книги / Общая геология

Летом, когда уровень воды падает, терраса появляется из-под воды. На заливаемых водой во время половодья террасах в лет­ нее время произрастает свежая зеленая травянистая раститель­

Рис. 94. Схема образования меандр и стариц.

реки в засушливое время года. Террасовые, или аллювиальные, отложения обычно представлены галечниками, гравием, песками, илистыми образованиями. Иногда в самом верху террас накапли­ ваются торфяники.

Террасовые отложения быстро меняются в вертикальном и горизонтальном направлениях. Пески и гравий в террасах часто имеют косую слоистость. В них встречаются раковины моллюсков, кости позвоночных, остатки растений (корни, стволы, ветви, листья и т. д.), орудия первобытного человека.

С течением времени меандры увеличиваются, и река приобре­ тает вид змейки (рис. 94).

Возникает широкая, сравнительно глубокая долина, дно кото­ рой выложено аллювиальными отложениями, среди которых змейкой вьется река. Когда смотришь на такую долину сверху, кажется, что река некогда была очень широкой и глубокой и от нее сохранилась лишь небольшая речка.

Принимая во внимание все сказанное о развитии реки в период ее старости, мы можем сказать, что именно река, вьющаяся змейкой на дне широкой и глубокой долины, выработала эту долину. Нередко во время половодья вода, текущая из одной меандры в другую, прорывает более короткий путь через рыхлые

короткому пути CF, запрудив осадками входы в меандру SDET. В запруженной меандре вода становится стоячей. Образуется озеро подковообразной формы, называемое с т а р и ц е й . Такие старицы с водой или иногда без воды часто встречаются по обе стороны старых рек. Они известны по берегам, например, Москвы-реки и ее притоков.

Все реки в период старости удлиняют свои русла. Естественно, что это приводит к уменьшению уклона дна реки, а поэтому к

к уменьшению скорости течения воды. Постепенно скорость те­ чения становится настолько малой, что вода в реке практически становится стоячей. Такие реки нередко теряются в своих аллювиальных отложениях, не доходя до устья. В таких реках почти прекращается какая бы то ни было эрозия как глубинная, так и боковая.

Речпые долины в начальной стадии своего развития на тех участках рек, где происходят процессы главным образом глубин­ ной эрозии, имеют в поперечном разрезе U-образный вид. В даль­ нейшем, по мере развития боковой эрозии, долины становятся широкими и в поперечном разрезе приобретают У-образный вид.

На рис. 95 показана широкая речная долина, образованная боковой эрозией.

Резюмируя все изложенное, можно сказать, что реки пере­ живают три периода жизни: юность, зрелость и старость. Юность реки характеризуется невыработанностью продольного профиля, а потому скорость течения вдоль реки изменяется как в сторону повышения, так и в сторону понижения. В таких реках нередко

234 Физическая, или динамическая, геология

наблюдаются пороги и водопады. По всей реке протекают процессы главным образом глубинной эрозии; кроме того, происходит перенос обломочного материала и его отложение.

Зрелость реки характеризуется выработанным продольным профилем равновесия. Скорость течения воды в зрелых реках уменьшается от верховья к устью. В них процессы глубинной эрозии протекают в области верховья. В среднем течении проис­ ходят процессы переноса обломочного материала, в нижнем—про­ цессы отложения осадков.

Период старости в реках характеризуется усиленной боковой эрозией, особенно в среднем и нижнем течении. Вследствие этого старая река начинает меандрировать все сильнее и сильнее, по ее берегам возникают террасы из обильных аллювиальных отло­ жений. Процессы глубинной эрозии происходят в верховье реки. Скорость течения воды в старой реке уменьшается к устью ее и всюду с течением времени убывает.

Таковы характерные особенности каждого периода жизни реки. Следует указать, что процессы боковой эрозии вдоль всей реки происходят не только во время старости, но й во время ее юпости и зрелости, но менее интенсивно. Поэтому и образование террас протекает не только в старости, но и во время юности и зрелости реки, но опять-таки менее интенсивно.

