Склоновые процессы и морфолитогенез на склонах

 

Понятие «склон» и «склоновый процесс». Склоном принято называть участок поверхности литосферы, обладающий наклоном, величина которого достаточно велика, чтобы определить ход развития данной поверхности как единого целого на всей его площади. Систематическое и направленное изменение склона или поддержания его в динамическом равновесии под воздействием какого-либо фактора, действие которого обусловлено наличием наклона всей поверхности склона, определяется как склоновый процесс.

По размерности склоны бывают простыми и сложными. Простые или элементарные – это они развиваются под воздействием одного и единого процесса. Но бывают они и сложными. В качестве склонов рассматривают и огромные территории с достаточно сложным рельефом, например, склон горного хребта. Такие склоны состоят из многих комплексов элементарных склонов и их комбинаций, но в обобщенном виде рассматриваются как важная часть антиклинальной макроформы. По отношнеию к этой форме макрорельефа к нему тоже применимо данное определение – простой склон.

По наличию чехла обломочных пород склоны делятся: на закрытые и открытые. На закрытых склонах поверхность склона связана с движением потока рыхлого вещества. На открытых - такой поток отсутствует. Склон слагают обнаженные коренные породы. Они характеризуют крутосклонный рельеф с углами наклона граней рельефа, превышающих угол естественного откоса (35-37°)

Интенсивность и генетическая предопределенность развития склона зависит от таких факторов как крутизна, физических свойств горных пород, увлажненности, температуры среды, растительного и почвенного покрова. Эти факторы определяют генетическую предопределенность склонов. На склонах, превышающих 35°, преобладают обвальные и осыпные процессы. Выше снеговой границы будут преобладать обвальные и лавинные. На склонах 20-30° склоны будут формироваться под действием линейно-массого переноса: осыпного или пролювиального процессов. На склонвх крутизной 10-20°, осыпи будут замещаться оползневыми или оплывными процессами в специфических гидрогеглогических условиях обводнения или наличия мерзлоты. В условиях средних широт процесс оползания часто сочетается с делювиальным процессом. О значение каждого из процессов в формировании рельефа можно судить, используя таблицы связи крутизны наклона склона, для каждой из природных зон с учётом специфики регионов.

Особенности выветривания на склонах. На склонах, где коренные породы выходят на поверхность, действует высокоскоростное температурное выветривание. Колебание температур поверхности составляет в среднем для умеренных широт 40-50°, для арктических широт 50-60°, а для пустынных – 60-80°. На крутых склонах быстрее протекает и химическое выветривание. Чехол обломков – это щит, прикрывающий от выветривания коренные горные породы. Через него не проникает высокоградиентное температурное и морозное выветривание. Химическое окисление пород под чехлом также ослаблено. Оно сосредоточено, в основном, в верхнем почвенном горизонте.

При положительном балансе тепла и влаги процесс почвообразования относительно быстро проникает в толщу горных пород. В этих случаях формируются коры выветривания.

 

Делювиальные процессы.

Общая характеристика делювия. Термин «делювий» в научный язык ввел выдающийся пионер русской геоморфологии А.П. Павлов. В работе 1888года «О рельефе равнин и его изменении под влиянием работы подземных и поверхностных вод» было дано развернутое обоснование роли временного стока в преобразовании рельефа и формировании специфических отложений, получивших название «делювий» (делюво - смываю). Смыв частиц почво-грунтов дождевыми или талыми водами стал называться делювиальным процессом. Он может быть струйчатым, бороздчатым и делевым. Струйчатый перенос образует сеть микроструйчатых понижений на поверхности склона. Бороздчатый снос осуществляется по бороздкам, представляющим собой линейные углубления до 10-12 см. В конце бороздки наблюдается микроконус выноса. Сливаясь, они образуют микрофестоны, в шахматном порядке покрывают делювиальный борозчатый склон. При обильных ливневых дождях протяженные бороздки могут стать началом развития оврагов. На пологих задернованных склонах часто можно наблюдать поперечную гафрированность, которая создает поперечный волнистый микрорельеф. Чередование задернованных микроложбин и повышений между ними в виде микроваликов, напоминающих в профиле синусоиду с амплитудой высот в пределах 0,5 м при ширине «волны» около 20 м, создает микрорельеф делей – пологих безрусловых ложбин сноса. Делевый рельеф характерен для задернованных склонов. Угол наклона делювиальных склонов не превышает 4-12°. У основания склона в зоне сочленения его с субгоризонтальной поверхностью происходит накопление снесенного по струйчатым, борозчатым и делевым ложбинам тонкодисперсного материала. Накапливаясь у подножья склона, образуется шлейф подножья. Обычно его слагают неслоистые легкие супеси. Когда делювиальный процесс происходит на распаханных склонах, то делювиальный шлейф подножья слагают гумусированные легкие суглинки.

