ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
РЕЧНЫЕ ТЕРРАСЫ И МЕТОДЫ ИХ ИЗУЧЕНИЯ
Учебно-методическое пособие
по курсу «Геоморфология»
Ростов-на-Дону
2009
Методическое пособие разработано старшим преподавателем кафедры общей географии, краеведения и туризма
Ответственный редактор канд. геогр. наук
Печатается в соответствии с решением кафедры общей географии, краеведения и туризма ЮФУ протокол от 7 февраля 2009 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………… 4
Модуль 1. МОРФОЛОГИЯ И СОСТАВ РЕЧНЫХ ТЕРРАС……………. 5
1. 1. Понятие «речная терраса» и псевдотеррасы………………………… 5
1.2. Морфологические элементы речных террас ………………………… 7
1.3. Аллювиальные отложения …………………………………………… 8
Модуль 2. ТИПЫ РЕЧНЫХ ТЕРРАС …………………………………… 13
Модуль 3. ИЗУЧЕНИЕ НАДПОЙМЕННЫХ ТЕРРАС ………………… 26
3.1. Поперечное профилирование террас……………………………….. 26
3.2. Продольное профилирование террас……………………………….. 32
Проектное задание 1……………………………………………………… 39
Проектное задание 2……………………………………………………… 43
ЛИТЕРАТУРА …………………………………………………………… 47
ВВЕДЕНИЕ
Детальное изучение террасового комплекса представляет огромный научно-теоретический интерес, так как речные террасы представляют подлинную палеогеографическую летопись новейшего геологического времени определенного участка земной поверхности.
Изучение террас имеет также и огромное практическое значение. Террасы долин крупных равнинных рек могут достигать десятков километров в ширину, и по своему рельефу, составу аллювия представляют ценнейшие сельскохозяйственные угодья, являются наиболее удобными местами для строительства дорог, населенных пунктов, гидроустановок и промышленных предприятий.
Речные террасы представляют большой интерес для поисков месторождений полезных ископаемых. Их аллювий нередко заключает богатые россыпные месторождения ценных металлов (золота, платины).
Учебно-методическое пособие включает 3 учебных модуля, проектные задания и список литературы.
Пособие предназначено для самостоятельной работы студентов на учебных и производственных практиках, но может быть также использовано при изучении дисциплин «Геоморфология», написании квалификационных и научно-исследовательских работ.
Объем пособия: 48 страниц печатного текста, 10 рисунков, список литературных источников из 15 наименований.
Модуль 1. МОРФОЛОГИЯ И СОСТАВ РЕЧНЫХ ТЕРРАС
Комплексная цель модуля – познакомить с основными терминами и понятиями флювиальной геоморфологии, морфологией террас и их строением.
1. Понятие «речная терраса» и псевдотеррасы.
Долинные или речные террасы – это ступенеобразные формы рельефа на склонах, вдоль которых на определенной высоте, иногда в несколько ярусов одна над другой, протягиваются ровные, близкие к горизонтальным полосы изменчивой ширины, ограниченные сверху и снизу крутыми уступами. Это наиболее характерные элементы долинного морфологического комплекса.
Международная комиссия по плиоценовым и плейстоценовым террасам дает следующее их определение: «Речными террасами являются более или менее ровные поверхности, обязанные своим происхождением воздействию водного потока на берега и соответствующие то поверхности аллювиальных отложений, то эрозионной поверхности, т. е. коренным породам, выровненным действием проточной воды».
Речные террасы – это объемные образования, т. е. тела, характеризующиеся тремя измерениями, в формировании которых принимала непосредственное участие эрозионная и аккумулятивная деятельность реки, протекающей по данной долине.
