Геологическая деятельность рек.

Реки производят огромную денудационную и аккумулятивную работу, существенно преобразуя рельеф. Питание рек бывает: снеговое, ледниковое, дождевое, смешанное, за счет подземных вод. Для каждой реки в течение года характерно чередование периодов высокого и низкого уровня воды. Состояние низкого уровня называется меженью , а высокого - паводком или половодьем. Движение воды в реках всегда турбулентное (беспорядочное, вихревое). В поперечном сечении потока максимальные скорости наблюдаются в наиболее глубокой части потока - стержне, меньше - у берегов.

Мощные водные потоки производят большую эрозионную, переносную и аккумулятивную работу. Способность рек производить работу называют энергией реки, или ее живой силой (К). Она пропорциональна массе воды и скорости течения.

В образовании речных долин главная роль принадлежит эрозии. Различают эрозию донную, или глубинную, направленную на врезание потока в породы, слагающие дно русла, и боковую, ведущую к подмыву берегов и, в целом, к расширению долины. Соотношение глубинной и боковой эрозии меняется на разных стадиях развития долины. В начальных стадиях преобладает глубинная эрозия, когда водный поток стремиться выработать свой продольный профиль, который характеризуется значительными неровностями. Река стремиться сгладить эти неровности применительно к уровню моря или озера, в которые впадает река. Уровень бассейна, куда впадает река, определяет глубину эрозии речного водного потока и называется базисом эрозии. Он является общим для всей речной системы. Постепенно в нижнем течении реки уклон продольного профиля уменьшается, приближаясь к горизонтальной линии, уменьшается скорость течения и, следовательно, затухает глубинная эрозия.

Одновременно с эрозией реки при своем движении захватывают продукты разрушения (при выветривании или эрозии) горных пород и переносят их волочением по дну, во взвешенном состоянии, и в растворенном виде. Влекомые по дну и взвешенные частицы принято называть твердым стоком рек.

Грубый обломочный материал усиливает донную эрозию, но и сам измельчается, истирается и окатывается, образуя гальку, гравий, песок.

Одновременно с эрозией и переносом происходит и отложение обломочного материала. Уже на первых стадиях развития реки при явном преобладании процессов эрозии и переноса на отдельных участках частично откладывается обломочный материал. Отложения, накапливающиеся в речных долинах в результате деятельности водного потока, называются аллювиальными отложениями или аллювием (см.рис.).

Различные стадии образования прирусловых отмелей:

А- начальная стадия в плане и разрезе;

Б- расширенная прирусловая отмель различного времени накопления в соответствии с прогрессирующим развитием мендры.