Делювиальный снос на очень пологих склонах, насчитывающих первые градусы, называют плоскостным, так как его основу составляет перенос в виде капельных выбоин. Крупные капли дождя, ударяясь о поверхность склона, выбивают минеральные частицы, постепенно передвигая их вниз по склону. Такой перенос называется капельным. Чаще он встречается в парагенезисе со струйчатым переносом.

Интенсивность делювиального процесса зависит от шести следующих главных причин: 1) количества стекающей воды, 2) скорости ее стекания, 3) разрушающей деятельности капель дождя, 4) физических свойств грунта, 5) сомкнутости растительного покрова, 6) характера первичных неровностей микрорельефа склона.

Талые и дождевые воды сначала смывают элювиальный слой, и лишь затем начинают размывать коренные породы. Отлагаясь на пологих склонах, делювиальный материал сам подвергается выветриванию, разлагается и смывается все ниже по склону. Так повторяется неоднократоно, пока материал не достигнет основания склона с углами наклона менее 3-5°.

Литологический состав делювия очень разнообразен и зависит от климатической обстановки. В верхней части склона, откуда смывается материал, делювий состоит из обломков коренных пород, слагающих возвышенности. Для северных и умеренных широт делювий не характерен. В лесостепной и степной зоне он состоит из угловатых обломков с суглинистым заполнителем без сортировки по удельному весу. При движении по склону обломки коренной породы измельчаются, а количество суглинистой массы возрастает. У основания склона неоднородная порода превращается в тонкозернистый суглинок, напоминающий лёсс. От лёсса делювий отличается отсутствием тонкодисперсных пылеватых частиц, из которых слагается лёсс. По внешним признакам делювий мало отличим от лессов. В семиаридном и аридном климате делювий более песчанист и щебнист, так как формируется он в более подвижной среде под воздействием ливневых дождей, при явном дефиците талых снежных вод. Он развивается по фрактолитовой коре выветривания, образующейся в результате морозного и высокогралиентного выветривания. Результатом такой деятельности являются педименты. Шлейфы подножья, где этот материал скапливается, состоят из слабосортированного супесчано-дресвяного материала и небольшим количеством «плавающих» крупных обломков прочных материнских горных пород. Глинистый и пылеватый материал в условиях ливневых дождей и склоновых паводков уносится в долины рек и временных водоемов. В условиях аридного климата в разрезах шлейфов подножья наблюдается слабо выраженная слоистость, формирование которой связано с периодически возникающими сильными ливнями, создающими на склонах паводковую ситуацию. В это время в шлейфе подножья отлагается более грубый обломочный материал. Чередование грубых и тонких прослоек создает слабовыраженную слоистость, проявляющуюся не повсеместно.

Форма склонов делювиального заложения имеет выпукло-вогнутый профиль. В верхней, выпуклой части склона, преобладает плоскостной снос, в средней – с прямым профилем, бороздчатый и делевый перенос, создающий соответствующий микрорельеф. В нижней части – вогнуто-выпуклый склон, формируется область делювиальной аккумуляции. В вершине шлейфа преобладает более грубый состав отложений. В средней – тонкопесчанистая фация. У основания склона образуется супесчано-суглинистая фация с редкими крупными обломками. Во влажно тропических условиях делювиальный перенос практически отсутствует, так как отсутствуют условия для формирования промежуточных коллекторов. В условиях арктических широт классический делювиальный процесс подавлен крипом, массовым переносом и солифлюкцией. Он морфологически трансформируется в более крупные формы, так как протекает совместно с солифлюкцией (арктика) и пролювиальным (субарктика)1. В условиях муссонного климата Приморского края России делювиальные накопления всегда находятся в парагенетической связи со склонами пролювиальными и массового переноса (дефлюкционным и конжелифлюкционным).

Делювиальные процессы преобладают в условиях баланса сноса и вертикальных тектонических движений. При ускорении движений делювиальные склоны «поглощаются» пролювиальным процессом. При нисходящем развитии рельефа делювиальные склоны разрастаются. Шлейфы подножья превращаются в покровы, опоясывающие подножья педиментов. А при их отсутствии сливаются с элювиальным процессом, формируя сплошную делювиально-элювиальныую поверхность выравнивания. Аналогами такого рельефа являются каменистые пустыни и сухостепные пенеплены. Например, - равнину, окружающую Торейские озера в Юго-восточном Забайкалье.

Процесс делювиального переноса. Интенсивность делювиального сноса зависит от количества стекающей по склону воды в единицу времени, связности грунтов, их трещиноватости, шереховатости и наличия нанарельефа поверхности, по которой происходит сток. По задернованной поверхности скорости сноса и транзитного переноса несомненно ниже, чем на пашне. Мощный листовой опад на лесистом склоне также замедляет процесс транзита делювия.

Влияние количества воды и скорости стока. Для получения сравнимых количественных показателей интенсивности делювиального процесса используют понятие «эрозионный индекс осадков». Последний представляет собой произведение кинетической энергии дождя и продолжительность его максимальной фазы. Она вычисляется по формуле М.Н.Заславского:

 

 

где n – число 30-минутных периодов с постоянной интенсивностью дождя; I – интенсивность дождя в мм/мин; h – мощность слоя осадков за один промежуток времени постоянной интенсивности дождя в мм (по М.Н.Заславскому и др., 1981). При всем несовершенстве таких расчетов мы все-таки получаем описание модели процесса, количественные параметры которого позволяют, пусть в относительных величинах, сравнивать результаты измерений скоростей делювиального процесса разных мест и разных лет. В таблице № приведены вычисления эрозионного индекса дождей для черноморского побережья Кавказа европейской части территории страны.

Характеристика склона также влияет на интенсивность переноса вещества. На крутых длинных склонах, лишенных мелкозема, потенциальные возможности склонового смыва пропадают, так как струйкам воды нечего смывать. На склонах, где есть мелкозем, смыв протекает интенсивней, если ему не противостоит растительность. При наличии рыхлого грунта интенсивность смыва будет зависеть от его гранулометрического состава. Глинистые, пылеватые и илистые частицы переносятся струями плоскостного смыва во взвешенном состоянии. Это легко устанавливается по наблюдению за мутностью стекаемой воды. При скорости струйчатого и плоскостного стока со скоростями 1-2 м / сек, в воде удерживаются и алевритовые частицы. Более крупные частицы (до 15-20 мм) переносятся путем перекатывания по поверхности склона. Еще более крупные обломки передвигаются путем подмыва, скольжения и скатывания вниз под действием силы тяжести. Большая часть таких обломков успевает разрушиться по пути транзита, но отдельные из них, самые прочные, достигают подножий склона и захораниваются в недрах шлейфа накоплений в виде «плавающих» в мелкоземе блоков и россыпей рудных минералов.

Растительный покров также оказывает влияние на динамику делювиального переноса. Взмученные частицы, двигаясь по наклонной поверхности склона, встречают на своём пути многочисленные кустики травы и, как в фильтре, застревают в них. Дерновый покров более чем что-либо другое тормозит интенсивность смыва.

Иначе обстоит дело с разреженной растительностью. В этом случае удары капель становятся главным агентом перемещения мелкозема. Поднятые на 10-15 см вверх частицы сдуваются ветром на расстояние нескольких метров, так как ветер в приземном слое имеет большую скорость, нежели выше. В естественных условиях леса или плотного дернового покрова смыва не наблюдается. Коэфициент стока здесь минимальный. Он проявляется интенсивней в лесостепной и достигает максимума в сухостепной, полупустынной и даже в пустынной зонах. По свидетельству многих исследователей на обнаженных склонах снос в 50 раз выше, чем на задернованных. Активная деятельность человека, распашка земель, сведение лесов и др. способствует резкой активизации делювиального сноса даже там, где природные предпосылки его активности отсутствуют.