Вплив на геологію поверхневих вод
Відео: Вплив слів на пам`ять води. Цікаві досліди з водою.
Зміст
Геологічна діяльність поверхностнихтекучіх вод
Відео: ЩО БУДЕ, ЯКЩО НАПРАВИТИ ЗВУК НА ВОДУ?
Атмосферні опади, випадаючи на денну поверхню, розподіляються разлічнимобразом. Частина з них просочується в глибину і йде на поповнення підземних вод, частина випаровується в атмосферу, а інша частина стікає на поверхні, утворюючи поверхневий стік, який ділиться на базарною і лінейний.Геологіческая робота поверхневих текучих вод залежить від маси води та швидкості руху. Чим більше маса води і швидкість її течії, тим більше совершаемаяработа. Здатність води виробляти роботу може бути названа її живою силою, яка визначається за формулою:
,де К - жива сила води-m - маса-v - швидкість течії
геологічна діяльність поверхневих текучих вод складається з: 1 - змиву-2 - розмиву (ерозії) - 3 - транспортування продуктів разрушенія- 4 - аккумуляцііпродуктов руйнування.
Базарною стік. При площадковому стоці вода тече по всій поверхні наклонногосклона в місцях, де час від часу йдуть сильні дощі.
Геологічна діяльність майданного стоку проявляється в змиві мелкозерністогообломочного матеріалу (алевритового, піщаний). Максимально змив проявляється разом позбавлених рослинності, на рівних схилах. За один сильна злива пріплощадном змиві може бути знесений шар пухкого матеріалу товщиною в несколькомілліметров. З басейну рівнинних річок (р. Міссісіпі) за один мільйон летсносітся шар потужністю до 50 м, а з басейнів гірських річок (Кавказ) - до 250 м.
Рис.13. види ерозії
Лінійний стік. При лінійному стоці рух води здійснюється у вигляді лінейнонаправленних потужних струменів і потоків у вибоїнах, ярах і річкових долінах.Лінейний стік ділиться на тимчасовий і постійний.
Руйнівна діяльність будь-якого водотоку називається ерозія. Розрізняють Тривід ерозії: донна, бічна і регресивна (рис.13).
Співвідношення донної, бічний і регресивною ерозії змінюється на різних стадіяхразвітія річкової долини.
Граничний рівень, до якого прагне водотік і глибше якого врезаетсяводоток не може називатися базисом ерозії. Загальний базис ерозії - уровеньмірового океану. У районах сухого клімату роль базису ерозії грають поверхностьпредгорних рівнин.
Поздовжній профіль динамічної рівноваги
Зниження базису ерозії змінює режим потоку і порушує рівновагу між ерозіейі акумуляцією, тому що в приустьевой частини збільшується ухил русла і возрастаетскорость течії (але кількість води залишається колишнім). Водотік начінаетуглублять своє русло доти, поки ухил його не стане колишнім (рис.14).
Мал. 14. Схема формування поздовжнього профілю рівноваги:
а - до зміни базису ерозії, б - після зниження базису ерозії
2. Q1 +Q2 gt; Q3 -в перетині (А) відбувається акумуляція уламкового матеріалу, тому що егопрівносіться більше, ніж виноситься.
3. Q1 +Q2 = Q3 -вся енергія водотоку витрачається на перенесення матеріалу. У перетині (А) не відбувається ні ерозії, ні акумуляції
Поздовжні профілі, у яких в різних перетинах співвідношення між (Q1 +Q2) І Q3 різні, називаються не виробленими. І профілі, в яких ці співвідношення врівноважені, тобто. (Q1 +Q2) = Q3 -називають виробленими.
Будь водотік весь час прагне виробити поздовжній профіль дінаміческогоравновесія стосовно до існуючого в даний момент положення базісаерозіі. У будь-якій точці такого профілю спостерігається рівновага між живою сілойводи, кількістю переноситься матеріалу і опірністю дна порід наразмив.
