реферат геология. Реферат по теме Геологическая деятельность рек и эрозионные формы рельефа студент Ваганов Д. И
 Скачать 1.89 Mb.
|
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ РЕКРеки — это непрерывно действующие русловые водотоки, собирающие атмосферные осадки и подземные воды с обширных территорий, называемых водосборными бассейнами. Около 68 % суши планеты дренируется реками, которые стекают в океаны и моря. Около 20 % воды, ежегодно выносимой реками, принадлежит Амазонке — величайшей по водности реке нашей планеты. Второе место по водности занимает река Конго. Самая длинная река мира — Нил (6671 км) — не является самой водообильной, и бассейн у нее далеко не самый большой. Крупных рек (длиной более 1000 км) на Земле около полусотни. Общая протяженность их составляет 180 000 км. Крупнейшие реки России — Волга, Обь, Енисей, Лена, Амур — несут половину всей речной воды страны, а их бассейны занимают больше половины ее площади. В России самая длинная река — Обь, а самый большой расход воды у Енисея (19 800 м3/с). Река может начинаться с небольшого родника (например, Волга), озера (Ангара, Нева) или болота (Днепр, Западная Двина). Горным рекам жизнь часто дают талые воды ледников. Место, где река начинается, называется истоком. Впадая в другую реку, озеро или море, река образует устье. Не все реки текут в моря и океаны. Одни (например, Волга, Амударья) впадают в бессточные озера, другие теряются в пустынях. Существуют временные водотоки (крики в Австралии, вади в Северной Африке), вода которых расходуется на испарение и не доходит до океана. В течение года в реках чередуются периоды высокого (паводок, половодье) и низкого (межеиь) стояния воды. Время проявления половодья зависит от питания рек (снеговое, дождевое, смешанное). Во время половодий количество воды в реках увеличивается в 5-20 и более раз, а в многоводные годы — до 100 раз по сравнению с меженью. Изменяется и скорость течения рек. Время проявления половодья и его сроки зависят от питания рек. В реках с преимущественно дождевым питанием половодье приходится на летний период, а со снеговым питанием — на весенний. В реках со смешанным питанием время половодий растягивается до полугода, а максимумы приходятся на летние месяцы. Избыточное количество воды, вызванное половодьями и паводками, приводит нередко к катастрофическим наводнениям, которые стали наиболее часто повторяющимися и опасными стихийными бедствиями. Так, в Китае разрушительные наводнения, связанные с дождевыми паводками, повторяются каждые два года. Настоящей национальной катастрофой стали наводнения на реках Индостана. В России наводнения возможны практически в любой ее части как во время весенних паводков, так и в результате летних ливневых дождей. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАБОТЫ ВОДНОГО ПОТОКАДвижение воды в речных потоках турбулентное (вихревое, беспорядочное), изменяющееся в каждой точке потока по величине и направлению. При таком движении вода полностью перемешивается. Ламинарное течение бывает в реках при очень низких скоростях течения в выровненном русле. Турбулентное движение проявляется в виде водоворотов, что особенно хорошо видно на порогах. Скорость воды в речном русле неодинакова. Она максимальна в середине русла и мала у берегов и дна, где вода испытывает влияние трения. На преодоление трения река расходует 95 % своей энергии. Энергия реки, или ее живая сила и способность производить работу, зависит от количества воды (массы) и скорости течения (являющейся функцией уклонов местности) и определяется формулой: F= mV2/2, где F — энергия потока, т — масса воды, V — скорость течения. Чем больше масса воды и скорость течения, тем больше энергия реки и работа водного потока. Соотношение живой силы потока и материала, переносимого им, определяет, будет ли преобладать эрозия, размыв или аккумуляция отложений или установится равновесие между эрозией и аккумуляцией. Главными факторами, которые контролируют равновесие, являются расход воды, твердый сток и размер осадочных частиц, уклон и форма русла. Расход воды — это количество воды, переносимое потоком через его поперечное сечение за единицу времени (или средняя скорость