Общие представления о деятельности текучей воды и создаваемых ею формах рельефа

Рельеф (фр. relief, от лат. relevo — поднимаю) — совокупность неровностей суши, дна океанов и морей, разнообразных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития. Слагается из положительных (выпуклых) и отрицательных (вогнутых) форм.

Рельеф образуется главным образом в результате длительного одновременного воздействия на земную поверхность эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних) процессов.

Наиболее активный фактор переноса частиц горных пород на Земле — текучая вода. Во время дождя вода стекает по всей поверхности склона, сток постепенно концентрируется в струи, и те роют для себя углубления, борозды. Вода стекает в ручьи и реки. Даже равнинные реки, уклон которых очень мал и скорость течения сравнительно невелика, переносят огромное количество твердого материала; горные же реки, имеющие гораздо большую скорость течения, способны перемещать не только песчаные и глинистые частицы, но и крупные валуны.

Флювиальное рельефообразование — один из важнейших литодинамических факторов развития рельефа нашей планеты. Водные потоки суши осуществляют огромную работу, приводящую к созданию обширного комплекса специфических флювиальных форм рельефа и постоянному перераспределению вещества на земной поверхности.

Воды, попадающие на земную поверхность и текущие по ней, называются поверхностными текучими водами. Это струи, возникающие при выпадении дождя и таяния снега, ручьи, речки и реки, вплоть до величайших рек мира. Движение поверхностных вод производит огромную геологическую работу. Чем больше масса воды, тем больший объем рыхлого материала она может перенести, тем большую геологическую работу она производит. Поверхностные воды являются сильнейшим геологическим фактором, существенно преобразующим лик Земли. Геологическая работа складывается из смыва, размыва, переноса продуктов разрушения горных пород и отложения (аккумуляции) этих продуктов. По характеру и результатам деятельности поверхностных вод можно выделить три их вида: плоскостной безрусловый склоновый сток; сток временных потоков; сток постоянных водотоков.

Во время выпадения дождей и таяния снега вода стекает по наклонным поверхностям и по склонам возвышенностей, холмов и гор или в виде сплошной пелены или густой сети отдельных струек. Живая сила таких струек весьма невелика, и вода захватывает только мелкоземистый материал, подготовленный выветриванием, и перемещает его вниз по склону. Происходит склоновый плоскостной смыв. Часть смываемого рыхлого материала отлагается в нижней части склона или у его подножия, т. е. там, где снижается сила водных струек. Подобный процесс называют делювиальным (от лат. «delio» — смываю), а возникшие в результате действия этого процесса отложения — делювием.

Делювиальные отложения располагаются в виде шлейфов, которые имеют наибольшую мощность у подножия склона. Наиболее характерны протяженные делювиальные шлейфы в пределах равнинных рек степных районов умеренного пояса, также субтропического и тропического поясов в зоне сухих саванн. В равнинных областях в составе делювия принимают участие главным образом суглинки и супеси.

В общем балансе флювиальных процессов преобладает эрозия. Это видно из того, что крупнейшие флювиальные формы рельефа (речные долины, овраги, балки) являются отрицательными, т. е. связанными с безвозвратной потерей части материала, который уносится потоком в конечный бассейн (озеро, море, аккумулятивная равнина) и там отлагается в виде осадочной породы. Аккумулятивные флювиальные формы рельефа (речные перекаты, прирусловые валы, пролювиальные конуса выноса и др.) имеют меньшие размеры и часто представлены осложняющим микрорельефом внутри более крупных отрицательных форм.

