Продольное профилирование террас

Чтобы полнее обосновать указанные выше выводы и отнести их к изученным долинам и долинным системам в целом производят сравнительный анализ поперечных профилей, изучают террасы между профилями путем проложения продольных долинных маршрутов. Террасы, развитые в разных частях долины, сопоставляют между собой и увязывают в определенные уровни, закономерно прослеживающиеся вдоль рек. При этом необходимо сначала выделить цикловые террасы.

Цикловые, внутрицикловые и локальные террасы устанавливают не по одному, а по возможно более полному комплексу указанных признаков. Особенно важно выделить и проследить цикловые террасы, используя при этом следующие способы.

• 1. Непосредственное прослеживание и картографирование террас вдоль долин, наблюдение сочленений (слияний) террас притоков с террасами главных рек, с озерными и морскими террасами, с водораздельными и долинными зандрами. Этот способ применим при детальных исследованиях и если террасы хорошо сохранились от размыва.
• 2. Сопоставление морфометрических показателей обрывков террас, в первую очередь относительной высоты и затем ширины. В орогенических зонах, где геоморфологические уровни часто бывают сильно деформированы, этот способ применяют для сопоставления лишь близко расположенных обрывков террас.

Для сопоставлений используют высоты первичных террасовых поверхностей, а если последние не сохранились или не установлены, то средние относительные высоты и интервалы высот (бровки и тылового шва). Результаты получаются тем надежнее, чем больше разрывы между интервалами высот выше и нижерасположенных террас. Если аллювий сильно размыт (иногда почти без остатка), то сопоставляют относительные высоты цоколей террас или так называемых коренных террас.

3. Сопоставление геологического строения террас: возраста, состава и мощности древнего аллювия, а также неаллювиальных горизонтов. Наиболее надежные результаты получаются, когда в разных местах долины удается определить возраст древнего аллювия и по этим данным соединить разрозненные обрывки террас в единые террасовые поверхности.

О принадлежности террас к единому уровню могут свидетельствовать и такие факты, как однотипность фациального состава аллювия, черты сходства его гранулометрического и вещественного состава, окатанности материала, наличие горизонтов, свойственных только данному террасовому уровню.

Однородность аллювия определяется главным образом однородностью климатических, гидродинамических условий, тогда как различия возникают преимущественно вследствие пестроты геологического строения коренного ложа долин и структурно-тектонической обстановки.

4. Сопоставление террасовых рядов и террасовых комплексов. Этот способ основан на том, что речные террасы в долинах располагаются в определенной последовательности сверху вниз, образуя вертикальные террасовые ряды. В каждом таком ряду наблюдается определенное количество террас, отличающихся своими морфологическими и геологическими признаками. К числу существенных признаков, по которым удобно строить и сравнивать между собой вертикальные террасовые ряды, принадлежат относительная высота и ширина террас, высотацоколя, мощность аллювия, а при детальных исследованиях также данные о его фациальном, гранулометрическом и вещественном составе.

Сравнение вертикальных террасовых рядов легко осуществить путем наложения (совмещения) серии поперечных профилей или других графиков, характеризующих вертикальный террасовый ряд. С. В. Лютцау (1964) предложил составлять графики средних превышений террас одной над другой, колебаний высот поверхности террас, относительных высот цоколей, мощности аллювия, вещественного состава аллювия, например процентного содержания галек из устойчивых к выветриванию пород. Можно также составлять комплексные или полные графики с характеристикой террасовых рядов сразу по нескольким показателям, например превышениям и колебаниям высот поверхности террас или по превышениям террас и мощности их аллювия (рис. 8).

Изучение вертикальных террасовых рядов приводит к необходимости выделения террасовых комплексов и даже указывает для этого наиболее подходящие признаки. Самый простой (цикловой) комплекс состоит из одной цикловой террасы и серии тяготеющих к ней террас врезания или аккумуляции. Несколько смежных цикловых и внутрицикловых террас объединяют в более сложные группы, или комплексы, по некоторым общим для них признакам, и в первую очередь по возрасту. Одновременно учитывают тип террас, их морфологические и морфометрические признаки, геологическое строение.

Отдельные террасы и террасовые комплексы удобно сопоставлять (увязывать) между собой графически с помощью продольного профиля, который в законченном виде представляет собой важный этап на пути обобщения результатов геоморфологического анализа долины. Сначала строят продольный профиль меженного уровня реки. Затем проводят линии заложенных поперечных профилей, на которых в соответствии с относительными высотами и геологическим строением террас отмечают их площадки, ложе (плотик), механический состав аллювия с выделением отдельных его горизонтов (базальный галечник, русловой песок, пойменный наилок), по возможности также другие характеристики аллювия, например, петрографический состав галечников, хотя бы в обобщенных показателях (из устойчивых или неустойчивых пород), основные минеральные компоненты шлихов и т. п. Вертикальный масштаб и его соотношение с горизонтальным масштабом должны быть таковы, чтобы не получилось сильных искажений профиля и в то же время чтобы можно было изобразить мощность аллювия различных террас. Наряду с дневными отмечают также погребенные террасы: их площадки, ложе и аллювий, горизонты погребенных почв и торфяников. Между поперечниками на продольный профиль наносят все обрывки террас. Около каждого останца террасы индексом обозначают возраст аллювия. Условными линейными знаками проводят самый высокий уровень воды во время разлива и уровень самых глубоких участков русла (плесов). Ниже ложа современного аллювия целесообразно изобразить геологическое строение коренных отложений (их литологический состав, структуры), а над уровнями самых высоких террас провести контуры подступающих к долине водораздельных форм рельефа. Профиль можно считать законченным лишь после того, как разрозненные обрывки террас с различными высотами будут на нем соединены пунктирными линиями, представляющими продольные профили террас (рис. 9).

