вначале врезы V-образного типа, на новом уровне формируется профиль равновесия реки и затем новая пойма. Прежняя пойма остается в виде террасы, возвышающейся над новой поймой. При многократных понижениях базиса эрозии или поднятиях суши на склонах долин рек образуется система надпойменных террас. По взаимным превышениям террас, продольному профилю долины можно судить о том, как они развивались. При поднятии верховьев относительная высота террас постепенно уменьшается к низовьям, при опускании базиса эрозии, наоборот, относительная высота снижается к верховьям. Счет надпойменных террас производится снизу вверх. Самая нижняя I надпойменная терраса (самая молодая), следующая выше расположенная II надпойменная терраса и т.д. Самая высокая терраса - самая древняя.

Следует отметить, что речные потоки чутко реагируют на изменение скорости и направленности тектонических движений во времени и пространстве. Вследствие этого в пределах одной и той же реки можно наблюдать участки морфологически зрелой долины с хорошо выраженной поймой и участки, где пойма отсутствует, а река глубоко врезается в растущее на ее пути тектоническое поднятие. При этом интенсивность глубинной эрозии соизмерима со скоростью поднятия. Такие участки долины называются антецедентными. Влияние неоднородности локальных тектонических движений сказывается в строении надпойменных террас и изменении их высоты. При пересечении локального тектонического поднятия относительная высота террасы и ее цоколь повышаются, мощность аллювия значительно уменьшается, а его состав становится преимущественно грубозернистым в сравнении с составом аккумулятивных террас, расположенных выше и ниже поднятия. Такие локальные повышения террас нередко отражают унаследованное развитие от более глубоких древних структур. Вследствие этого анализу речных террас и долин рек уделяется большое внимание при поисках нефтегазоносных структур.

1.4 Устьевые части рек

На формирование устьевых частей рек влияют многочисленные факторы: 1) расход воды в реке и его изменения во времени; 2) количество и состав переносимого рекой обломочного материала; 3) вдольбереговые морские течения; 4) приливы и отливы; 5) тектонические движения. В зависимости от соотношения указанных факторов формируются различные типы устьевых частей. Среди них наиболее типичны дельты и эстуарии. Дельта фактически представляет собой конус выноса обломочного материала, приносимого рекой. Когда река достигает моря, скорость течения падает. В результате этого большое количество материала, как влекомого по дну, так и находящегося во взвешенном состоянии, оседает. Таким путем образуется широкий наземный конус выноса с вершиной, обращенной к реке, и наклонным в сторону моря основанием. Часть принесенного материала выпадает в море, образуя подводную дельту, или авандельту. При относительно небольшой глубине моря русло реки быстро загромождается наносами и уже не может пропустить через себя все количество поступающей речной воды. В результате возникают прорывы берегов, и образование дополнительных русел, называемых рукавами или протоками, которые разбивают дельту на отдельные острова. Отдельные протоки постепенно отчленяются, мелеют, превращаются в озера. В ходе развития часть из них постепенно заполняется озерными осадками, часть зарастает и превращается в болота.

При каждом половодье дельта реки меняет форму; расширяется, повышается и удлиняется в сторону моря. В результате образуются обширные аллювиально-дельтовые равнины со сложным рельефом и строением. Примером такой дельты является дельта Волги (рис. 1.5).

Отложения аллювиально-дельтовых равнин представляют собой комплекс континентальных и морских отложений, сложно чередующихся, характеризующихся быстрой сменой фаций в горизонтальном и вертикальном направлениях, частым выклиниванием, иногда линзовидной формой. Среди них выделяются следующие генетические типы: 1) аллювиальные (русловые и пойменные) отложения, представленные в равнинных реках песками и глинами, в горных - более грубым материалом; 2) озерные - преимущественно суглинистые отложения, богатые органическим веществом; 3) болотные - торфяники; 4) эоловые, возникающие в результате перевевания русловых отложений; 5) морские, образующиеся на суше при нагонных морских волнах, а в авандельте (и в пределах предустьевого взморья) помимо обломочного материала в результате коагуляции (лат. «коагуляцио» - свертывание) местами выпадают приносимые реками коллоидные вещества (Fe, Mn, A1 и др.). В устьях рек часто выпадают и органические коллоиды. Описанный тип развития и строения многорукавных дельт достаточно широко распространен во многих реках, и мощность дельтовых отложений в них близка к суммарной мощности аллювия в реке.

