Типы речных террас

Комплексная цель модуля — познакомить с основными типами речных террас и причинами их формирования.

По особенностям строения и генезису различают следующие типы речных террас (Щукин, 1960):

Эрозионные террасы (коренные или террасы размыва) обнажают на своей поверхности коренные породы, прикрытые лишь тонким слоем элювия, а у «тылового шва», осыпями вышележащих крутых склонов или плащом делювия (при более пологих склонах). Они свойственны преимущественно горным странам и являются обычно наиболее высокими в серии террас, развитых в данной долине.

Эрозионно-аккумулятивные террасы (аллювиальные или террасы накопления) сложены слоистыми хорошо отсортированными отложениями, состоящими у горных рек из галечников разной величины с песчаным или суглинистым цементом, у равнинных рек — из слоев гравия, песка, супесей и суглинков, представляющих фации руслового и пойменного аллювия. Иногда среди этих слоистых толщ аллювия встречаются линзы богатого органическими остатками старичного аллювия.

Аллювиальные отложения могут слагать весь видимый уступ террасы до уровня следующей нижележащей террасы, или же занимают лишь его верхнюю часть, налегая на срезанную и размытую рекой поверхность коренных пород склона.

Если эта коренная постель аллювия обнажается в нижней части уступа террасы, выше современного уровня реки, то такую террасу называют цокольной.

Нормальная мощность аллювия не превышает разности уровней средней высоты паводков и средней глубины плесов современного русла и обычно бывает меньше этой разности. Если мощность аллювиальной толщи окажется значительно больше этой величины, то это может говорить о ее накоплении в условиях местного тектонического опускания. Если толща аллювия на поверхности террасы не отличается большой мощностью, то она может быть со временем нацело смыта, обнажив свою коренную постель. Некоторые коренные террасы образовались таким путем из аллювиальных; об этом могут свидетельствовать еще сохранившиеся кое-где остатки речных отложений.

Процесс образования речных террас рисуется в виде двух основных последовательных стадий (Щукин, 1960):

1) образование путем боковой эрозии и блуждания русла широкого, плоского, заливаемого в половодье днища долины, что может иметь место в период ослабления глубинной эрозии при приближении реки к состоянию профиля равновесия;

2) переход реки в силу тех или иных причин к энергичной глубинной эрозии (рис. 4).

В результате в плоское аллювиальное днище речной долины первой стадии оказывается врезанной новая молодая и глубокая долина. Борта этой долины образуют уступы вновь сформировавшейся террасы. Поскольку поверхность террасы образовалась в период приближения реки к стадии профиля равновесия, то она прослеживаемая вдоль по долине и обнаруживает легкий наклон вниз по течению приблизительно параллельно современному продольному профилю реки.

После периода энергичного углубления долины, с приближением реки к равновесному профилю, темп углубления замедляется. Река начинает развивать энергичную боковую эрозию, расширяя молодую долину за счет размывания и разрушения обоих ее бортов или одного из них, как это имеет место при однообразном смещении реки, например, вправо, по закону Бэра-Бабинэ.

При таком расширении долины может подвергнуться разрушению рекой и процессами денудации частично, а в некоторых участках долины и нацело образовавшаяся перед этим терраса.

Рис. 4. Последовательные стадии развития в долине террасового комплекса

Во время врезания молодой долины, терраса рассекается на отдельные звенья долинами притоков, так как эти притоки, в связи с опусканием русла главной реки, испытывают понижение базиса эрозии и энергично врезаются в нее. Благодаря этому каждая терраса сохраняется на склонах долины часто лишь в виде разрозненных, далеко отстоящих друг от друга фрагментов. Если в долине были развиты террасы нескольких ярусов, то при такой малой их сохранности бывает трудно иногда решить, имеем ли мы в соседних остатках террас фрагменты одной и той же террасы, или они принадлежат разным ярусам.

В широких асимметричных долинах, в которых река имеет явно выраженную тенденцию смещаться как целое в сторону одного из склонов, террасы на крутом и высоком «нагорном» склоне (к которому жмется река) часто бывают совсем не развиты. На противоположном «луговом» склоне они достигают значительной ширины и часто прослеживаются на огромных пространствах.

При наличии в долине нескольких ярусов террас самые высокие, являющиеся и наиболее старыми по времени образования, обнаруживают, как правило, и наихудшую сохранность, тогда как молодые нижние являются еще мало пострадавшими от последующих разрушительных процессов. У наиболее молодых надпойменных террас их поверхности несут нередко еще ясно выраженные следы пойменного режима в виде ложбинообразных заиленных староречий, подковообразных сухих понижений былых озер-стариц, пойменных грив и прирусловых валов и других элементов пойменного рельефа. С течением времени эти черты первичного пойменного рельефа постепенно сглаживаются и исчезают под воздействием факторов денудации. Так ложбины древних русел, высохшие старицы постепенно заполняются делювием, развеваемыми песками и другим материалом и распадаются на ряд обособленных неглубоких плоских впадин.

