Речные террасы. Их происхождение и строение

На склонах многих речных долин выше уровня поймы можно наблюдать выровненные площадки различной ширины, отделенные друг от друга то более, то менее четко выраженными в рельефе уступами. Такие ступенеобразные формы рельефа, протягивающие­ся вдоль одного или обоих склонов долины на десятки и сотни ки­лометров, называют речными террасами(рис. 63). В строении тер­рас принимают участие аллювиальные отложения. Это свидетель­ствует о том, что когда-то река текла на более высоком уровне и что террасы являются не чем иным, как древними поймами, вы­шедшими из-под влияния реки в результате врезания русла. При­чин, ведущих к образованию террас, много. Рассмотрим лишь главные из них.

1. Как известно, живая сила потока зависит от массы воды. Если в бассейне реки климат изменяется в сторону увлажнения и река становится более полноводной, возрастает ее эрозионная способность. Происходит нарушение установившегося ранее равно­весия между размывающей способностью реки и сопротивлением пород размыву. Река начинает врезаться, вырабатывать новый про­филь равновесия, соответствующий новому режиму. Прежняя пойма выходит из-под влия­ния реки и превращается в надпойменную террасу. Так как транспортирую­щая и эрозионная способ­ности потока растут в большей степени, чем рас­ход воды, интенсивность врезания увеличивается вниз по течению. Однако в низовьях реки величина врезания ограничивается постоянным положением базиса эрозии, поэтому максимум врезания наблюдается в среднем тече­нии реки. В результате об­разуется терраса хордо­вого типа (рис. 64, А).

2. Другой причиной об­разования террас являет­ся изменение положения базиса эрозии. Предста­вим себе, что уровень бас­сейна, в который впадает река, понизился. В резуль­тате река, которая в ни­зовьях отлагала матери­ал, начнет врезаться в собственные отложения и вырабатывать новый про­филь равновесия, соответ­ствующий новому поло­жению базиса эрозии. Врез от устья будет рас­пространяться вверх по течению реки до того ме­ста, где прежний уклон продольного профиля на­столько значителен, что увеличение его, вызван­ное регрессивной эрозией, практически не будет ска­зываться на эрозионной способности реки. В ко­нечном счете на месте прежней поймы образует­ся терраса, относительная высота которой убывает вверх по реке (рис. 64, 6). Водопады и пороги в долине реки мо­гут приостановить продвижение регрессивной эрозии и ограничить длину террасы.

 

Следует подчеркнуть, что река при понижении базиса эрозии будет врезаться лишь в том случае, если ее уклон в нижнем тече­нии меньше уклона освобождающегося из-под воды дна приемного бассейна. В противном случае понижение базиса эрозии приведет к интенсивной аккумуляции несомого рекой материала вследствие удлинения русла и уменьшения уклона продольного профиля.

3. Образование террас может быть связано с тектоническими движениями. Тектоническое поднятие территории, по которой про­текает река, приводит к увеличению уклонов, а, следовательно, и уси­лению эрозионной спо­собности реки. Река на­чинает врезаться, ее прежняя пойма постепенно превращается в надпойменную террасу, которая по своему типу также является хордо­вой (рис. 64, Б). Если низовье реки остается стабильным или опус­кается, а на остальной части бассейна, испытывающей поднятие, река врезается, то образуются ножницы террас: террасы как бы ныряют под более молодые аккумулятивные толщи (рис. 65).

Описанные процессы могут повторяться или накладываться друг на друга, поэтому количество террас в долинах разных рек и в разных частях долины одной и той же реки может быть различ­ным. Изучение строения террас, их количества, изменения высоты одной и той же террасы вдоль долины реки позволяет выяснить причины их возникновения, а следовательно, восстановить историю развития территории, по которой протекает река.

Относительный возраст террас определяется их положением по отношению к меженному уровню воды в реке: чем выше терраса, тем она древнее. Счет террас ведется снизу — от молодых к более древним. Самую низкую террасу, возвышающуюся над поймой, называют первой надпойменной террасой. Выше располагается вторая надпойменная терраса и т.д. У каждой террасы различа­ют площадку, уступ, бровку и тыловой шов (см. рис. 63).