Така схема вироблення поздовжнього профілю рівноваги річки при условііоднородного складу розмивних його порід. При чергуванні м`яких і твердихпород в руслі річки утворюються пороги.Якщо річка протікає по поверхні з розчленованим початковим рельєфом, врусле її утворюються водоспади.Один з найбільших водоспадів світу - Ніагарський, розташований на кордоні США іКанади. Ширина його 914 м, висота падіння води 50 м. Великі водоспади відомі в Африці (Вікторія, висота падіння води 120 м), в Південній Америці (Ігуасу, 72 м), Вінд (Джерзоппа, 249 м), в Новій Зеландії (Сатерленда, 580 м) і ін. В СССРкрупние водоспади знаходяться на Кавказі, Тянь-Шані, Памірі.
Діяльність тимчасових водотоків
На рівнинних ділянках, складених пухкими товщами і де проявляються лівневиеосадкі, діяльність тимчасового лінійного стоку зводиться до оврагообразованію.Развітіе ярів починається з лощини - це слабо виражене зниження наповерхні схилу, в якому збираються поверхневі води і концентріруетсяводоток. Якщо водотік досяг певної сили, то виникає ерозіоннаяритвіна, яка в подальшому перетвориться в молодої яр, а потім в зрелийовраг. Дно у зрілого яру покрито відкладеннями - пролювій. Поздовжній профільвиработан і припинилися донна і регресивна ерозії. Якщо дно зрілого оврагадостігает рівня грунтових вод, то виникає молода (річкова) долина, якщо немає -то яр може залишатися в такому вигляді дуже довго, схили його виполажіваются, заростають і він перетворюється в балку.
 |
Мал. 16. Морфологія сухої долини (а) і будова сухий дельти (б)
У гірських районах в результаті діяльності тимчасових водотоків утворюються сухіелога і долини, які морфологічно чітко виражені (рис.16, а). у верхів`ї оніімеют водозбірний цирк, а на виході з логу формується конус виносу (або сухаядельта), складена пролювій (рис.16, б). відкладення тимчасових водотоків (пролювій) характеризується поганий обкатана і сортуванням.
Діяльність постійних водотоків
Діяльність постійних водотоків багато в чому визначається їх режимом (колічествомі рівнем води-швидкістю течії), який протягом року змінюється і залежить отспособа харчування річок.
В процесі своєї діяльності постійні водотоки вирабативаютерозіонно-акумулятивні форми рельєфу, які отримали назву - речниедоліни.
Мал. 17. Елементи річкової долини
У поперечному перерізі річкові долини можуть мати різну форму у вигляді глубокіхканьонов, V - подібну форму або плоскодонну (ящікообразную). Форма і размеридолін поступово змінюються в процесі розвитку річкової долини (рис. 17).
Перенесення і відкладення видатків
Річки переносять уламковий матеріал різної розмірності - від великих валунів домелкіх мулистих частинок. Чим більше швидкість течії води, тим більше крупниеобломкі переносить вода.
Весь матеріал, який переносяться річками і потім відкладається називаетсяаллювіем. Алювій може переноситься трьома способами: а) - їх вабить - тягнеться іперекативается по дну русла- б) - в підвішеному стані-в) - в растворенномвіде.
Ваблені по дну уламки і зважені частинки називають твердим стоком рекі.Обломочний матеріал, переміщуваний річкою по дну, підсилює глибинну ерозію, асам поступово подрібнюється, стирається і обливали - утворюються валуни, галька, гравій, пісок. Розмір і маса уламків перекочуються по дну, пропорційна шостого ступеня швидкості течії. При швидкості течії 0.3 м / секпереносітся по дну дрібний пісок, а при швидкості 2.0 м / сек - велика галька (до10 см).
Значна кількість мінеральної речовини (до 40%) переноситься врастворенном стані. За даними М. Н. Страхова, в розчиненому состоянііпереносятся легкорозчинні солі (NaCl, KCl, MgSO4,CaSO4), Карбонати (CaCO3,MgCO3, NaCO3) і кремнезем. Причому, на частку карбонатів доводиться до 60% іонного стоку, а сульфатні і хлорідниесолі відіграють помітну роль тільки в водах річок посушливих областей. У небольшомколічестве в розчиненому стані містяться сполуки Fe і Mn, коториеобразуют справжні і колоїдні розчини.
