книги / Общая геология

залегания слоев изменяются. Отсюда естественно, что при геоло­ гическом картировании во время любого измерения элементов залегания слоев горных пород надо убедиться, имеете ли вы дело с коренным залеганием пород или с измененным в связи с ополз­ невыми явлениями.

Если не учитывать оползневые явления, исследователь может прийти к совершенно неправильным выводам о тектонике изу­ чаемого района.

Оползни являются бедствием для районов их развития. Нали­ чие оползней надо учитывать в любом строительстве, особенно зданий, каналов, тоннелей, железнодорожных путей. С ополз­ нями того типа, который описан выше, борьба возможна путем отвода воды, вытекающей из источников, в другие места и укреп­ ления земляных масс у источников. Обычным способом борьбы с оползнями является забивка свай и устройство прочного плетня из досок или хвороста у источников.

Вода способствует появлению и возобновлению оползней. Жилье человека, водохранилища, нефтехранилища и т. д. — все это может ускорить подвижки в районах,, геологическое строение которых благоприятно для появления оползней.

Очень часто оползни происходят в пределах толщ делювия. От обильных дождей толща делювия насыщается водой, становится более тяжелой, и тогда могут происходить подвижки делювия по делювию.

Рассмотрим, почему ложе оползня в своем'продольном разрезе имеет форму кривой CEFB.

Разобьем сползающую массу горных пород ACEFB на конеч­ ное число глыб с одинаковым весом R. В нашём случае мы разбили ее на три глыбы: 1, 2 и 3 (рис. 86, в). Центры тяжести этих глыб находятся в точках Oi, Оа и Оз. Глыба 1 получит движение справа налево в результате действия силы Pi, являющейся соста­ вляющей силы R. Составляющая Qi направлена перпендикулярно кровле и подошве водоносного горизонта 9. Эта составляющая не участвует в передвижении глыбы 1.

Для того чтобы глыба 2 сдвинулась справа налево, нужна сила Ра, большая, чем сила Pi. Для того чтобы сдвинулась глыба 3, нужна сила Рз, большая, чем сила Ра, так как Ра и Рз должны преодолеть силы сцепления между глыбами. Сила Ра будет больше Pi, а Рз больше Ра лишь в том случае, если силы Qа и Qз, перпен­ дикулярные к ложу оползня, займут положение, указанное на схеме.

Мы разбили всю массу ACEFB на конечное число одинаковых по массе глыб. Если же разобьем всю сползающую массу пород на бесконечное число бесконечно малых глыб и к каждой из них применим те же рассуждения, мы придем к выводу, что ложе оползня должно иметь форму кривой, изображенной на схеме.

Геологическую деятельность поверхностных текучих вод (дож­ девых потоков) мы отчасти рассматривали при описании геоло­ гической деятельности атмосферных агентов. В настоящей главе мы остановимся главным образом на работе рек и ее результатах.

У каждой реки мы различаем исток, верхнюю, среднюю, ниж­ нюю части течения и устье. Кроме того, всякая река со своими притоками и подпритоками дренирует некоторую территорию, составляющую б а с с е й н р е к и . Бассейн одной реки отделяется

истинной длиной реки (с учетом всех извилин реки) к расстоянию по прямой линии между истоком и устьем реки. Коэффициентом извилистости может характеризоваться и отдельно взятый участок реки. Примеры коэффициента извилистости рек: у Волги и Днепра

земли, получающейся от таяния снегов и льда, грунтовых вод и горизонтов подземных вод, вскрываемых (дренируемых) руслами рек. Вертикальный поперечный разрез через реку дает нам живое сечение реки (рис. 87).

На рис. 87 АВ — уровень воды, ABEDC — живое сечение реки. В различных точках живого сечения реки скорость течения

к точке F, расположенной над самым глубоким местом живого сечения, чуть ниже уровня воды в реке. С приближением ко дну скорость течения уменьшается. Минимальная скорость течения — в наиболее мелких (участок ЕВ), максимальная — в наиболее глубоких участках реки (участок CD).

Если спроектировать на поверхность воды точки живых сече­ ний вдоль реки с максимальной скоростью течения воды, мы полу­ чим линию, называемую с т е р ж н е м р е к и. Эта линия прохо­ дит, как правило, не по середине реки.

Отличительная особенность деятельности рек и вообще поверх­ ностных потоков воды заключается в том, что текучая вода разру­ шает горные породы главным образом механически. Химическое ее действие на породы сравнительно небольшое. В подземных водах

к процессам выветривания, переноса и отложения; деятельность подземных вод — к процессам растворения (карсту), переносу и отложению. Поверхностные текучие воды механически разрушают горные породы, переносят и откладывают обломочный материал.