Из понятия «терраса» исключается целый ряд образований, имеющих внешний облик террас, но отличных от них по генезису. Такие образования называют псевдотеррасами (Шульц, 1934) или ложными террасами. К ним относятся:
1. Псевдотеррасы. Их происхождение связано со структурными и литологическими особенностями склонов при горизонтальном или близком к горизонтальному залегании пластов неодинаковой стойкости против деструкционных процессов. Поверхности террасовидных площадок представляют отпрепарированные денудацией поверхности более стойких пластов, обнажающихся на склонах, с которых вышележащие, легче выветривающиеся или легче размываемые толщи были удалены. В литературе их называют денудационными террасами, или террасами выветривания, или структурными террасами.
В отличие от коренных речных террас или террас размыва, у структурных псевдотеррас поверхность не срезает пласты коренных пород под тем или иным углом, а совпадает с поверхностью напластования. Структурная псевдотерраса постепенно снижается вверх по реке до уровня дна долины и исчезает. Часто в этом месте перед своим окончательным исчезновением с поверхности твердый пласт образует в русле реки поперечный порог. Этот порог, на котором река часто образует быстрины, может являться временным базисом эрозии и знаменуется переломом в продольном профиле реки. Благодаря его подпрудному влиянию выше порога могут возникнуть настоящие речные террасы.
2. Псевдотеррасы оползневого происхождения представляют локальные образования. Они не обнаруживают никакой выдержанности по относительной высоте своих поверхностей и не имеют аналогов на противоположном склоне долины.
3. Псевдотеррасы – конусы выноса притоков реки, наложенные на пойму долины главной реки и подмытые в результате ее блуждания по пойме характерны преимущественно горным странам.
4. Моренные «террасы оседания» можно наблюдать в долинах горных стран, подвергавшихся в четвертичное время долинному оледенению. Они внешне имеют наибольшее сходство с настоящими речными террасами и представляют наложенные на борта долины боковые морены ледника, т. е. так называемые береговые морены. Сложены эти псевдотеррасы несортированными лишенным слоистости моренным материалом.
5. «Заплечики» корытообразных ледниковых долин горных стран, представляют более пологие участки бортов корытообразной долины, несут следы шлифовки движущимся льдом также являются псевдотеррасами..
1.2. Морфологические элементы речных террас
При изучении террас приходится иметь дело со следующими морфологическими элементами (рис.1):
Рис. 1. Морфологические элементы речных террас. Пояснение в тексте.
1. Собственно терраса – более или менее ровная поверхность, обычно обладающая наклоном с одной стороны к стержневой части долины, с другой – вниз по долине.
2. 
Уступ – большей частью имеющий характер круто наклоненной поверхности, даже обрыва, ограничивающего террасу снизу.
3. Подошва террасы – линия, по которой уступ террасы соприкасается с поверхностью нижележащей террасы или с ложем современной долины.
4. Верхняя закраина (тыловой шов) – линия, по которой терраса соприкасается с вышележащей частью склона или с обрывом вышележащей террасы. В последнем случае тыловая закраина, или тыловой шов, совпадает с подошвой вышележащей террасы.
5. Бровка террасы – линия, по которой поверхность террасы пересекается с поверхностью уступа или обрыва.
Высота террасы часто определяется превышением бровки над подошвой, т. е. относительной высотой обрыва террасы. Эта величина неустойчива, так как каждая терраса представляет лишь часть древнего аллювиального ложа долины, впоследствии разрушенного в той или иной мере эрозионной деятельностью речного потока в период, последовавший за сформированием самой террасы. В зависимости от того, насколько пострадала терраса от размыва, будет находиться высотное положение ее бровки. Более постоянную величину представляет высотное положение тылового шва террасы; но и он нередко оказывается замаскированным осыпями со склонов, поднимающихся над террасой.
Площадка (собственно терраса) – элемент чисто флювиального происхождения. Уступ вниз – более молодой элемент террасы. Возникает вследствие глубинной эрозии, сменяющей фазу разработки плоского дна долины. С самого своего возникновения уступ непрерывно подвергается воздействию склоновых процессов. Уступ со стороны более высокой террасы и коренной склон – элементы эрозионные, более древние, чем площадка. Подобно нижнему уступу он также подвержен склоновым процессам, опирающимся на поверхность террасы как на свой базис денудации (и аккумуляции).
