Діяльність поверхневих текучих вод

Геологічна робота поверхневих вод і їх роль у формуванні сучасного рельєфу

Тема 9.

Контрольні питання

1. Охарактеризуйте основні хімічні реакції, які зумовлюють процеси вивітрювання.

2. Назвіть геологічні фактори, що сприяють потужньому короутворенню.

3. Яка з форм вивітрювання на Вашу думку переважає у Наддніпровському регіоні, в пустелі Сахара, в Антарктиді, у виробках шахт Донбасу?

4. Назвіть кінцеві продукти фізичного і хіміко-біологічного вивітрювання.

5. Як називаються відклади, на яких формується ґрунтовий шар і завдяки чому це відбувається?

6. Чи існує сучасна кора вивітрювання в тій місцевості де Ви постійно проживаєте?

7. Які види корисних копалин утворюються в корах вивітрювання і яким чином?

8. Які способи захисту від вивітрювання господарських об'єктів Вам відомі?

9. Яка зі сторін будинку буде вивітрюватися більш інтенсивно – звернена до півдня чи до півночі?

Джерелом поверхневих текучих вод є атмосферні опади у вигляді дощу, снігу, граду, інею, туману, а також підземні води, що потрапляють у річки та інші водотоки. Стік текучих вод на схилах здійснює колосальну геологічну роботу, внаслідок якої відбувається денудація (водяна ерозія) континентів і утворення різноманітного осадового матеріалу, що складається з уламків мінералів і гірських порід, глинистих часток і розчинних сполук. Стік – це кількість води, що стікає по денній поверхні і потрапляє у відкриті водойми і водотоки. Він складає лише 6 % загальної кількості атмосферних опадів на Землі. Основна їх частина витрачається на випаровування і інфільтрацію через гірські породи, за рахунок чого постійно поповнюються запаси підземних вод. Величина стоку залежить від рельєфу місцевості, наявності рослинності, складу гірських порід і кліматичних умов.

Розрізняють дві форми стоку поверхневих текучих вод - площинний стік (початкова форма) і лінійний чи русловий (кінцева форма).

Площинний стік формується на поверхні схилів тільки у період випадання атмосферних опадів або швидкого танення снігу і здійснюється вздовж густої мережі дрібних борозночок та жолобків.

Лінійний стік виникає після злиття вод площинних стоків у єдиний русловий потік.

Денудаційна робота площинного стоку виявляється у поверхневому змиві продуктів вивітрювання і переміщенні їх у нижні частини (до основи) схилів. Унаслідок цього схили згладжуються, робляться більш пологими, відбувається вирівнювання і загальне зниження рельєфу суші.

Акумулятивна діяльність площинного стоку полягає у накопиченні біля основи схилів делювію – слабовідсортованого уламкового матеріалу з тонкою шаруватістю і характерною плащоподібною формою залягання. У складі делювію переважають супісі і суглинки, які у різному ступені збагачені крупним піском, жорствою, щебенем. Потужність делювію залежить від крутості і довжини схилу, складу порід і змінюється від сантиметрів до 10-15 метрів. На віддалі від основи схилу ці відклади виклинюваються, зменшуючись у потужності до повної відсутності. Делювій поширений уздовж підніжжя пагорбів, бортів річкових долин і гірських схилів.

Делювіальний процес завдає шкоди сільському господарству, оскільки з розораних схилів легко змивається родючий шар. У гірничовидобувному виробництві під впливом цього процесу розширюються породні відвали (терикони), а в кар’єрах відбувається згладжування бортів. На гірських схилах під час дощів пересичений вологою делювій часто втрачає стійкість і у вигляді зсувної маси зміщується донизу.

Лінійний (русловий) стік неоднорідний за своєю структурою. Спочатку він здійснюється у дрібних ерозійних формах – борознах і вимоїнах, яких завжди багато на схилах. Зливання вимоїн утворює більш потужний водяний потік, який виробляє собі в нижній частині схилу поглиблення у вигляді яру. Яри виносять свої води в більш великі долини струмків та балок. Злиття струмків утворює вже русловий річковий стік.

