Геологическая деятельность поверхностных текучих вод

Геологическая деятельность поверхностных текучих вод развивается под влиянием поверхностного стока, возникающего при выпадении дождя, таяния снега, а также работы речных вод. Три составляющие: разрушение, перенос и отложение (аккумуляция).

Разрушительную работу поверхностных текучих вод, не собранных в водотоки, называют плоскостным смывом, а собранных в русла – эрозионным процессом. Плоскостной смыв тем больше, чем круче склон, податливее породы и больше объем стекающих вод. Процесс накопления осадков у подножия склонов называют делювиальным процессом, а накопленный рыхлый материал – делювием. У подошвы склона течение воды замедляется, и переносимый материал откладывается и одновременно сортируется: вначале выпадает более крупный материал, затем – более мелкий. В нем преобладают супеси, суглинки, глины. В различных местах плоского смыва образуются ручьи, которые быстро размывают горные породы, постепенно преобразуя небольшую рытвину в овраг.

Начало оврагообразования связано со склонами долин рек. Если в пределах склона есть небольшие неровности, углубления, то при выпадении дождя или таяния снега по ним происходит слияние отдельных струй воды. Поверхность, от которой начинает образовываться овраг, называют базисом эрозии. Во многих случаях это уровень воды реки. Овраги растут в длину и глубину и разветвляются. Вынос материала оврагом уменьшает его уклон и скорость течения воды, овраг превращается в балку и речные долины. В горных условиях ручьи и речки функционируют периодически. Объем переносимой воды в отдельные периоды может увеличиваться в сотни раз. Во время ливневых дождей и интенсивного таяния снега возникают селевые потоки. Они несут огромное количество обломочного материала с большой скоростью и обладают огромной разрушительной силой. На пологих участках сели теряют свою силу, там откладывается огромное количество обломочного и глыбового материала. Он имеет вид конуса выноса.

Реки представляют собой естественные постоянные потоки воды. Вода размывает дно и берега и переносит этот материал, переотлагая его. В верховьях рек преобладает эрозионная деятельность, в низовьях – перенос и переотложение размываемого материала. Размыв дна реки приводит к углублению ее русла (донная эрозия), а размыв берегов – к расширению долины (боковая эрозия). Процесс размыва называют аллювиальным, а откладывающийся материал – аллювием. Стадия развития реки определяет поперечный профиль долины. На ранней стадии развития долины реки преобладает донная эрозия. Долина имеет крутые отвесные склоны с глубиной сотни метров (ущелья, каньоны). По мере увеличения боковой эрозии вырабатывается плавная форма дна и уменьшается уклон долины, увеличивается ее ширина. Долина реки приобретает U – образное сечение, река извилиста, развивается меандрирование и в дальнейшем долина становится плоскодонной, ящикообразной.

Смена базиса эрозии в связи с различной скоростью вертикальных движений приводит к циклическому развитию долин. На них появляются террасы отложенного материала, и ширина долины значительно превышает ее глубину.

На формирование устьевых частей рек влияют многочисленные факторы: расход воды в реке и его изменения во времени; количество и состав переносимого рекой обломочного материала; вдольбереговые морские течения; приливы и отливы; тектонические движения.

Формируются различные типы устьевых частей рек. 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 (рис. 5.3). Часть принесенного материала выпадает в море, образуя подводную дельту. 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.

Существенно отличается от описанных дельта р. Миссисипи. 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 1 000 м) и сложность строения. Дельты имеются у таких крупных рек, как Ганг с Брахмапутрой, Хуанхэ, Янцзы, Нил, Рейн, Лена, Волга и др.

Эстуарии (эстуариум — берег, заливаемый приливом) — воронкообразные заливы, глубоко вдающиеся в долину реки. 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.

Рисунок 5. 3. Дельта реки Волги

1 – окончание дельты реки в 1873 г., 2 – в 1927, 3 – в1945 г.

Эстуарии хорошо выражены у рек Сены, Эльбы, Темзы. 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 (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.

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.

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 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. 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.

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.

С древними дельтами связаны важные полезные ископаемые. Так, угленосные свиты Подмосковного угольного бассейна представляют, скорей всего, именно аллювиально-дельтовые озерно-болотные отложения раннекаменноугольного возраста. Глубокие преобразования аллювиально-дельтовых отложений, богатых органикой, при повышенных температурах и давлениях могут привести к образованию нефти и газа. Так, в строении плиоценовой продуктивной толщи Апшеронского полуострова, к которой приурочены газовые и нефтяные месторождения, также участвуют древние дельтовые отложения.

Работа текучих вод начинается с плоскостного стока и накопления делювия, эрозии, формирования оврагов и временных горных потоков, образующих конуса выноса, сложенные пролювием. Реки производят эрозионную, переносную и аккумулятивную работу. В большинстве речных долин развиты поймы и надпойменные речные террасы: эрозионные; эрозионно-аккумулятивные, или цокольные; аккумулятивные. В устьевых частях одних рек формируются дельты, в других — эстуарии.