Строение речных долин

     Песчаные  волны находятся в состоянии  постоянного движения, их гребни перемещаются вниз по течению, как дюны на суше. Вследствие влечения песка по пологому склону волны происходит срезание этого склона и наращивание более крутого.

     По  наблюдениям скорость движения  песчаных волн на р. Волге  колеблется от 40 до 1500 м/год. Волнообразная форма поверхности слоев песка, которая приводит к образованию косой слоистости, наблюдается не только на прирусловых отмелях, но и на перекатах.

     Смещение  песчаных волн происходит почти  исключительно во время половодья; в межень они перестают двигаться если не на всей площади дна, то, во всяком случае, на большей части русловой отмели. Из остановившихся песчаных волн и образуются те слои песка, которые откладываются здесь в ходе смещения русла. Для них характерна тонкая внутренняя слоистость, косо наклоненная к горизонту, а следовательно, и к верхней и нижней границам слоя. Такая тонкая слоистость носит название диагональной. Это одна из разновидностей косой слоистости, наиболее типичная для песчаного руслового аллювия больших равнинных рек.

     Во  время разливов на отложенный  на дне долины русловой аллювий,  образующий основание поймы, оседает  тонкопесчаный или глинистый  осадок, возникающий за счет оседания  материала, взвешенного в виде  мути в полых водах. Этот  наилок накапливается на поверхности поймы и образует слой супесчано-суглинистого состава, носящий название пойменного аллювия. Он развит неодинаково на реках с разным режимом: более мощен там, где больше мутность речных вод и выше и длительнее половодья.

     Последним членом аллювиальных отложений, слагающих поймет больших равнинных рек, является старичный аллювий, отлагающийся на дне озер — стариц. Он состоит обычно из темных, богатых органическим веществом илов суглинистого и супесчаного состава и залегает в виде линз среди русловых и отчасти пойменных отложений. В илах встречается часто много остатков как растительных, так и животных (скелеты рыб, крылья жуков и стрекоз и т. п.).

     Принципиально  иначе происходит накопление  аллювия в быстрых потоках  горных рек. Огромные скорости руслового потока (10—12 м/сек) создают на дне горной реки условия, часто препятствующие отложению даже галечникового и валунного материала; песок и илистые частицы при этом выносятся за пределы горной части течения реки в предгорную равнину, в море или озеро, куда впадает река, и могут быть задержаны в горах лишь в местах возникновения завальных плотин или в горных озерах, через которые протекает река.

Поэтому аллювий  горных рек состоит обычно только из русловых отложений, сложенных галечниками и валунами.

     В  качестве разновидности аллювия  можно рассматривать выделенный  А. П. Павловым в самостоятельный  генетический тип континентальных  отложений пролювий. При выходе  оврага на пойму реки или  горной долины или временного  потока на предгорную низменность у их устья наблюдается образование конуса выноса, слагаемого материалом, вынесенным потоком. Отложения таких конусов выноса и называются пролювием.

     Возникновение  конуса выноса происходит вследствие  того, что ливневые воды, спускающиеся по оврагу или горной долине с большой скоростью, быстро теряют свою живую переносную силу при выходе на ровную поверхность и сбрасывают принесенный ими обломочный материал вблизи устья. Особенно больших размеров конусы выноса достигают в предгорных низменностях, куда из гор выносятся огромные массы обломочного материала. В строении их главную роль играют галечники, иногда очень крупные; к периферии состав пролювия становится все более мелкозернистым. Наиболее полно пролювий развит в областях полупустынного и пустынного климатов, где потоки по выходе из гор иссякают полностью. При этом на периферии конуса выноса выпадает и самый мелкий материал, образующий толщи суглинков и супесей, часто имеющих лёссовидный облик.

     Конусы  выносов смежных долин могут  при последовательном их расширении сливаться и образовывать предгорный пролювиальный шлейф, простирающийся вдоль склона гор поперек речных русел. Таковы огромные пролювиальные шлейфы подножий гор Тянь-Шаня и Копет-Дага в Средней Азии, в значительной части сложенные пролювиальными лёссами.

     В  местах выхода речек из горных  теснин на предгорные равнины  можно наблюдать развитие трех  главных фаций пролювия. У вершины  конуса обычно залегают значительные  толщи галечника и даже небольших  валунов, в средней части конуса откладываются пески, которые, постепенно мельчая, переходят в фацию суглинков и алевритов.

     Аналогичное  строение имеют делювиальные  отложения, накапливающиеся у  основания склона, в итоге работы  небольших струй, стекающих с  него. В крупных своих проявлениях оба эти типа отложений — делювий и пролювий — существенно отличаются— друг от друга даже морфологически. Огромные, правильно оформленные пролювиальные конусы выноса совершенно не схожи со скатертевидными шлейфами делювия, одевающими нижние части склонов.

     Различны  также географические и климатические  условия накопления этих отложений.  Образование делювия характерно  для равнинных областей с влажным  климатом, пролювий типичен для  горных областей и прилегающих  ним низменностям с полупустынным  или пустынным климатом (пустыни Средней Азии). Нов малотипичных зачаточных формах ( выносы мелких промоин) пролювий сходен с делювием, и разграничить их трудно.

     В  процессе переноса текучими водами  обломочного материала происходит  сортировка его по крупности обломков, распределение их по соответствующим фациям аллювия и пролювия, а также отбор материала по признаку устойчивости. Чем устойчивее минерал по отношению к механическому и химическому разрушению, тем более длительную транспортировку способен он выдержать.

     Показателен  в этом отношении кварц. В  пресной воде он почти не  растворим, поэтому выдерживает  очень длинный путь (сотни и  тысячи километров) волочения по  дну в руслах рек в неизмененном  состоянии.

     На  этом пути прозрачные и бесцветные  песчинки кварца одеваются лишь тонкой пленкой гелей полуторных окислов железа, чем объясняется характерный желто-бурый цвет речных песков. Иногда и этого не происходит, и река откладывает толщи снежно-белых кварцевых песков — хорошего сырья для стекольной промышленности. Таковы, например, пески ергенинской и полтавской свит третичных отложений Сальских степей и Украины.

     Отбор  вещества и его сортировка  в потоках происходит не только  по крупности зерен, но и  по их удельному весу. Зерна  тяжелых минералов задерживаются довольно скоро среди гравелистой фации руслового аллювия, тогда как более легкие (кварц и др.) вымываются из разно-минерального песка и сносятся вниз по течению. Зерна тяжелых минералов скапливаются обычно в галечниковом слое аллювия у коренного ложа долины. Скапливаются обычно в галечниковом слое аллювия у коренного ложа долины, получившего от практиков золотоискателей наименование плотика. Так образуются месторождения платины, золота, титанистого железняка, касситерита и других полезных ископаемых.

     Нормальная  мощность аллювиальной толщи  при условии неизменности климата  и неподвижности земной коры  определяется следующими пределами:  в каждом данном поперечном  сечении долины нижней границей  возможной аккумуляции аллювия  является его коренное ложе, верхним пределом служит уровень половодья. Таким образом, «нормальная мощность аллювия должна быть пропорциональна разности высотных отметок этих двух уровней, а в пределе равна ей» (Шанцер, 1951). Практически эту величину нормальной мощности аллювия можно определить как сумму максимальной глубины плёсов русла и высоты паводков.

     К  сожалению, таких определений  сделано еще не так много.  Приведем некоторые из них.  На р. Волге между городами  Тетюшами и Камышином эта сумма  достигает 32,5—34,4 м; в низовьях Нижней Тунгуски в 5 км выше Туруханска она равна 60 и даже 110 м.

  Подмечена  интересная зависимость мощности  надмеженного аллювия, или высоты  поймы, от высоты паводкового  уровня (табл. )

Таблица  Зависимость  высоты поймы от паводкового уровня

Название реки                                                 Высота в м 

                                                      половодья                     поймы 

Река Днепр,

среднее течение                                  3,5                              3

Река Волга,

между Тетюшами и 

Камышином                                        11                            8 -10 

Река Нижняя Тунгуска,

низовье                                              22 - 30                           20

     Следовательно, чем выше уровень половодья, тем больше мощность аллювия в пойме, или высота поймы.

     Для  равнинных рек Европейской части  СССР мощность современного аллювия  определяется следующими величинами: для Средней и Нижней Волги  — 20 м, для Клязьмы и Москвы-реки 12—14 м, для Керженца 8—10 м, для Большого Иргиза 8—10 м. У горных рек мощность аллювия меньше, но и здесь у крупных рек на участках с дифференцированной поймой она не снижается меньше 5—10 м. 

     Впадая  в моря или озера, реки вносят в них массу обломочного материала. Наиболее тонкий — пылеватые и глинистые частицы — разносится во взвешенном состоянии морскими течениями далеко от берега и далее служит источником образования морских осадков. Более грубый — галька и песок — сгружается у самого устья реки в связи с резким падением скорости течения. Если этого материала очень много, то за его счет растет подводный конус выноса, постепенно увеличивающийся в высоту и по площади. Выступая из воды, он образует плоско-покатую низменную равнину, выдающуюся в море в виде выступа, более или менее треугольной формы, или дельты, в пределах которой река дробится на многочисленные радиально расходящиеся рукава и притоки. Общий объем материала, оседающего в дельтах, часто значительно больше объема аллювия, отложенного на всем протяжении речной долины.

Из 145 крупнейших рек земного шара около 70 имеют  дельтовые устьевые окончания. Дельты занимают в ряде случаев значительные площади.

       Волга - 18 000 км²

       Аму-Дарья - 10 000 км²

       Нил - 22 000 км²

       Миссисипи - 32 000 км²

       Лена - 45 000 км²

       Ганг и Брамапутра - 82 500км²

       Хуанхэ - 500 000 км²

     Для  сопоставления укажем, что площадь  Украинской ССР (1955 г.) равна 601 тыс км2.

     На  образование дельт и объем  накапливающегося в них аллювия, кроме гидрологического режима реки, влияет также и гидрологический режим моря вблизи ее устья, и тектонический режим земной коры. Накоплению дельтовых отложений способствуют отсутствие сильных морских течений, уносящих аллювий, отсутствие в районе устья реки приливно-отливных течений, которые при отливе могут промывать дельту и уносить в море аллювий.

     Мощное  накопление дельтовых отложений  связано также с медленным  и устойчивым опусканием земной  коры в области устья реки  и близким расположением горных возвышенностей, дающих много обломочного материала. Так, например, дельта р. Волги формируется в благоприятных климатических и гидрологических условиях, способствующих ее разрастанию. Однако отсутствие отрицательных тектонических движений в приустьевой области и удаленность больших возвышенностей исключает возможность образования здесь мощных дельтовых, отложений. По определениям К. А. Рачковской (1651), максимальная мощность аллювия в дельте Волги не превышает 20 м, т. е. она соответствует мощности в среднем течении реки. Возникновение дельты стало возможным лишь в силу крайней мелководности прилегающей к устью Волги части Каспия.

     Очень  интересен режим течений и  образования аллювия ь дельте  р. Амазонки. В муссонном климате  бассейна р. Амазонки выпадает до 5—6 м атмосферных осадков в год; их принимает бассейн площадью 7 млн. км2. Годовой сток реки достигает 3160 км3. На большом протяжении падение реки незначительно— на расстоянии около 1200 км от устья (у Манауса) ее уровень не превышает 26 м абс. высоты. Однако многоводность создает значительную скорость течения, превышающую 2,5 км/час. Поэтому работа, производимая стекающей в пределах бассейна водой, огромна. Ширина бассейна реки достигает 1000 км в пределах горизонтали 200 м над уровнем океана. Тем не менее, Амазонка не имеет дельтовых накоплений, что, по-видимому, связано с высокой приливно-отливной деятельностью Атлантического океана. Приливная волна в устье Амазонки входит отвесной стеной в 5—6 м, так называемой поророкой, и уходит в океан, вынося большое количество осадков, главным образом в виде красного ила, получающегося от размыва латеритных почв.