Существенно отличается от описанных дельта р. Миссисипи. Это так называемая лопастная дельта. Она подходит к морю в виде глубоких (2 - 3) русел - лопастей, похожих на раскрытые пальцы (так называемая «птичья лапа»), которые выдвигаются в Мексиканский залив с различной скоростью. Уникальность этой дельты в том, что лопасти ее расстилаются по всему широкому шельфу и выносимый рекой терригенный материал поступает прямо на континентальный склон. Это происходит в условиях прогибания земной коры со скоростью 1-4 см/год. Для дельты р. Миссисипи характерны большая мощность отложений (около 1000 м) и сложность строения. Дельты имеются у таких крупных рек, как Ганг с Брахмапутрой, Хуанхэ, Янцзы, Нил, Рейн, Лена, Волга и др.

Эстуарии (лат. «эстуариум» - берег, заливаемый приливом) - воронкообразные заливы, глубоко вдающиеся в долину реки. Притчард определяет эстуарий как полузакрытый прибрежный водоем, который свободно сообщается с океаном. Необходимыми условиями для развития эстуариев являются: наличие приливов и отливов; вдольбереговые течения; прогибание земной коры, превышающее скорость накопления осадков. Во время больших приливов морские воды далеко проникают в эстуарий, происходит турбулентное перемешивание двух водных масс - соленой морской и пресной речной, образующих во время отлива мощный поток, который выносит в море обломочный материал, принесенный рекой, где он подхватывается береговыми течениями. Только в определенных условиях часть тонкой взвеси осаждается в эстуарии. Дж.П. Кеннет отмечает также, что более тонкая глинистая взвесь при смешивании пресных вод с солеными флокулируется, т.е. частицы слипаются в агрегаты под действием электролита (морской воды). С увеличением размеров скорость осаждения этих агрегатов возрастает, и они выпадают в осадок. Эстуарии хорошо выражены у рек Сены, Эльбы, Темзы и других, в формировании которых решающую роль играют приливно-отливные и вдольбереговые течения. Вместе с тем имеются крупные эстуароподобные заливы в устьях рек Сибири - Енисее и Оби. Они образовались в результате прогибания местности и затопления морем низовьев рек. Это подтверждается наблюдениями в Карском море, на дне которого устье р. Енисея прослеживается до изобаты 100 м. С эстуариями по форме сходны лиманы (греч. «лимнэ» - бухта, залив) - расширенные устья рек, затопленные водами бесприливных морей (Черное и др.). Их образование также связано с прогибанием земной коры в устьевых частях рек. Примерами являются лиманы Днепра, Буга и др.

1.5 Теоретическое и практическое значение деятельности рек

Рис. 1.6. Схематический разрез аллювиальной долинной россыпи (по П.М. Татаринову)

Изучение деятельности рек имеет большое теоретическое значение. Состав аллювия и соотношение его фаций, количество древних надпойменных террас и изменение их высот вдоль долины реки дают возможность понять историю новейшего развития района, характер новейших тектонических движений, климатических особенностей и т.п. Относительное превышение надпойменных террас одной над другой и над дном долины, глубина врезания на разных стадиях развития реки позволяют судить о размахе движений земной коры. Да и само заложение речных долин бывает предопределено особенностями глубинного тектонического строения территории. Они часто приурочены к ослабленным зонам (разломам, прогибам). Следует подчеркнуть также то, что реки являются главными поставщиками осадочного материала в Мировой океан.

