геоморфология

В половодье, когда к объемам воды в русле добавляется большое количество воды из верхнего звена гидросети, реки выходят из берегов и перекрывают днище речной долины (пойму). За пределами русла, на пойме, в условиях меньших глубин и скоростей накапливается пойменная фация аллювия, обладающая более тонким составом и прерывистой параллельной слоистостью. Старичный аллювий образуется в старицах (староречьях) — изолированных в процессе меандрирования участках русла, превращенных в озера. Озерный и озерно-болотный тип осадконакопления в меженный период часто выражен глинистыми, торфяными накоплениями, которые переслаиваются с пойменным аллювием, формирующимся в половодья.

Характер аллювиальных отложений — их динамические фазы определяется поведением базиса эрозии. При понижающемся базисе река находится на стадии глубинной эрозии и в ней образуется инстративный аллювий. При стабильном положении базиса эрозии долина расширяется, в ней формируется пойма, накапливается аллювий перстративной фазы. При повышении базиса эрозии долина заполняется аллювием констративной фазы.

Для инстративного аллювия характерно прерывистое распространение, грубый состав и плохая сортировка материала. Он представлен преимущественно русловой фацией.

Перстративный аллювий заполняет днище долины и постоянно перемывается блуждающим руслом, которое скользит по коренному ложу долины, не углубляя его. Мощность аллювия примерно равна средней глубине русла

(«аллювий нормальной мощности»). В разрезе отчетливо выделяются русловая фация, слагающая нижнюю часть, и пойменная, располагающаяся в верхней части разреза. Старичная фация встречается относительно редко. Пойма долины обладает специфическим флювиальным микрорельефом, который образуется вследствие блуждания русла. Его основными формами являются прирусловые валы и пойменные гривы, разделенные межгривными понижениями.

31

В разрезе констративного аллювия выделяется нижняя («неподвижная») часть и верхняя, перемываемая блуждающим руслом. При заполнении долины нижняя часть разреза постоянно наращивается по мощности. В констративном аллювии достаточно полно представлены русловая, пойменная и старичная фации.

Смена динамических фаз в развитии долины реки приводит к образованию речных надпойменных террас. Счет террас начинается снизу, от русла реки. По строению уступа выделяются террасы эрозионные (уступ сложен коренными породами, перекрытыми инстративным аллювием); смешанные, или цокольные (в уступе выделяется цоколь, состоящий из коренных пород, и аккумулятивная часть, сложенная перстративным или констративным аллювием); аккумулятивные (подошва аллювия в уступе не обнажается). По соот-

ношению глубины эрозионного вреза и мощности аллювия

среди террас выделяют прислоненные (глубина эрозионного вреза больше мощности аллювия); вложенные (глубина эрозионного вреза и мощность аллювия равны); наложенные (глубина эрозионного вреза меньше мощности аллювия). С наложенными террасами ассоциируют погребенные террасы.

Речные долины и накапливающийся в них аллювий делятся на два основных типа: горные и равнинные. Горные реки, формируясь в областях активных тектонических поднятий с большими запасами потенциальной энергии, обладают большой скоростью водных потоков. Вследствие этого их аллювий представлен валунно-галечным, гравийным материалом с различной примесью песчаной, алевритовой и глинистой составляющих. Питание многих горных рек связано с талыми водами горных ледников, что определяет специфику смены в них паводкового и меженного режимов. Аллювий горных рек слабо расчленяется по фациальной принадлежности. Питание равнинных рек обеспечивается подземными и атмосферными водами в различных соотношениях. Их аллювий образован преимущественно песчаным, песчано-алевритовым, суглинистым и глинистым материалом. Аллювий четко разделяется на фации.

32

Устья рек, впадающих в океан, море или озеро, обычно образованы дельтами — аккумулятивными формами, сложенными аллювием. Для дельт характерно деление русла на рукава. Дельтовые отложения формируются при совместном действии русловых потоков и береговых процессов.

Литература к разделу 1.2.4: [1, 3, 11].