В зависимости от строения выделяют три типа речных террас: 1) аккумулятивные, 2) эрозионные и 3) цокольные. К аккумуля­тивным относятся террасы, сложенные от бровки уступа до его подножия аллювием. Эрозионные террасы почти нацело сложены коренными породами, лишь сверху прикрытыми маломощным чех­лом аллювия (последний может и отсутствовать). У цокольных террас нижняя часть уступа (цоколь) сложена коренными порода­ми, а верхняя — аллювием. Терраса считается цокольной и в том случае, если цоколь сложен древнеаллювиальными отложениями, так как тип террас и их возраст определяется по аллювию, сла­гающему поверхность (площадку) террасы. Отсюда следует, что для определения возраста террасы необходимо тем или иным спо­собом определить возраст (абсолютный или относительный) сла­гающего ее аллювия.

Так как каждая терраса в свое время была поймой, на ней мо­гут быть встречены те же формы рельефа, что и на пойме. Однако выражены они обычно менее четко, чем на пойме, что связано с воздействием последующих экзогенных агентов. Поверхность тер­рас часто наклонена в сторону реки за счет снижения (размыва) прибровочной части и повышения внутреннего края в результате накопления материала, сносимого со склонов, к которым примыкает терраса. Поэтому при определении относительной высоты тер­рас следует ориентироваться на те участки ее поверхности, кото­рые менее всего были затронуты последующими процессами.

Понятия о фациях.