Руйнівна (денудаційна) робота руслового стоку залежить від характеру руху води і її швидкості. Течія може бути ламінарною і турбулентною. Ламінарна, упорядкована течія майже не дає ерозійного ефекту. Турбулентний рух води відбувається безладно, у вигляді завихрень і тому чинить на ложе водотоку ерозійну дію.

Швидкість течії визначається ухилом русла – величиною відношення між перевищенням витоку водотоку над його устям і відстанню між ними по горизонталі. Зі збільшенням швидкості водотоку зростає і його здатність до транспортування уламків, які у свою чергу підсилюють ерозію.

Ложе водотоку руйнується під дією трьох факторів - абразії, гідравлічного виорювання і розчинення. Абразія – це механічне руйнування дна під дією ударів і тертя уламків, які транспортуються водотоком. Вони довбають, стругають, шліфують русло. Гідравлічне виорювання здійснюється за рахунок розклинюючої та підіймальної дії води. Водотік здатний розпушувати, піднімати і перекочувати по дну уламки, а також вибивати і залучати до руху шматочки твердої породи. Розчинення відбувається за рахунок розчинюючої здатності води, яка містить також речовини (діоксид вуглецю, органічні кислоти та інші), що підсилюють цю здатність.

За умовами живлення та режиму руслові водотоки поділяються на постійні чи річкові, що живляться в основному за рахунок підземних і льодовикових вод і тимчасові, епізодичне виникнення яких зумовлено випадінням дощу або активним таненням снігу. До тимчасових відносяться ті водотоки, які приурочуються до будь-яких знижень у рельєфі – борозен, вимоїн, ярів, сухих русел на схилах гір. Характеристику постійних і тимчасових водотоків та наслідків їх діяльності доцільно розглянути окремо.

9.2. Геологічна діяльність річок

Річка – це постійно діючий (протягом багатьох тисяч років) водяний потік, що протікає в долині і має довжину від декількох до тисяч кілометрів.

У будові річки розрізняють виток, русло, гирло і притоки. Поверхня, по якій тече річка, називається річковим ложем. Річка разом із притоками утворює водозбірну площу або басейн річки. Межі басейнів річок, якими звичайно є гори і височини, називаються вододілами. У берегів швидкість течії менша, ніж у середній – стрижневій частині річки.

Денудаційна робота річок здійснюється у формі ерозійної і транспортуючої їх діяльності. Розрізняють глибинну (донну) і бічну ерозії. Перший вид її виявляється у поглибленні русла за рахунок руйнування порід, з яких складається ложе річки. Другий вид ерозії полягає у руйнуванні (бічному підмиві) водяним потоком крутих бортів його долини, унаслідок чого відбувається її поступове розширення. Механізм цього процесу здійснюється за рахунок багаторазових вигинів (меандрування) русла в межах плоскої, донної частини долини. Обидва види річкової ерозії здійснюються одночасно, але у залежності від місця у річці і періоду її розвитку може переважати той чи інший вид ерозії. Так, у верхів'ї річки переважає глибинна, а в пониззі – бічна ерозія.

Кінцева мета річкової ерозії – створення поздовжнього профілю рівноваги річки, що являє собою плавну криву зміни абсолютних позначок висоти дна річки на всьому її протязі – від витоку до гирла. Форма цього профілю залежить від первинного рельєфу місцевості, кількості річкових притиків, міцності гірських порід, що складають річкове ложе, та від інших причин. Унаслідок ерозійної роботи річки її поздовжній профіль поглиблюється, наближається до рівня водойми, куди впадає річка. Цей рівень одержав назву базису ерозії. Ерозійний профіль формується не тільки уздовж усієї річки, але і на окремих її частинах. Це зумовлено наявністю більш міцних порід на окремих ділянках. У таких місцях формуються пороги, перекати, водоспади і вони ж створюють так звані проміжні базиси ерозії.

З часом усі нерівності, по яких тече річка, згладжуються і виробляється її єдиний поздовжній профіль рівноваги. Донна ерозія такої річки припиняється на всьому її протязі, встановлюється рівновага між силами ерозії і міцністю порід.