течения, умноженная на площадь поперечного сечения; в м/с). Расход воды зависит от климата. Количество перемещаемых по дну и взвешенных наносов, проносимых рекой через любое поперечное сечение за определенный промежуток времени, называют твердым стоком. Твердый сток и размер осадочных частиц зависят от климата и экзогенных процессов, с помощью которых осадки попадают в реки. Уклон русла регулируется таким образом, чтобы обеспечивалась скорость течения, необходимая для переноса материала того количества и размерности, которые поступают в реку. Поэтому, если уклон русла мал для переноса осадков, происходит аккумуляция до тех пор, пока уклон не станет достаточным для транспортировки. Если же уклон настолько крутой, что скорость водного потока больше, чем это необходимо для переноса осадков, то его крутизна уменьшается. Возникают новые уклоны, обеспечивающие ту скорость водного потока, которая необходима для переноса осадков. Форма русла (отношение его глубины к ширине) определяется взаимодействием расхода воды, количества осадков, уклона русла и локальных факторов (таких как степень прямолинейности русла, размываемость берегов). В общем случае чем уже русло, тем больше осадков переносится потоком. Изменение расхода воды в реке может быть обусловлено разными причинами. Например, значительное увеличение количества осадков, переносимых рекой, может быть вызвано активизацией склоновых оползневых процессов или антропогенной деятельностью. ЭРОЗИОННО-АККУМУЛЯТИВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВОДНОГО ПОТОКАФлювиалъный процесс, как любой другой экзогенный процесс, является денудационно-аккумулятивным и включает разрушение горных пород (эрозию, от лат. erodere — разъедать), транспортировку материала и его осаждение (аккумуляцию, от лат. accumulation — накапливать). Эрозия реки включает в себя механическое разрушение, гидравлическое действие и растворение. Механическое разрушение производится осадками, которые переносятся в водном потоке. Они долбят и шлифуют породы на дне русла. Чем больше скорость потока, тем более крупные обломки им перемещаются и сильнее разрушаются породы в русле реки. Эрозия чистой водой происходит путем ударного воздействия на рыхлый материал ложа и берегов водотока. Давление воды, попаввгей в трещины, расклинивает и разрушает коренные породы, вовлекая их в движение. В эрозионной работе водотоков различают глубинную (донную) и боковую эрозии. Глубинная эрозия направлена на углубление, а боковая — на подмыв берегов и расширение долины реки. Они всегда присутствуют в любом водотоке, но с разной интенсивностью в зависимости от уклона русла, геологического строения территории и некоторых других причин. Эрозионная деятельность водотока ограничивается базисом эрозии, ниже которого река не может углублять свое русло. Главным (планетарным) базисом эрозии является уровень Мирового океана. Ниже базиса эрозионная деятельность реки еще продолжается на некотором протяжении в соответствии с размерами долины и затем прекращается. Существуют также местные (временные) базисы эрозии (например, место слияния с главной рекой, озеро, в которое впадает река, или выступ прочных пород на дне русла). В начале развития долины реки продольный профиль ее невыровненный. Это связано с тем, что река не успела переработать неровности рельефа, обусловленные геологическим строением местности, по которой она протекает. Различия в составе и прочности горных пород, а также молодые тектонические движения создают местные базисы эрозии и регулируют скорость и эрозионную деятельность водного потока. При пересечении рекой крепких пород образуются теснины, ущелья, а на крутых и отвесных уступах – водопады. Падающая вода и взвешенный в ней обломочный материал размывают дно реки иод уступом и, отражаясь от него, образуют водовороты. Уступ подмывается, возникает ниша, увеличение которой в размерах приводит к обрушению верхней части уступа. Происходит отступание водопада вверх по долине, а у основания образуются углубления в виде круглых водобойных колодцев или эворзионных исполинских котлов. Скорость отступания водопада зависит от количества воды, высоты уступа, твердости пород и других факторов. Так, скорость