По условиям осадконакопления на поверхности Земли могут быть выделены две главные области: 1) океаны и моря, являющиеся основными областями осадконакопления, и 2) континенты, где преобладают процессы денудации, наряду с которыми в ряде мест происходит формирование континентальных отложений. Каждой зоне моря (океана) присущи свои особенности, определяющие общий облик образующихся осадков. В одно и то же время в различных зонах могут накапливаться отличные друг от друга осадки. Так, при большом поступлении в морские водоемы осадочного материала, приносимого с континента, в области шельфа будут откладываться преимущественно терригенные осадки; в то же время в абиссальной зоне, удаленной от берега, могут накапливаться органогенные и полигенные оаадки. В других случаях в мелководной области шельфа при незначительном поступлении обломочного материала в водоем, высокой температуре воды и ее нормальной солености могут развиваться коралловые рифы. Аналогичная картина наблюдается при континентальном осадконакоплении., В зависимости от климата, рельефа и других факторов формируются различные типы осадков. Для субтропиков, отличающихся большим количеством тепла и пышной-растительностью, дхарактерны своеобразные продукты выветривания — латериты, в которых преобладают водные окислы железа^, алюминия и кремния, в то время как в областях пустынь элювий представлен преимущественно обломочным материалом. Озерные отложения умеренных областей существенно отличаются от осадков озер засушливой зоны.
Следовательно, в природе существует тесная и многосторонняя' связь осадкообразования со средой. Изменяется среда, изменяется и характер осадка и последующего его преобразования. Таким-образом, изучая осадок, его состав, закономерности площадного, распространения и включенную в него ископаемую фауну и флору, можно восстановить условия его образования. Это имеет большое значение для анализа отложений древних геологических периодов и восстановления истории развития земной коры. Более 150 лет назад швейцарский геолог А. Гресли заметил, что отложения одного и того же возраста, но образовавшиеся в различных точках земной поверхности, существенно отличаются друг от друга в связи с отличиями условий их накопления. Для этих изменений он ввел понятие «фация». Таким образом, фация — это осадочная горная порода, возникшая в определенной физико-географической обстановке, на которую указывают ее генетические признаки (литологический состав, текстура, остатки фауны или флоры и др.). Так, среди отложений одного и того же возрас-
та встречаются рифовые известняки, брекчии склонов рифов, состоящие из обломков этих известняков, лагунные отложения, образовавшиеся в лагунах, отделенных от моря барьерными рифами, а с другой стороны рифа — глубоководные глины.
Среди современных и ископаемых фаций различают три крупные группы: 1) морские фации; 2) континентальные фации; 3) переходные фации. Каждая из этих групп может быть разделена на ряд макро- и микрофаций. Так, группа морских фаций, по ¦Л. Б. Рухину, подразделяется на следующие фации: 1) литоральную, или прибрежную; 2) мелководную (соответствующую верхней части шельфа); 3) умеренно глубоководную (отвечающую краевой части шельфа и началу континентального склона) ниже глубины 100 м; 4) батиальную, или глубоководную, и 5) абиссальную, или весьма глубоководную.
К группе континентальных фаций относятся: 1) элювиальная;
2) склоновая, 3) пролювиальная; 4) аллювиальная; 5) эоловая; 6) озерная — пресных озер и озерная — соленых озер; 7) болотная и озерно-болотная; 8) ледниковая; 9) водно-ледниковая, или флю-виогляциальная. В каждой из этих макрофаций (генетический тип отложений, по А. П. Павлову) могут быть выделены отдельные фации или микрофации, по Л. Б. Рухину. Так, в аллювии равнинных рек выделяют три основные фации: русловую, пойменную и старичную.
К группе переходных фаций относятся: 1) фация опресненных лагун; 2) фация засоленных лагун; 3) фация эстуариев и лиманов; 4) фация дельт.
Фациальный анализ — один из основных методов изучения не только физико-географических условий прошлых геологических эпох (палеогеография), но и движений земной коры, поскольку он дает представление о распределении областей поднятия и погружения.
Фациальный анализ древних отложений для каждого отрезка геологического времени включает: 1) детальное изучение состава горных пород, их структурных и текстурных особенностей; 2) изучение остатков фауны и флоры, находящихся в горных породах;
3) изучение закономерностей изменения состава горных пород по площади и по вертикали — фациальных переходов как показателей изменения обстановки осадконакопления.
При фациальном анализе горных пород различного возраста широко используется метод актуализма (лат. «актуалис» — современное, настоящее). Изучая современные процессы, в частности накопление осадков в морских водоемах, речных долинах и физико-географические условия, в которых они возникают, мы получаем основание для суждения об аналогичных процессах, происходивших в прошлые геологические периоды. Английский ученый Ч. Ляйель сформулировал принцип актуализма в 30-х годах XIX столетия: «Настоящее — ключ к познанию прошлого». Н.М.Страхов развил и углубил метод актуализма применительно к осадочным горным породам, разработав сравнительно-литологический метод. Пользуясь этим методом, исследователь не должен, однако, ограничиться механическим сравнением условий современного осадконакопления с прошлым. Сравнение должно проводиться с учетом как сходства, так и возможных отличий в характере геологических процессов, связанных с изменением физико-географических условий в различные этапы геологической истории. Эти отклонения должны быть тем существеннее, чем древнее изучаемые горные породы. Так, в до.кембрийских и нижнепалеозойских осадочных горных породах не встречаются угли, что свидетельствует об отсутствии достаточно развитой наземной флоры. Лишь
с ее развитием в девоне появляются угли, обилие которых отмечается в отложениях каменноугольного и ряда последующих ¦периодов. С другой стороны, для докембрия характерны кварц-магнетитовые или кварц-гематитовые породы, называемые джеспилитами. Такие железисто-кварцевые породы не встречаются в " более молодых, последокембрийских отложениях. Это указывает «а своеобразную физико-географическую обстановку осадконакопления, свойственную лишь данному времени и отличную от •современной.
Влияние колебаний уровня моря и движений земной коры на распределение фаций. В геологической истории наблюдалось частое перераспределение суши и моря и перемещение береговой линии, связанное либо с колебаниями уровня моря (океана), либо с вертикальными движениями земной коры. Происходили трансгрессии— наступание моря на сушу или регрессии — отступание, Вслед за перемещением береговой линии соответственно смещались фации, изменялась и глубина накопления осадков. Так, при> трансгрессии береговая линия перемещается в глубь континента, прежние прибрежные и мелководные участки моря оказываются удаленными от берега и здесь поверх ранее отложившихся грубых осадков мелководной фации будут накапливаться более тонкие осадки другой более глубоководной фации, соответствующей новой физико-географической обстановке.

 

Магматические горные породы

Магматические горные породы образуются в результате затвердевания магмы па глубине или па земной поверхности при вулканических извержениях. Магматические породы также называют изверженными. Магма (от греч. «густая мазь») — огненно жидкий, главным образом силикатный расплав, возникающий в верхней мантии или в земной коре. Магма содержит большое количество растворенных газов и

паров воды (F, CI, СО.,, Н., 0 и др.). На большой глубине магма находится под очень большим всесторонним давлением и обладает высокой температурой.

