Геологическая деятельность русловых потоков и рек

Реки представляют собой естественные, более или менее значительные и постоянные потоки воды, образующиеся на участках хотя бы с незначительным уклоном местности. По источнику питания все реки классифицируются на четыре типа:

1) ледникового питания, половодье которых совпадает со временем таяния снега в торах;

2) дождевого питания;

3) смешанного питания: а) с весенним разливом (русский тип) и б) с весенне-летним разливом вследствие таяния снега в горах (альпийский тип);

4) подземного питания.

Геологическая деятельность рек проявляется главным образом в виде размыва дна и берегов, а также в переносе и отложении размываемого ими обломочного материала. Обычно же в верховьях рек преобладает эрозионная деятельность, в среднем течении имеет место сочетание размыва, переноса и отложения, а в низовьях — переноса и отложения. Известно, что чем больше скорость и количество воды в реке, т. е. чем больше ее живая сила, тем интенсивнее идет размыв. Так, например, река при скорости течения 0,8 м/сек может переносить во взвешенном состоянии мелкий песок, а волоком — крупный песок; при скорости 1,5—2,0 м/сек она способна перекатывать гальку и при скорости 3 м/сек — мелкие валуны.

В результате размыва реки не только врезаются вглубь, но и расширяют долину за счет разрушения берегов. Врезание рек вглубь называется глубинной эрозией, а расширение долин при размыве берегов — боковой эрозией.

Установлено, что интенсивность глубинной и боковой эрозии находится в непосредственной зависимости от базиса эрозии реки, т. е. от уровня водного бассейна, в который впадает река. Ниже этого уровня размыва не происходит. Например, базисом эрозии для р. Селенги является уровень вод в озере Байкал, куда она впадает. Притоки рек характеризуются так называемым местным базисом эрозии. Так, уровень р. Селенги служит местным базисом впадающего в него притока р. Уды. При понижении базиса эрозии возрастает интенсивность глубинной эрозии, а при его повышении, наоборот, — интенсивность боковой эрозии.

При длительном постоянстве базиса эрозии река разрабатывает так называемый продольный профиль равновесия, представляющий собой плавную кривую, крутую в верховьях и пологую в низовьях (рис. 27). Каждая точка поверхности такой кривой определяется равновесием между силой течения воды, сопротивлением ее трения о дно и берега, а также подпором со стороны воды, находящейся впереди потока и другими условиями.

После выработки реками продольного профиля равновесия, а также в случае повышения базиса эрозии интенсивность глубинной эрозии обычно ослабляется и вместе с тем усиливается боковая эрозия. Река становится резко извилистой и на ней развиваются петлеобразные излучины — меандры. Установлено, что в случае преобладания глубинной эрозии образуются щели, теснины и каньоны, а при преобладающем проявлении боковой эрозии возникают широкие долины с асимметричными склонами.

Процесс отложения переносимого реками обломочного материала называется аллювиальным процессом, а сами отложения — аллювием. В зависимости от скорости течения и минералогического состава размываемых реками горных пород, аллювиальные отложения отличаются как по размерам, так и по составу обломочного материала. Так. например, в составе руслового аллювия горных рек преобладает крупнообломочный материал — валуны, гальки и гравий, а равнинных рек — преимущественно пески и супеси. Глинистые и илистые частицы, образующиеся в процессе истирания крупных обломков в большинстве случаев выносятся реками к базису эрозии.

В период половодья, когда река обладает большой живой силой, она способна переносить более грубый материал, а по мере спада воды в реке начинает отлагаться более мелкий. взвешенный в ней материал. В результате вода в реке осветляется, но даже в такой прозрачной воде содержится некоторое количество растворенных солей. Так, по подсчетам ученых, общее количество растворенных веществ, выносимых реками в Мировой океан превышает 3 млрд. 200 млн. тонн в год, т. е. с поверхности суши ежегодно поступает в океан г. среднем 23 тонны растворенных веществ с каждого квадратного километра.

Аллювиальные отложения характеризуются следующими основными особенностями: 1) ясно выраженной, часто косой слоистостью; 2) преобладанием песков различной зернистости и состава, галечников, гравия, супесей, суглинков и реже глин; 3) быстрой и значительной изменчивостью как по простиранию, так и по мощности, многочисленными карманами и линзами; 4) пресноводной фауной; 5) сравнительно незначительной мощностью, 20—60 м; 6) залеганием в речных долинах в виде широких полос, с максимальной шириной в десятки километров.