Рис. 9. Фрагмент продольного профиля речных террас: 1- песок; 2 — галечник; 3 — плотик; 4 — отмеченные площадки террас; 5 — продольные профили террас; 6 — продольный профиль уровня реки в межень; 7 — номер скважины; 8 — номер шурфа; 9 — номер обнажения.

Если позволяет масштаб продольного профиля долины и полученные материалы, то наряду с профилями террасовых поверхностей проводят профили ложа аллювия, показывают геологическое строение террас на всем протяжении, чтобы выявились изменения мощности аллювия, его состава и переходы в осадки другого (неаллювиального) происхождения (например, флювиогляциального, морского), наносят кроющие (лессовые, моренные и др.) горизонты. Когда продольные разрезы террас частично или полностью совмещаются, то геологическое строение одной из них показывают в разрывах другой. Целесообразно также составлять продольный профиль (разрез) каждой террасы отдельно в виде серии смежных рисунков.

При отсутствии сведений об истинной высоте террас, когда эта высота колеблется в некоторых пределах, каждый террасовый уровень на продольном профиле выделяют не линией, а полосой, ширина которой соответствует амплитуде колебаний высот от бровки до тылового шва.

На основании изучения продольных профилей террас и русла можно судить о причинах, вызвавших образование террас и их деформаций. Такие причины могут быть связаны с тектоническими движениями, изменениями климата, колебаниями базиса эрозии и с другими явлениями, включая гидродинамические особенности самой реки.

При анализе продольного профиля русла и речных террас необходимо прежде всего учитывать степень выравненности потоком транспортирующей способности вдоль долины. Продольные профили могут быть выработанные и невыработанные (Маккавеев, 1955). Выработанный продольный профиль характеризуется установившимися определенными соотношениями между уклоном и транспортирующей способностью потока, обеспечивающими транзит наносов на всем его протяжении. Невыработанный продольный профиль отличается тем, что транспортирующая способность реки не выровнена, т. е. в отдельных отрезках реки или по всей реке наблюдается более высокая интенсивность аккумуляции или эрозии.

Даже в стадии относительного выравнивания транспортирующей способности продольный профиль реки бывает осложнен рядом волн или ступеней нетектонического происхождения. Увеличение содержания наносов в потоке, увеличение крупности аллювия сопровождается увеличением уклона, и наоборот. Содержание и крупность наносов, в свою очередь, зависят от физико-географических и геологических условий (от глубины долины, прочности вскрываемых рекой коренных пород и пр.).

Таким образом, в продольном профиле русловых потоков, даже в тех случаях, когда на них не оказывают влияния дифференцированные тектонические движения, всегда наблюдается закономерное чередование отрезков с уклонами различной величины, образующих серии ступеней или пологих. волнообразных изгибов (не считая порогов и водопадов). Эти ступени относительно устойчивы и могут прослеживаться одновременно в продольных профилях террас и современного русла.

Геотектоническая обусловленность многих деформаций русла и террас выявляется при анализе продольного профиля долины или даже небольшого ее отрезка. Террасы образуют антиклинальные или синклинальные изгибы с хорошо прослеживающимися крыльями; они то погружаются друг под друга и под современное дно долины, то «выныривают» из-под него и вновь увеличивают свою высоту. В областях погружения террасы широкие, сложены констративным аллювием значительной мощности. В областях поднятия террасы узкие, эрозионные с высоким коренным цоколем, русло образует врезанные меандры.

Более сложно интерпретируются деформации, которые вызываются общими поднятиями или опусканиями земной коры, сводовыми или складчатыми изгибами большого радиуса, охватывающими уже не часть речной долины и даже не одну долину, а несколько речных систем, разделенных поднятиями. В этом случае о тектонических движениях судят по профилю террас на протяжении всей долины или даже нескольких долин, расположенных на различных элементах изучаемой структуры. Плавное увеличение относительной высоты террас к верховьям, т. е. веерообразное их удаление друг от друга вверх по долине, обычно интерпретируют как результат более интенсивных поднятий в верхнем течении реки. Подобное расхождение террас в долинах, падающих со склонов хребта в противоположные стороны, объясняют сводовым поднятием хребта. Сближение террас вниз по долине и последующее их погружение одна под другую с образованием погребенных террас в предгорьях служат признаками идущего одновременно со сводовым поднятием" хребта погружения его предгорий, совершающегося обычно в области передового и межгорного прогибов (рис. 10).

Рис. 10. Продольный профиль террас Кубани (Сафронов, 1956): 1 — уровень покровных галечников; 2- уровни террас

По относительной высоте, взаимному расположению расходящихся или сходящихся террас на продольном профиле, последовательности их погружения под более молодые уровни судят о направлении, размахе, интенсивности движений земной коры, миграциях формирующихся тектонических структур. Например, последовательное смещение в сторону от оси хребта пунктов погружения более молодых террас указывает на расширение площади поднятия и отодвигание или сокращение площади передового или межгорного прогибов. Аналогичная картина может сложиться и без вмешательства тектонических сил в результате закономерно идущего развития продольного профиля реки с относительно выровненной транспортирующей способностью (Маккавеев, 1955).