Речные долины -Атмосферная вода, стекающая по поверхности суши, производит на ней борозды размывания (см.). В зависимости от уклона местности, свойств почвы, массы воды борозды эти достигают порою гигантских размеров, типичным примером чего являются так назыв. барранкосы, т. е. громадные борозды размывания, идущие от вершины вулканических конусов к их подножию и особенно типично развитые у вулканов о-ва Явы. В пустынях, где дожди, хотя и редкие, достигают часто размеров громадных ливней, борозды размывания в сухое время года напоминают своей величиною покинутое высохшею рекою ложе: возможно, что многие указания на старое русло р. Амударьи в Закаспийской пустыне относятся к подобным следам размывания в пустынях. Борозда размывания в своей чистой форме постепенно расширяется от верхних частей к нижним и в поперечном сечении представляется равнобедренны м треугольником с вершиной, обращенной вниз, или имеет форму латинского V. Такая борозда размывания является прототипом речной долины. Однако целый ряд различных условий оказывает обыкновенно такое сильное влияние на первичную форму Р. долин, что выяснить их образование в большинстве случаев, особенно у крупных рек, представляется очень сложной задачей. V-образная форма речных долин наблюдается обыкновенно только в верхнем течении горных рек, где размывание настолько интенсивно, что влияние других агентов на форму Р. долин почти незаметно. Однако вид Р. долины потерпит значительные изменения, если она будет заполнена ледником; последний расширит узкую нижнюю часть V-образной Р. долины, не углубив ее значительно, т. е. придаст ей в поперечном разрезе форму латинского U. Во многих местностях, покрытых некогда громадными ледниками, можно наблюдать обе формы Р. долин и даже в одной и той же долине верхняя ее часть может иметь U-образную форму, сменяющуюся несколько ниже V-образной. Это показывает, что долина была выполнена в верхней своей части ледником, который и изменил здесь ее форму. На известной высоте ледник таял, и отсюда вниз долина сохранила первоначальную V-образную форму, усиленную еще размывающим действием воды от тающего глетчера. Но и без помощи глетчера V-образная Р. долина скоро начинает расширяться. В горных странах выветривание идет особенно сильно на той стороне долины, которая богаче количеством жидких и твердых атмосферных осадков, более подвержена действию холодных ветров и т. п. Обломки горных пород заваливают реку сильнее с одного берега, отчего она "отступает" к другому, усиленно его подмывая и расширяя долину. В более низких местностях выветривание не может иметь уже такого значения в деле расширения долины, во-первых, потому, что при значительной уже ширине Р. долины его влияние стушевывается, а во-вторых, и интенсивность его здесь не так велика. Расширение Р. долин стоит здесь в связи с вращением земли вокруг своей оси. Тело, находящееся на поверхности земли на экваторе, движется (благодаря ее вращению) со значительно большей скоростью, чем под более высокими широтами. Поэтому частицы воды, текущие от экватора к северу, будут отклоняться к востоку. Если течение реки обратно - частицы воды отклоняются к западу. В обоих случаях подмывается правый берег. Очевидно, в южном полушарии будет, наоборот, подмываться левый берег. Это объяснение было дано Бэром для долины Волги и носит название Бэровского закона, хотя справедливее было бы назвать его законом Словцова, высказавшего его (по отношению к р. Енисею) за 13 лет ранее Бэра в такой форме: "правый берег всегда возвышен, как у всех сибирских рек, текущих по направлению меридианов: и это условие давно разумели мы, как последствие суточного круговращения земного шара" ("Ист. обозрение Сибири", 1843, II, стр. 196). Если а - скорость вращения земли, b - собственная скорость течения частиц воды, w - географическая широта, то линейное уклонение Х = a∙b∙Sinw, а угловое Y = aSinw. Отступая, река не перестает углублять свое ложе, так что дно Р. долин в поперечном направлении всегда наклонено в одну сторону. Величина этого наклона стоит в прямой зависимости от величины падения реки. Этим путем могут образоваться долины шириною в десятки верст, как у многих рек России - напр. Волга, Енисей и др. Весною река занимает нередко всю их ширину, осаждая массы мелкого ила. Летом река собирает свои воды в немногочисленные каналы, идущие между низкими наносными, "аллювиальными" островами. Направление течения крайне неправильно. Река наносит новые мели там, где раньше были большие глубины, уничтожает старые, меняет свое русло, образуя старицы и озера. Таков тип большинства Р. долин больших рек России. Первичные берега начальной борозды размывания здесь отодвинуты друг от друга на много верст. Дно долины почти ровное, и сама река занимает только ничтожную часть долины. Такая широкая долина может образоваться только тогда, когда боковое размывание реки несравненно сильнее ее вертикального, т. е. когда высота ее падения очень невелика, что является характерным свойством рек равнинных. Количество осадков, отлагаемых здесь рекою, несравненно более ею вымываемых. Поэтому эту часть Р. долин называют нередко областью отложения, противопоставляя ее области размывания. В горах отношения между обеими слагающими размывания обратны, и форма Р. долин ясно указывает на это. Текущая вода, размывая свое ложе вглубь и в ширину, размывает его, конечно, и у самого начала борозды размывания. Начало это поэтому не остается на одном и том же месте, а передвигается медленно, но постоянно все в более и более высокие местности. Если выше лежит озеро, то борозда размывания может, наконец, подойти под него, подкопаться и спустить его воды. Озеро как таковое существовать перестанет, и его ложе делается частью речной долины. Процесс этот, подчиненного и частного значения в местностях горных, весьма важен для равнин, изобиловавших некогда массою озер, обыкновенно в этих условиях весьма неглубоких. Для большинства рек Европейской России можно констатировать их прохождение через ряд озерных бассейнов, играющих, таким образом, видную роль в выработке их широких долин. В других случаях верховье одной реки может подойти к долине другой и прорвать водораздел. Бассейны обеих рек соединятся, и одна из них может превратиться в приток другой. Сильное влияние на образование и форму Р. долины оказывают неровности местности, или ее орография, ее геологическое строение - тектоника и неоднородность строения - петрографический состав.

16) Геологическая работа ледников

Движение ледников. Существенная особенность льда - пластичность, способность течь под давлением. Движение ледника во многом аналогично движению водного потока, отличаясь несравненно меньшими скоростями. Давление в леднике бывает огромным, так как мощность льда в горных глетчерах достигает нескольких сотен метров, а толщина ледниковых покровов Гренландии и Антарктиды достигает 3-3,5 км. В нижней части ледника лёд становится текучим и движется в область с меньшим давлением. Поэтому в полярных странах движущиеся ледники возникают даже на ровной поверхности.