1.3. Аллювиальные отложения
В русской литературе термину аллювий придается генетическое значение и употребляется он для обозначения речных отложений (Докучаева, 1878; Никитин, 1883), Под аллювиальными образованиями понимаются все осадки, которые отлагаются в речных долинах и в дельтах рек.
Аллювиальные отложения представлены русловым, пойменным и старичным аллювием (Шанцер, 1951).
Русловой аллювий включает пристрежневые осадки и осадки прирусловой отмели. Пристрежневые осадки наиболее грубозернистые, плохо сортированные, с неправильной линзовидной, реже диагональной косой слоистостью. Залегают в основании разреза на размытой поверхности коренных пород. В некоторых местах к пристрежневым осадкам примешиваются остаточные продукты разрушения берегов и дна ложа долины (перлювий, по ).
Осадки прирусловой отмели представлены песками различной крупности с примесью гравия и гальки. Вещественный состав материала зависит от геологического строения бассейна реки. Обломки хорошо окатаны. Коэффициент окатанности большинства галек колеблется от 150 до 300. Коэффициенты дисимметрии, изометричности и уплощенности галек составляют соответственно 0,6–0,9; 2,0–2,2; 0,5–0,9 (Саркисян и Климова, 1955). Пески сортированы, отличаются правильной косой слоистостью. Слойки образуют крупные серии и падают под углом до 30° в одном общем направлении. Вверх по разрезу осадки прирусловой отмели постепенно изменяются, сменяясь все более тонкозернистыми песками. С изменением гранулометрического состава, осадков изменяется и слоистость, что выражается в уменьшении мощности и протяженности серий косых слойков и в появлении в верхней части толщи мелкой косоволнистой слоистости типа волноприбойных знаков.
В русловом аллювии встречаются обрывки стеблей растений, отпечатки листьев, остатки коры и стволов деревьев, раковины пресноводных моллюсков, обломки скелетов рыб и костей высших позвоночных животных.
Пойменный аллювий представлен мелко - и тонкозернистыми песками, алевритами, супесями и суглинками с примесью и прослоями гумусированного материала, иногда с горизонтами погребенных почв. Горизонтальные слои различного гранулометрического состава чередуются между собой, разделяясь то ровными, то неправильно волнистыми границами. Наблюдается, кроме того, мелкая косая и косоволнистая слоистость внутри серий толщиной в 1–3 см. В самой верхней части разреза пойменного аллювия обычно залегают скрытослоистые однородные суглинки и супеси. В пойменном аллювии встречаются редкие обломки древесины деревьев и кустарников, раковины моллюсков преимущественно наземных, реже пресноводных.
Старичный аллювий отличается тонкопесчанистым, иловатым, супесчаным и суглинистым составом, неясной горизонтальной слоистостью с тонкими прослоями песчанистого материала, обладающего мелкой косоволнистой слоистостью. Цвет темно-серый вследствие богатой примеси органических веществ или зеленоватый и сизо-серый, указывающий на восстановительную среду. Вверх по разрезу увеличивается содержание органического (сапропелитового) материала, появляются болотные осадки, включающие торфяники и почвы. В старичных отложениях много остатков растительности, раковин моллюсков, скелетов рыб. Разрез богат спорами, пыльцой, диатомовыми.
В нормально развитом аллювии русловые отложения образуют его основной нижний горизонт, а пойменные отложения – верхний. Старичный аллювий залегает в виде линз на уровне верхней части русловых осадков. Аллювий горных рек по сравнению с аллювием равнинных рек отличается большей крупностью слагающего материала и несколько меньшим развитием, а местами и полной утратой старичной и пойменной фаций.
По динамическим условиям образования аллювий разделяют на инстративный, перстративный и констративный (Ламакин, 1948).
