Очевидно,
в сравнительно недавнем геологическом
прошлом в этой области произошло
поднятие, вызвавшее врезание эрозионных
долин и расчленение страны. В
отличие от Восточного Памира
с его высокогорными равнинами
Западный Памир характеризуется
крайней степенью расчлененности рельефа
и почти полным отсутствием следов древней
пенепленизации, так как поднятия здесь
были еще более интенсивными, и новейшая
эрозия полностью уничтожила остатки
древних сглаженных форм рельефа.
Чередование
фаз выравнивания и расчленения рельефа,
связанное с неравномерным ходом движений
земной коры, очень типично для всех континентов.
Это послужило поводом для введения в
науку понятия о циклах эрозии (или циклах
денудации), под которыми понимаются стадии
развития рельефа, начинающиеся поднятием,
расчленением страны и завершающиеся
выравниванием ее рельефа.
Периодическое
выравнивание и расчленение рельефа,
связанное с чередованием циклов
эрозии, отражается на развитии
эрозионных долин. В морфологии
последних очень хорошо видны признаки
периодического усиления и ослабления
донной эрозии и соответственной перестройки
продольного и поперечного профиля.
Усиление
донной эрозии водного потока
вызывается разными причинами:
увеличением мощности потока, зависящей
от изменения климата, понижением уровня
базиса эрозии, поднятиями земной коры
в пределах водосбора.
В
первом случае продольный профиль
долины остается неизмененным; условия
равновесия нарушаются в связи
с увеличением массы (расхода)
протекающей по руслу воды, а тем
самым — с возрастанием ее кинетической
энергии. Однако климатические причины
не являются основными, а вызывают лишь
сравнительно небольшое усиление эрозии,
так как на кинетическую энергию потока
резче всего влияет скорость течения,
остающаяся в данном случае неизменной.
Изменение
уровня базиса эрозии зависит
от двух основных причин: эвстатической
и тектонической. Под первой
причиной понимают влияние климатических
факторов, выражающееся в изменении
абсолютного количества воды
в Мировом океане, а следовательно,
и его уровня.
Известно,
что в четвертичном периоде
северное полушарие подвергалось
крупному оледенению. Массы льда
мощностью 1 км и более покрывали
большие площади в Европе, Азии
и Америке. В связи с образованием
большого объема льдов абсолютное
количество воды в Мировом океане уменьшилось,
а следовательно понизился и его уровень,
что вызвало ожив¬ление деятельности
текучих вод на континентах.
Понижение
базиса эрозии может быть и
следствием тектонических опусканий
обширных областей дна океана, в результате
которых заметно увеличится объем океанических
впадин.
Текучие
воды будут стремиться к новому
понизившемуся базису эрозии. В
устье реки образуется перепад
продольного профиля. Начнется
эрозионная деятельность реки, распространяющаяся
затем вверх по течению (попятная эрозия)
до тех пор, пока не будет выработана вновь
кривая эрозии, соответствующая новому
положению базиса эрозии.
В
результате последнего вреза
пойма окажется прорезанной углубившимся
руслом и окажется расположенной
по отношению к нему на уровне, находящемся
выше уровня половодья, перестанет заливаться
в паводки водой, накопление аллювия на
ней прекратится. Врезавшееся на глубину
русло постепенно выработает «новую»
пойму, а прежний пойменный уровень сохранится
в виде площадки, расположенной в основании
склонов на некоторой высоте над дном
долины и носящей название надпойменной
террасы.
Относительная
высота надпойменной террасы
закономерно уменьшается вверх
по течению реки.
Оживление
эрозионной деятельности потока может
произойти и при неменяющемся базисе эрозии
— в результате тектонического подъема
в верховьях бассейна. При этом верхняя
часть кривой продольного профиля будет
поднята, увеличится ее наклон и возрастет
скорость течения потока. В итоге произойдет
врезание реки в дно долины, и образуется
надпойменная терраса.
В
отличие от предыдущего случая
относительные высоты этой террасы
будут возрастать вверх по
течению реки. Особенно хорошо
можно наблюдать подобные надпойменные
террасы в предгорьях молодых
горных сооружений, подъем которых не
прекратился до сих пор, например, на Карпатах,
где такие террасы характерны для рр. Рики,
Боршавы и других правых притоков р. Тиссы,
в Тянь-Шане на р. Зеравшан, на Кавказе
и т. д.
Таким
образом, разница в высотах надпойменных
террас в продольном профиле долины свидетельствует
не только об изменениях, происшедших
в режиме течения, но и о причинах этих
изменений. В частности, позволяет судить
о тектонических движениях страны.
В зависимости
от длительности и сложности развития
речной долины количество надпойменных
террас может быть различным. В долинах
равнинных рек обычно наблюдается две
- пять террас; в горных областях, испытывающих
сложные тектонические движения, количество
надпойменных террас в долинах доходит
до десяти и более.
Развитая
долина реки имеет сложный
поперечный профиль. Развитие
речных долин в различных участках
горной области протекает по-разному
в зависимости от особенностей
хода движений земной коры, поэтому
количество и относительная высота
террас меняется даже на протяжении долины
одной горной реки, если она достаточно
длинна.
Речные
террасы в зависимости от глубины
врезания реки и мощности аллювия
построены неодинаково. Различают
следующие типы террас:
Аккумулятивные
(террасы накопления), когда мощность
слагающего ее аллювия больше относительной
высоты террасы над уровнем реки, т. е.
когда весь ее обрыв сложен накопленным
рекой аллювием.
Цокольные
(смешанные), когда мощность аллювия
значительна, но меньше высоты
террасы. В уступе такой террасы
ниже постели аллювия обнажаются коренные
породы ложа долины, образующие как бы
основание, или цоколь, террасы.
Эрозионные
(террасы размыва), практически нацело
сложенные коренными породами, на
которых располагается лишь очень
тонкий слой аллювия. Такие террасы представляют
собой как бы ступени, целиком вырезанные
в коренных породах речной эрозией.
Структурные
террасы представляют собой террасовидные
уступы, образование которых связано
с различной прочностью пород.
В
развитии речных долин можно
выделить часто несколько циклов
эрозии так же как и в
развитии рельефа суши в целом.
Каждому циклу соответствует фаза врезания
долины и образования поверхности террасы,
уступ от которой к ниже расположенным
террасам соответствует уже врезанию
в начале следующего цикла.
Циклы
эрозии можно выявить в развитии
не только крупных речных долин,
но и многих старых оврагов. Развитие
оврагов иногда замирает, прекращается
донная эрозия; острые днища оврагов заносятся
тогда овражным аллювием, склоны их сглаживаются.
Овраг превращается в балку с выглаженными
мягкими очертаниями поперечного профиля.
При оживлении эрозионной деятельности
происходит врезание нового оврага в дно
балки, очертания которой сохраняются
в рельефе в виде вогнутой части поверхности
склонов или надталывеговых террасок.
Однако
далеко не всегда оживление
размыва в оврагах бывает следствием
начала нового цикла эрозии во всей речной
Системе, к которой овраг относится. Очень
часто причиной являются чисто местные
изменения режима стока, вызванные деятельностью
человека. Особенно это касается оврагов
Русской равнины, расположенных в относительно
рыхлых податливых породах. Вырубка леса
и распашка территории, связанная сельскохозяйственным
освоением страны в историческом прошлом,
привели к ускорению таяния снегов весною,
ранее затененных кронами леса, а теперь
не защищенных от солнечных лучей. Потоки
талых вод стали, поэтому более бурными,
а борозды, канавы, колеи дорог, проложенные
по склонам и дну балок, еще более способствовали
возобновлению ранее
совсем было
прекратившейся овражной эрозии. Поэтому
все, что было сказано выше об анализе
истории развития речных долин, можно
относить к оврагам лишь с большой осторожностью.
2.
РЕЧНЫЕ ДОЛИНЫ.
Овраги
являются небольшими эрозионными
долинами и поэтому могут служить
до некоторой степени прообразом
более крупных долин, разрабатываемых
реками. Многие небольшие речные долины
в равнинных странах возникли первоначально
в виде оврагов, прорезавших склон долины
главной реки и затем разросшихся путем
регрессивной эрозии. Углубившийся и удлинившийся
овраг вскрыл расположенные на глубине
водоносные горизонты, на его дне появились
источники, а вместе с ними и постоянный
водосток — ручей или речка.
Но
только небольшие долины маленьких
речек имеют подобное овражное
происхождение. Крупные долины
больших рек (длиной в тысячи
километров), через которые выносятся
в море воды, собираемые часто с поверхности
целого континента, конечно никогда не
были маленькими овражками, разросшимися
путем регрессивной эрозии. Последняя
вообще, как правило, в их образовании
никакой роли не играет. Эти долины закладывались
вдоль путей поверхностного стока сразу
на всем их протяжении. Выносимые из них
огромные массы обломочного материала
в течение тысяч и миллионов лет заносили
целые морские заливы, превращая их в сушу.
По этой вновь созданной суше река продолжала
теперь свой путь в море, надстраивая свое
течение снизу, а не сверху, с помощью аккумуляции,
а не эрозии.
Но
и для больших рек действительны
изложенные выше основные положения,
касающиеся развития продольного
профиля. Сравнительно молодые
реки, долины которых еще плохо разработаны,
имеют неправильный продольный профиль.
Затем они переживают этап усиленной глубинной
эрозии и выравнивания продольного профиля,
для которого базисом эрозии служит уровень
моря. Постепенно вырабатывается кривая,
близкая к профилю равновесия, и донная
эрозия ослабевает. Но если для небольшого
оврага все этапы этой эволюции проходят
за сравнительно небольшое время, то для
крупной реки они растягиваются на миллионы
лет.
О
масштабах и длительности врезания
речных долин можно судить по долинам,
пересекающим горные страны и высокие
плоскогорья. Донная эрозия протекает
наиболее интенсивно, так как реки имеют
крутые продольные уклоны и быстрое течение.
Долины их глубиной в сотни метров или
даже 1—2 км имеют узкое дно, почти целиком
занятое руслом, и обычно очень крутые
склоны (40—60°). Форма поперечного сечения
таких долин напоминает латинскую букву
V, почему они и получили название V-образных
долин. Это как бы овраги, увеличенные
во много раз. Наряду с ними встречаются
и еще более узкие ущелья —каньоны, с почти
вертикальными или ступенчатыми склонами.
Классическим
примером глубокого эрозионного
расчленения плоскогорий являются
североамериканские возвышенные
равнины рр. Колорадо и Аризоны.
Мировой известностью пользуется
здесь Большой каньон на р. Колорадо, достигающий
особенно грандиозных размеров в районе
Каибабского плоскогорья. Каньон врезан
в толщу третичных, мезозойских и палеозойских
отложений на глубину 2000 м, на дне его местами
вскрыты граниты докембрия. Верхняя толща
слоев залегает спокойно, почти горизонтально.
Отвесные стены каньона спадают вниз уступами
с узкими террасовидными площадками между
ними. Верхний отвесный обрыв расположен
на высоте 600—900 м.
Начало
образования Большого каньона
относится к концу неогенового периода
— к плиоценовой эпохе. Суммарная длительность
неогенового и антропогенового периодов
измеряется в 28 млн. лет; следовательно,
Большой каньон формировался не менее
10—15 млн. лет. Геологически это сравнительно
не очень большой срок, за который река
успела образовать рытвину в 2 км глубиной.
Следует учесть при этом, что породы, прорезаемые
каньоном, оцениваются исследователями
как самые твердые. Этот пример дает некоторое
представление о скорости, с которой осуществляется
эрозионная работа текучей воды.
В
складчатых горных странах особенно
глубокими и узкими бывают
обычно долины, пересекающие вкрест
простирания горные хребты и
слагающие их системы складок.
Такие долины называются поперечными
в отличие от продольных долин,
ориентированных по простиранию складок,
параллельно хребтам.
Происхождение
поперечных долин может быть
двояким. Одни из них являются
более древними, чем пересекаемый
ими хребет, начавший подниматься
уже после образования долины.
По мере поднятия хребта река
углубляла долину, как бы перепиливая
растущую возвышенность. Такие поперечные
долины получили название антецедентных.
В
других случаях поперечные долины
моложе горных хребтов и являются
результатом проявления попятной
эрозии водных потоков, стекавших
с одного из их склонов. Постепенно отступая,
вершина врезающейся долины перепиливала
хребет, пока не достигала его противоположного
склона и не открывала путь реке, ранее
протекавшей в высоко расположенной продольной
долине, параллельной хребту. Такие поперечные
долины часто называют долинами прорыва.
Поперечные
долины, как уже было сказано,
иногда представляют собой настоящие
каньоны с крутым ступенчатым
продольным профилем дна. В
их пределах в русле реки
имеются многочисленные быстрины
и перепады, связанные с выходами пластов
твердых пород (песчаников, известняков,
гранитов и др.), простирающихся поперек
русла.