Абсолютная скорость течения льда колеблется от 0,25 мм/час до 1,25 м/час. Но лёд реагирует на мгновенные напряжения как твёрдое хрупкое тело. Поэтому в толще льда часты трещины, особенно в верхней части. Среди них различают поперечные и продольные. Поперечные трещины возникают вследствие трения льда о склоны. Располагаются по краям ледника, направлены косо к берегу и вниз по течению. Продольные трещины возникают в местах расширения ледниковой долины и растекания льда. Особенно густые они на конце языка, в виде веера.

Лёд в леднике расходуется путём таяния (абляция) и меньше - путём прямого испарения в атмосферу. Таяние происходит в основном с поверхности, но частично и у дна под действием давления, которое сильно понижает точку плавления льда. Так, при давлении 2200 кг/см2 лёд может таять даже при температуре - 22°С. Образующиеся талые воды стекают по поверхности ледника, проникают в трещины, движутся на глубине вдоль них, по каналам, протаянным в толще льда. Нередко такие подлёдные и внутрилёдные воды находятся под значительным гидростатическим давлением, иногда выбрасываются из трещины в виде фонтанов. Во льду талые воды могут образовывать резервуары, или карманы с значительными объёмами воды. Так, в 1892 году в Альпах возник карман, содержавший 100 тыс. кубометров воды. Карман внезапно прорвался, вода ринулась с высоты 3000 м, было снесено 2 селения.

Главная форма расхода льда в ледниках, спускающихся в море - обламывание глыб (айсбергов), уносимых течениями.

Особенности и морфология ледников зависят от рельефа, условий питания, стадии их развития. Различают несколько морфологических типов ледников и, в свою очередь, типов оледенений. Прежде всего, это горные и материковые оледенения.

Горные оледенения развиваются в горах выше снеговой линии. Встречаются на всех широтах. Могут слагаться из ледников различных типов, что зависит от высоты гор, площади питания ледника, характера рельефа.

Неполно развитые ледники, почти лишённые языка и практически состоящие из одного фирнового бассейна, так и называются фирновыми (каровыми).

К ним близки висячие ледники, имеющие небольшой язык, выходящий из фирнового бассейна, но не доходящий до дна долины. Поскольку они характерны для горных стран со слабым развитием оледенения, в частности, для Пиренеев, такой тип ледника называется пиренейским.

Более крупные ледники, достигающие в длину десятков километров, обладающие хорошо выраженной областью питания, длинными языками, занимающими дно долины, называют долинными ледниками, или ледниками альпийского типа (Альпы, Кавказ и др.).

В высоких горах с глубокими узкими долинами, острыми пиками условия для образования больших фирновых полей отсутствуют. Снег со склонов сразу скатывается на дно долин, превращаясь здесь в лёд. Подобные безфирновые долинные ледники, как и тип оледенения, называются памирскими.

При мощном оледенении и низкой снеговой границе языки соседних долинных ледников могут выходить на поверхность прилегающей равнины, сливаясь при этом и образуя сплошной ледниковый покров. По леднику Маляспина в районе залива Якутат на Аляске (площадью около 3800 км2) этот тип называется маляспинским типом ледников подножий.

Для высоких широт характерен скандинавский тип оледенения, когда из развившегося на высоких горных плато обширного фирнового поля площадью в сотни и тысячи км2 в разные стороны отходят многочисленные короткие ледниковые языки долинных ледников. Примером может служить массив Юстедаль (юг Норвегии) площадью 943 км2 (площадь главного ледяного щита около 640 км2). Этот тип является переходным к материковому.

Материковые оледенения развиты в полярных странах, где снеговая граница проходит на уровне моря или чуть выше него, поэтому лёд и фирн формируются даже на поверхности низменных равнин. Льды мощной толщей одевают обширнейшие пространства, даже континенты. В настоящее время в чистом виде материковое оледенение существует только в Гренландии и Антарктиде. Площади этих ледниковых щитов указаны выше; мощность в центре гренландского ледникового покрова достигает 3400 м, антарктического - в среднем 2-4 км.

В ледниковых щитах Гренландии и Антарктиды сосредоточены огромные запасы пресной воды. Если бы в результате потепления климата весь материковый лёд растаял, уровень Мирового океана повысился бы на 66,3 м.