Инстративный, или выстилаемый, аллювий слагает эрозионные террасы. Он образуется в условиях еще невыработанного продольного профиля реки, когда боковая эрозия сопровождается слабой глубинной эрозией. В этой фазе развития долины наблюдается общий отрицательный баланс рыхлого материала. Инстративный аллювий представлен преимущественно русловой фацией, маломощной, грубозернистой, богатой угловатыми и слабо окатанными обломками, поступающими со склонов и из коренного ложа.
Перстративный, или перестилаемый, аллювий слагает эрозионно-аккумулятивные террасы. Он образуется в условиях выработанного продольного профиля потока, когда наблюдается состояние динамического равновесия между количеством поступающего в реку и выносимого ею рыхлого материала (Карташов, 1961). Блуждая по долине, река перемывает, сортирует и переотлагает свои наносы, формируя хорошо развитый аллювий, представленный всеми фациями (рис.2). Мощность перестилаемого аллювия нормальная, т. е. она равна
Рис. 2. Схема разреза аллювия равнинной реки в перстративную фазу аккумуляции (Шанцер, 1951)
А – русло; В – пойма; С – старичная ложбина; В{– В3 – разновозрастные участки поймы, образовавшиеся за три последовательные стадии развития меандров (стрелки под чертежом – соответствующие этим стадиям направления смещения русла); b1 –b3 – стадии накопления пойменного аллювия; Н – горизонт полых вод; h – горизонт межени; М – нормальная мощность аллювия; I, II, III – русловой аллювий (1– гравий и галька; 2 – пески, 3 – прослои заиления); 4 – старичный аллювий; 5, 6, 7 – пойменный аллювий (последовательные стадии накопления)
разности уровней среднего паводка и дна плесов средней глубины (Шанцер, 1951).
Констративный, или настилаемый, аллювий слагает аккумулятивные террасы. Он образуется в условиях, способствующих избыточной аккумуляции рыхлого материала, представленного в основном русловой фацией (рис.3; Шанцер, 1951, 1966; Карташов, 1961). Для констративной разности руслового аллювия характерна плохая сортированность – глинистость галечников. Нередко эта разновидность отличается присутствием неокатанных обломков. Залегая на перстративном аллювии, констративный русловой аллювий обычно заметно отличается от него крупностью материала (рис.3). Но отличия эти могут быть диаметрально противоположными. Когда причиной аккумуляции является увеличение количества поступающего в реку рыхлого материала, констративный аллювий обладает в общем более крупным материалом, чем подстилающий его
Рис. 3. Схема констративной фазы аллювиальной аккумуляции (Шанцер, 1951)
1 – русловой аллювий; 2 – старичный аллювий; 3– пойменный аллювий; 4 – отложения вторичных водоемов поймы; 5 – общее направление миграции русла; H – горизонт полых вод; h – горизонт межени в русле; h1 и h2 – горизонты межени в старицах и вторичных водоемах поймы; М – нормальная мощность аллювия; МS – общая мощность аллювия.
перстративный. Когда же аккумуляция начинается из-за уменьшения живой силы водного потока, крупность материала, слагающего констративный русловой аллювий, уменьшается по сравнению с перстративным аллювием» (Карташов, 1961).
Модуль 2. ТИПЫ РЕЧНЫХ ТЕРРАС
Комплексная цель модуля – познакомить с основными типами речных террас и причинами их формирования.
По особенностям строения и генезису различают следующие типы речных террас (Щукин, 1960):
Эрозионные террасы (коренные или террасы размыва) обнажают на своей поверхности коренные породы, прикрытые лишь тонким слоем элювия, а у «тылового шва», осыпями вышележащих крутых склонов или плащом делювия (при более пологих склонах). Они свойственны преимущественно горным странам и являются обычно наиболее высокими в серии террас, развитых в данной долине.