С эрозионной и аккумулятивной деятельностью рек связано формирование особого типа месторождений ценнейших полезных ископаемых, называемых аллювиальными россыпными месторождениями. Если размыву рек подвергаются коренные месторождения или горные породы, содержащие тяжелые и химически стойкие минералы в рассеянном состоянии, то они переносятся на то или иное расстояние и откладываются вместе с другими аллювиальными отложениями. В процессе переноса и переотложения продукты размыва сортируются по плотности. Более легкие минералы истираются и выносятся реками. В россыпях же концентрируются минералы с высокой плотностью. По данным П.М. Татаринова, наиболее тяжелые минералы выпадают ранее, а менее тяжелые переносятся дальше. В первую очередь выпадают золото и платина, затем такие минералы, как вольфрамит, касситерит, магнетит, рутил, гранат, алмаз. Эти тяжелые и устойчивые минералы и образуют аллювиальные россыпи - промышленные скопления полезных ископаемых.

Россыпи в пойме и в речных террасах часто выражены в виде полосовидных залежей нижней части разреза аллювия. Схематический разрез аллювиальной долинной россыпи представлен на рис. 1.6, где снизу вверх залегают: 1) коренные породы, называемые «плотиком»; 2) элювиальный слой, перемытый и залегающий на месте образования (пески); 3) аллювиальные отложения галечников, иногда включающие валуны; 4) аллювиальные глины и песок («торфа»); 5) коллювиальные и пролювиальные илы и глины, иногда со щебнем, местами со щебнистыми прослоями; 6) почвенно-растительный слой. Тяжелые минералы содержатся преимущественно в плотике, в его элювии и в галечниках. Они вместе образуют так называемый «пласт» россыпи. Иногда наблюдаются сложные россыпи, содержащие два или несколько горизонтов металлоносных отложений, расположенных на различных уровнях. Особенно большое практическое значение имеют россыпные месторождения драгоценных металлов - золота и платины. В настоящее время около 25% мировой добычи золота производится из россыпей. Но помимо россыпных месторождений, связанных с современными долинами рек, в ряде мест обнаружены ископаемые россыпи, формировавшиеся в различные этапы геологического времени, когда существовали континентальные условия и развивались речные системы. Эти россыпи отличаются от более молодых залеганием на большей глубине в толще других пород и сцементированностью. Они обычно представлены конгломератами. Классическим примером таких ископаемых россыпей являются золотоносные конгломераты Витватерсранда в Ю. Африке, где среднее содержание золота достигает 8 г/т и ивестны его большие суммарные запасы.

С древними дельтами местами также связаны важные полезные ископаемые. Так, угленосные свиты Подмосковного угольного бассейна представляют, скорей всего, именно аллювиально-дельтовые озерно-болотные отложения раннекаменноугольного возраста. Об этом свидетельствует строение угленосной свиты: линзовидный характер залегания пород и частые внутрифациальные размывы. По-видимому, и в формировании Канско-Ачинского угольного бассейна также играли существенную роль аллювиально-дельтовые озерные и болотные отложения. Глубокие преобразования аллювиально-дельтовых отложений, богатых органикой, при повышенных температурах и давлениях могут привести к образованию нефти и газа. Так, например, в строении плиоценовой продуктивной толщи Апшеронского полуострова, к которой приурочены газовые и нефтяные месторождения, также участвуют древние дельтовые отложения.

1.6 Полезные ископаемые, связанные с деятельностью рек

С отложениями речного аллювия связано формирование особого типа месторождений полезных ископаемых, называемых россыпными месторождениями, или россыпями. Реки, протекая по различным горным породам, размывают их, вымывая содержащиеся в них включения рудных минералов. В процессе движения речных вод и переноса продуктов размыва происходит их сортировка по удельному весу. Более легкие частицы переносятся водой дальше, тогда как тяжелые оседают и продолжают более медленное движение волочением по дну. Если на пути движения реки встречаются углубления, трещины и смещения твердых коренных пород, литологически или тектонически обусловленные (изменение Поперечного сечения долины), скорость течения потока изменяется, и частицы тяжелых минералов оседают и задерживаются в неровностях рельефа. Характерные важнейшие минералы россыпных месторождений - золото, платина, алмазы, касситерит (оловянный камень) и др.

Россыпные месторождения наблюдаются как в основании современных аллювиальных отложений русла и поймы, так и в основании аллювия древних надпойменных террас. Аллювиальные россыпи встречаются и в геологических разрезах в ископаемом состоянии (золото и платиноносные конгломераты и др.).

