Скорость углубления рек

Одним из сложных вопросов геоморфологии является определение скорости углубления рек в различных горных породах. На нее влияют прежде всего расходы и скорости течения самих рек. Чем выше эти показатели, тем быстрее идет врезание русла. Большое значение здесь имеет устойчивость горных пород. В рыхлых отложениях (галечники, песок, глина) углубление рек идет свободно, легко. Несколько труднее, хотя тоже довольно быстро, происходит размыв в таких мягких породах, как глинистые сланцы, слабосцементированные песчаники, конгломераты, мягкие вулканические туфы. Трудно и медленно он протекает в твердых кристаллических породах (гнейсы, граниты, сиениты, порфириты). Часто выходы их надолго задерживают процесс эрозии.

Совершенно неравномерно развивается врезание рек в химически растворимых породах (известняки, доломиты, соленосные толщи). Здесь продольный профиль реки часто нарушается даже на небольшом протяжении в одних местах могут образоваться глубокие ямы, провалы, в других – пороги, мосты. Немаловажную роль играют также трещиноватость и раздробленность горных пород.

Сложное сочетание указанных факторов приводит к различной скорости углубления рек в разных ландшафтно-климатических и геологических условиях.

Существует несколько методов определения интенсивности углубления рек, условно названных следующим образом.

1. Исторический метод. Он основан на исторически достоверных данных. Н. И. Маккавеев (1955), ссылаясь на Мартона, указывает, что истирание камня на гребне переливной плотины, построенной в 1844 г. выше Ворчестера на р. Северн (Англия), к 1887 г. достигло величины 40 см, т. е. скорость углубления составляет 1 см в год. Автор также приводит данные по итальянской р. Симето. Будучи перегорожена 200 лет тому назад потоком лавы из Этны, она прорезала в толще лавы новое русло глубиной 12 – 15 м и шириной от 15 до 100 м. Здесь среднегодовое врезание составляло 6 – 7 см. По данным Д. М. Лиса (1957), в Месопотамии над рас-тушей антиклиналью за последние 1700 лет канал врезался на глубину 3,6 м, т. е. со скоростью 2,1 мм в год. Такой же факт установлен в Ферганской впадине, где за последние 3000 лет канал в скальных породах антиклинального блока углубился на 12 м, или в среднем 4 мм в год. Скорость врезания Амударьи в среднем течении А. А. Никоновым (1973) оценивается в 0,5 мм в год на основании того, что головные сооружения древних арыков (построенные 3000--4000 лет назад) находятся на высоте 2 м над уровнем современных паводков. Во время Иссыкского селя 7 июля 1963 г. в течение 5 часов в завальной плотине озера был размыт каньон глубиной 60 м. На дне этого озера в рыхлых валунно-галечных и песчаных отложениях за последующие 20 лет река Иссык вымыла новое русло глубиной 15 м и шириной 40 м. Ежегодное углубление реки – 75 см.

Таким образом, интенсивность углубления рек в различных условиях изменяется в чрезвычайно широких пределах. В твердых скальных породах в условиях горного рельефа она составляет 2 – 4 мм в год, в вулканических лавах – сантиметры, а в рыхлых отложениях – десятки сантиметров. Исторический метод наиболее точен, хотя скорость врезания рек определяется за довольно короткое время, поскольку конкретные наблюдения в этом направлении не превышают 200 – 300 лет.

2. Экспериментальный метод. Пожалуй, единственные в нашей стране опыты по определению скорости эрозии в русле реки в естественных условиях с помощью подсчета баланса вещества ставились Н. И. Маккавеевым и Р. С. Чаловым (1963) на Оби при выходе ее из гор. Они оценили интенсивность врезания р. Оби в 0,8 мм в год. Экспериментальный метод также является довольно точным, но ограничен во времени, за счет чего возможны ошибки.

3. Морфотектонический метод. Он основан на геохронологических данных и применяется в основном для определения скорости углубления реки при ее антецедентном заложении (то есть пересечении ею растущей возвышенности). Может быть использован и в других случаях. Для этой цели необходимо знать время поднятия блока и начала врезания реки, затем, зная современную глубину долины, делим ее на количество лет, прошедшее с момента поднятия блока. Таким путем вычислена интенсивность углубления р. Чилик в горах Согаты (сложенных порфиритами карбона) и Трайгыр (песчаниками и сланцами кембрия), расположенных в восточной части Заилийского Алатау. За время со среднего антропогена этот показатель составил 0,7 мм в год, в то время как поднятия этих гор оцениваются в 2,4 мм в год. Следовательно, в горах, которые переживают энергичные поднятия, скорость врезания рек отстает более чем в три раза от скорости поднятия блоковых массивов. Очевидно, это отставание объясняется поднятием всего района вместе с реками. Надо сказать, что данный метод наименее точный, приближенный, однако, когда нет других возможностей, вполне приемлемый. Кроме того, он важен для определения скорости эрозии рек на более продолжительный отрезок времени, охватывающий весь период новейших тектонических движений, когда и сложилась современная гидрографическая сеть.

4. Археологический метод. А. А. Никонов (1973) считает, что для подобных исследований необходимо выбрать такой отрезок времени, на протяжении которого не сказывались бы короткопериодические климатические изменения (в том числе предлагаемый А. В. Шнитниковым 1850-летний цикл увлажнения) и вместе с тем не происходило бы смены тектонического режима. Таким периодом он считает тысячи и первые десятки тысяч лет, поэтому для изучения он берет образовавшиеся за это время низкие надпойменные террасы.

Сущность самого метода заключается в следующем. Для того, чтобы установить фактическую величину врезания реки за определенный период, необходимо археологическим методом определить абсолютный возраст террас. Чаще всего поселения древних людей каменного века обнаруживаются на первой надпойменной террасе соответствующего времени. Поэтому приближенно можно считать, что современная высота культурных слоев слагается из первоначальной высоты обитаемой террасы над рекой (минимально – высоты паводка) и глубины последующего вреза. Отсюда примерную глубину вреза за время после основания стоянки можно получить двумя способами: 1) считая, что первоначальная высота стоянки была близка к уровню паводка (стоянка находилась на пойме), можно ограничиться исключением высоты паводка из современной относительной высоты террасы; 2) если первоначальная стоянка находилась на первой надпойменной террасе, которая в настоящее время является второй террасой, то глубина вреза равна высоте современной надпойменной террасы за вычетом высоты паводка (или высоты поймы). Применяя этот метод, А. А. Никонов (1973) получил следующие величины скорости врезания рек Средней Азии и Кавказа: Большой Кавказ – 0,5 – 1 мм в год, Восточный Памир – 0,1 – 0,4 мм в год, Заилийский Алатау – 0,5 – 1,5 мм в год.

Читайте дальше: