Робота постійних водних потоків

У деяких ярах є постійний водотік, що бере початок від виходу підземних вод — джерела. Тимчасові і постійні водотоки несуть води до річок. Площа, з якої до річки стікає вода, називається басейном річки. Річка тим повноводніша, чим більший її басейн. Енергія водотоку залежить від кількості води в річці і нахилу дна русла.

Води річки розмивають гірські породи (ерозія), переносять матеріал, що розмивається, і відкладають його на іншій ділянці річки або в її гирлі (акумуляція). У верхів’ях, а за наявності порогів і на інших ділянках течії, русло річки заглиблюється і тут над іншими процесами переважає донна ерозія. Так поступово річка виробляє плавний поздовжній профіль по довжині свого русла з поступовим ви положенням нахилів вниз за течією. Цей профіль називається профілем рівноваги. У середній і нижній течії річка на одних ділянках підмиває береги (бічна ерозія), які сповзають і обсипаються, а на інших відкладає перероблений матеріал, що називається алювієм.

Найбільше матеріалу річка виносить в гирлі. Якщо берегові течії не відносять алювій у море то тут утворюються дельти (Дніпро, Дунай). У місцях опускань берега море заливає дельти і глибоко вдається в гирло річки (Дніпро), утворюючи естуарії, губи і лимани.

Залежно від порід, серед яких річка розробляє свою долину, від маси води і швидкості течії (нахилу водотоку) алювій складається з обкатаної крупної або дрібної гальки, гравію і піску, а в місцях сповільненої течії — з суглинків і навіть тонкого мулу. У гірській місцевості верхів'я річки часто утворюють вузьку ущелину чи каньйон. Її русло обмежене крутими або навіть прямовисними бортами. Потім долина розширяється, її берегові схили стають більш пологими. У долині річки з'являється заплава, що заливається в паводки водою, по якій петляє (меандрує) русло водотоку, місцями наближаючись до берегів і підмиваючи їх (рис. 1.5).

Рівень води в морі або озері, в яке впадає річка, називається базисом ерозії. Він може коливатися залежно від тектонічного підняття або опускання території басейну річки, усихання або обводнення озер, вікових змін положення рівня води в океані. Підняття басейну підсилює донну ерозію, русло річки заглиблюється і заплава стає високою терасою, яка вже не затоплюється паводковими водами, річка ж формує нову заплаву. Підняття басейну або коливання рівня моря чи озера можуть повторюватись і відповідно в поперечному профілі долини утворюється система древніх річкових терас (рис. 1.6). Кількість річкових терас завжди відповідає кількості підняттів чи коливань рівня моря. Навпаки, опускання місцевості спричиняє собою зміну ерозії акумуляцією і тераси, що раніше утворилися, перекриваються молодшим алювієм. У великих річках одні частини величезного басейну підіймаються, інші опускаються і в цілому картина розробки річкової долини, формування або поховання терас може бути досить складною і неоднаковою на різних ділянках течії річки. Річка розмиває і древні тераси.

Корінні схили долини можуть бути складені різними породами і мають різну крутизну і конфігурацію. До схилів прилягають тераси – рівні ділянки, переважно трохи нахилені до русла і вниз за течією річки. Від більш низьких терас або заплави древні тераси відділені крутим або згладженим уступом, який нерідко перекривається делювієм.

Якщо тераса вирізана річкою в породах схилу, вона називається ерозійною. Перекрита алювієм ерозійна тераса називається цокольною. Цілком складена алювієм тераса називається акумулятивною або алювіальною (див. рис. 1.6).

 

 

Рис. 1.5 - Закрути (меандри) русла річки: 1—древня (друга надзаплавна) тераса; 2— перша надзаплавна тераса; 3 -заплава; 4—русло; 5— корінний берег; 6—врізані меандри; 7—заплавні меандри

Рис. 1.6 - Поперечний профіль річкової долини. 1—відклади корінного схилу долини (моренні); 2—відклади другої надзаплавної ерозійної тераси (моренні); 3—відклади першої надзаплавної цокольної тера-си (вгорі алювіальні, нижче моренні); 4—відклади делювію на схилах; 5—відклади заплави (акумулятивної те-раси) і руслового алювію; 6 — русло річки

Для споруд, розташованих в долині, підмив берегів, у тому числі і древніх терас, являє значну небезпеку, оскільки служить причиною обвалення берега і утворення зсувів. У цих випадках берег необхідно закріплювати або відводити русло річки убік. Несприятливі для споруд також періодичні паводки, що затоплюють заплаву річки. Так, насипи, які підтоплюються, доводиться обсипати каменем або облаштовувати з щебеню і каменю. Донна ерозія, що продовжується або посилюється (при піднятті місцевості), небезпечна для стійкості опор мостів, які потрібно заглиблювати нижче за рівень розмиву з деяким запасом.

Роботу земляного полотна і споруд ускладнює відклади на заплаві і берегах наносів, які доводиться прибирати. Частіше такі відклади є результатом повільного опускання місцевості на даній ділянці долини річки.

Для будівництва більш сприятливі ділянки долини, що не підмиваються і не заносяться. Найкращими є рівні майданчики високих древніх терас. Тут, як правило, рівень ґрунтових вод, що дренуються річкою, залягає глибоко. Ерозійні тераси складені щільними породами, а древній алювій акумулятивних терас звичайно природно ущільнився, обсох і зміцнився. На великих майданчиках древніх терас, що збереглися від розмиву, зручно розташовувати аеродроми, станції і вузли, житлові селища і промислові підприємства. При цьому можна скоротити об'єми планувальних робіт і закладати фундаменти на однорідній породі, оскільки пласти древнього алювію залягають майже горизонтально і приблизно паралельно поверхні тераси.

За умов трасування або за недостачею місця земляне полотно і споруди доводиться розташовувати також на заплавах. Склад заплавного алювію часто не витриманий по площі і глибині. На заплавах зустрічаються заболочені стариці з водою, мулом і торфом, що є слабкою основою. З дна деяких стариць б'ють джерела ґрунтових вод. При блуканні русла річки по дну долини заплава місцями розмивається. Низькі заплави заливаються щорічно, іноді не тільки весною, але й влітку і восени. Високі заплави, що поступово перетворюються на перші надзаплавні тераси унаслідок підняття місцевості і врізання русла річки, заливаються раз в декілька років при високих паводках. Все це необхідно враховувати при проектуванні і будівництві на заплавах земляного полотна і споруд.

Ділянка заплави, складені піском, гравієм або галькою, можуть використовуватись як будівельний матеріал (для приготування бетону) або дренуючий ґрунт для зведення насипів. Те ж значення іноді мають і руслові піщані або гравійно-галечникові відклади. Русловий алювій звичайно добре відмитий від домішок, частинки обкатані, у складі пісків переважає кварц.

Слід, проте, мати на увазі, що в алювії рівнинних річок часто переважають дрібні і середньої крупності піски, а іноді суглинки. Крупні піски, гравій і галечник частіше зустрічаються в руслах і на заплавах долин гірських і передгірних річок, особливо, у верхній і середній течії. Вниз за течією річки алювій складають все більш дрібні частинки. Заплавний алювій північних річок нерідко забруднений органічними речовинами. Під час льодоходів крижини, ударяючись в багатьох місцях об береги, подрібнюють їх поверхню і несуть на собі уламки порід. Нижче за течією цей матеріал падає на заплаву або навіть виноситься в море (озеро). На берегах з'являються вм'ятини, ніші льодової обробки.

Діяльність морів і озер

Моря займають 71% поверхні земної кулі і омиваючи сушу виконують величезну роботу. Її характер неоднаковий в смузі прибою, області шельфу, на материковому схилі, ложі океану і в глибоководних западинах. Ці частини моря мають різні глибини. Водні маси їх рухаються неоднаково. Їх населяють різні організми.

На морські береги впливають хвилі прибою, приливи, відливи і течії. Прибій підточує береги і поступово вирівнює майданчик, званий абразійною терасою (рис. 1.7).

Якщо море біля берега неглибоке, розмитий матеріал відкладається під водою біля абразійної тераси і нарощує її в ширину. Після того, як хвилі навіть в сильні шторми вже не досягають краю високого берега, абразія припиняється і берег піддається руйнуванню іншими процесами (вивітрювання, розмив). Якщо море біля берега глибоке або коли течії відносять

 

 

Рис. 1.7 - Утворення терас на березі моря. 1, 2, 8 — різні положення відступаючого берега; 4 — абразійна тераса; 5, 6, 7 — акумулятивна тераса, що росте у море

 

розмитий матеріал від місця руйнування, абразійна тераса наростає протягом довгого часу і може досягати значної ширини. При піднятті берега абразійна тераса разом з ним і сама може піддатися прибійному підточуванню і підробці. Опускання берега спричиняє вироблення хвилями нової берегової лінії. В обробці берегів замерзаючих морів беруть участь також і крижини, які викидають на берег хвилі. На гірські породи берегів діють різні риючі і свердлячі морські тварини мілководої смуги і сама вода як хімічний реагент.

Море не тільки руйнує, відносить, але і відкладає гірські породи. У смузі прибою — це продукти абразії і матеріал, що виноситься в море річками, за складом переважно галька, гравій і пісок. Вони формують пляжі, берегові вали, коси, пересипи, дюни. При опусканні і піднятті берега в бухтах, лагунах і лиманах відкладаються намули. У області шельфу відкладається тонший матеріал — піски, алевроліти, тонкий мул. На глибинах від 0 до 200м мешкає багато рослин і тварин. Їх залишки накопичуються на дні й утворюють органогенні породи кременистого і вапнякового складу (коралові і черепашкові вапняки). На великих глибинах відкладаються намули різного складу. З них утворюються глини, діатоміти, вапняки. До складу багатьох з цих порід входять скелети і мушлі найдрібніших морських і донних організмів. Відкладаються і хімічні осади, що виділяються з розчину морської води.

Більше 95% об'єму всіх осадових гірських порід земної кори морського походження. Підняття суші вивело частину їх на поверхню землі з дна моря. Тут з морських осадових порід в результаті вивітрювання та інших екзогенних процесів утворилася й значна частина континентальних осадових порід.

У роботі озер багато спільного з роботою морів. Озера — це закриті водоймища, що безпосередньо не сполучаються з морями і океанами. Величина їх різна. Найбільшими з озер є Каспійське і Аральське, які за свої розміри названі морями. Озерні улоговини утворилися різними шляхами. У Байкалу і Ладозького озер — це тектонічні западини, Каспійське і Аральське моря — залишки древніх морів, відрізані від океану підняттям суші. Улоговини багатьох озер утворені ерозією, льодовиками, карстовими процесами або загачуванням річкових долин при обвалах. Подібно до морських, озерні води руйнують гірські породи на берегах і утворюють хвилеприбійні ніші і абразійні тераси. Вітри зганяють хвилі до берегів озера, а зміни атмосферного тиску викликають підняття рівня води біля одного берега і одночасне опускання рівня іншого. З'являються стоячі хвилі, звані сейшами. Ці коливання рівня води в озері сприяють розподілу продуктів озерної абразії на берегах і по дну водоймища. Утворюються пляжі, берегові вали, дюни. У озерах з прісною водою відкладаються галька, гравій, піски, намули і глини. У солоних озерах, крім того, випадають хімічні осади — хлориди і сульфати натрію, магнію і кальцію, карбонат натрію (сода).        

У морських і озерних відкладах нерідко зустрічаються відбитки і залишки викопної фауни і флори. За ними визначають відносний вік порід (біостратиграфічний метод). Вивчення органічного життя минулого Землі одночасно з вивченням складу і будови відкладів дозволяє визначити фаціальну (географічну) обстановку, в якій відбувалося накопичення осадів. Це дозволяє відновити природні умов і клімат віддалених геологічних епох, тобто провести палеогеографічні і палеокліматичні реконструкції. При цьому використовують аналогії з процесами, що відбуваються на Землі в сучасний період.

Фаціальний аналіз є одним з найефективніших геологічних методів і широко застосовується у всіх галузях геології, оскільки дозволяє прогнозувати вірогідну будову досліджуваних товщ гірських порід, їх мінливість, вміст в них різних корисних копалин. Цей метод можна застосовувати для вивчення гірських порід будь-якого походження і віку, але найбільша ефективність досягається при вивченні морських і озерних відкладів у зв’язку з їх широким розповсюдженням, збереженням в них викопних залишків організмів та відносної однорідності складу і будови у великих масивах.

При трасуванні доріг та проектуванні будівель і споруд на берегах морів і озер необхідно зважати на можливість абразії і обвалу берегів. Проектами повинні передбачатися споруди хвилеломів, бунів, хвилевідбійних стін, укладання тетраподів та інші проти абразійні заходи або перенесення траси і споруд далі від берега.