Слід зазначити, що співвідношення твердого стоку річок і розчинених речовин неоднозначні для річок різних областей. Так, в гірських річках, що відрізняються большойскоростью течії, явно переважає твердий стік, особливо суспензії (б) І співвідношення а Б В = 0.86: 6.8: 1. Прицьому ваблені по дну уламки (а) Представлені переважно галечниками і великими валунами, а у зважать (б) переносяться піщані і більш дрібні частинки. Інша картина в рівнинних річках, гдепреобладает стік розчинених (в) Речовин і співвідношення а Б В = 0.05: 0.56: 1.
Серед донних ваблених уламків переважають піщані частинки, а у зважать частинки менше 0.1 мм.
Як уже зазначалося, відкладення, що накопичуються в річкових долинах, називаютсяаллювіем (лат. «Алювій» - нанос, намив). Вони складаються з уламкового матеріаларазлічной зернистості, ступеня окатанности і сортування. Розрізняють тріразновідності аллювия: руслової, заплавний і страічний.
Руслової алювій, як правило, самий грубий (крупнозернистий пісок, гравій, галечник). Розмір його уламків залежить від швидкості течії води в руслі. Онобладает косою шаруватість з нахилом шарів в напрямку течії річки.
Заплавний алювій - це значно більше дрібнозернистий, ніж руслової. Так, наприклад, руслової алювій представлений галечниками, а заплавний - пескамі.Почему заплавний алювій дрібніше? Під час паводку вода виходить з берегів, розливається по заплаві і швидкість її течії різко падає. На зрозумію вона виносітболее невеликий матеріал, ніж несе в руслі, де швидкість течії більше. Пойменнийаллювій володіє горизонтальної, слабоволністой і лінзоподібної слоистостью.
Старічной алювій представлений найчастіше тонкообломочного глинистими частинками ібогат органічними залишками, які утворюються при заростання старіцрастітельностью.
Потужність алювіальних відкладень в долинах річок визначається рівнем (висотою) підйому паводкових вод і в цьому випадку вона називається нормальноймощностью. У рівнинних річках вона коливається від 10 - 15 до 30 м. Нормальнийаллювій завжди має двошарове будову: внизу шар руслового більш грубогокосослоістого аллювия, а вище він перекритий шаром заплавного більш мелкозерністогоаллювія.
Щорічно в моря і океани ріками виноситься майже 20 млрд.т - тверді частіци.Так, наприклад, р. Амудар`я виносить 45 млн.м3,р. Міссісіпі gt; 200 млн. Т., А р. Хуанхе - до 1000 млн.м3 твердогостока. Більша частина цього матеріалу акумулюється в дельтах річок. Дельта - етоучасток суші, який утворюється за рахунок наносів аллювия в прибережній частині моря.Площадь дельти р. Олени становить 45 тис. Км2,а дельта р. Хуанхк - 500 тис. Км2.дельтові опади утворюють величезні лінзи потужністю до 15 км і об`ємом 5´-106 км3 (Р.Ганг і Брахмапутра в Індійському океані). Потужність дельтових опадів р. амазонкісоставляет 12 км. У таких лінзах накопичується значна кількість органіки, яка в подальшому бере участь в нафтоутворення.
Стадії розвитку річкової долини
Протягом часу існування річка переживає періоди юності, молодості, зрілості і старості.
У період юності поздовжній профіль рівноваги річки ще не вироблений. Річка течетпо нерівному рельєфу, регіональний ухил її русла на всьому протязі чрезвичайнокрутой, швидкість течії веліка- подекуди відокремлюються окремі ділянки, розвиток яких контролюється місцевими базисами ерозії. На цій стадііразвітія річки відбуваються посилені процеси глибинної (донної) ерозії, коториепріводят до інтенсивного поглиблення русла. Бічна ерозія в цей час майже непроявляется, так як енергія річки в основному спрямована на руйнування ложа іперенос продуктів руйнування. Швидке поглиблення русла призводить до образованіюдолін, мають V-подібну форму. Коефіцієнт звивистості річки на цій стадіімінімален.
Період юності в даний час переживають багато річок, що течуть у горнихрайонах. Вони, як правило, характеризуються бурхливою течією, наявністю порогів іводопадов. Долини їх мають форму ущелин і каньйонів.