17)Геологическая работа подземных вод

Подземные воды играют существенную роль в ходе геологического развития земной коры. Их широкое и повсеместное распространение и подвижность приводят к постоянному взаимодействию с горными породами, к перераспределению вещества, к образованию и разрушению месторождений полезных ископаемых и т. д. Геологическая работа подземных вод прежде всего выражается в химическом взаимодействии с горными породами — в растворении, гидратации, гидролизе, карбонатизации, окислении, выщелачивании, переносе и переотложении вещества.
Растворение, выщелачивание, перенос и переотложение пород подземными водами наглядно проявляются при образовании карста и суффозии.
Суффозией (от лат. suffosio — подкапывание) называется вынос из горных пород подземной водой растворенных веществ и мелких минеральных частиц. Она особенно широко проявляется в лёссах и лёссовидных грунтах и сопровождается проседанием поверхности с образованием небольших суффозионных воронок, западин и блюдец. Суффозия наблюдается на склонах долин, в оврагах, на ровной поверхности (в степях); часто вызывает суффозионные оползни. Карстово-суффозионные процессы развиваются в песчаниках и конгломератах с известковым, гипсовым и другим растворимым цементом. Цемент выносится в растворе, а песок и галька — водой, уже чисто механически. Так создаются иногда значительные подземные пустоты и полости, сходные с глубинными формами карста.
Подземные воды играют большую роль при образовании оползней.
Оползнями называют передвижение масс горных пород по склонам под влиянием силы тяжести. Расположенные на склоне массы делювия не сползают вниз, пока их вес уравновешивается величиной трения любой поверхности как внутри делювиальной массы, так и на границе ее с подстилающими породами. Как только это равновесие нарушится и вес делювия окажется
больше удерживающей его силы трения, произойдет оползень. Схема структуры оползня представлена на рис., на котором видны три его основные части: поверхность скольжения, оползневый уступ и оползневая терраса. Поверхность скольжения — самая существенная часть оползня. При исследовании оползней ее изучают прежде всего. Положение и форма поверхности скольжения позволяют определить контур и размеры оползневого участка, а также установить величину сползающей массы и характер движения оползня. Обычно скольжение происходит по поверхности глинистого или какого-нибудь другого водоупорного слоя (например, поверхности мерзлоты). Наиболее подвержены оползням склоны, сложенные чередующимися водоупорными глинистыми, водопроницаемыми и водоносными слоями, а также породами, легко выветривающимися.
Оползни разнообразны, встречаются в разных условиях и на различной стадии развития, но оползневый рельеф участков, где происходили или происходят оползни, чрезвычайно типичен. В плане такие участки часто имеют форму амфитеатра, образуя понижение на склоне, которое называется оползневым цирком. У подножия склона сползшие породы иногда образуют оползневый вал выпирания. Поверхность оползней покрыта то буграми, то углублениями, то многоуступными обрывами, трещинами и западинами. Масса пород обычно сползает целиком, разбиваясь лишь трещинами, по которым происходят относительные перемещения отдельных частей, но внутреннее строение ее сохраняется.
Действие подземных вод при развитии оползней выражается в следующем.
1. Оползни происходят обычно после дождей, когда породы на склоне насыщаются водой, увеличивается их вес я ослабляются физико-механические свойства. Это — один из основных факторов нарушения равновесия, вызывающих оползни.
2. Другой основной фактор — смачивание грунтовыми водами поверхности скольжения, уменьшающее силу трения.
3. Вода, насыщающая делювий, снижает силу сцепления слагающих его частиц, что также способствует их сползанию.
4. Движение пород вниз по склону облегчается гидродинамическим давлением подземной воды, текущей обычно в направлении перемещения оползня.
А. П. Павлов выделял свободно соскальзывающие, или деляпсивные, и толкающие, или детрузивные, оползни. Движение оползней иногда происходит очень быстро, но чаще они сползают достаточно медленно. Например, оползень горы Соколовой в г. Саратове происходил в течение почти суток, так что все жители разрушенных домов успели спастись.
Для борьбы с оползнями стремятся увеличить прочность склонов. Это достигается лесонасаждением, искусственным выполаживанием склона путем срезания и подсыпки, путем покрытия склона дерном с прошивкой сваями и шпильками. Более надежно склон закрепляется террасированием и постройкой бетонных и каменных стенок. Однако все эти мероприятия дают эффект лишь при закреплении сравнительно небольших оползней. Значительно надежнее мероприятия, преобразующие физические свойства пород на склонах и коренным образом меняющие режим подземных вод. К их числу относится устройство поверхностного и подземного дренажа: перехват воды нагорными канавами, осушение подземными галереями и забивными фильтрами. Применяются также замораживание и цементация оползневых участков. Эти мероприятия очень эффективны, но дорогостоящи.

18) Геологическая работа моря