По мере того как стираются черты первичного пойменного рельефа, поверхность террас приобретает новые морфологические черты. Большинство террас обнаруживает отчетливо выраженный наклон своей поверхности от «тылового шва» к бровке. Этот наклон представляет вторичное явление и обусловлен накоплением делювиального плаща или осыпного материала (в горных долинах) у внутреннего края террасовой поверхности, у подножия вышележащего склона, и смывом с поверхности террасы близ бровки, которая при этом утрачивает резкий кант и становится закругленной. Особенно резко бывает выражен этот наклон в сторону реки в долинах горных рек, где террасы узки, а поднимающиеся над ними высокие и крутые склоны обусловливают мощное накопление у их подошвы продуктов выветривания и смыва.

Кроме долин притоков главной реки, пересекающих террасы здесь и там, поверхности террас могут быть глубоко расчленены эрозионными рытвинами временных водотоков, возникающих во время ливней. Если коренной цоколь аллювиальной террасы представлен карбонатными или другими растворимыми породами и лежит неглубоко, то на поверхности террасы могут возникать воронки и другие формы карстового рельефа. Таким образом, поверхность террасы может приобрести весьма сложный вторичный рельеф.

Широкое аллювиальное дно долины, становящееся при последующем врезании в него реки поверхностью террасы, образуется в период ослабления глубинной эрозии и усиления боковой эрозии при достижении рекой продольного профиля, близкого к равновесному. Имея одинаковую высоту на обоих берегах, пойма в этой стадии будет развита вдоль всей долины, или, по крайней мере, вдоль большей ее части и знаменует как бы заключительную фазу эрозионного цикла. Новый эрозионный цикл начинается чаще всего в результате общего тектонического поднятия всего речного бассейна и знаменуется сильным оживлением глубинной эрозии и врезанием в сформировавшуюся перед этим пойменную равнину новой молодой долины. Образующаяся таким путем терраса будет прослеживаться на большей части долины, на обоих ее бортах и будет располагаться на одинаковой высоте. Такие террасы называют цикловыми.

С. В. Лютцау (1964) приводит следующие признаки цикловых террас:

• 1) хорошая выдержанность вдоль долины;
• 2) выдержанность относительных высот;
• 3) значительная мощность аллювия (не ниже нормальной) и выдержанность ее в продольном направлении-
• 4) четкое отграничение от нижележащих и вышележащих уровней;
• 5) большая ширина;
• 6) горизонтальное положение цоколя в поперечном профиле;
• 7) четкое разграничение и достаточно полное развитие пойменной, русловой и старичнои фаций аллювия (для равнинных рек);
• 8) очень хорошее развитие пойменной фации аллювия;
• 9) постепенное закономерное изменение морфологии и геологического строения на протяжении всего участка;
• 10) одновозрастность аллювия на всем протяжении террасы, а иногда и однообразный минералогический его состав.

Наряду с цикловыми террасами, в долине могут наблюдаться террассы, протягивающиеся на незначительное расстояние вдоль склона, не имеющие выдержанной высоты над дном долины и располагающиеся на гипсометрических уровнях, промежуточных между ярусами цикловых террас. С. С. Шульц предложил называть такие террасы террасами врезывания.

Террасы врезания, или врезывания, выделил и С. Шульц (1940), а до него подробно описал С. Н. Никитин. Они образуются при выравнивании продольного профиля русловых потоков, когда одновременно совершаются боковая и глубинная эрозии Террасы врезания, по С. В. Лютцау (1964), отличают следующие признаки:

• 1) прерывистое распространение;
• 2) непостоянство относительных высот разных террасовых массивов;
• 3) малая мощность аллювия (меньше нормальной);
• 4) постепенный или не очень резкий переход к нижеили вышележащим уровням;
• 5) сходство по морфологии и геологическому строению с ниже-и вышележащими уровнями;
• 6) малая ширина;
• 7) наклон поверхности цоколя в сторону русла;
• 8) недоразвитость пойменной и старичной фаций аллювия.

Для того чтобы понять механизм образования террас врезывания, следует помнить, что в определенные, более поздние стадии эрозионного цикла река не только смещается в стороны, формируя излучины, но одновременно и углубляет еще свое русло. В то же время вся система излучин смещается вниз по течению. В результате вершина какой-либо излучины, приближаясь к определенному участку борта долины, срезывает его на уровне русла и продолжает смещаться далее вниз по долине, в данном же месте река отходит от склона к противоположному борту (рис. 5).

Рис. 5. Схема образования террас врезывания (Шульц, 1940)

Подходящая к тому же борту и в пределах того же поперечного профиля вершина следующей выше по течению излучины касается этого борта уже на более низком уровне, за счет произошедшего за этот промежуток времени углубления русла: образуется вторая, более низкая «терраса врезывания». В результате на склонах долины образуется ряд террас на разных высотных уровнях, относящихся к одному эрозионному циклу.

Внутрицикловые террасы аккумуляции соответствуют промежуточным уровням при формировании аккумулятивных цикловых террас. Эти террасы не всегда выражены в рельефе, так как по мере образования новых уровней они подвергаются размыву. Поэтому их выделение оказывается затруднительным. Они отчетливо бывают выражены там, где реки в процессе бокового блуждания и аккумуляции подрезают коренные борта и вырабатывают в них террасовые ступени.

Внутрицикловые террасы (террасы аккумуляции) характеризуются признаками: речной терраса аллювиальный отложение.

• 1) прерывистым распространением,
• 2) непостоянством относительной высоты;
• 3) наклонной поверхностью;
• 4) невыдержанностью в разрезе и различной высотой горизонтов руслового, пойменного и линз старичного аллювия.

Локальные террасы возникают под воздействием (локальных) эндогенных или экзогенных факторов: тектонических нарушений продольного профиля реки, подпружинивания реки лавовыми потоками, выходами более прочных пород, крупными обвалами, конечными моренами, конусами выноса боковых притоков.

Локальные террасы опознают по следующим признакам:

• 1) небольшой протяженности вдоль реки;
• 2) изменчивости морфометрических показателей (высоты, ширины);
• 3) изменчивости мощности и фациального состава аллювия;
• 4) принадлежности к разным динамическим категориям (эрозионным или аккумулятивным террасам) в зависимости от причины.

К локальным террасам следует отнести: 1) террасы подпруживания и 2) террасы, связанные с уступами продольного профиля реки.

Террасы подпруживания образуются в результате перегораживания долины оползнем, массой горного обвала, излившимся в долину лавовым потоком или конечноморенной грядой ледника. Выше плотины создается усиленное накопление аллювия, прослеживающееся на некоторое расстояние вверх по реке. Пропиливая плотину, река образует выше нее террасу, быстро выклинивающуюся вверх по течению.

Террасы, связанные с уступами или изломами продольного профиля реки, обусловлены геологическим строением ее бассейна, именно, выходом в русле реки полосы стойкой породы, образующей на протяжении некоторого времени местный базис эрозии. Постепенно пропиливая твердый порог, река образует выше него ряд локальных террас, быстро выклинивающихся вверх по реке. Частным случаем образования террас этого типа являются террасы, возникающие на перехваченной реке выше места недавнего перехвата в результате регрессивной передачи врезания от уступа перехвата.

Причины образования террас Причин, ведущих к образованию террас, много.

1. Изменения водоносности потока:

а) река и ее притоки путем перехвата могут с одной стороны, увеличивать площадь водосборного бассейна и тем самым увеличивать водоносность; с другой стороны, перехваченная река становится менее водоносной;

б) изменениями климата в сторону большего увлажнения или в сторону большей сухости.

Увлажнение климата ведет к увеличению суммарных расходов реки, возрастанию ее живой силы и усилению эрозионной способности. Река врезается в глубину, стремясь придать продольному профилю более пологий уклон, чем тот, который был выработан в более сухой предшествующий период. Наоборот, при иссушении климата и уменьшении водоносности реки, продольные уклоны оказываются слишком пологими, не соответствующими уменьшившейся живой силе реки. Река начинает усиленно аккумулировать, частично заполняя свою долину аллювием вплоть до достижения нового, более крутого продольного профиля.

Аккумуляция протекает трансгрессивно, распространяясь постепенно от истоков к устью, причем точка максимальной глубины врезания смещается вниз по течению, дальше от истока (Маккавеев и др., 1955).

Помимо непосредственного влияния изменений климата на условия стока, эти изменения могли сказываться на деятельности рек и косвенным путем, определяя интенсивность процессов выветривания и количество поступавшего в реки и транспортируемого ими обломочного материала.

Периоды оледенений были периодами усиленного поступления в реки продуктов выветривания, и реки, не будучи в состоянии справиться с этой массой, отлагали ее в своих долинах. В периоды менее обильного приноса обломочного материала, в межледниковое и послеледниковое время, реки получали вновь способность эродировать и врезали в свои наносы новые долины. Климат в приледниковых областях должен был быть холодным и сухим. При низкой температуре растительный покров был скудным, химическое выветривание было слабее физического, активно протекало морозное выветривание. Результатом всех этих процессов являлось сильная перегрузка обломочным материалом. Таким образом, каждому периоду оледенения должна соответствовать климатически обусловленная аллювиальная терраса (Зёргель, 1921).

1. Изменение положения базиса эрозии.

При понижении уровня бассейна, в который впадала река и в низовьях отлагала материал, она начинает врезаться в собственные отложения и вырабатывать новый профиль равновесия, соответствующий новому положению базиса эрозии. Врез от устья будет распространяться вверх по течению реки до того места, где прежний уклон продольного профиля настолько значителен, что увеличение его вызванное регрессивной эрозией, практически не будет сказываться на эрозионной способности реки. В конечном счете, на месте прежней поймы образуется терраса, относительная высота которой убывает вверх по реке.

Река при понижении базиса эрозии будет врезаться лишь в том случае, если ее уклон в нижнем течении меньше уклона освобождающегося из-под воды дна приемного бассейна. В противном случае понижение базиса эрозии приведет к интенсивной аккумуляции несомого рекой материала вследствие удлинения русла и уменьшения уклона продольного профиля.

2. Изменения характера тектонических движений.

Тектоническое поднятие в бассейне реки, приводит к увеличению уклонов, и, следовательно, к усилению эрозионной способности реки. Река начинает углублять свою долину, ее прежняя пойма постепенно превращается в надпойменную террасу. Относительная высота ее имеет максимум в среднем течении реки. Если низовье реки остается стабильным или опускается, а на остальной части бассейна, испытывающей поднятие, река врезается, то образуются ножницы террас: террасы как бы ныряют под более молодые аккумулятивные толщи (рис.6).

Рис. 6. Ножницы террас в низовьях реки: 1, 2, 3 — соответствующие уровни погребенных и непогребенных террас

Описанные процессы могут повторяться или накладываться друг на друга, поэтому количество террас в долинах разных рек и в разных частях долины одной и той же реки может быть различным. Изучение строения террас, их количества, изменения высоты одной и той же террасы вдоль долины реки позволяет выяснить причины их возникновения, и следовательно, восстановить историю развития территории по которой протекает река.

В горных странах наблюдаются деформации земной коры в виде складок — антиклинальных и синклинальных, пересекающих долины рек. В синклинальных прогибах будут накапливаться толщи аллювия, значительно превосходящие мощностью нормальную мощность пойменного аллювия. В то же самое время поднимающиеся антиклинали, если поднятие происходит не очень быстро, постепенно, по мере, их воздымания, пропиливаются рекой в виде сквозных узких ущелий, река при этом может сохранять свой продольный профиль, определяемый положением нижнего базиса эрозии. Террасы, существовавшие в долине до начала образования этих складок, подвергаются при этом деформации: они образуют антиклинальные и синклинальные изгибы, причем в местах синклинальных прогибов они сильно снижаются и могут даже быть погребенными под толщами молодого аллювия. Относительная высота этих древних террас над современным уровнем реки является наибольшей в местах, соответствующих сводам антиклиналей и постепенно уменьшается отсюда вверх и вниз по реке. Иногда в то же время наиболее низкие и молодые террасы, сформировавшиеся уже после образования складок, обнаруживают нормальное, приблизительно параллельное реке простирание.

Иногда речные террасы оказываются деформированными нарушениями и дизъюнктивного характера. Дифференциальные тектонические движения могут отражаться в строении террас речной долины не только в участке своего проявления, ной выше по течению, являясь местными базисами эрозии. Преодолевая их, река может приобрести различное количество террас в отдельных участках долины.

Поверхность террасы представляет остаток широкого аллювиального днища долины, большая часть которого была уничтожена рекой при врезании в него новой молодой долины. При наличии серии террас, может возникнуть вопрос, почему каждая новая долина оказывается более узкой, чем ее предшественница, так как она не захватывает всей ширины ее пойменного днища.

Ряд авторов полагают, что река, по мере углубления ее долины, должна затрачивать значительную часть своей энергии на перенос все время возрастающего количества рыхлого материала, поступающего со становящихся выше и длиннее склонов; благодаря этому замедляется ее боковая эрозия. Следует, однако, отметить, что сужение вновь возникающей в каждый последующий эрозионный цикл долины отнюдь не является, по-видимому, правилом. В тех случаях, когда новая долина оказывалась одинаковой ширины или шире предшествующей, дно последней уничтожалось без всякого остатка и никакой новой террасы не возникало. Напротив, последняя оформлялась в том случае, когда молодая долина была уже аллювиального днища старой. Возможен, наконец, и такой случай, когда новая долина, отнюдь не более узкая, чем предыдущая, закладывается не по осевой линии дна прежней долины, а ближе к одному из ее краев; тогда остатки противоположного края аллювиальной равнины могут сохраниться в виде поверхности террасы," развитой лишь по одну сторону реки, долина же оказывается расширенной до нормальных размеров за счет размыва противолежащего террасе коренного склона. Такие случаи являются весьма обычными в связи со свойственной многим рекам тенденцией смещаться все время в сторону одного из склонов по закону Бэра — Бабинэ.