Юность, зрелость и старость реки составляют так называемый

произойти вследствие понижения базиса эрозии, повышения какойлибо части бассейна реки или изменения климата страны (значи­ тельное повышение количества выпадающих атмосферных осадков), но которой протекает река. Перечисленные явления тесно свя­ заны с эпейрогеническими движениями земной коры.

Представим себе, что в бассейне, куда впадает река, пони­ зился уровень. Это значит, что для реки понизился базис эрозии. Река будет вырабатывать новый продольный профиль равнове­ сия, приуроченный к новому, более низкому базису эрозии. Вдоль всей реки, начиная от устья по направлению вверх по реке, будут происходить усиленные процессы глубинной эрозии, т. е. река, начиная от устья, а потом все выше и выше вверх по течению будет переживать юность.

Возьмем, например, Волгу. Допустим, что в результате эпейрогенических движений в области Каспийского моря уровень воды в нем понизился. Тогда процессы глубинной эрозии нач­ нутся в устье Волги, в районе примерно Астрахани, затем они перейдут в районы выше Астрахани, дойдут до Сталинграда, затем до Саратова, потом до Казани и т. д. Когда процессы глубин­ ной эрозии дойдут до устья какого-либо притока, глубинная эрозия будет происходить вверх по этому притоку. В конце

концов вся Волга, со всеми притоками; подпритоками, оврагами, будет переживать углубление, т. е. переживать юность. После юности наступит зрелость, а затем старость; иными словами, река будет переживать второй цикл эрозии. Во время этого цикла эрозии будут образовываться террасы, но уровень их будет ниже уровня прежних террас примерно на ту амплитуду, на которую понизился базис эрозии реки. Эти террасы будут образовываться и в юности, и в зрелости, и в старости второго цикла эрозии и особенно интенсивно во время старости.

На рис. 96 изобажен схематический поперечный вертикаль­ ный разрез через реку, переживающую второй цикл эрозии.

только от понижения базиса эрозии, но и от повышения какой-либо части бассейна реки. В этом случае омоложение реки будет происходить только в повышающейся части бассейна от пери­ ферии в глубь ее.

Третий случай омоложения реки — изменение климата в сто­ рону значительного увлажнения. В этом случае прежние русла реки, ее притоков, оврагов и т. д. будут не в состоянии переносить

236 Физическая, или динамическая, геология

Из предыдущего мы установили, что нормальный цикл эрозии реки состоит из юности, зрелости и старости. Однако причины, приводящие к омоложению рек, могут вызвать новый цикл эрозии после еще не закончившегося прежнего цикла; например, по преж­ нему циклу эрозии река переживает юность и наступает новая юность (без зрелости и старости), или река переживает зрелость и после нее наступает новая юность (без старости). Каждый цикл эрозии, даже неполный, оставляет после себя свой этаж террас. Правда, террасы, образующиеся после неполного цикла эрозии, не столь мощны, как террасы, образующиеся после полного цикла эрозии. Итак, по числу этажей террас можно говорить о числе циклов эрозии, пережитых рекой на данном ее участке.

Из всего сказанного ясно, что реки в разных своих участках бассейна могут переживать разные периоды жизни и даже циклы эрозии. Приведем примеры.

1. Река переживает старость, допустим, второго цикла эро­ зии; понизился базис эрозии, и река начинает в нижнем течении переживать юность третьего цикла эрозии. В среднем и верхнем течении реки продолжается старость второго цикла эрозии.

2. Пусть река! переживает зрелость четвертого цикла эрозии. Произошло поднятие среднего и верхнего течения реки. В ниж­ нем течении будет продолжаться период зрелости четвертого цикла эрозии; в среднем и верхнем течении начнется юность пятого цикла эрозии.

Итак, различные части бассейнов современных рек могут в настоящее время переживать разные периоды жизни различных циклов эрозии.

Когда мы говорим о циклах эрозии, нельзя думать, что эти циклы надо понимать в буквальном смысле слова, что один цикл эрозии представляет полное повторение прошлого цикла эрозии, что процесс развития рек происходит по кругу. Циклы эрозии при грубом сопоставлении только внешне напоминают друг друга. На самом деле они отличаются один от другого рядом факторов (продолжительностью, полнотой своего развития, причиной воз­ никновения, новым характером пород, подвергающихся процес­ сам эрозии, и т. д.).

При исследовании речных террас определяют их положение на карте и гипсометрическую отметку относительно уровня реки, петрографический, фаунистический и флористический характер отложений, слагающих террасы, и т. д.

Проводя комплекс исследований над террасами от одного пункта их расположения к соседнему пункту, можно установить синхроничность, или одновременность, террас, т. е. принадлеж­ ность их к одному циклу эрозии. Определяя высотные отметки синхроничных террас вдоль реки, можно строить продольный профиль реки в тот или другой цикл эрозии, строить продольные профили равновесия реки в различные циклы эрозии (рис. 97).

Здесь на всех графиках по оси абсцисс отложены расстояния отдельных выходов террас в различных пунктах реки, по оси ординат — высотные отметки поверхности террас над уровнем современного базиса эрозии. Крестиками показаны пункты наблю­ дения террас. Горизонтальный и вертикальный масштабы взяты в отношении 1 :1000. На каждом из трех графиков показаны продольные профили равновесия в первый, второй и третий циклы

X

Рис. 97. Схема продольных профилей равновесия реки в различные циклы эрозии.

эрозии. Рассматривая график рис. 97, а, мы можем сделать за­ ключение, что омоложение реки происходило вследствие поднятия ее верховьев.

Из графика рис. 97, б мы придем к заключению, что омоложе­ ние реки происходило вследствие понижения базиса эрозии. Из графика рис. 97, в следует, что омоложение реки — результат изменения климата страны в сторону увлажнения.

По первому графику разница высотных отметок между одно­ возрастными (синхроничными) террасами увеличивается от устья к верховью, по второму — наоборот, по третьему она одинакова.

Итак, в результате изучения речных террас мы имеем возмож­ ность восстановить динамику эпейрогенических движений земной

238 Физическая, или динамическая, геология

коры в былые эпохи и особенно в течение четвертичного и отчасти неогенового и палеогенового периодов.

З а к о н Б э р а . Мы говорили о том, что в любой реке во все периоды ее жизни происходят процессы боковой эрозии. Особенно интенсивны они в периоды старости. Мы видели также, что боко­ вая эрозия происходит на правом, затем на левом, потом опять на правом берегу и т. д. Иными словами, исходя из предыдущего, мы должны бы прийти к заключению, что в целом по реке правый и левый берега разрушаются в равной степени. На самом деле это не так. Наблюдениями установлено, что в реках северноге

полушария, особенно в ре­ ках, текущих в меридиональ­ ном направлении, т. е. в '.ре­ ках, текущих или на север или на юг, правый берег реки в большей, степени подвержен процессам боко­ вой эрозии, чем левый. В реках южного полушария, наоборот, левый берег под­ вергается боковой эрозии в большей степени, чем пра­ вый.

Из изложенного видно, что в реках северного полу­ шария правый берег рек отодвигается вправо по те­

чению быстрее, чем левый, а потому, естественно, на правом берегу река скорее, чем на левом, наталкивается на крепкие, слабо поддающиеся боковой эрозии горные породы. Итак, пра­ вый берег у рек северного полушария в большинстве случаев более крутой и обрывистый, чем левый, а в реках южного по­ лушария наоборот. Это установлено русским ученым .Бэром. Указанное явление есть результат вращения Земли вокруг оси.

