Перенос реками продуктов разрушения горных пород

Реки переносят материал растворенным, взвешенным, путем волочения по дну и включенным в лед. Растворенное вещество выносится в реки главным образом грунтовыми водами и в меньшей степени водами, стекающими с возвышенностей. Это вещество выщелочено из пород при химическом выветривании. Степень минерализации речных вод колеблется в широких пределах и изменяется во времени. В областях с влажным климатом, с большим количеством атмосферных осадков и небольшим испарением минерализация невысока. В засушливых районах с интенсивным испарением нередко встречаются сильно минерализованные речные воды. Во время весеннего половодья и высоких паводков минерализация речных вод падает и становится минимальной, а при низких стояниях уровня — увеличивается. В СССР воды большинства рек слабо минерализованные (от 50 до 500 мг/л) и относятся к гидрокарбонатным. Однако в засушливых областях Прикаспия и Казахстана встречаются сульфатные и хлоридные воды, минерализация которых в единичных случаях достигает 19 тыс. мг/л (или 19 г/л).

Несмотря на незначительную минерализацию речных вод перенос реками растворенных веществ очень велик; например (по данным О. А. Алекина), р. Дон ежегодно выносит в море химически растворенных веществ 6,2, Днепр — 8,13, Амударья — 17,7, Енисей — 30,0, Волга — 46,5 млн. т и т. д. Легко представить, какие огромные массы материи перемещены таким путем на протяжении геологического времени, и не кажется странным, что, по современным представлениям, значительная часть солей, растворенных в водах океана, произошла за счет речного стока.

Перенос реками твердых частиц и обломков пород тесно связан со скоростью и характером течения. Рекам свойственно турбулентное (беспорядочное, вихревое) течение. Ламинарное (струйчатое) движение воды не характерно и встречается только на участках с очень медленным течением. При турбулентном течении в любой точке потока направление и скорость движения воды непрерывно меняются, колеблются около некоторого среднего значения, т. е. имеют пульсационный характер.

Ю. А. Билибин сообщает, что по экспериментальным данным обломочный материал приходит в движение при следующих скоростях течения (м/сек): мелкий песок — 0,162; крупный песок — 0,216; мелкая галька — 0,312; средняя галька — 0,650; крупная галька — 0,975; галька диаметром 27 мм — 0,97; галька диаметром 54 мм — 1,62; камни объемом 82 см3 — 2,27; камни объемом 558 см3 — 3,25; камни объемом 1116 см3 — 4,87; камни объемом 5,6—8,4 дм3 — 11,6.9.

Здесь первые пять цифр относятся к средней скорости течения, остальные — к поверхностной скорости. Однако передвижение гальки зависит больше всего от донной скорости течения, которая вследствие турбулентности изменчива и может неожиданно резко увеличиться. Такие завихрения движутся вниз по течению и увлекают за собой гальки, тогда как за пределами завихрений даже более мелкие гальки не сдвигаются. Поэтому при наблюдениях за движением меченых галек никакой закономерности не обнаруживается: отдельные сдвинутые гальки кажутся случайно выхваченными из общей массы (Ю. А. Билибин. Основы геологии россыпей. М., Изд-во АН СССР, 1956).

С турбулентностью руслового потока тесно связан механизм перемещения рыхлых наносов. Попадая в завихрение, более мелкие гальки и песок поднимаются со дна и некоторое время передвигаются во взвешенном состоянии, а затем вновь опускаются на дно. Новое завихрение их снова поднимает и т. д. Таким образом, они передвигаются скачкообразно. Чем крупнее частица и медленнее течение, тем реже и короче скачки. При малых размерах частиц и больших скоростях течения скачки чаще и длиннее.

Очень мелкие частицы при достаточных скоростях течения могут подниматься на любую высоту, и их движение принимает качественно иной характер: они транспортируются во взвешенном состоянии.

Количество переносимого реками взвешенного материала возрастает с увеличением скорости течения, но в значительной степени зависит от характера берегов и ложа рек, от источников их питания и от характера взвешенного вещества и некоторых других условий. Равнинные реки, размывающие глинистые и илистые породы, имеют мутную воду даже при очень малых скоростях течения, а вода многих быстрых горных рек совершенно прозрачна. Реки с ледниковым питанием днем (во время интенсивного таяния льда) несут очень мутную воду, а ночью (с прекращением интенсивного таяния) количество взвешенного материала резко снижается и вода становится прозрачной.