отступания Ниагарского водопада составляет -1-1,2 м/год, а величина отступания почти за столетие составила 12 км. При отступании водопада водобойные колодцы и котлы разрастаются вверх по течению реки, и таким образом удлиняется долина, имеющая каньонообразную форму. Каждый водоток стремится выработать предельную эрозионную кривую, или предельный профиль равновесия: крутой в верховьях и постепенно выполаживающийся в нижнем течении. Ширина, глубина русла и скорость течения водного потока разные от истока к устью. Вниз по течению скорость потока, ширина и глубина русла увеличиваются, а уклон русла и размер осадочных частиц уменьшаются. В каждой точке такого профиля живая сила потока уравновешена сопротивлением пород размыву, а транспортирующая способность потока выровнена по всей длине долины. Развитие этого процесса идет регрессивно, от устья к верховьям. В процессе своего развития во времени река вырабатывает сначала неуравновешенный, невыровненный профиль, в пределах которого участки эрозии сменяются участками аккумуляции. А затем (при условии сохранения живой силы воды) вырабатывается уравновешенный, выровненный профиль относительно главного базиса эрозии. Перенос. Реки переносят продукты разрушения горных пород различными способами: волочением по дну, во взвешенном состоянии, а растворимые соединения — в растворе. Обломочный материал, влекомый по дну, перемещается волочением, а также сальтацией —- скачкообразным перемещением, перекатыванием по дну. При этом он измельчается, истирается, окатывается и производит эрозионную работу. Образуются галька, гравий, песок. Реки в зависимости от скорости течения способны переносить обломочный материал разного размера. Масса самых крупных обломков, перекатываемых по дну русла, пропорциональна шестой степени скорости течения реки. Способность рек переносить обломочный материал усиливается тем, что большинство обломков минералов и пород при погружении в воду теряют около 40 % своего веса. Способ транспортировки твердого стока зависит от размера обломочного материала, его массы и скорости водного потока. Обломочный материал крупнее песка быстро оседает на дно. Подсчитано, что в среднем твердый сток рек соответствует сносу 201 т материала с каждого квадратного километра суши. Темпы сноса зависят от климата, растительности, рельефа и размеров площади стока. В растворенном состоянии реки переносят карбонаты и кремнезем. Легкорастворимые сульфатные и хлоридные соли играют заметную роль только в водах рек засушливых областей. В небольшом количестве в растворенном состоянии содержатся соединения Fe и Мп. В аридных районах в меженное время растворенные вещества могут осаждаться на гальке в виде тонкого слоя, а в гумидных районах, если воды с высоким содержанием карбоната кальция, может отложиться кальцит. Но обычно концентрация растворенных веществ в реках не столь велика, чтобы откладывались химические осадки. Аккумуляция обломочного материала начинается уже на первых этапах развития реки, когда явно преобладает эрозия. Эта аккумуляция на отдельных участках бывает неустойчивой, и при изменении режима реки (увеличении массы воды и скорости) отложения вновь могут быть вовлечены в транспортировку вниз по течению. По мере выработки профиля равновесия на стадии боковой эрозии, когда происходит расширение речной долины, в русле и прирусловой части образуются постоянные наносы. Накопление наносов начинается в нижней части долины, где раньше формируется профиль равновесия, а затем в средней ее части, где в результате регрессивной эрозии и выработки профиля равновесия создаются условия для накопления осадков. Отложения водных потоков, как постоянных, так и временных, которые текут в долинах в руслах с четко выраженными берегами, называются аллювиальными, или аллювием (от лат. alluvio — нанос, намыв). ФОРМИРОВАНИЕ АЛЛЮВИЯАллювий образуется в результате переноса обломочного материала русловыми водными потоками и потому связан в своем распространении с днищами современных и древних долин, образуя рукавообразную в плане толщу. Аллювий выстилает русла потоков, слагает пойму и террасы рек. Различают горный и равнинный аллювий. Аллювий горных рек. Горные реки отличаются высокими скоростями течения и беспорядочно-турбулентным движением воды. В паводки переносится крупный обломочный материал, а днище долины нередко превращается в единый русловой поток. В связи с этим существенной разницы между русловым и пойменным аллювием не возникает. Аллювий горных рек представлен в основном галечниками с линзами гравия и грубого песка, отличается хорошей окатанностыо и разнообразием петрографического состава обломков. В галечниках присутствует слоеватостъ — ориентированное (с падением навстречу течению) расположение плоских галек. Строение аллювия в долинах горных областей связано с орографическими и климатическими условиями, меняющимися в пределах одной долины от истока к устьевым участкам. Исток главной реки в высокогорных странах часто расположен в троговой долине в конце ледника, и аллювии присутствуют вымытые моренные отложения. Во внеледниковой зоне основным источником обломочного материала являются склоновые отложения. Аллювиальные отложения здесь представлены щебнисто-суглинистыми отложениями и транзитными галечниками и песками. Аллювий равнинных рек. В составе аллювия равнинных рек преобладают пески, но также характерны галечники, супеси, суглинки, глины, торф. Различают русловую, пойменную и старинную фации аллювия. Русловая фация представлена галечно-песчаным материалом. Пойменная супесчано-суглинистая фация аллювия перекрывает русловой аллювий. Такое двучленное строение является важнейшей особенностью аллювиальной толщи. Старичная фация аллювия слагает линзы па участках оставленной рекой прежнего русла (старицах). Русловой аллювий формируется во время паводка в русле реки, которое в результате смещения меандр проходит вдоль всей поверхности днища долины. Это обусловливает залегание руслового аллювия в виде нижнего горизонта всей аллювиальной толщи. Отлагаясь в условиях повышенных скоростей течения, русловой аллювий отличается более крупнозернистым составом, хорошей сортированностью и окатанностью обломков, разнообразием мииералого-петрографического состава. В низовьях рек преобладают обломки устойчивых минералов. Главным компонентом русловой фации аллювия равнинных рек являются хорошо промытые косослоистые пески. Однако неодинаковые гидродинамические условия на разных участках русла обеспечивают развитие субфаций аллювия. Пойменный аллювий формируется при паводке в обстановке резкого спада скорости течения воды. Состоит он главным образом из пылеватых, алевритовых и глинистых частиц всегда с примесью песка и даже дресвы. Старинный аллювий образуется в старицах — бывших участках русла, покинутых рекой и превращенных в замкнутые водоемы. Здесь образуются темно-серые илистые отложения с параллельной слоистостью, характерно обилие органического вещества, иногда торфа. Динамические фазы накопления аллювия. Накопление аллювия происходит в изменяющихся во времени и вдоль течения реки динамических условиях флювиального процесса. Различают три динамические фазы и соответствующие типы аллювия: инстративиый, перстративный и констративный. Инстративиый (выстилаемый) аллювий представляет собой временные отложения, образующиеся на стадии донной эрозии. Аллювий обычно представлен только русловыми галечниками и отличается плохими сортированностью и окатанностыо и небольшой мощностью. Перстративный (перестилаемый) аллювий формируется в долинах рек с равновесным продольным профилем путем причленения более молодых отложений в латеральном направлении вслед за смещающимся руслом реки. Подошва аллювия располагается примерно на уровне дна действующего русла реки, а его мощность не превышает нормальную мощность (разность отметок от дна плёсов до уровня паводковых вод) и обычно составляет несколько десятков метров. Отложения четко разделяются на фации (рис. 4а). Констративный (настилаемый) аллювий — аллювий повышенной мощности, образующийся при перегрузке реки влекомыми наносами или в условиях прогибания земной коры. Мощность его составляет десятки и сотни метров. В разрезе наблюдается наложение пачек аллювия, каждая из которых построена по типу перстративного. Поэтому осадки русловой, пойменной и старинной фаций несколько раз повторяются, перекрываясь более молодыми (рис.4б).
УСТЬЕВЫЕ ЧАСТИ РЕКНа формирование устьевых участков рек влияют различные факторы: расход воды в реке и его изменение во времени, количество и состав обломочного материала, переносимого рекой, соленость морской воды, морские течения, приливы и отливы, эвстатические колебания уровня Мирового океана и тектонические движения. Главными из них являются объем обломочного материала, приносимого рекой в устьевые участки, и тектонические движения земной коры разной амплитуды и направленности. В зависимости от их соотношения образуются два основных типа устьев рек: дельтовый и эстуарпый. Дельта — это часть устьевой области реки, сформировавшаяся в результате современных процессов. Она включает верхнюю толщу устьевого конуса выноса реки и надводную аллювиальную сушу. При впадении реки в море происходят резкое падение скорости течения и отложение аллювиального материала. Если эти отложения не перемещаются прибрежными или приливно-отливными течениями, образуется дельта. Основная масса грубых осадков откладывается там, где речной поток достигает относительно спокойной воды. Тонкий алевритовый и глинистый материал выносится дальше. Когда пресная речная и соленая морская вода смешивается, мельчайшие глинистые частицы коагулируют (свертываются) с образованием хлопьев, выпадающих в осадок. Впервые термин «дельта» был применен к устью Нила древнегреческим историком, географом и путешественником Геродотом приблизительно в 450 г. до н. э. Дельтой он назвал «аллювиальную сушу более или менее треугольной формы, заключенную между расходящимися рукавами Нила и морем, напоминающую греческую букву D». В дельтовых отложениях присутствуют различные по составу и генезису отложения, сменяющиеся в горизонтальном и вертикальном направлениях из-за частых перемещений русловых проток. Это аллювиальные, преимущественно песчаные отложения русловых потоков; озерные суглинистые отложения, образующиеся на участках отшнурованных русел или в понижениях между русловыми островами; болотные торфяники, образующиеся на месте зарастающих озер; морские осадки, возникающие при нагонных волнах. При перевевании ветром дельтовых отложений формируются эоловые отложения и формы рельефа. Форма дельт в плане разнообразна. Простейшая дельта, характерная для небольших рек, имеет клювовидную форму и состоит из приустьевого участка русла реки и двух кос по обе стороны от него (дельта реки Тибр в Италии). Лопастная дельта («птичья лапа») образуется после фуркации русла на 2-3 рукава. У нового устья у каждого из рукавов надстраиваются приустьевые косы, удлиняющие и выдвигающие рукава в море. В результате этого повторяющегося процесса формируется лопастная дельта (дельта Миссисипи). Многорукавная (многолопастная) дельта формируется при многократном делении на рукава, обеспечивающим относительно равномерное распределение твердого стока и равномерное выдвижение дельты в море (дельта Волги). Дельты занимают небольшую часть поверхности Земли. Площадь всех речных дельт мира чуть больше 3 % площади суши, а на долю дельтовых берегов приходится всего 9 % длины береговой линии океана. Однако благодаря своему географическому положению и богатым природным ресурсам дельты рек играют особую роль среди других географических объектов и имеют важнейшее экологическое и экономическое значение. Речные дельты являются ключевыми объектами на водных путях из морей в глубь континентов. Через дельты многих рек мира шло освоение человеком новых территорий. В некоторых дельтах находятся крупные портовые города, например: Роттердам, Санкт-Петербург, Архангельск, Астрахань, Ростов-па-Дону, Балтийск, Калининград, Нарьян-Мар, Измаил, Херсон, Поти, Новый Орлеан, Шанхай, Ханой. Дельты великих китайских рек Хуанхэ и Янцзы, а также Нила, Инда, Ганга, Амударьи стали одними из древнейших очагов орошаемого земледелия на планете и человеческой цивилизации в целом. Эстуарии (берега, заливаемые приливом) представляют собой воронкообразные заливы, глубоко вдающиеся в долину реки (устье Темзы, Сены). Причины их формирования разнообразны. Эстуарии могут образовываться в результате повышения уровня моря или опускания приустьевой части берега, что приводит к затоплению низовий рек (Обская губа, Енисей). ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, СВЯЗАННЫЕ С ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ РЕКРеки играют важную роль в жизни людей. Речная вода — ценнейшее полезное ископаемое, без которого существование человека невозможно. Следует принять во внимание и то, что реки — это естественный водный путь и источник дешевой энергии, накопленной в постоянном круговороте воды. Речные, аллювиальные отложения имеют большое значение в народном хозяйстве. Это строительные пески и кирпично-черепичные глины, дорожно-строительные галечники, гравий, пески. Россыпями называют скопления обломочного материала, содержащие в себе в виде обломков то или иное полезное ископаемое. С аллювием связаны наиболее богатые месторождения россыпей, и в первую очередь золота. В аллювиальных отложениях могут содержаться в достаточных для извлечения количествах такие минералы, как платина, алмазы, касситерит (оловянный камень), шеелит, монацит. Россыпи формируются в процессе разрушения коренного источника полезного ископаемого и последующего перемещения продуктов разрушения и накопления полезного компонента. На образование россыпей значительное влияние оказывает климат. Большое практическое значение имеют аллювиальные россыпи. Среди них выделяют несколько типов: русловые, долинные, террасовые. Россыпи образуются там, где поток воды резко теряет скорость и тяжелые минералы и обломки первыми начинают выпадать в осадок. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВСоколовский Л.К. Общая геология: в 2 томах. М.: КДУ, 2006. |