Эрозионно-аккумулятивные террасы (аллювиальные или террасы накопления) сложены слоистыми хорошо отсортированными отложениями, состоящими у горных рек из галечников разной величины с песчаным или суглинистым цементом, у равнинных рек – из слоев гравия, песка, супесей и суглинков, представляющих фации руслового и пойменного аллювия. Иногда среди этих слоистых толщ аллювия встречаются линзы богатого органическими остатками старичного аллювия..
Аллювиальные отложения могут слагать весь видимый уступ террасы до уровня следующей нижележащей террасы, или же занимают лишь его верхнюю часть, налегая на срезанную и размытую рекой поверхность коренных пород склона.
Если эта коренная постель аллювия обнажается в нижней части уступа террасы, выше современного уровня реки, то такую террасу называют цокольной.
Нормальная мощность аллювия не превышает разности уровней средней высоты паводков и средней глубины плесов современного русла и обычно бывает меньше этой разности. Если мощность аллювиальной толщи окажется значительно больше этой величины, то это может говорить о ее накоплении в условиях местного тектонического опускания. Если толща аллювия на поверхности террасы не отличается большой мощностью, то она может быть со временем нацело смыта, обнажив свою коренную постель. Некоторые коренные террасы образовались таким путем из аллювиальных; об этом могут свидетельствовать еще сохранившиеся кое-где остатки речных отложений.
Процесс образования речных террас рисуется в виде двух основных последовательных стадий (Щукин, 1960):
1) образование путем боковой эрозии и блуждания русла широкого, плоского, заливаемого в половодье днища долины, что может иметь место в период ослабления глубинной эрозии при приближении реки к состоянию профиля равновесия;
2) переход реки в силу тех или иных причин к энергичной глубинной эрозии (рис. 4)
В результате в плоское аллювиальное днище речной долины первой стадии оказывается врезанной новая молодая и глубокая долина. Борта этой долины образуют уступы вновь сформировавшейся террасы. Поскольку поверхность террасы образовалась в период приближения реки к стадии профиля равновесия, то она прослеживаемая вдоль по долине и обнаруживает легкий наклон вниз по течению приблизительно параллельно современному продольному профилю реки.
После периода энергичного углубления долины, с приближением реки к равновесному профилю, темп углубления замедляется. Река начинает развивать энергичную боковую эрозию, расширяя молодую долину за счет размывания и разрушения обоих ее бортов или одного из них, как это имеет место при однообразном смещении реки, например, вправо, по закону Бэра-Бабинэ.
При таком расширении долины может подвергнуться разрушению рекой и процессами денудации частично, а в некоторых участках долины и нацело образовавшаяся перед этим терраса.
Рис. 4. Последовательные стадии развития в долине террасового комплекса
Во время врезания молодой долины, терраса рассекается на отдельные звенья долинами притоков, так как эти притоки, в связи с опусканием русла главной реки, испытывают понижение базиса эрозии и энергично врезаются в нее. Благодаря этому каждая терраса сохраняется на склонах долины часто лишь в виде разрозненных, далеко отстоящих друг от друга фрагментов. Если в долине были развиты террасы нескольких ярусов, то при такой малой их сохранности бывает трудно иногда решить, имеем ли мы в соседних остатках террас фрагменты одной и той же террасы, или они принадлежат разным ярусам.
В широких асимметричных долинах, в которых река имеет явно выраженную тенденцию смещаться как целое в сторону одного из склонов, террасы на крутом и высоком «нагорном» склоне (к которому жмется река) часто бывают совсем не развиты. На противоположном «луговом» склоне они достигают значительной ширины и часто прослеживаются на огромных пространствах.