1.2.5. Формы рельефа и отложения, обусловленные оледенением

Процессы оледенения связаны с хионосферой — частью атмосферы с положительным годовым балансом твердых осадков. Нижняя граница хионосферы определяется температурой, а верхняя — тем уровнем влажности, при котором возможна конденсация водных паров. Современное положение нижней границы хионосферы в тропиках определяется высотой около пяти километров. В приполярных областях она может располагаться на уровне моря. При пересечении хионосферы с поверхностью Земли образуется снеговая линия (снеговая граница), выше которой возможно накопление снега и формирование оледенения. Выделяют наземное, подземное и морское оледенения. Морское оледенение заключается в образовании многолетних льдов. Подземное оледенение представлено многолетнемерзлыми породами (вечной мерзлотой). Наземное оледенение образовано ледниками различного типа. В динамическом отношении можно выделить два типа ледников — ледники стока, движение которых происходит под действием силы тяжести по уклону земной поверхности, и ледники растекания, в которых перемещение ледовых масс происходит из областей с большим внутриледным давлением к областям с меньшим давлением.

Ледники стока — это в основном горные ледники. Их главной инициальной формой являются каровые ледники. Кары — изометричные кресловидные понижения. Они возникают при изначальном накоплении снега, его фирнизации (превращении в гранулированный лед) в фирновых пятнах,

33

последующем преобразовании процессами режеляции (многократного таяния-замерзания) в глетчерный лед. Глетчерный лед под воздействием веса вышележащих масс снега и фирна испытывает пластические деформации и начинает стекать по уклону, вынося вмерзшие и упавшие на его поверхность обломки горных пород. На краю кара лед тает, а находящиеся в нем обломки образуют специфические ледниковые отложения — каровую морену — вал, сформированный нагромождением угловатых обломков различной величины. Удаление обломков приводит к постепенному углублению каров, увеличению в их пределах объемов льда и нарастающему усилению ледниковой денудации. При достижении базиса ледниковой денудации (уровня снеговой границы) кары начинают интенсивно расширяться за счет процессов педиментации, соединяются друг с другом, уничтожая ледоразделы и образуя более крупные формы — ледниковые цирки. Резкое увеличение объемов льда в ледниковых цирках становится причиной его вытекания за пределы снеговой границы. Движение льда преимущественно происходит по первично эрозионным долинам, которые под воздействием ледниковой денудации (экзарации) преобразуются в ледниковые троги, вмещающие долинные ледники.

Отложения долинных ледников (морены) делятся на два типа — морены гляциальной зоны (морены «живого льда») и морены перигляциальной (окраинно-ледниковой) зоны.

Среди морен «живого льда» выделяют боковые морены, образующиеся преимущественно за счет коллювия, поступающего со склонов и перемещающегося движущимся льдом, срединные морены, возникающие за счет соединения боковых морен при слиянии долинных ледников. Боковые и срединные морены относятся к поверхностным моренам. Путем вмораживания в лед обломков горных пород в ледниковом ложе образуется донная морена. Поверхностные морены за счет солнечного тепла и собственного веса постепенно погружаются внутрь льда, образуя внутреннюю морену.

Развитие долинных ледников обусловлено соотношением двух объемов льда — объема, поступающего в троговую до-

34

лину из области питания (ледникового цирка), и объема льда, успевающего растаять за то же время (за год). Если объем поступающего льда больше, чем объем тающего, ледник увеличивается в объеме — наступает. Перед его фронтом может сформироваться за счет ледникового выпахивания (скрепинга) морена напора. Если объемы тающего льда больше объемов льда, поступающего из области питания, ледник отступает, в окраинно-ледниковой (перигляциальной зоне) за счет вытаивания морен «живого льда» образуется основная морена. Она выстилает днище троговой долины, формирует грядовый и беспорядочно холмистый микрорельеф. При равенстве объемов поступающего и тающего льда край ледника занимает стабильное положение, перед его фронтом накапливается вал краевой морены.

Помимо собственно ледниковых отложений — морен, с ледниками связаны водно-ледниковые образования. В горных ледниках они представлены камовыми террасами, возникающими за счет накопления талых вод в подпрудных озерах на краях ледниковых языков и, в меньшей степени, озами (отложениями наледных, внутриледных и подледных потоков талых вод), а также зандрами (отложениями талых вод в перигляциальной зоне перед фронтом ледника). Широкому распространению водно-ледниковых образований препятствуют значительные запасы потенциальной энергии рельефа — талые воды в основном выносят материал, обогащая им горный аллювий.

Цикличность ледникового процесса в горах, помимо климатических факторов, в значительной степени определяется вертикальными тектоническими движениями, которые могут изменять положение снеговой границы.