Эрозия (лат. erosio — разъединение) — разрушение горных пород и почв поверхностными водными потоками и ветром, включающее в себя отрыв и вынос обломков материала и сопровождающееся их отложением. Один из мощных экзогенных процессов рельефообразования текучими водами. Ее величина зависит от массы и скорости текучих вод, от количества и жесткости переносимых водой частиц, от степени растворимости горных пород. Эрозия наблюдается только там, где не вся живая сила расходуется на перенос и преодоление сил сопротивления. В противном случае часть переносимого материала отлагается — аккумулируется. На протяжении реки участки, где преобладает эрозия или аккумуляция, чередуются. Эрозией называют процесс углубления водотоком своего русла (глубинная эрозия) и расширение его в стороны (боковая эрозия). Глубинная и боковая эрозия — две стороны одного процесса. Они всегда действуют синхронно, но одна из них, как правило, преобладает. О преобладании той или иной эрозии можно судить по форме поперечного профиля долин. Узкие долины с высокими крутыми склонами образуются за счет интенсивной глубинной эрозии. Широкие плоскодонные долины формируются в условиях преобладания боковой эрозии. Эрозия водотока складывается из уноса водой обломочного материала, корразии (обтачивания) дна влекомыми по нему крупными частицами и их частичного растворения Корразия — процесс механического обтачивания, истирания, шлифования и высверливания горных пород движущимися массами обломочного материала, перемещаемого водой, ветром, льдом и другими факторами или смещающегося под действием силы гравитации по склонам (при этом обтачиваются сами обломки).

Характер эрозионной деятельности тесно связан с положением базиса эрозии. Базис эрозии (греч. basis — основание и лат. erosio — разъединение) — место впадения водотока (реки, ручья) в другую водную систему, ниже уровня которой прекращается роющее действие воды и углубление дна водостока (рисунок 1):

Рисунок 1 Базис эрозии.

Как правило, базис эрозии связывают с уровнем воды в конечном для данного водотока бассейне. Уровень мирового океана является общим базисом эрозии. Соответственно реки, впадающие в другие реки или озера, в своей эрозионной деятельности ограничены местными базисами эрозии.

Базисом эрозии (общим или местным) регулируется эрозионная работа водотока снизу вверх по течению. Водоток стремите выровнять свое падение путем эрозии на одних участках и аккумуляции на других. Происходит выравнивание русла по всей длине его смоченного периметра. Таким образом, вся гидрологическая система выше базиса эрозии стремится достичь равновесного состояния, которое описывается продольным профилем равновесия.

Твердым стоком называют всю массу переносимого рекой влекомого материала. Осуществляется он следующими способами: а) волочением по дну; б) сальтацией — движением частиц в турбулентном потоке; в) движением во взвешенном состоянии; г) в растворе; д) с плавающими льдами. Величина твердого стока зависит не только от эрозионной способности вод, но и от количества материала, поступающего в русло со склонов. С высоких берегов горных рек и длинных склонов плоскогорий в русло попадает много обломков — продуктов физического выветривания. Это усиливает корразию дна, но лишь до тех пор, пока не наступит перенасыщение русла обломками. В этом случае вся энергия потока будет тратиться на перенос твердого материала, а глубинная эрозия прекращается. Малым твердым стоком обладают реки, вытекающие из крупных озер. К их числу относятся Нева, Ангара, Св. Лаврентия, Ниагара.

Речные наносы называют аллювием. Аллювий состоит из обломков разной крупности и различной степени окатанности. Он отличается от других генетических типов терригенной формации сортированностью материала. Степень окатанности и сортированное обломков зависит от длительности их пребывания в активной среде потока. Окатывание происходит главным образом в результате многократных соударений частиц и их трения друг о друга. Сортировка осуществляется по удельному весу и размеру. Аллювий в реке может неоднократно переотлагаться и снова подхватываться потоком при увеличении его транспортирующей способности во время половодий. Со временем частицы, перемещающиеся из верховьев реки по направлению к устью, все больше измельчаются и истираются. Меняется их состав в процессе растворения и истирания менее прочных минералов и пород. Однако всегда присутствует дополнительный привнос нового, еще необработанного рекой, материала за счет эрозии бортов долин, поступления в русло склонового и необработанного материала русел временных водотоков и малых рек.