Дельты рек. Крайне незначительная часть вынесенного реками материала отлагается в среднем и нижнем ее течении. Громадное количество аллювия выносится к устью рек, где весь этот материал аккумулируется. Так образуются дельты. Это конусы выноса реки, пли наносная равнина, которая отвоевана рекой у моря и имеющая в плане треугольную форму, обращенную вершиной вверх по реке. Крупные дельты имеют такие реки, как Волга, Нева, Лена. Дунай, Нил, Хуанхэ, Янцзы и многие другие. Занимаемая ими площадь достигает очень больших размеров, например, площадь слившихся дельт рек Хуанхэ и Янцзы с ее подводной частью равна 500000 км2, Нила — 35 000 км2, Волги — 18 000 км2. Аму-Дарьи — более 10 000 км2. С течением времени площади дельт увеличиваются в результате отложения реками все более новых и новых порций аллювия (рис. 28).

Вместе с тем необходимо отметить, что не все реки имеют дельты. Почти половина впадающих в моря или океаны рек образует так называемые эстуарии (губы) — воронкообразные заливы, глубоко вторгающиеся в пределы суши. Эстуарии характерны для рек либо выносящих к устью незначительное количество обломочного материала, либо впадающих в области больших глубин прибрежных зон морей и океанов.

Дельтовые отложения характеризуются весьма плодородными почвами. В настоящее время известно много весьма плодородных аллювиальных равнин, занимающих древние дельты рек. Так. например, прибрежные части Бельгии. Нидерландов и ФРГ представляют собой объединенную древнюю дельту рек Рейна, Мааса, Шельды и Эмса. В пределах Закавказья размещаются Ширванская, Мильская, Муганская степи, занимающие древнюю дельту р. Куры.

Современные дельты, отличаясь плодородными почвами, имеют большое экономическое значение и в рыбном хозяйстве.

Речные террасы. Образуются террасы в периоды достижения рекой продольного профиля равновесия, когда глубинная эрозия сменяется боковой и представляет собой горизонтальные или слабонаклоненные площадки, располагающиеся на склонах речных долин. Новые террасы возникают при изменении базиса эрозии в результате поднятия или опускания участка земной коры. Поэтому следы древних террас мы видим на различных высотных уровнях. По происхождению среди речных террас различают аккумулятивные, эрозионные и цокольные. Первые из них целиком сложены аллювиальными осадками, в то время как эрозионные террасы не содержат аллювиального покрова. Цокольные же террасы имеют смешанное происхождение: внизу залегают в виде цоколя коренные породы, а сверху они покрыты аллювием. Цокольные и эрозионные террасы характерны для областей устойчивого поднятия.

Поперечный профиль реки в ее среднем течении состоит из русла, поймы, или пойменной террасы, далее следуют первая, вторая, третья и более высокие надпойменные террасы (рис. 29). Пойменная терраса — это самая нижняя современная терраса, затапливаемая во время весенне-летних паводков. Ширина ее достигает 5—10 км и более.

Как упоминалось выше, террасы образуются в периоды достижения рекой продольного профиля равновесия, в случае: 1) поднятия или опускания участка земной коры; 2) изменения климатических условий; 3) колебания количества и состава обломочного материала, переносимого рекой.

Освоение устьев рек, а также пойменных террас началось много тысяч лет назад. Так, на обильно обводненных дельтовых равнинах Ганга, Нила, Тигра, Евфрата, Аму-Дарьи, имеющих чрезвычайно плодородные почвы, появилось и развилось орошаемое земледелие более 5000 лет назад.

Процесс накопления осадков на пойменных террасах можно отчетливо проследить на многих реках. Так, например, во время весенних паводков, в результате поднятия уровня воды в реках затапливаются низкая и высокая поймы. В наиболее обильные водой годы затапливается даже первая надпойменная терраса. Обломки горных пород, а также различные илы, увлекаемые водой, при потере живой силы реки осаждаются на террасах, увеличивая мощность речных отложений и вместе с тем плодородие развивающихся на них почв. Заливаемые во время половодья пойменные террасы в летнее время бывают обычно покрыты свежей зеленой растительностью. Поэтому эти места нередко называют заливными лугами. Освоение пойменных участков является одной из неотложных задач в скорейшем подъеме сельского хозяйства нашей страны.

Поверхностные текучие воды производят исключительно большую разрушительную, транспортирующую и созидательную работу. В результате деятельности человека, в частности, устройства крупных оросительных систем, производства лугомелиоративных работ, а также крупного гидротехнического строительства изменяется первоначальный облик рек, их режим и водоносность. Так, например, строительство плотин, шлюзов, создание крупных водохранилищ приводит нередко к изменению уровня местного базиса эрозии, вследствие чего на отдельных участках реки усиливается боковая эрозия, а на других же — происходит, наоборот,— интенсивное накопление рыхлых отложений. Поэтому одной из важнейших задач современной агротехники является выработка комплекса мероприятий по борьбе с усилением водной эрозии.