При наличии в долине нескольких ярусов террас самые высокие, являющиеся и наиболее старыми по времени образования, обнаруживают, как правило, и наихудшую сохранность, тогда как молодые нижние являются еще мало пострадавшими от последующих разрушительных процессов. У наиболее молодых надпойменных террас их поверхности несут нередко еще ясно выраженные следы пойменного режима в виде ложбинообразных заиленных староречий, подковообразных сухих понижений былых озер-стариц, пойменных грив и прирусловых валов и других элементов пойменного рельефа. С течением времени эти черты первичного пойменного рельефа постепенно сглаживаются и исчезают под воздействием факторов денудации. Так ложбины древних русел, высохшие старицы постепенно заполняются делювием, развеваемыми песками и другим материалом и распадаются на ряд обособленных неглубоких плоских впадин.
По мере того как стираются черты первичного пойменного рельефа, поверхность террас приобретает новые морфологические черты. Большинство террас обнаруживает отчетливо выраженный наклон своей поверхности от «тылового шва» к бровке. Этот наклон представляет вторичное явление и обусловлен накоплением делювиального плаща или осыпного материала (в горных долинах) у внутреннего края террасовой поверхности, у подножия вышележащего склона, и смывом с поверхности террасы близ бровки, которая при этом утрачивает резкий кант и становится закругленной. Особенно резко бывает выражен этот наклон в сторону реки в долинах горных рек, где террасы узки, а поднимающиеся над ними высокие и крутые склоны обусловливают мощное накопление у их подошвы продуктов выветривания и смыва.
Кроме долин притоков главной реки, пересекающих террасы здесь и там, поверхности террас могут быть глубоко расчленены эрозионными рытвинами временных водотоков, возникающих во время ливней. Если коренной цоколь аллювиальной террасы представлен карбонатными или другими растворимыми породами и лежит неглубоко, то на поверхности террасы могут возникать воронки и другие формы карстового рельефа. Таким образом, поверхность террасы может приобрести весьма сложный вторичный рельеф.
Широкое аллювиальное дно долины, становящееся при последующем врезании в него реки поверхностью террасы, образуется в период ослабления глубинной эрозии и усиления боковой эрозии при достижении рекой продольного профиля, близкого к равновесному. Имея одинаковую высоту на обоих берегах, пойма в этой стадии будет развита вдоль всей долины, или, по крайней мере, вдоль большей ее части и знаменует как бы заключительную фазу эрозионного цикла. Новый эрозионный цикл начинается чаще всего в результате общего тектонического поднятия всего речного бассейна и знаменуется сильным оживлением глубинной эрозии и врезанием в сформировавшуюся перед этим пойменную равнину новой молодой долины. Образующаяся таким путем терраса будет прослеживаться на большей части долины, на обоих ее бортах и будет располагаться на одинаковой высоте. Такие террасы называют цикловыми.
(1964) приводит следующие признаки цикловых террас:
1) хорошая выдержанность вдоль долины;
2) выдержанность относительных высот;
3) значительная мощность аллювия (не ниже нормальной) и выдержанность ее в продольном направлении-
4) четкое отграничение от нижележащих и вышележащих уровней;
5) большая ширина;
6) горизонтальное положение цоколя в поперечном профиле;
7) четкое разграничение и достаточно полное развитие пойменной, русловой и старичнои фаций аллювия (для равнинных рек);
8) очень хорошее развитие пойменной фации аллювия;
9) постепенное закономерное изменение морфологии и геологического строения на протяжении всего участка;
10) одновозрастность аллювия на всем протяжении террасы, а иногда и однообразный минералогический его состав.
Наряду с цикловыми террасами, в долине могут наблюдаться террассы, протягивающиеся на незначительное расстояние вдоль склона, не имеющие выдержанной высоты над дном долины и располагающиеся на гипсометрических уровнях, промежуточных между ярусами цикловых террас. предложил называть такие террасы террасами врезывания.
Террасы врезания, или врезывания, выделил и С. Шульц (1940), а до него подробно описал . Они образуются при выравнивании продольного профиля русловых потоков, когда одновременно совершаются боковая и глубинная эрозии
Террасы врезания, по (1964), отличают следующие признаки:
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