У міру вироблення профілю рівноваги річка переходить в період молодості. Етотперіод настає коли в силу вступає бічна ерозія. В період молодості рекастремітся поглибити своє русло тільки у верхній течії, де ще наблюдаютсяпроцесси глибинної ерозії. В середній і нижній течії річок глибинна ерозіясменяется бічний. Це призводить до незначного розширення її долини, котораяпріобретает U-подібну коробчатую форму. У цю стадію формуються прірусловиеотмелі. Поздовжній профіль річки ще не вироблений.
На стадії зрілості швидкість течії рівномірно зменшується від верхів`їв до устью.Для цієї стадії характерно поява закрутів - меандр, що призводять до увеліченіюкоеффіціента звивистості річки, утворення численних рукавів, по которимвода тече паралельно основному руслу, і виникнення великих аллювіальнихравнін заплави.
Для визначення стадії старості річки ясно виражених критерії не существует.Счітается, що річка вступає в стадіюстарості, тоді, коли дно її долини досягає ширини, у багато разпревишающей ширину заплави меандруючої річки. На цій стадії відбуваються перенесення іобразуются численні меандри. Річка на стадії старості характерізуетсямаксімальним коефіцієнтом звивистості і перемиває свої заплавні відкладення.
На рис. 18 показана принципова схема освіти меандр. Двігаясьпрямолінейно, струмінь водного потоку (і переносяться нею частки) при повороті руслаударяется про берег. В результаті увігнутий берег інтенсивно підмивається, стає стрімким, а дно річки у увігнутого берега помітно заглиблюється (перетин АА). Какуказивалось вище, швидкість течії зростає в найглибших ділянках русла, так як тут менше позначається тертя води об дно. Отже, у вогнутогоберега швидкість буде більше. У протилежного берега швидкість помітно падає, так як глибина тут менше і, крім того, виникають поперечні прідонниетеченія. Ці течії захоплюють з собою частинки уламкового матеріалу іоткладивают їх у опуклого берега. Саме тут, як правило, і накапліваютсяаллювіальние відкладення. Струмені води, вдаряючись об увігнутий берег, відображаються інаправляются вниз за течією до протилежного берега (перетин ВВ), в свою чергу підмиваючи його. Наетом ділянці берег починає відступати, збільшується кривизна вигину русла рекіі значно розширюється долина. Останнє відбувається не тільки за счетотступанія берегової лінії нижче вигину, а й за рахунок переміщення самих ізгібоврекі вниз за течією. В результаті більшість виступів, складених коренниміпородамі, зрізається і долина набуває плоскодонну форму (перетин СС).
Мал. 18. Схема формування меандр і стариць
1 піднесений Берег 2 - перекат- 3-низький Берег 4 - найбільш глибоке місце (зазвичай знаходиться нижче максімальнойкрівізни) - 5 - зближені частини крил вигину, схильні до прориву- 6 -колишньому русло- 7 - місце прориву між крилами ізлучіни- 8 - занесеннаяотложеніямі частина колишнього русла- 9 - стержень- точками показані мілини
Меандри з коротким радіусом розширюються значно швидше, ніж більш крупние.Ето відбувається тому, що всі вигини річки прагнуть придбати радіус крівізнипріблізітельно одного і того ж порядку. З огляду на постійне збільшення крівізнирекі в ході підмиву увігнутих берегів і відкладення матеріалу у опуклих, вершінидвух сусідніх меандр, звернених в одну сторону, сходяться всі ближче, і міжними залишається тільки вузький перешийок. У період повені може статися проривтакого перешийка, основна маса води кинеться в нове, випрямлення руслорекі, а петля виявиться відрізаною. На відрізаною стороні залишається покінутоерусло, що отримало назву стариці. Стариці, як правило, мають у планеподковообразную форму-надалі вони часто перетворюються в болото (див. Рис.18).
У період старості річки в її долині утворюється широка заплава, або пойменнаятерраса, - частина долини, що заливається під час повені і височіє над руслом реків меженний період.