Поднимаясь вверх, магма оказывается в различных термодинамических условиях. На значительных глубинах при медленном остывании магмы и сохраняющемся большом давлении происходит постепенная, последовательная и полная кристаллизация расплава. Последовательность в кристаллизации магмы связана с существованием минералов с разной температурой плавления. Тугоплавкие минералы кристаллизуются при более высоких температурах, когда другие еще находятся

в расплаве. К тугоплавким относятся минералы, содержащие Fe и M g (железистомагнезиальные силикаты: оливин, авгит, роговая обманка, биотит и др.). При понижении температуры последовательно кристаллизуются и другие минералы. Таким образом, на больших глубинах весь силикатный расплав превращается в агрегат тех или иных минералов, образуется полнокристаллическая горная порода. Долго сохраняющиеся условия высоких температур и давления создают благоприятные условия роста для всех минералов, в результате образуются полнокристаллические и равнокристаллические структуры пород с более или менее одинаковым размером зерен всех минералов. На средних и небольших глубинах условия кристаллизации магмы менее стабильны и более разнообразны. Если масса и температура расплава, внедрившегося на средних глубинах, достаточно велики для прогрева вмещающих пород и давлении является достаточным для удержания в расплаве летучих компонентов, происходит также полная раскристаллизация расплава и образуется полпокристаллическая порода. При этом центральные части получают равнокристаллическое, а краевые — неравнокристаллическое строение в связи с относительно быстрым охлаждением на контакте с вмещающими породами и частичной потерей летучих компонентов. Летучие компоненты для некоторых минералов являются катализаторами и заметно повышают скорость их роста, тогда при полнокристаллическом строении возникает большая разница в размерах зерен разных минералов, могут возникать порфировидные структуры.

На небольших глубинах температура и давление магмы могут быть недостаточными для ее полной кристаллизации. В таких условиях часть магмы успевает раскристаллизоваться и превратиться в минеральные зерна — вкрапленники, а другая часть затвердевает в виде вулканического

стекла — аморфной массы, в которой могут быть зародыши кристалло— микролиты, хорошо различимые только под микроскопом. В этих условиях образуются неполнокристаллические породы.

При вулканических извержениях магма либо изливается на земную поверхность (или на дно водного бассейна) в виде лавы, либо при взрывах выбрасывается в воздух на разную высоту, застывает и падает на поверхность в виде твердых частиц и обломков разного размера (вулканический пепел, песок, лапилли, вулканические бомбы), давая начало нирокластическим горным породам обломочного строения.

Последние образуют особую группу вулканических пород и будут кратко рассмотрены ниже.

Магма, излившаяся на поверхность в виде лавы, попадает в условия резкого понижения температуры и давления и связанной с этим почти полной потери летучих компонентов, что приводит к быстрому затвердеванию лавы. При этом, если расплав поднимается медленно п с больших глубин и до выхода на поверхность в нем произошла частичная кристаллизация, то есть образовались кристаллы минералов, то при затвердевании на поверхности образуются неполнокристаллическис породы. При быстром движении расплав не успевает кристаллизоваться и застывает на поверхности в виде вулканического стекла, образуя

стекловатую породу, в которой кристаллы почти или полностью отсутствуют. По условиям образования магматические горные породы подразделяются на следующие виды.

1. Интрузивные (внедрившиеся):

• глубинные (абиссальные),

• полуглубинные (гипабиссальные).

2. Вулканические:

• эффузивные (излившиеся),

• пирокластические.

Интрузивные, или внедрившиеся (от лат. «интрузио» — внедрение), горные породы образуются при застывании магмы под земной поверхностью и по глубине застывания делятся на глубинные и полу-

глубппные. Глубинные, или абиссальные (от греч. «абиссос» — бездонный), или плутонические, породы формируются на больших глубинах, в условиях длительно сохраняющихся высоких температур и давлений и характеризуются полной раскристаллизацией магматического расплава.

Полуыубипные (гипабиссальные) горные породы, затвердевшие на средних и небольших глубинах, по условиям образования являются промежуточными между глубинными интрузивными и эффузивными. Температура и давление магмы па разных глубинах меняются по-разному, и могут возникать как полно-, так и пеполнекристаллические породы. Излившиеся, или эффузивные, породы (от лат. «эффузио» — излияние)

образуются при излиянии лавы на дневную поверхность, где резко понижаются температура и давление. Эффузивные породы характеризуются неполной кристаллизацией или быстрым затвердеванием

расплава в виде вулканического стекла. Различия в условиях образования магматических пород четко отражаются на их внешнем облике и легко распознаются макроскопически

по характеру структуры и текстуры.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: