Речные террасы и методы их изучения

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Нечипорова Т.П.
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 Нечипоровой Т.П.
Ответственный редактор
канд. геогр. наук Н.Н.Иванов
Печатается в соответствии с решением кафедры общей
краеведения и туризма ЮФУ протокол № 7 от 7 февраля 2009 г.
2
географии,
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 ……………………………………………………………
3
47
ВВЕДЕНИЕ
Детальное изучение террасового комплекса представляет огромный научнотеоретический 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
сельскохозяйственные угодья, являются
представляют
ценнейшие
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.
4
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.
называют псевдотеррасами (Шульц, 1934)
Такие образования
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
5
отпрепарированные
денудацией
поверхности
более
стойких
пластов,
обнажающихся на склонах, с которых вышележащие, легче выветривающиеся или
легче размываемые толщи были удалены.
денудационными
террасами,
или
В литературе их называют
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
6
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):
4
1
5
2
3
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.
7
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
8
коренных
пород.
В
некоторых
местах
к
пристрежневым
осадкам
примешиваются остаточные продукты разрушения берегов и дна ложа
долины (перлювий, по В. В. Ламакину).
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 пой менного аллювия обычно залегают
скрытослоистые однородные суглинки и супеси. В пойменном аллювии встречаются
9
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
Инстративный
общий
аллювий
отрицательный
представлен
баланс
преимущественно
рыхлого
материала.
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
10
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
11
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).
12
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
13
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.
14
Рис. 4. Последовательные стадии развития в долине террасового комплекса
15
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.
16
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
17
прослеживаться на большей части долины, на обоих ее бортах и будет
располагаться на одинаковой высоте. Такие террасы называют цикловыми.
С. В. Лютцау (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 направлении4) 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. С. С. Шульц предложил называть такие террасы террасами врезывания.
Террасы врезания, или врезывания, выделил и С. Шульц (1940), а до него
подробно описал С. Н. Никитин. Они образуются при выравнивании продольного
профиля русловых потоков, когда одновременно совершаются боковая и глубинная
эрозии
Террасы врезания, по С. В. Лютцау (1964), отличают следующие признаки:
1) прерывистое распространение;
18
2) непостоянство относительных высот разных террасовых массивов;
3) малая мощность аллювия (меньше нормальной);
4) постепенный или не очень резкий переход к ниже- или вышележащим
уровням;
5) сходство
по
морфологии
и
геологическому
строению
с
ниже-и
вышележащими уровнями;
6) малая ширина;
7) наклон поверхности цоколя в сторону русла;
8) недоразвитость пойменной и старичной фаций аллювия.
Для того чтобы понять механизм образования террас врезывания, следует
помнить, что в определенные, более поздние стадии эрозионного цикла река не
только смещается в стороны, формируя излучины, но одновременно и углубляет
еще свое русло. В то же время вся система излучин смещается вниз по течению. В
результате вершина какой-либо излучины, приближаясь к определенному участку
борта долины, срезывает его на уровне русла и продолжает смещаться далее вниз
по долине, в данном же месте река отходит от склона к противоположному борту
(рис. 5 ).
Рис. 5. Схема образования террас врезывания (Шульц, 1940)
Подходящая к тому же борту и в пределах того же поперечного профиля
вершина следующей выше по течению излучины касается этого борта уже на
более низком уровне, за счет произошедшего за этот промежуток времени
углубления русла: образуется вторая, более низкая «терраса врезывания». В
19
результате на склонах долины образуется ряд террас на разных высотных
уровнях, относящихся к одному эрозионному циклу.
Внутрицикловые террасы аккумуляции соответствуют промежуточным
уровням при формировании аккумулятивных цикловых террас. Эти террасы не
всегда выражены в рельефе, так как по мере образования новых уровней
они
подвергаются размыву. Поэтому их выделение оказывается затруднительным. Они
отчетливо бывают выражены там, где реки в процессе бокового блуждания и
аккумуляции подрезают коренные борта и вырабатывают в них террасовые ступени.
Внутрицикловые
террасы
(террасы
аккумуляции)
характеризуются
признаками:
1) прерывистым распространением,
2) непостоянством относительной высоты;
3) наклонной поверхностью;
4) невыдержанностью в разрезе и различной высотой горизонтов руслового,
пойменного и линз старичного аллювия.
Локальные террасы возникают под воздействием (локальных) эндогенных
или экзогенных факторов: тектонических нарушений продольного профиля реки,
подпружинивания реки лавовыми потоками, выходами более прочных пород,
крупными обвалами, конечными моренами, конусами выноса боковых притоков.
Локальные террасы опознают по следующим признакам:
1) небольшой протяженности вдоль реки;
2) изменчивости морфометрических показателей (высоты, ширины);
3) изменчивости мощности и фациального состава аллювия;
4) принадлежности к разным динамическим категориям (эрозионным или
аккумулятивным террасам) в зависимости от причины.
К локальным террасам следует отнести: 1) террасы подпруживания и 2)
террасы, связанные с уступами продольного профиля реки.
20
Террасы подпруживания образуются в результате перегораживания
долины оползнем, массой горного обвала, излившимся в долину лавовым потоком
или конечноморенной грядой ледника. Выше плотины создается усиленное
накопление аллювия, прослеживающееся на некоторое расстояние вверх по реке.
Пропиливая плотину, река образует выше нее террасу, быстро выклинивающуюся
вверх по течению.
Террасы, связанные с уступами или изломами продольного профиля реки,
обусловлены геологическим строением ее бассейна, именно, выходом в русле
реки полосы стойкой породы, образующей на протяжении некоторого времени
местный базис эрозии. Постепенно пропиливая твердый порог, река образует
выше него ряд локальных террас, быстро выклинивающихся вверх по реке.
Частным случаем образования террас этого типа являются террасы, возникающие
на перехваченной реке выше места недавнего перехвата в результате
регрессивной передачи врезания от уступа перехвата.
Причины образования террас
Причин, ведущих к образованию террас, много.
1. Изменения водоносности потока:
а) река и ее притоки путем перехвата могут с одной стороны, увеличивать
площадь водосборного бассейна и тем самым увеличивать водоносность; с другой
стороны, перехваченная река становится менее водоносной;
б) изменениями климата в сторону большего увлажнения или в сторону
большей сухости.
Увлажнение климата ведет к увеличению суммарных расходов реки,
возрастанию ее живой силы и усилению эрозионной способности. Река врезается
в глубину, стремясь придать продольному профилю более пологий уклон, чем
тот, который был выработан в более сухой предшествующий период. Наоборот,
при иссушении климата и уменьшении водоносности реки, продольные уклоны
оказываются слишком пологими, не соответствующими уменьшившейся живой
21
силе реки. Река начинает усиленно аккумулировать, частично заполняя свою
долину аллювием вплоть до достижения нового, более крутого продольного
профиля.
Аккумуляция протекает трансгрессивно, распространяясь постепенно от
истоков к устью, причем точка максимальной глубины врезания смещается вниз
по течению, дальше от истока (Маккавеев и др., 1955).
Помимо непосредственного влияния изменений климата на условия стока,
эти изменения могли сказываться на деятельности рек и косвенным путем,
определяя интенсивность процессов выветривания и количество поступавшего в
реки и транспортируемого ими обломочного материала.
Периоды оледенений были периодами усиленного поступления в реки
продуктов выветривания, и
реки, не будучи в состоянии справиться с этой
массой, отлагали ее в своих долинах. В периоды менее обильного приноса
обломочного материала, в межледниковое и послеледниковое время, реки
получали вновь способность эродировать и врезали в свои наносы новые долины.
Климат в приледниковых областях должен был быть холодным и сухим. При
низкой
температуре
выветривание
было
растительный
слабее
покров
физического,
был
активно
скудным,
протекало
химическое
морозное
выветривание. Результатом всех этих процессов являлось сильная перегрузка
обломочным материалом. Таким образом, каждому периоду оледенения должна
соответствовать климатически обусловленная аллювиальная терраса (Зёргель,
1921).
2.
Изменение положения базиса эрозии.
При понижении уровня бассейна, в который впадала река и в низовьях
отлагала материал, она начинает 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
22
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.
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. Изменения характера тектонических движений.
Тектоническое поднятие в бассейне реки, приводит к увеличению уклонов, и,
следовательно, к
усилению эрозионной способности реки. Река начинает
углублять свою долину, ее прежняя пойма постепенно превращается в надпойменную террасу. Относительная высота ее имеет максимум в среднем течении реки. 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.6).
Рис. 6. Ножницы террас в низовьях реки.
1, 2, 3 – соответствующие уровни погребенных и непогребенных террас
23
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, и следовательно, восстановить историю
развития территории по которой протекает река.
В горных странах наблюдаются деформации земной коры в виде складок –
антиклинальных и синклинальных, пересекающих долины рек. В синклинальных
прогибах будут накапливаться толщи аллювия, значительно превосходящие
мощностью нормальную мощность пойменного аллювия. В то же самое время
поднимающиеся антиклинали, если поднятие происходит не очень быстро,
постепенно, по мере, их воздымания, пропиливаются рекой в виде сквозных узких
ущелий,
река
при
этом
может
сохранять
свой
продольный
профиль,
определяемый положением нижнего базиса эрозии. Террасы, существовавшие в
долине до начала образования этих складок, подвергаются при этом деформации:
они образуют антиклинальные и синклинальные изгибы, причем в местах
синклинальных
прогибов
они
сильно
снижаются
и
могут
даже
быть
погребенными под толщами молодого аллювия. Относительная высота этих
древних террас над современным уровнем реки является наибольшей в местах,
соответствующих сводам антиклиналей и постепенно уменьшается отсюда вверх
и вниз по реке. Иногда в то же время наиболее низкие и молодые террасы, сформировавшиеся уже после образования складок, обнаруживают нормальное,
приблизительно параллельное реке простирание.
Иногда речные террасы оказываются деформированными нарушениями и
дизъюнктивного характера. Дифференциальные тектонические движения могут
отражаться в строении террас речной долины не только в участке своего
проявления, ной выше по течению, являясь местными базисами эрозии.
24
Преодолевая их, река может приобрести различное количество террас в
отдельных участках долины.
Поверхность террасы представляет остаток широкого аллювиального днища
долины, большая часть которого была уничтожена рекой при врезании в него
новой молодой долины. При наличии серии террас, может возникнуть вопрос, почему каждая новая долина оказывается более узкой, чем ее предшественница, так
как она не захватывает всей ширины ее пойменного днища.
Ряд авторов полагают, что река, по мере углубления ее долины, должна
затрачивать значительную часть своей энергии на перенос все время возрастающего количества рыхлого материала, поступающего со становящихся
выше и длиннее склонов; благодаря этому замедляется ее боковая эрозия.
Следует, однако, отметить, что сужение вновь возникающей в каждый
последующий эрозионный цикл долины отнюдь не является, по-видимому,
правилом. В тех случаях, когда новая долина оказывалась одинаковой ширины
или шире предшествующей, дно последней уничтожалось без всякого остатка и
никакой новой террасы не возникало. Напротив, последняя оформлялась в том
случае, когда молодая долина была уже аллювиального днища старой. Возможен,
наконец, и такой случай, когда новая долина, отнюдь не более узкая, чем
предыдущая, закладывается не по осевой линии дна прежней долины, а ближе к
одному из ее краев; тогда остатки противоположного края аллювиальной равнины
могут сохраниться в виде поверхности террасы," развитой лишь по одну сторону
реки, долина же оказывается расширенной до нормальных размеров за счет
размыва противолежащего террасе коренного склона. Такие случаи являются
весьма обычными в связи со свойственной многим рекам тенденцией смещаться
все время в сторону одного из склонов по закону Бэра – Бабинэ.
25
Модуль 3. ИЗУЧЕНИЕ НАДПОЙМЕННЫХ ТЕРРАС
Комплексная цель модуля – познакомить с основными методами изучения
речных террас.
3.1. Поперечное профилирование террас
При поперечном профилировании характеризуют морфологию каждого
элемента. Определяют ширину, относительную и абсолютную высоту террасы.
Следует различать общую ширину террасы и ширину террасовой ступени. Общую
ширину надпойменной террасы, как и поймы, измеряют между тыловыми швами
террасовой площадки с вышерасположенными уступами или коренными
склонами. Эту величину можно найти в тех местах, где террасовые ступени
наблюдаются по обе стороны реки. Если же террасовые ступени сохранились
только с одной стороны, то измеряют лишь ширину террасовой ступени, т. е.
расстояние от тылового шва до подножия уступа к нижерасположенной террасе
или пойме. Ширина террасовой ступени равна или чаще всего меньше ее общей
(первоначальной) ширины.
При изучении геологического строения надпойменных террас давлении
их разреза выделяют русловую, пойменную, статичную фации древнего
аллювия, имея при этом в виду, что по механическому составу, текстурным
особенностям они могут существенно отличаться от аналогичных фаций
современного аллювия. Причиной этих отличий являются специфические
условия (геоморфологические, геотектонические, климатические), в которых
протекала деятельность древних рек. Чем отчетливее террасы выражены
морфологически, тем полнее представлен их геологический разрез. У
размытых террас полный разрез древнего аллювия вероятнее всего можно
встретить на сохранившихся участках первичной террасовой поверхности,
близ тылового шва, обычно прикрытого склоновыми отложениями.
В отличие от современного аллювия нормальную мощность древнего
аллювия непосредственно определить нельзя. Поэтому генетическую категорию
26
террас – эрозионно-аккумулятивную, эрозионную или аккумулятивную с
аллювием соответственно нормальной мощности, ниже или выше нормы –
устанавливают по косвенным признакам. К ним относятся: соотношение фаций
древнего аллювия, его состав (особенно гранулометрический),
рельеф
коренного ложа.
У эрозионных террас аллювий незначительной мощности, представлен
преимущественно русловой фацией крупнозернистого состава, старичные
отложения отсутствуют, пойменные – недоразвиты, коренное ложе наклонено в
сторону бровки.
У аккумулятивных террас аллювий большой мощности, представлен
преимущественно русловой фацией из не очень крупного обломочного материала
при значительном участии осадков пойменной фации и старичных отложений,
причем последние прослеживаются в разрезах линзами на разных уровнях, явно
свидетельствуя о перемещении русла реки вверх по мере накопления осадков.
У
эрозионно-аккумулятивных
пойменная
и
русловая
фации
террас
аллювия,
одинаково
линзы
хорошо
старичных
развиты
отложении
прослеживаются в поперечном разрезе примерно на одном уровне, ложе аллювия
горизонтально (Ламакин, 1948; Шанцер, 1951, 1966; Карташов, 1961; Лютцау,
1964).
Все эти признаки действительны только в комплексе друг с другом, так как
каждый из них в отдельности не всегда связан динамической фазой флювиального
процесса. Например, если и реки с бассейна сносился в большом количестве
крупнообломочный материал, то аккумулятивные террасы могут быть сложены
грубозернистым аллювием. У ветвящихся на рукава (фуркирующих) и
меандрирующих рек даже в эрозионно-аккумулятивной (равновесной) фазе линзы
старичного аллювия несколько смещаются по высоте за счет различий глубины
реки в разных частях извилин (стариц), а также в результате периодического то
спрямления, то меандрирования русла. Аккумулятивный генезис террас обычно
27
хорошо опознается по очень большой мощности аллювия, достигающей
нескольких десятков и даже сотен метров. Эти цифры заведомо больше
нормальной мощности, которая даже у крупных современных рек редко превышает 20–30 м.
Изучая разнородные по фациальному составу горизонты аллювия,
устанавливают закономерности их распределения в разрезе, прослеживают
контакты между ними (размыва, прислонения, спокойного налегания),
подчеркнутые резкой сменой состава отложений, грубозернистыми базальными
горизонтами, погребенными почвами, торфяниками. Эти сведения, дополненные
результатами палеонтологического анализа, изучения гранулометрического и
вещественного состава пород, позволяют расчленить речные отложения на
разновозрастные свиты, выделить соответствующие им погребенные террасы,
установить время и условия накопления аллювия. Как и в современных
отложениях, линзы старичного аллювия наиболее перспективны для комплексного фациального анализа. Они очень богаты остатками животных и
растительных организмов, что позволяет использовать их в качестве опорных
горизонтов для биостратиграфического расчленения древнеаллювиальных толщ
и построения широких палеогеоморфологических выводов.
К существенным признакам ложа древнего аллювия, кроме отмеченных
выше его очертаний в поперечном профиле, относят также положение по
отношению к ложу современного аллювия. Здесь могут быть два случая:
1) ложе древнего аллювия расположено ниже ложа современного аллювия,
т. е. современный аллювий залегает на размытой поверхности древнего аллювия;
2) ложе древнего аллювия расположено выше ложа современного аллювия,
т. е. падает к нему уступом.
Цоколь террасы, или уступ ложа, может быть скрытым, когда он находится
ниже меженного уровня воды в реке, и открытым, когда он возвышается над
рекой и в подмываемых берегах выходит даже на дневную поверхность. Таким
28
образом, цокольные террасы следует подразделять на террасы с открытым
цоколем (т. е. собственно цокольные в обычном понимании этого термина) и
террасы со скрытым цоколем. Для каждого цоколя определяют его абсолютную и
относительную высоту (превышение над ложем современного аллювия и высоту
над меженным уровнем реки).
Цоколь террас может быть сложен коренными породами (коренной цоколь),
четвертичными
не
аллювиальными
отложениями
и,
наконец,
аллювием
погребенных или размытых более древних террас. В последнем случае выделение
цоколя нередко связано с трудностями и требует применения указанной выше
комплексной методики.
При морфологическом изучении террас обращают внимание на их
выраженность в рельефе, что позволяет судить о степени их последующего
разрушения под воздействием различных факторов. Морфологические признаки
хорошо сохранившейся террасы следующие: общая горизонтальность ее площадки,
слабое эрозионное расчленение, четкость бровки и тылового шва, формы и
элементы флювиального микрорельефа, сохранившиеся от пойменной стадии
развития террасы.
Наклон террасовых площадок к руслу обычно бывает вторичным, но он
может быть также и первичным, возникшим одновременно с образованием
данной террасы. Так, небольшим первичным уклоном обладают площадки
эрозионных террас. Это доказывается тем, что их ложе также наклонено к руслу и
прикрыто маломощным слоем выстилающего аллювия. Вторичный поперечный
уклон террасы приобретает под воздействием главным образом склоновой
денудации в прибровочной части и склоновой аккумуляции близ тылового шва. В
этом случае площадки срезают древний аллювий под углом к поверхности ложа и
незаметно переходят в нижний и верхний уступы; бровка и тыловой шов очень
нечетки, отличаясь сглаженными округлыми очертаниями в поперечном профиле.
29
Морфологически такие террасы или ряды террас выражены плохо, образуя как бы
выположенное основание (продолжение) коренного склона долины.
Для каждой первично или вторично наклонной террасы определяют
экстремальное и среднее значения относительной высоты на изучаемом
поперечном профиле. Кроме того, стараются установить истинную высоту
террасовых площадок и ложа (плотика), имея в виду, что первичная поверхность
сглаженных террас лучше всего сохраняется близ тылового шип под склоновыми
отложениями.
В
неаллювиальными
тех
местах,
отложениями,
где
террасы
например
полностью
погребены
под
эоловыми,
делювиальными,
проблематичными, различают истинную и наложенную (видимую) поверхности
террасы.
При наличии в долине нескольких террас устанавливают их соотношение
между собой в поперечном профиле. По этому признаку различают террасы
наложенные, вложенные, прислоненные и врезанные. Различные соотношения
между террасами вместе с динамическими типами террас характеризуют развитие
эрозионно-аккумулятивной деятельности водных потоков при формировании
долин.
Наложенные террасы состоят из залегающего друг на друге аллювия, так
что самая верхняя терраса – дневная, а более низкие – погребенными
соответственно более древние (рис. 7, а).
Наложенные террасы образуются в результате преобладания аккумулятивной
деятельности русловых потоков, возможно чередовавшейся с периодами эрозии или
равновесного развития, зафиксироваными в контактных поверхностях размыва или
наложения разновозрастных аллювиальных свит.
Вложенные террасы – все дневные, состоят из аллювия, залегающего друг на
друге, но с признаками размыва контактных поверхностей. Ложе более высокой
30
Рис. 7. Типы соотношений речных террас и отвечающие им фазы развития
долины
М – нормальная мощность аллювия.
древней террасы расположено глубже ложа более низкой молодой террасы (рис. 7,6).
Вложенные террасы образуются в результате: 1) ритмического чередования
эрозионной аккумулятивной деятельности русловых потоков, когда глубина эрозии
и мощность последующей аккумуляции становятся все меньше от одной террасы к
другой, или 2) сокращения нормальной мощности аллювия одновременно за счет
уменьшения высоты разливов и повышения дна русловых потоков.
Прислоненные террасы – дневные, состоят из прислоненного друг к другу
аллювия при единой горизонтальной или наклонной поверхности ложа (рис. 7, в).
Образуются
вследствие сокращения нормальной мощности или же благодаря
врезанию реки до ложа ранее возникшей аккумулятивной террасы.
Врезанные террасы – дневные, состоят из аллювия, полностью или частично
прислоненного к породам ложа (цоколя) более высоких древних террас (рис.7,
г ) . Образуются вследствие преобладания эрозионной деятельности русловых
потоков, прерывавшейся периодами аккумуляции или равновесного развития.
31
Соотношения между террасами и динамические типы террас наглядно отображают с помощью поперечных профилей (разрезов), на которых показывают: породы
ложа, аллювий
различных фаций. Подобные разрезы позволяют судить об истории
формирования террас и долины в целом, о последовательных этапах и величине
эрозионной и аккумулятивной деятельности русловых потоков, о том, какие террасы
возникли вследствие прерывности эрозионного процесса, чередования эрозионной и
аккумулятивной деятельности и какие образовались в ходе единого этапа врезания
долины, сопровождавшегося блужданием меандр.
3.2. Продольное профилирование террас
Чтобы полнее обосновать указанные выше выводы и отнести их к
изученным долинам и долинным системам в целом производят сравнительный
анализ поперечных профилей, изучают террасы между профилями путем
проложения продольных долинных маршрутов. Террасы, развитые в разных
частях долины, сопоставляют между собой и увязывают в определенные уровни,
закономерно прослеживающиеся вдоль рек. При этом необходимо сначала
выделить цикловые террасы.
Цикловые, внутрицикловые и локальные террасы устанавливают не по
одному, а по возможно более полному комплексу указанных признаков. Особенно
важно выделить и проследить цикловые террасы, используя при этом следующие
способы.
1. Непосредственное прослеживание и картографирование террас вдоль
долин, наблюдение сочленений (слияний) террас притоков с террасами главных
рек, с озерными и морскими террасами, с водораздельными и долинными
зандрами. Этот способ применим при детальных исследованиях и если террасы
хорошо сохранились от размыва.
2. Сопоставление морфометрических показателей
обрывков террас, в
первую очередь относительной высоты и затем ширины. В орогенических зонах,
32
где геоморфологические уровни часто бывают сильно деформированы, этот
способ применяют для сопоставления лишь близко расположенных обрывков
террас.
Для
сопоставлений
используют
высоты
первичных
террасовых
поверхностей, а если последние не сохранились или не установлены, то средние
относительные высоты и интервалы высот (бровки и тылового шва). Результаты
получаются тем надежнее, чем больше разрывы между интервалами высот выше
и нижерасположенных террас. Если аллювий сильно размыт (иногда почти без
остатка), то сопоставляют относительные высоты цоколей террас или так
называемых коренных террас.
3. Сопоставление геологического строения террас:
возраста, состава и
мощности древнего аллювия, а также неаллювиальных горизонтов. Наиболее
надежные результаты получаются, когда в разных местах долины удается
определить возраст древнего аллювия и по этим данным соединить разрозненные
обрывки террас в единые террасовые поверхности.
О принадлежности террас к единому уровню могут свидетельствовать и
такие факты, как однотипность фациального состава аллювия, черты сходства его
гранулометрического и вещественного состава, окатанности материала, наличие
горизонтов, свойственных только данному террасовому уровню.
Однородность аллювия определяется главным образом однородностью
климатических, гидродинамических условий, тогда как различия возникают
преимущественно вследствие пестроты геологического строения коренного ложа
долин и структурно-тектонической обстановки.
4. Сопоставление террасовых рядов и террасовых комплексов. Этот способ
основан на том, что речные террасы в долинах располагаются в определенной
последовательности сверху вниз, образуя вертикальные террасовые ряды. В
каждом таком ряду наблюдается определенное количество террас, отличающихся
своими морфологическими и геологическими признаками. К числу существенных
33
признаков, по которым удобно строить и сравнивать между собой вертикальные
террасовые ряды, принадлежат относительная высота и ширина террас,
высотацоколя, мощность аллювия, а при детальных исследованиях также данные
о его фациальном, гранулометрическом и вещественном составе.
Сравнение вертикальных террасовых рядов легко осуществить путем
наложения (совмещения) серии поперечных профилей или других графиков,
характеризующих вертикальный террасовый ряд. С. В. Лютцау
(1964)
предложил составлять графики средних превышений террас одной над другой,
колебаний высот поверхности террас, относительных высот цоколей, мощности
аллювия, вещественного состава аллювия, например процентного содержания
галек из устойчивых к выветриванию пород. Можно также составлять комплексные или полные графики с характеристикой террасовых рядов сразу по
нескольким
показателям,
например
превышениям
и
колебаниям
высот
поверхности террас или по превышениям террас и мощности их аллювия (рис. 8).
Рис. 8. Полные графики террасовых рядов р. Кубани
(составлены С. В. Лютцау (1964) по данным И. Н. Сафронова):
1– у г. Кропоткина; 2 – у г. Армавира: а – комплексы террас; б – порядковые
номера террас; в – наименование террас по И. Н. Сафронову; г – возраст террас; В –
превышение бровки террасы над тыловым швом нижележащей террасы; К – превышение
тылового шва террасы над ее бровкой (колебание высоты террасы). Цифры над графиками
— относительная высота террас (м)
34
Изучение вертикальных террасовых рядов приводит к необходимости
выделения террасовых комплексов и даже указывает для этого наиболее
подходящие признаки. Самый простой (цикловой) комплекс состоит из одной
цикловой террасы и серии тяготеющих к ней террас врезания или аккумуляции.
Несколько смежных цикловых и внутрицикловых террас объединяют в более
сложные группы, или комплексы, по некоторым общим для них признакам, и в
первую очередь по возрасту. Одновременно учитывают тип террас, их
морфологические и морфометрические признаки, геологическое строение.
Отдельные террасы и террасовые комплексы удобно сопоставлять
(увязывать) между собой графически с помощью продольного профиля, который
в законченном виде представляет собой важный этап на пути обобщения
результатов геоморфологического анализа долины. Сначала строят продольный
профиль меженного уровня реки. Затем проводят линии заложенных поперечных
профилей, на которых
в соответствии с относительными
геологическим строением террас отмечают их площадки,
высотами и
ложе (плотик),
механический состав аллювия с выделением отдельных его горизонтов
(базальный галечник, русловой песок, пойменный наилок), по возможности также
другие характеристики аллювия, например, петрографический состав галечников,
хотя бы в обобщенных показателях
(из устойчивых или неустойчивых пород),
основные минеральные компоненты шлихов и т. п. Вертикальный масштаб и его
соотношение с горизонтальным масштабом должны быть таковы, чтобы не
получилось сильных искажений профиля и в то же
время
чтобы можно было
изобразить мощность аллювия различных террас. Наряду с дневными отмечают
также погребенные террасы: их площадки, ложе и аллювий, горизонты
погребенных почв и торфяников. Между поперечниками на продольный профиль
наносят все обрывки террас. Около каждого останца террасы индексом
обозначают возраст аллювия. Условными линейными знаками проводят самый
высокий уровень воды во время разлива и уровень самых глубоких участков
35
русла (плесов). Ниже ложа современного аллювия целесообразно изобразить
геологическое строение коренных отложений (их литологический состав, структуры), а над уровнями самых высоких террас провести контуры подступающих к
долине водораздельных форм рельефа. Профиль можно считать законченным
лишь после того, как разрозненные обрывки террас с различными высотами будут
на нем соединены пунктирными линиями, представляющими продольные
профили террас (рис. 9).
Рис. 9. Фрагмент продольного профиля речных террас
1– песок; 2 – галечник; 3 – плотик; 4 – отмеченные площадки террас; 5 – продольные
профили террас; 6 – продольный профиль уровня реки в межень; 7 – номер скважины; 8 –
номер шурфа; 9 – номер обнажения.
Если позволяет масштаб продольного профиля долины и полученные
материалы, то наряду с профилями террасовых поверхностей проводят профили
ложа аллювия, показывают геологическое строение террас на всем протяжении,
чтобы выявились изменения мощности аллювия, его состава и переходы в осадки
другого (неаллювиального) происхождения (например, флювиогляциального,
морского), наносят кроющие (лессовые, моренные и др.) горизонты. Когда
продольные разрезы террас частично или полностью совмещаются, то геологическое строение одной из них показывают в разрывах другой. Целесообразно
также составлять продольный профиль (разрез) каждой террасы отдельно в виде
серии смежных рисунков.
36
При отсутствии сведений об истинной высоте террас, когда эта высота
колеблется в некоторых пределах, каждый террасовый уровень на продольном
профиле выделяют не линией, а полосой, ширина которой соответствует
амплитуде колебаний высот от бровки до тылового шва.
На основании изучения продольных профилей террас и русла можно судить
о причинах, вызвавших образование террас и их деформаций. Такие причины
могут быть связаны с тектоническими движениями, изменениями климата,
колебаниями базиса эрозии и с другими явлениями, включая гидродинамические
особенности самой реки.
При анализе продольного профиля русла и речных террас необходимо
прежде всего учитывать степень выравненности потоком транспортирующей
способности вдоль долины. Продольные профили могут быть выработанные и
невыработанные
(Маккавеев,
1955).
характеризуется
установившимися
Выработанный
определенными
продольный
соотношениями
профиль
между
уклоном и транспортирующей способностью потока, обеспечивающими транзит
наносов на всем его протяжении. Невыработанный продольный профиль
отличается тем, что транспортирующая способность реки не выровнена, т. е. в
отдельных отрезках реки или по всей реке наблюдается более высокая интенсивность аккумуляции или эрозии.
Даже
в
стадии
относительного
выравнивания
транспортирующей
способности продольный профиль реки бывает осложнен рядом волн или
ступеней нетектонического происхождения. Увеличение содержания наносов в
потоке, увеличение крупности аллювия сопровождается увеличением уклона, и
наоборот. Содержание и крупность наносов, в свою очередь, зависят от физикогеографических и геологических условий (от глубины долины, прочности
вскрываемых рекой коренных пород и пр.).
Таким образом, в продольном профиле русловых потоков, даже в тех
случаях, когда на них не оказывают влияния дифференцированные тектонические
37
движения, всегда наблюдается закономерное чередование отрезков с уклонами
различной величины, образующих серии ступеней или пологих .волнообразных
изгибов (не считая порогов и водопадов). Эти ступени относительно устойчивы и
могут прослеживаться одновременно в продольных профилях террас и
современного русла.
Геотектоническая обусловленность многих деформаций русла и террас
выявляется при анализе продольного профиля долины или даже небольшого ее
отрезка. Террасы образуют антиклинальные или синклинальные изгибы с хорошо
прослеживающимися крыльями; они то погружаются друг под друга и под современное дно долины, то «выныривают» из-под него и вновь увеличивают свою
высоту. В областях погружения террасы широкие, сложены констративным
аллювием значительной мощности. В областях поднятия террасы узкие,
эрозионные с высоким коренным цоколем, русло образует врезанные меандры.
Более сложно интерпретируются деформации, которые вызываются общими
поднятиями или опусканиями земной коры, сводовыми или складчатыми
изгибами большого радиуса, охватывающими уже не часть речной долины и даже
не одну долину, а несколько речных систем, разделенных поднятиями. В этом
случае о тектонических движениях судят по профилю террас на протяжении всей
долины или даже нескольких долин, расположенных на различных элементах
изучаемой структуры. Плавное увеличение относительной высоты террас к
верховьям, т. е. веерообразное их удаление друг от друга вверх по долине, обычно
интерпретируют как результат более интенсивных поднятий в верхнем течении
реки. Подобное расхождение террас в долинах, падающих со склонов хребта в
противоположные стороны, объясняют сводовым поднятием хребта. Сближение
террас вниз по долине и последующее их погружение одна под другую с
образованием погребенных террас в предгорьях служат признаками идущего
одновременно со сводовым поднятием» хребта погружения его предгорий,
совершающегося обычно в области передового и межгорного прогибов (рис. 10).
38
Рис. 10. Продольный профиль террас Кубани (Сафронов, 1956)
1 – уровень покровных галечников; 2– уровни террас
По относительной высоте, взаимному расположению расходящихся или
сходящихся террас на продольном профиле, последовательности их погружения
под более молодые уровни судят о направлении, размахе, интенсивности
движений земной коры, миграциях формирующихся тектонических структур.
Например, последовательное смещение в сторону от
оси
хребта
пунктов
погружения более молодых террас указывает на расширение площади поднятия и
отодвигание или сокращение площади передового или межгорного прогибов.
Аналогичная картина может сложиться и без вмешательства тектонических сил в
результате закономерно идущего развития продольного профиля реки с относительно выровненной транспортирующей способностью (Маккавеев, 1955).
ПРОЕКТНОЕ ЗАДАНИЕ 1. Составление опорных разрезов террас реки
Белой.
Основная цель задания – научить студентов составлять разрезы террас по
данным полевых наблюдений: описаниям геологического строения уступов
террас, скважин и шурфов.
Исходные
материалы
–
данные
полевых
наблюдений:
геологического строения уступов террас, условные обозначения.
Низкая пойма сложена:
1. Почвенно-растительный покров – 20 см;
39
описания
2. Валунно-галечный материал. Галька средняя (3-5 см) и крупная (7-10 см),
валуна имеют различные размеры до 30-40 см в поперечнике. Материал
хорошо окатан и имеет уплощенную форму. Валунно-галечный материал
сложен кристаллическими породами, красноцветными конгломератами,
песчаниками и др. Содержание валунно-галечного материала в слое
достигает 90%. Заполнителем служит песок темно-серого цвета. Мощность
– 80 см;
3. Глинистые тонкоплитчатые с конкрециями сидеритов аргиллиты – видимая
мощность 30-40 см.
Первая надпойменная терраса:
1. Почвенно-растительный покров – 20 см;
2. Крупная галька (5-8 см) с примесью песчано-глинистого материала.
Галька имеет сфероидную и уплощенную форму. Представлена гранитами,
аплитами, кристаллическими сланцами, конгломератами, песчаниками и др.
Содержание галечного материала в слое 80%. Заполнитель песчано-глинистый
материал серо-желтого цвета – 90 см;
3. Валуны, крупная галька с примесью песчано-глинистого материала.
Галька крупная (10 см), валуны имеют различные размеры преимущественно до
30-40 см в поперечнике. Материал хорошо окатан и имеет уплощенносфероидную форму. Валунно-галечный материал сложен кристаллическими
породами, красноцветными конгломератами, песчаниками и др. Содержание
валунно-галечного материала в слое достигает 75%. Заполнителем служит песок,
суглинки и супеси желтовато-серого цвета – 90 см.
4. Глинистые аргиллиты – видимая мощность 2 м.
Вторая надпойменная терраса:
1. Почвенно-растительный покров – 30 см;
2. Крупная галька с примесью песчано-глинистого материала. Размеры
галек изменяются от 8 до 10 см. Форма галек чаще всего продолговато40
сфероидная и сплющено-сфероидная. По петрографическому составу
они
представлены
гранитами,
гранитоидами,
кристаллическими
сланцами и др. Песчано-глинистый наполнитель имеет серый цвет, в
слое его доля составляет около 20-% – 90 см;
3. Слой суглинков. Суглинок коричневый , опесчаненный – 30 см;
4. Валуны и крупная галька. Галечник с крупными валунами. Материал
хорошо окатан и имеет уплощенно-сфероидную форму. Валунногалечный
материал
сложен
кристаллическими
породами,
красноцветными конгломератами, песчаниками и др. Содержание
валунно-галечного материала в слое достигает 90%. Заполнитель
разнозернистый песок с гравием– 110 см.
5. Глинистые тонкоплитчатые с конкрециями сидеритов аргиллиты –
видимая мощность – видимая мощность 10-11 м.
Третья надпойменная терраса:
1. Почвенно-растительный покров – 40 см;
2. Суглинистый горизонт серо-бурого цвета, мощность – 50 см;
3. Мелкая и средняя галька с вмещающим глинистым наполнителем,
мощность слоя – 30 см;
4. Суглинистый горизонт серо-палевого цвета с примесью дресвы,
мощность горизонта – 50 см;
5.
Мелкая и средняя галька (с преобладанием мелкой) с вмещающим
глинистым цементом, мощность слоя – 45 см;
6. Суглинистый горизонт серо-бурого цвета, мощность слоя 45 см;
7.
Суглинистый горизонт серо-палевого цвета, с включениями мелкой
гальки, мощность слоя 25 см;
8. Суглинистый слой серо-палевого цвета с примесью дресвяных частиц
мощностью 70 см;
41
9. Валунно-галечниковые отложения с преобладанием крупной гальки.
Размеры галек изменяются от 8 до 10 см. Форма галек чаще всего продолговатосфероидная и сплющено-сфероидная. По петрографическому составу они
представлены гранитами, гранитоидами, кристаллическими сланцами и др.
мощность – 100 см;
10. Суглинистый горизонт бурого цвета – 30 см;
11. Валунно-галечниковые отложения с примесью песчанно-глинистого
материала – 200 см.
12. Валунно-галечниковые отложения с преобладанием валунов – 420 см;
13. Глинистые сланцы – видимая мощность 18-19 м.
Четвертая надпойменная терраса:
1) Почвенно-растительный покров – 10 см;
2) Суглинистый горизонт бурого цвета – 30 см;
3) Валуны с примесью песчано-гравийного и глинистого материала. Размеры
валунов небольшие до 20 см в поперечнике. В петрографическом отношении
они представлены магматическими и метаморфическими породами, очень
сильно
выветрелыми.
Наполнитель
представляет
собой
материал
разрушения валунов и галек. – 30 см;
4) Суглинистый слой палево-бурого цвета с примесью крупной гальки – 80 см;
5) Валунно-галечный материал с примесью песчано-глинистого – 450 см.
6) Глинистые сланцы – видимая мощность 17 м.
Порядок выполнения работы
1. Для построения геологических разрезов уступов террас необходимо
выбрать единый для всех колонок вертикальный масштаб, например в
1 см 0,5 м – 1:50.
2. Ширина колонок должна составлять 3 см.
3. Построить геологические разрезы уступов высокой поймы, первой,
второй, третьей и четвертой надпойменных террас по их описаниям.
42
4. Выделить фации руслового, пойменного и старичного аллювия.
5. Дать письменную характеристику пойме и террасам
6. Восстановить условия формирования поймы и надпойменных террас.
ПРОЕКТНОЕ ЗАДАНИЕ 2. Составление поперечного профиля
террасированной долины реки Белой.
Основная цель задания – научить студентов составлять поперечные
профили речных долин по данным топографических, геологических,
геоморфологических карт и полевых исследований: маршрутных наблюдений,
описаниям геологического строения террас, скважин и шурфов.
Исходные
геологического
материалы
строения
–
данные
уступов
полевых
террас,
наблюдений:
шурфов,
описания
маршрутные
геоморфологические наблюдения, геологические карты, топографические карты,
условные обозначения.
Маршрутные геоморфологические наблюдения
Начало маршрута левый коренной берег реки, сложенный нижнеюрскими
аргиллитами. Азимут профиля 120°.
№№
т.т.
Абсолютная
высота, м
Расстояние
между
точками
наблюдений,
м
Геоморфологическое
описание
Тыловой шов второй надпойменной террасы. У
основания склона материал древних обвалов – глыбы
песчаников
Поверхность второй надпойменной террасы. Шурф
№1
1
494,0
2
490,0
60,0
3
484,0
55,0
Бровка уступа второй надпойменной террасы.
4
472,0
4,0
Основание уступа второй надпойменной террасы.
Высота уступа 12,0 м. Обнажение № 1
5
470,0
12,0
Бровка поймы. Высота пойменного уступа 0,8 м.
Обнажение №2. У основания пойменного уступа
пляж, сложенный темно-серыми песками, шириной
1
2
3
4
5
43
1,5 м.
24,0 м Урез реки Белой. Ширина русла 24 м. Русло сложено
крупными валунами, гальками, хорошо окатанными.
Наблюдаются глыбы гранитов. Глубина русла
составляет 3,5 м.
Правый берег реки. Начало низкой поймы, сложенной
темно-серыми
песками,
хорошо
окатанными
валунами, галькой, гравием. Пойма представляет
собой систему прирусловых валов, четко выделяются
два, с превышением над днищем валов 0,4-0,5 м.
Поверхность поймы полого поднимается в сторону
берегового уступа первой надпойменной террасы.
Уступ первой надпойменной террасы, высотой 6,3 м.
8,0
Обнажение № 3.
6
469,2
7
469,2
8
470,7
9
477,0
2,0
Бровка первой надпойменной террасы.
1
478,0
9,0
1
508,9
–
Тыловой шов первой надпойменной террасы. Уступ
третьей надпойменной террасы. Почти отвесный
уступ высотой до 30 м. Основание уступа завалено
аллювием и дресвой глинистых аргиллитов.
Обнажение № 4
Бровка третьей надпойменной террасы.
1
514,3
76,0
1
521,0
6,5
1
526,0
42,0
6.
7.
8.
9.
12.
13.
15.
Тыловой шов третьей надпойменной террасы.
Основание уступа четвертой надпойменной террасы,
высотой 7 м. Обнажение № 5.
Бровка четвертой надпойменной террасы.
Поверхность 4 надпойменной террасы. Поверхность
террасы полого поднимается в сторону коренного
склона еще на протяжении около 100-120 м.
Описание обнажений уступов и шурфа
Шурф № 1
1. Почвенно-растительный покров – 20 см;
2. Суглинок бурый –350 см.
44
3.Крупная галька с примесью песчано-глинистого материала. Содержание
галечного материала в слое 80%. Заполнитель песчано-глинистый материал
серо-желтого цвета – 90 см;
4. Валуны, крупная галька с примесью песчано-глинистого материала. Содержание
валунно-галечного материала в слое достигает 75%. Заполнителем служит песок,
суглинки и супеси желтовато-серого цвета – 90 см.
5. Глинистые аргиллиты – видимая мощность 1 м.
Обнажение № 1
1. Почвенно-растительный покров – 30 см;
2. Крупная галька с примесью песчано-глинистого материала. Песчано-глинистый
наполнитель имеет серый цвет, в слое его доля составляет около 20-% – 100 см;
3. Слой суглинков. Суглинок коричневый , опесчаненный – 30 см;
4. Галечник с крупными валунами. Материал хорошо окатан. Заполнитель
разнозернистый песок с гравием – 110 см.
5. Глинистые тонкоплитчатые аргиллиты с конкрециями сидеритов – 830 см.
Обнажение №2
1. Почвенно-растительный покров – 10 см;
2. Валунно-галечный материал с песчаным заполнителем серого и темно-серого
цвета. Мощность – 70 см.
Обнажение № 3
1. Почвенно-растительный покров – 20 см
2. Суглинок с поверхности светло-бурый – 200 см.
3. Крупная галька с примесью песчано-глинистого материала – 100 см;
4. Валуны, крупная галька с примесью песчано-глинистого материала. Содержание
валунно-галечного материала в слое достигает 75%. Заполнителем служит песок,
суглинки и супеси желтовато-серого цвета – 90 см.
5. Глинистые аргиллиты – видимая мощность 200 см.
Обнажение № 4
45
1. Почвенно-растительный покров – 40 см;
2. Переслаивание суглинков и галечников средней и мелкой гальки. 3.
3. Мощность слоев суглинков в среднем - 40-50 см, галечников 20-30 см.
Мощность горизонта 300 см.
4. Валунно-галечниковые отложения с преобладанием крупной гальки.
мощность – 100 см;
5. Суглинистый горизонт бурого цвета – 30 см;
6. Валунно-галечниковые отложения – 600 см.
7. Глинистые сланцы – видимая мощность 18-19 м.
Обнажение № 5
Почвенно-растительный покров – 30 см;
1. Суглинистый горизонт бурого цвета – 300 см;
2. Валуны с примесью песчано-гравийного и глинистого материала. Наполнитель
представляет собой материал разрушения валунов и галек. – 60 см;
3. Суглинистый слой палево-бурого цвета с примесью крупной гальки – 80 см;
4. Валунно-галечный материал с примесью песчано-глинистого – 450 см.
5. Глинистые сланцы.
Порядок выполнения работы
1.
Профиль строить на миллиметровой бумаге формата А3.
2.
Рассчитать масштаб вертикальный и горизонтальный, учитывая, что
длина профиля составляет 300 м, а превышение поверхности самой
высокой террасы над руслом около 60 м. Можно принять за основу
масштаб вертикальный – 1:200, горизонтальный 1:1000.
3.
Согласно описанию маршрутных наблюдений (табл.) построить
топографический профиль поверхности.
4.
В соответствие с описанными обнажениями и местами их расположения
построить геологический разрез террасового комплекса.
46
Оформление работы. Выше разреза должен находиться заголовок «Геолого-
5.
геоморфологический профиль террасового комплекса реки Белой (Северо-Западный
Кавказ)». Ниже указываются масштаб горизонтальный и вертикальный. Справа от
разреза или внизу приводятся условные обозначения (см. лабораторную работу №1).
К разрезу прилагается объяснительная записка, включающая характеристику
6.
террас согласно методам изучения террас, изложенным в теоретической части работы.
Записка должна включать описание морфометрическое описание террас (высоту,
ширину), выраженность в современном рельефе основных морфологических
элементов, происхождение террас. Определить сколько эрозионных циклов пережила
территория исследований, как изменялось положение русла реки на время
формирования террас и поймы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Докучаев В. В. Способы образования речных долин Европейской России. СПб., 1878.
2. Карташов И.П.Фации, динамические фазы и свиты аллювия // Изв.АН СССР, сер.
геол., № 9, 1961.
3. Ламакин В.В. Динамические фазы речных долин и аллювиальных отложений //
Землеведение, т. II (42). 1948.
4. Леонтьев О.К., Рычагов Г.И. Общая геоморфология – М.: Высшая школа, 1988.
5. Лютцау С.В. К вопросу о классификации речных террас // Советская геология, 1964,
№ 5.
6. Маккавеев Н.И., Капица А.П., Хмелев Н.В. Экспериментальное исследование
процессов развития продольного профиля реки // Вест. Моск.ун-та, 1955, №2.
7. Никитин С. Н. Заметка об употреблении терминов дилювий, аллювий и элювий. Изв.
Геол. жом., т. II, вып. 5, 1883.
8. Саркисян С.Г., Климова Л.Т. Ориентировка галек и методы их изучения для
палеогеографических построениях – М.: Изд-во АН СССР, 1955.
47
9. Сафронов И.Н. О новейших тектонических движениях в области Северо-Западного
Кавказа по данным изучения террас системы р. Кубани Советская геология, 1956, сб.
54.
10. Спиридонов А.И. Основы общей методики полевых геоморфологических
исследований и геоморфологического картографирования. – М.: Высшая школа,
1970.
11. Шанцер Е. В Очерки учения о генетических типах континентальных осадочных
образований. – М.: Наука, 1966.
12. Шанцер Е. В. Аллювий равнинных рек умеренного пояса и его значение для
познания закономерностей строения и формирования аллювиальных свит. Тр. ИГН
АНСССР, вып. 135, сер. геол., № 55, 1951.
13. Шульц С.С. К вопросу о генезисе и морфологии речных террас// Тр. комис. по изуч.
четвертичн. периода, 1934, т. 3, вып. 2.
14. Шульц С.С.Опыт генетической классификации речных террас // Изв. Всес. Геогр. обва, 1940, т. 72, вып. 6
15. Щукин И.С. Общая геоморфология. Т. 1. – М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1960, с.227-300.
48