Экспериментальные данные показали, что пелит и мелкий алевролит при скорости течения 180 м/ч уже не осаждаются, а при скорости 360 и/ч не отлагается и мелкий песок. Однако для размыва песка скорость течения должна увеличиться в 2—5 раз, а для илов (пелита) и глин — в десятки и сотни раз. Таким образом, скорость течения рек вполне достаточна и для размыва, и особенно для переноса взвесей; основное значение имеет их поступление: попав в реку, мелкий взвешенный материал будет отлагаться только на участках с очень медленным течением, а основпая его масса будет выноситься. Поэтому взвешенный материал выносится реками в огромных количествах: р. Дон ежегодно выносит в море 14 млн. т, Лена — около 11, Обь — 12,9, Волга — 40—50, Нил — около 125, Миссисипи — около 400, Инд — 450, р. Хуанхэ (КНР) — 1380 (первое место в мире) и т. п.

Крупные наносы передвигаются главным образом при больших значениях мгновенных скоростей, связанных с пульсацией низких частот, которая зависит от формы и размеров русла. Характерным проявлением воздействия низких частот являются песчаные волны, образующиеся на дне русла рек. Их размеры различны — от мелкой «зыби», высотой около 1 см, до больших валов, размеры которых сравнимы с глубиной потока.

Выделяют три главные стадии переноса донных отложений реками.

1. При медленном течении перемещаются наиболее легкие зерна с повышенных участков дна в пониженные, а затем и по ровной поверхности дна. Для этой стадии характерно сохранение гладкой поверхности дна или образование песчаной ряби.

2. При увеличении скорости течения на дне начинают появляться гряды (заструги). Формирование гряд (по В. Н. Гончарову) начинается при скорости потока, в 2—2,5 раза превосходящей скорость, при которой пришли в движение частицы данной крупности. Склон таких заструг, обращенный вверх по течению, пологий, обращенный вниз — крутой. За крутым склоном образуется завихрение, благодаря которому поверхность крутого склона заструги становится вогнутой. Заструги располагаются косо по отношению к оси течения реки. При увеличении скорости течения и глубины потока высота заструг увеличивается. В горных реках высота заструг достигает 2—4 м, а длина — 100—140 м; в равнинных реках высота равна 0,5—1 м, длина — 20—30 м. Заструги перемещаются вниз по течению с различными скоростями в зависимости от скорости течения, глубины и крупности перемещаемого материала. Песчаные гряды в равнинных реках иногда перемещаются па несколько метров в сутки. В горных реках скорость перемещения гряд, сложенных гравием и галькой, значительно больше.

Л. Б. Рухин указывает, что на р. Сулак за 4 ч через один из гидрометрических постов прошло 7 гряд гравия.

3. Когда скорость течения примерно в 4 раза превысит скорость движения воды, необходимую для начала перемещения наносов данной крупности, начинается массовое движение верхнего слоя донных наносов. В эту стадию заструги уничтожаются и дно выполаживается. Мощность передвигаемого рекой слоя донных наносов сильно варьирует. В горных речках она во время половодья измеряется несколькими дециметрами. И. В. Мушкетов указывает, что в 1878 г. на Верхнем Рейне мощность передвигаемого слоя донных наносов достигла 3 м. Скорость и характер движения в разных частях движущегося слоя неодинаковы. При сравнительно небольших скоростях движения в верхних частях слоя преобладает перекатывание галек; при увеличении скорости течения мелкие гальки передвигаются скачками. Ю. А. Билибин наблюдал на очень быстрых перекатах движение в полувзвешенном состоянии гальки размером до кулака. В более глубоких частях движущегося слоя наносов гальки перемещаются преимущественно благодаря скольжению друг по другу. С глубиной в движущемся слое увеличивается количество песка и ила (в верхних частях мелкие частицы вымываются). С глубиной скорость передвижения наносов быстро убывает и движение прекращается. Для большинства рек характерна вторая (грядовая) стадия передвижения донных наносов.

С перемещением заструг сходно перемещение перекатов. Во время паводков и половодья скорость течения на плёсах возрастает, а на перекатах снижается. Это вызывает эрозию дна на плёсах, а на перекатах — накопление наносов. На некоторых реках (Урал, Дон) во время паводков накапливается 2—2,5 м осадков. После паводка эти наносы смещаются в нижележащие плёсы. В горных реках наблюдается постоянный размыв перекатов и их смещение вниз по течению реки. Скорость такого смещения в некоторых реках достигает нескольких километров в год.

Со смещением гряд и перекатов связано образование косой слоистости в речных отложениях: на крутых склонах заструг слойки откладываются параллельно этим склонам. Образованные таким путем пачки крутонаклоненных слойков при движении заструг срезаются и захороняются. Косая слоистость — характерный признак речных отложений.

2 комментария к “Перенос реками продуктов разрушения горных пород

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>