Ледники растекания сопоставляются с покровными ледниками. Их развитие обусловлено глобальными изменениями климата. Покровные ледники отличаются от горных существенно большими размерами. В их строении выделяются области питания — области ледниковых куполов, где накапливается лед, и мощности его достигают нескольких

35

тысяч метров. От ледниковых куполов лед под действием внутриледного давления растекается, образуя область ледниковых покровов с мощностью льда около одного километра. Далее эта область переходит в область ледниковых языков (фестонов), где мощность льда измеряется сотнями метров. Распространение языков в значительной степени приурочено к крупным отрицательным формам рельефа. Если покровы окружены морем, роль ледниковых языков выполняют выводные ледники, которые переходят в шельфовые ледники. От края шельфовых ледников отламываются крупные глыбы льда и даже обширные ледяные поля, образуя айсберги. Морскими течениями айсберги относятся на большие расстояния и постепенно тают, содержащийся в них обломочный материал попадает на морское дно, образуя

морскую морену.

Большая толщина льда в покровных ледниках обусловливает существенные различия его температуры на поверхности и в подошве. Поэтому такие ледники называются политермальными. Различия в температуре являются причиной адвекции льда. Вследствие адвекции в подошве покровного ледника возникают, закономерно чередуясь, талые зоны и зоны примерзания. В талых зонах, где вода находится под большим давлением, могут возникать условия для ледникового сквизинга –впрыскивания по трещинам разжиженного грунта от подошвы ледника в его внутренние области. В зонах примерзания в процессе адвекции может происходить ледниковый скрепинг — выпахивание вмороженных обломков различной величины и внедрение их внутрь ледника. Сквизинг и скрепинг — это основа ледниковой денудации (экзарации), за счет которой в покровных ледниках накапливается морена.

В динамике покровных ледников, как и в динамике горных ледников, по соотношению поступающего из области питания объема льда и объема тающего льда выделяют фазы наступания ледника, его отступания и динамического равновесия. В перигляциальной зоне при этом могут формировать-

36

ся напорная, основная и краевая морены. В областях былых покровных ледников морены сложены песчано-суглинистым, глинистым материалом с тем или иным количеством обломков пород разнообразного размера и петрографического состава. Обломки в различной степени окатаны и имеют характерную каплевидную форму ледогранников.

Существенно большее значение в покровных ледниках имеют водно-ледниковые отложения, представленные камами — холмами, сложенными озерно-ледниковыми отложениями, озами — отложениями наледных, подледных или внутриледных потоков талых вод, зандрами — многократно наложенными друг на друга конусами выноса, образующимися перед фронтом ледника за счет талых вод. Они дополняются подпрудными озерно-ледниковыми отложениями. По вещественному составу водно-ледниковые отложения представлены преимущественно разнозернистыми кварцевыми песками с обломками дальноприносных пород. В них может отмечаться однонаправленная косая слоистость речного типа, или прерывистая параллельная слоистость (в озерно-леднико- вых образованиях). Такая слоистость (ленточная, или варвослоистость) часто является сезонной слоистостью.

Среди форм ледниковой денудации в областях былого покровного оледенения выделяются «бараньи лбы»,

«курчавые скалы», «китовые спины». Все они несут следы воздействия льда и находящихся в нем обломков пород — штриховки, борозды, зеркала скольжения, сформированные на поверхности относительно прочных коренных пород. В целом эти формы тяготеют к областям былого питания ледников — былым ледниковым куполам. Кроме этих форм, к этим областям приурочены отрицательные формы денудационного рельефа — ванны выпахивания, а также другие образования.

Для перигляциальной зоны покровных ледников характерно накопление специфических отложений — лессов. Они образуются первоначально за счет выноса стоковыми ветрами пыли (продукта интенсивного физического выве-

37

тривания пород перед фронтом ледника). Эта пыль впоследствии осаждается и подвергается существенной переработке мерзлотными, элювиальными и склоновыми процессами. В зонах современного распространения многолетней мерзлоты эоловая пыль, пронизанная мощными ледяными жилами, ледяными клиньями, наледями, образует специфические отложения — едому, из которой впоследствии при деградации мерзлоты образуются лессы. Лессы характеризуются однородным минеральным составом с преобладанием кварца (около 75 %), слабо выраженной слоистостью, значительной пористостью и плащеобразным залеганием. Они формируются в ледниковые периоды и в разрезах чередуются с прослоями погребенных почв, отмечающими межледниковые эпохи.

Лессово-почвенные комплексы, таким образом, являются важнейшими элементами при корреляции разрезов в картировании четвертичных отложений.