На рис. 98 показана часть русла реки, текущей в меридиональ­ ном направлении в пределах северного полушария. В левой части схемы показана река с течением на север, в правой — на юг. Вследствие вращения Земли вокруг оси все точки земной поверх­ ности движутся с запада на восток. Скорость движения южных точек больше скорости движения точек, расположенных севернее.

Скорость точек Ai и Аз как в левой, так и в правой части схемы больше скорости точек Bi и В 2. Так как точки А\ и Аз расположены на одной параллели, скорости их одинаковые. То же самое относится и к точкам Bi и В 2.

Рассмотрим левую часть схемы. Частица воды из положения А за бесконечно малый отрезок времени по течению реки переме­ стилась в положение В. Б новом положении В частица воды вслед-

ствие инерции стремится сохранить свою скорость слева направо (с запада на восток) такой же, какую она имела в положении А, т. е. скорость точек A i и А 2. Эта скорость больше, чем скорость

. точек Bi и Въ. Так обстоит дело со всеми передвигающимися части­ цами воды. Частицы воды на параллели, проходящей через поло­ жение В , будут наталкиваться на правый берег. Правый берег будет разрушаться интенсивнее, чем левый. Применяя те же рассуждения для правой части схемы, мы придем к заключению, что частицы воды из положения В, перетекающие в положение А, будут испытывать давление со стороны правого берега. И в этом случае интенсивнее будет разрушаться также правый берег. Нетрудно убедиться, что правый берег будет интенсивнее разрушаться, чем левый, не только у рек меридионального напра­ вления, но также и у всех рек северного полушария независимо

Не исключено, что законом Бэра можно объяснить тот факт, что азиатский берег Татарского пролива более крутой и обры­ вистый, чем сахалинский его берег. Известно, что в Татарском проливе течение воды направлено с севера на юг.

Морское теплое течение Гольфстрим, возникающее в Мекси­ канском заливе, в пределах Атлантического океана ориентиро­ вано с юго-запада на северо-восток. Законом же Бэра можно объяснить те факты, что селения, расположенные на правом берегу рек, испытывают подмыв, что их нередко приходится перемещать в другие места.

Известно, что Казань до создания Казанского водохранилища располагалась на левом берегу Волги в нескольких километрах от нее. В X веке Волга протекала по Казани, тогдашним Болга­ рам. В Казани прекрасно видны берега былой Волги.

Город Якутск расположен на левом берегу Лены в нескольких километрах от нее. Прежде Якутск располагался на самом берегу Лены.

Закон Бэра сказывается п на рельсах железнодорожных путей, ориентированных примерно по меридиану. В тех случаях, когда имеются два железнодорожных пути, по одному из которых поезда идут на север, а по другому на юг, наблюдается, что большему изнашиванию подвергаются правые рельсы каждого железнодо­ рожного пути. Правые рельсы чаще приходится менять и ремон­ тировать. Колеса железнодорожных вагонов давят сильнее на правый по ходу поезда рельс, чем на левый.

Вернемся к геологической деятельности рек. Реки, стекающие по склонам горных хребтов, обычно переживают юность. В них происходят усиленные процессы глубинной эрозии. С течением времени у них возникают новые притоки, новые овраги и т. д.

Длина рек, их притоков, подпритоков, оврагов растет. Берега рек, притоков, оврагов, склоны возвышенностей подвергаются действию процессов выветривания и эрозии. Разрушающаяся горная страна становится все ниже и ниже. Водоразделы между реками приобретают характер холмов. Последние также ста­ новятся все ниже. Таким путем горная страна превращается сперва в всхолмленную область, а затем почти в равнину. Такая равнина, возникшая из горной страны, в результате

процессов выветривания, образования делювия и деятельности рек, главным образом эрозии и накопления аллювия, называется

собствует более низкое положение базиса эрозии реки-захватчика верховьев.