С древними аллювиально-дельтовыми отложениями связаны многие буроугольные месторождения. Плиоценовая продуктивная толща Апшеронского полуострова, к которой приурочены главные нефтяные и газовые месторождения Азербайджана, представляет древнюю дельту и авандельту палео - Волги, впадавшей тогда в южный Каспий (В.П. Батурин). Дельтовые отложения служат вместилищем залежей нефти и газа и во многих других районах

Аллювиальные и аллювиально-дельтовые равнины имеют большое значение и для сельского хозяйства. Почвы пойм, надпойменных террас и дельт рек отличаются в большинстве случаев высоким плодородием. Особенно это относится к поймам и дельтам - периодически затопляемым водой во время половодий, что сопровождается обогащением почв новыми питательными веществами. Это обновление и обводнение местности способствуют высокой биологической продуктивности, которая в свою очередь влияет на формирование высокоплодородных почв.

Аллювиальные галечники и пески широко используются при строительстве дорог и других сооружений. [1]

2. Изучение речных долин, как индикатор новейших тектонических движений

Изучение речных долин, в частности речных террас, продольного профиля рек, соотношения долин и тектонических структур, а так же рисунка речной сети в целом - ориентировки долин, изгибов рек и прочее, и, наконец, эволюция речной сети, в особенности явлений речных перехватов, дает весьма ценный материал для суждения о новейших движениях земной коры во внутренних частях материков. Объясняется это тем, что речные водотоки необычайно чувствительны даже к очень небольшим, но длительно проявляющимся изменениям уклона дневной поверхности. Как показал недавно К.И. Геренчук, уже само заложение речных долин определяется тектоническими условиями. Каждый овраг, и балка представляют собой потенциальные речные долины, но из множества оврагов и балок, развивающихся под действием стекающих атмосферных вод, только те достигают стадии речной долины, которые быстрее получат подземное питание. В такие благоприятные условия попадают овраги и балки, приуроченные к синклинальным структурам, разрывам, флексурам, по которым происходит разгрузка подземных вод.

В дальнейшем своем развитии речные долины приспосабливаются к активным тектоническим структурам. Антиклинальные структуры, которые растут быстрее, чем река успевает углубить свое русло, отклоняют течение реки и вызывают изгибы речного русла. Такие изгибы установлены, в частности, для нижнего течения Волги, ниже Волгограда, для левых притоков Днепра в пределах Днепровско-Донецкой впадины, для нижнего течения Енисея между Дудинкой и Усть-Енисейским портом; в первых двух случаях причиной изгибов служат особенно быстро растущие соляные купола. Иногда текущие параллельно реки как бы раздвигаются разрастающимися поднятиями; в частности, такая картина установлена в дельтах Терека и Сулака, где отдельные протоки обтекают растущие поднятия (рис. 2.1). В других случаях наблюдается согласованный изгиб нескольких параллельно текущих рек, огибающих погружающуюся антиклиналь.

При особенно быстром росте антиклинальных поднятий, что наблюдается чаще всего уже в геосинклинальных областях, в их передовых и межгорных прогибах, река оказывается вынужденной покинуть свою прежнюю долину и разработать новую в обход возникшего поднятия. Такие висячие, или покинутые, долины известны в ряде районов Кавказа: Ханкальская долина к юго-востоку от Грозного, прежде принадлежавшая р. Аргуну, Ачалукская долина в западной части Сунженского хребта, выработанная в свое время р. Фиагдоном, верхняя часть долины р. Девебатанчая в Куринской впадине и др.

В других случаях, когда река оказывается в состоянии преодолеть подъем растущей складки, последовательно углубляя русло, долина сохраняет свое прежнее положение, но эрозионный врез постепенно возрастает. Так образуются антецедентные долины, представляющие собой прорывы реки через молодые (более молодые, чем сама река) антиклинальные возвышенности. Как следует из сказанного, условием образования антецедентных долин является превышение эродирующей способности реки над тектоническим поднятием, что возможно либо при значительной мощности водного потока и большой величине уклона русла, либо три слабо выраженном росте антиклинального поднятия.

Мощные водные потоки рек производят значительную эрозионную, переносную и аккумулятивную деятельность. Реки - наиболее динамичные системы, преобразующие рельеф. В зависимости от характера и интенсивности питания изменяется режим рек, количество и уровень воды, а также скорость ее течения.

Геологическая деятельность рек реализуется тремя процессами: 1) эрозия; 2) перенос; 3) аккумуляция.

Эрозия - разрушение берегов рек водными потоками. Базис эрозии определяет развитие всей речной системы. По мере выработки профиля равновесия и уменьшения уклонов русла данная эрозия постепенно ослабевает и все больше начинает складываться боковая эрозия, направленная на подмыв берегов и расширение долины.

Перенос. Реки переносят большое количество обломочного материала. Переносимые обломочные материалы все больше усиливают донную эрозию. Помимо обломочного материала реки переносят и растворенные минеральные соединения.

Аккумуляция. Наряду с эрозией и переносом различного материала происходит и его отложение. По мере выработки профиля равновесия и расширения долин образуются постоянные отложения, называемые аллювием. В накоплении аллювия и в образовании речных долин большую роль играют изгибы рек.

Строение пойм и фациальный состав аллювия. Фацией называется горная порода определенного состава, отражающая условия ее накопления. В аллювиальных отложениях пойм равнинных рек четко выделяют три фации: 1) русловая; 2) пойменная; 3) старичная. Постепенное смещение подмываемых вогнутых берегов и наращивание русловых отмелей у выпуклых берегов приводит к образованию круглых излучин, называемых меандрами.

Устьевые части рек. На формирование устьевых частей рек влияют многочисленные факторы. В зависимости от соотношения факторов формируются различные типы устьевых частей. Среди них наиболее типичны дельты и эстуарии. Дельта представляет собой конус выноса обломочного материала, приносимого рекой. При каждом половодье дельта реки меняет форму. В результате образуются обширные аллювиально-дельтовые равнины со сложным рельефом и строением. Эстуарии - воронко образные заливы, глубоко входящие в долину реки. Необходимыми условиями для развития эстуариев является: наличие приливов и отливов; вдоль береговые течения; прогибание земной коры, превышающее скорость накопления осадков.

Изучение деятельности рек имеет большое теоретическое значение. Состав аллювия и соотношение его фаций, количество древних надпойменных террас и изменение их высот вдоль долины реки дают возможность понять историю новейшего развития района, характер новейших тектонических движений, климатических особенностей и т.п. Относительное превышение надпойменных террас одной над другой и над дном долины, глубина врезания на разных стадиях развития реки позволяют судить о размахе движений земной коры. Да и само заложение речных долин бывает предопределено особенностями глубинного тектонического строения территории. Они часто приурочены к ослабленным зонам (разломам, прогибам). Следует подчеркнуть также то, что реки являются главными поставщиками осадочного материала в Мировой океан.

С отложениями речного аллювия связано формирование особого типа месторождений полезных ископаемых, называемых россыпными месторождениями, или россыпями. Характерные важнейшие минералы россыпных месторождений - золото, платина, алмазы, касситерит (оловянный камень) и др.

Изучение речных долин, в частности речных террас, продольного профиля рек, соотношения долин и тектонических структур, а так же рисунка речной сети в целом - ориентировки долин, изгибов рек и прочее, и, наконец, эволюция речной сети, в особенности явлений речных перехватов, дает весьма ценный материал для суждения о новейших движениях земной коры во внутренних частях материков. Объясняется это тем, что речные водотоки необычайно чувствительны даже к небольшим, но длительно проявляющимся изменениям уклона дневной поверхности. Как показал недавно К.И. Геренчук, уже само заложение речных долин определяется тектоническими условиями.

1. Н.В. Короновский, А.Ф. Якушова Основы геологии. МОСКВА ВЫСШАЯ ШКОЛА учебное издание, 1991.

2. Хаин В.Е. Общая геотектоника. - М.: Недра, 1964.

Размещено на .ru