Поновлення донної ерозії річки, її омолодження може відбутися у тому випадку, якщо завдяки коливальним рухам земної кори збільшується нахил її русла. Це може здійснитися у двох випадках: коли блоки земної кори почнуть опускатися в районі базису ерозії і він знизиться або коли буде відбуватися підйом блоків кори в області верхньої течії річки. І в тому, і в іншому випадках відбудеться збільшення кута ухилу русла. Саме тому у житті річки розрізняють декілька періодів - юність річки, зрілість і старість.

Юність річки характеризується невиробленим профілем рівноваги, великою швидкістю течії. наявністю порогів і водоспадів, V-подібною формою долини у поперечному її перетині.

Зрілість річки настає з наближенням рельєфу річкового дна до профілю рівноваги. У середній і нижній течії річки переважає бічна ерозія. Долина розширюється і здобуває U-подібну форму. Русло часто утворює меандри, а швидкість течії зменшується від витоку до устя.

Старість річки характеризується повсюдним загальним наближенням поздовжнього профілю до рівноважного положення. Як приклад старої річки – сучасна Волга. Сучасний Дніпро має цілий каскад проміжних базисів ерозії у вигляді великих штучних водосховищ, що збудовані уздовж його течії.

Омолодження річки, тобто поновлення донної ерозії може відбутися не тільки як результат руху блоків земної кори, але і за рахунок збільшення маси річкової води, внаслідок зміни клімату або перехоплення річкою вод інших водотоків. У всіх таких випадках у серединній частині старої долини річка за рахунок активізації донної ерозії почне формувати свою нову долину, а піднесені залишки старої долини у вигляді рівних ділянок утворять річкові тераси. Таких терас у річки може бути декілька. Вивчаючи розподіл і висоту терас уздовж річки, можливо відновити історію коливальних рухів земної кори у досліджуваному регіоні.

Транспортуюча робота річки виявляється у переносі уламкового матеріалу шляхом його перетаскування і перекочування по дну, у завислому стані, а також у переміщенні різноманітних розчинних речовин. Максимальний розмір уламків, які здатна транспортувати річка, залежить від швидкості течії. У середньому швидкість переміщення піску дорівнює половині швидкості течії. У процесі донного транспортування уламки гірських порід сортуються, стираються, обточуються та шліфуються, здобуваючи округлі форми. Цей процес називається коразією. Кінцева її стадія – повне стирання уламків. Швидкість коразії залежить від міцності порід, тобто від їх складу. Так, у середньому при масі 40 г галька, що складається з пісковику стирається протягом 10-15 км шляху, із глинистого сланцю – 30-40 км, вапняку – 40-80 км, граніту – 250-300 км.

Велика кількість матеріалу переноситься в завислому стані. Кількість такого матеріалу у воді визначає її мутність. Так, вода самої мутної річки Хуанхе містить до 34 кг суспензії в 1 м³ (мутність води відкритого океану 0,1 мг/л). Амазонка, наприклад, щорічно в завислому стані виносить в океан майже 1 млрд. тонн матеріалу. Близько 40% усього матеріалу, що транспортується річками, переноситься у розчиненому стані (хімічний стік). Основну його частину складають легкорозчинні солі (NaCl, KCl, MgSO₄, CaSO₄), карбонати (CaСO₃, MgСO₃, Na₂СО₃), різні сполуки заліза, фосфору, марганцю.

Річкові відклади у вигляді різноманітних осадків формуються у долинах і в місцях впадіння річок у водойми. Ці відклади називаються алювіальними і складаються з глини, алевриту, піску. У гірських річках переважають гравій, галька, валуни.

У залежності від місця та умов утворення виділяються різновиди алювіальних відкладів: 1) руслові відклади – найбільш великі уламки, які відкладаються у руслах річок; 2) заплавні – глини, суглинки, дрібнозернисті піски з органічною речовиною, що складають річкові заплави; 3) старичні – супісі, мул з органікою, що розташовані у річкових стариках, лиманах; 4) дельтові – добре відсортований піщано-глинистий матеріал, що складає річкові дельти. Останні утворюються на межі річки та моря і являють собою рівні ділянки суші, що перетинаються численними річковими протоками.

Серед алювію нерідко зустрічаються розсипні родовища внаслідок того, що річки під час руйнування гірських порід вимивають коштовні мінерали, які містяться в них. Перенос уламків супроводжується їх сортуванням за розмірами, формою питомою вагою речовини, з якої вони складаються. Тому однорідні за своїми параметрами уламки утворюють скупчення в окремих ділянках річкового стоку. Так виникають розсипні родовища галечників, піску, золота, платини, каситериту (олов’яної руди), алмазів.

9.3. Геологічна діяльність тимчасових водотоків

Найбільш істотна за своїми геологічними результатами діяльність тимчасових водотоків здійснюється в місцевостях зі складним рельєфом і великою кількістю атмосферних опадів. У таких місцях часто утворюються так звані селеві потоки, а також відбувається активне яроутворення.

Селеві потоки виникають в сухих руслах на схилах, у долинах гірських струмків і малих річок під час злив або швидкого танення снігу. Сель – це бурхливий водно-грязьовий потік, що транспортує невідсортовані уламки гірських порід. Розміри уламків, у залежності від потужності потоку, можуть сягати десяти і більш метрів. Дрібноуламковий та глинистий матеріал попадає в русла селевих потоків унаслідок площинного змиву дощовими водами продуктів вивітрювання з навколишніх схилів.

При виході потоку на рівну ділянку, наприклад, на терасу основної річки, швидкість течії в ньому різко знижується і весь невідсортований матеріал відкладається у вигляді конусів виносу. Такі відклади називаються пролювіальними. Дрібні селеві потоки можуть також формуватися на бортах великих кар'єрів і на териконах. У гірських місцевостях селі являють загрозу для населення, житлових будов та інженерних споруд.

Утворення ярів. Цей процес відбувається в умовах розчленованого рельєфу, на схилах височин, уздовж крутих бортів річкових долин і морського узбережжя. Дуже швидко яри утворюються в пухких породах, які не закріплені кореневою системою деревної рослинності – у глинах, лесовидних глинах, лесах. Цим пояснюється поширення великих ярів на більшій частині території України. Яри формуються у такий спосіб. Дощова вода, що стікає по схилах, найбільшу живу силу здобуває у нижній їх частині. Тому наявність тут будь-яких нерівностей призводить до виникнення борозен, балок, які поглиблюються і перетворюються у вимоїни, а потім і в молоді яри з V-подібним поперечним профілем. Таким чином, подовження яру відбувається знизу вгору шляхом так званої назадньої ерозії.

Подовжній профіль рівноваги яру формується як і у річок. Відповідно до процесів, які здійснюються у яру, його умовно поділяють на три частини - верхню (верхів'я), де відбувається поглиблення дна за рахунок донної ерозії; середню, де здійснюється перенос продуктів руйнування; нижню, де йде накопичення яружного алювію. В усті яру ці відклади утворюють конус виносу. Звичайно яр має декілька приярків, які усі разом утворюють яружну мережу. Згодом, завдяки обваленням крутих бортів та їх площинному змиву, поперечний профіль яружних долин здобуває пологі U-подібні обриси, на дні з'являється деревна рослинність і молодий яр перетворюється в старий, а той потім у балку. Яроутворення завдає величезної шкоди. Воно призводить до осушення цілих областей, через те що дренуються підземні води і збільшується випар ґрунтової вологи. Знижується рівень ґрунтових вод, поступово зникає рослинність. За цим відбуваються процеси вивітрювання та ерозія ґрунту, внаслідок чого родючі землі перетворюються у пустирі. Заходи боротьби з яроутворенням передбачають регулювання стоку атмосферних вод за допомогою бетонних дренажних канав, зміцнення схилів шляхом посадки деревної рослинності, спорудження загат уздовж русел ярів, завалювання їх верхів'їв камінням та ін.

Дата добавления: 2014-01-07