Подземное оледенение интенсивно развивается в условиях сурового климата с низкими температурами и малым количеством атмосферных осадков. Оно в значительной степени является антиподом наземному оледенению и выражено формированием зоны многолетних мерзлых пород (зоны вечной мерзлоты), мощность которой может достигать нескольких сотен метров. В верхней части разреза этой зоны существует слой сезонного протаивания (деятельный слой), в котором может формироваться своеобразный мерзлотный элювий (суглинки, смешанные со щебнем и глыбами), протекать солифлюкционные и термокарстовые процессы. Выделяется также лессово-ледовые (криогенно-эоловые)

осадочные накопления, содержащие мощные сингенетичные жилы льда (уже упоминавшаяся ранее едома). Кроме того, с мерзлотными процессами связаны морозобойные трещины, ледяные жилы, полигональные грунты (каменные и трещинные полигоны), бугры пучения, наледи.

Полигональные грунты возникают при развитии морозобойных трещин вследствие неравномерного изменения объема поверхностной части грунта при сильном и быстром

38

охлаждении. Трещинные полигоны (четырех-, пяти- и шестиугольники размером от долей метра до 50 м) сформированы морозобойными трещинами глубиной до 5 и более метров и шириной у поверхности 1—5 м. Осенью при замерзании воды в трещинах образуются ледяные жилы (клинья). Ледяные жилы, увеличиваясь в объеме, отжимают грунт вверх, вызывают образование валиков по краям полигонов высотой до 1 м и шириной 1—3 м (полигонально-валиковый рельеф). В реликтовом состоянии трещинные полигоны и псевдоморфозы по ледяным клиньям могут сохраняться в ископаемом состоянии, свидетельствуя о былом развитии вечной мерзлоты.

Каменные полигоны образованы валиками щебня высотой до 0,3 м и имеют размеры от 0,5 до 7 м. Их образование обусловлено морозной сортировкой неоднородного по составу деятельного слоя. Полигоны образуются на горизонтальных поверхностях, а на склонах формируются вытянутые по уклону каменные овалы.

Пятна-медальоны (медальонная тундра) представляют собой круглые или овальные пятна размером до 5 м в поперечнике, плоские или слабо выпуклые, сложенные мелкоземом. Пятна разделены трещинами, отмеченными бордюром из растительности. Образуются в мерзлотной дифференциации при отсутствии крупнообломочного материала.

Кипящие почвы (кипуны) образуются вследствие мерзлотных деформаций (криотурбаций) пластичного однородного грунта при неоднородном промерзании деятельного слоя. Представлены микроскладками, микросбросами и взбросами. Криотурбации могут наблюдаться и в ископаемом состоянии.

Бугристый рельеф образован небольшими (до 5 м в поперечнике) буграми, сложенными мелкоземом, щебнем или торфом на плоских заболоченных участках, или крупными буграми (сотни метров в поперечнике и высотой до 10 м). Крупные бугры могут быть сложены торфом, под которым залегает минеральный грунт с линзами и жилами льда. Такие формы называются гидролакколитами (булгунняхами).

39

Среди наледей различают наземные, образующиеся при выходе на поверхность речных вод, прорывающих замерзающее русло (речные наледи), а также при излиянии подземных вод (грунтовые наледи).

Литература к разделу 1.2.5: [1, 7, 8, 11].

1.2.6. Рельеф и отложения побережий океанов, морей, озер и рек

Береговой линией называют линию пересечения поверхности моря (океана, озера, водохранилища, крупной реки) с поверхностью суши.

Береговые зоны (побережья) — это области взаимодействия суши и акватории. Процессы, которые здесь возникают, напрямую связаны с волнами, волноприбойными движениями водных масс и волновыми течениями. Со стороны суши береговые зоны представлены зоной относительно приподнятых береговых линий (приморьем) — территориями, на которых развиваются в настоящее время или развивались в прошлом волновые процессы. Со стороны моря современные береговые зоны образованы подводным береговым склоном (взморьем) — частью дна, где фиксируются современные формы, связанные с волновой деятельностью, а также зоной относительно погруженных береговых линий (прибрежным мелководьем). Главным рельефообразующим фактором побережий являются волны.

Волны — это движение водных масс по замкнутым орбитам. Для волн различают такие элементы, как гребень и ложбина волны, передний и задний склоны, длину — расстояние между гребнями; высоту — расстояние от гребня до самой низкой точки ложбины. В плане выделяют фронт волны — линию, проходящую по гребню, и луч волны — линию перпендикулярную фронту волны и направленную в сторону ее распространения. Волны характеризуются также

периодом, скоростью распространения. По происхождению волны бывают фрикционными (ветровыми), сейсмогенными

40