Періоди юності, молодості та зрілості становлять цикл ерозії річки. Большінстворек проходить всі ці стадії розвитку. У ряді випадків все стадії можна наблюдат однієї річки. Наприклад, Терек у верхній течії переживає період юності, вніжнем - це вже зріла річка.
Цикл ерозії річки може бути неповним: в залежності від рельєфу начальнойповерхності і складають її порід річка може відразу вступити в період зрілості, минаючи юність, і т. Д. Особливо це характернодля рівнинних річок. Більш того, вже сформований цикл ерозії може бути порушений, наприклад, після вступу в період старості може знову настати період юностірекі, т. Е. Може статися її омолодження. Цьому сприяє ряд факторів, головними з яких є:
1) зниження базису ерозії, що приводить до збільшення ухилу русла річки івозрастанію швидкості її течії, а також до відновлення донної ерозії;
2) підвищення якої-небудь ділянки річки, що обумовлює зміну її продольногопрофіля і збільшення ухилу русла;
3) зміна клімату району, в якому протікає ріка особливо велике значення має збільшення кількості опадів, що випадають, в результаті чого возрастаетмасса води в реке- до цього ж призводить танення льодовиків у верхів`ях річки, пов`язане з потеплінням клімату.
річкові тераси
Рис.19. Освіта надзаплавних омолодження річки.
а - перший цикл ерозіі- в - друга омоложеніе-
I, II - надзаплавні тераси
Терраса - це майданчик в строенііречной долини відкрита або похована і зобов`язана своїм проісхожденіемерозіонной або акумулятивний діяльності водотоку в попередній цикл розвитку.
Кожне омолодження річки викликає новий цикл ерозії - поява донної ерозії, поглиблення дна, випрямлення русла. При такому поглибленні русла аллювіальниеотложенія, що складають заплаву річки, виявляються вищими нових заплавних опадів пріновом базисі ерозії. Нерозмиті залишки древніх заплав зазвичай утворюють ступенчатиеуступи, що нависають над новою заплавою, і називаються надзаплавних терасами. Чіслотеррас відповідає кількості етапів омолодження (циклів ерозії), коториепережіла річка за час свого існування. Послідовність поглиблення руслапрі виробленні нового профілю рівноваги показана на рис. 19.
Поглиблення річки при її омолодження призводить до того, що стародавні террасирасполагаются вище молодих, піддаються впливам вивітрювання і площадногосмива. Тому молоді тераси зазвичай краще виділяються в рельєфі.
Рис.20. Надзаплавні терраси.а - строеніетерраси- б - типи надзаплавних терас.
1 - заплавний алювій, 2 - руслової алювій, 3 - пісковики в корінному заляганні, 4 - алювій,
5 - осипи. I - уступ- II - бровка- III - терасовою майданчик-IV - тиловий шов-
тераси: V - ерозійна, VI - цокольна, VII - акумулятивна, VIII - цоколь, IX -пойма
Надзаплавні тераси нумеруються від низу до верху - від молодших до стародавніх: надуровнем заплави зазвичай виділяють першу, другу, третю і т. Д.
У будові надзаплавних терас виділяють ряд геоморфологічних елементів -уступ, бровку, террасовіднимі майданчик і тиловий шов (рис. 20, а). Террасиотлічаются один від одного, зокрема, по співвідношенню алювіальних і кореннихотложеній. Так, розрізняють тераси наступних видів (рис. 20, б): акумулятивні (тераси накопичення), ерозійні (тераси розмиву), цокольні (змішані).
До акумулятивним терасах відносять такі, у яких потужність алювію большеотносітельной висоти їх над рівнем річки-весь террасовіднимі уступ таких террассложен алювіальними накопиченнями.
Ерозійні тераси майже цілком складені корінними породамі- на террасовіднойплощадке таких терас алювій відсутній або розташовується у вигляді дуже тонкогопокрова. Ці тераси утворюються при різкому переважанні процесів ерозії надпроцессамі акумуляції в історії розвитку річки. Цокольним терасами счітаютсятакіе, у яких потужність алювію значна, але не перевищує їх висоти- вуступах цих терас нижче товщі алювію оголюються корінні породи, слагающіеоснованіе (цоколь) тераси і вищерозміщених частину схилу долини.