Чем больше скорость течения воды, тем более крупные обломки горных пород переносятся водой. Для любой скорости течения воды может быть определена минимальная величина обломков (по весу), которые уже не могут переноситься текучей водой и осаждаются. Проходя вдоль реки, приходится поражаться колос­ сальной величине переносимых текучей водой глыб горных пород. Это становится понятным, если учесть закон Архимеда.

Кинетическая энергия текучей воды в любом живом сечении реки пропорциональна величине mv2/2, где т — масса воды, протекающей через данное сечение; v — средняя скорость теку­ чей воды.

Масса текучей воды зависит от количества воды, поступающей в реку (т. е. главным образом от климата той области, где проте­ кает вода).

Скорость текучей воды зависит от уклона дна реки. Чем больше уклон реки, тем больше и скорость течения воды.

Приведем некоторые цифры уклона Волги.

От истоков до Калинина 0,00017, т. е. 17 м на 100 км; от Горького до Казани 0,00005, т. е. 5 м на 100 км; от Сталинграда до Астрахани 0,00002, т. е. 2 м на 100 км.

При изучении процессов эрозии надо иметь в виду, что они протекают чрезвычайно быстро в тех местах, где поверхность

ный пласт 14. После дренирования водоносного пласта вода’ в овраге будет течь от пункта Е до пункта В не только во время выпадения дождей, но и во время их отсутствия. В дальнейшем овраг, удлиняясь вспять, дойдет в своем развитии до пункта К. В это время его продольным профилем будет LKB. В этом положе­ нии оврагом дренируются водоносные пласты 14 и 12. Количество текучей воды в овраге увеличится. При дальнейшем развитии оврага его продольный профиль, перемещаясь вспять, дойдет до положения NM B. Здесь уже будут дренированы три водоносных пласта: 14, 12 и 10. Так будет продолжаться и дальше.

Приведенная схема справедлива для идеального случая когда все пласты одинаково крепки, т. е. в одинаковой мере податливы

Рис. 88. Схема развития оврага (продольный разрез).

процессам эрозии. На самом деле пласты горных пород имеют разную крепость. Вследствие этого на дне оврага образуются уступы-водопады. Однако они в дальнейшем нивелируются, и дно оврага приобретает форму кривой, показанной на схеме. Эта кривая имеет тенденцию в верховье оврага становиться близкой к вертикальной прямой, в нижнем течении — близкой к гори­ зонтальной прямой. Продольный профиль оврага такой формы называется п р о д о л ь н ы м п р о ф и л е м р а в н о в е с и я

о в р а г а .

Представим себе схему развития оврагов в плане на одном из берегов реки (рис. 89).

На этой схеме показано постепенное удлинение оврагов и овражков. Один овраг порождает постепенно целую овражную сеть.

Овраги приносят громадный вред. Они ведут к осушению целых областей, так как поверхность испарения увеличивается, а водоносные горизонты и в том числе горизонты грунтовых вод дренируются. Все это приводит к тому, что уровень грунтовых вод понижается. Наступают неблагоприятные условия для жизни растений. Растительность в местах развития оврагов постепенно

228 Физическая, или динамическая, геология

Обычно вертикальный и горизонтальный масштабы берут не

участкам течения реки, например от нижнего уровня одного уступа-водопада до нижнего уровня другого уступа-водопада. Иными словами, в одной и той же реке может образовываться ряд продольных профилей равновесия. В дальнейшем уступы-водопады глубинной эрозией реки будут уничтожаться, и по всей реке в конце концов будет устанавливаться единый продольный про­ филь равновесия. Конечно, это произойдет в том случае, если

обломочный материал. В нижнем течении происходит отложение этого материала.

В тех случаях, когда по реке развивается несколько профилей равновесия, которые в дальнейшем стремятся слиться в единый, в пределах каждого профиля происходят явления, только что изло­ женные для профиля равновесия всей реки.

зуется невыработанностью. На небольших расстояниях друг от дру­ га встречаются участки реки с крутым и пологим ложем. Уклон ложа реки по направлению к устью от точки к точке меняется неравномерно. В участках крутого уклона дна реки наблюдаются быстрины, пороги, водопады. В участках же пологого уклона скорость течения воды резко уменьшается. В зрелой реке скорость течения воды закономерно уменьшается от верховьев к устью,

вюной реке вниз по течению скорость воды может и уменьшаться

иувеличиваться. В период юности вдоль реки происходят усилен­

ные процессы глубинной эрозии. Они особенно интенсивны в местах больших уклонов дна (местах большей скорости течения воды).*

На рис. 91 показан продольный профиль дна реки в период ее юности и зрелости. На участках АВ, CD, EF, K L дно реки сравнительно пологое, на участках ВС, DE, FK крутое. Естествен­

но, на первых участках скорость течения воды меньше, на вторых больше.

На пологих участках глубинная эрозия происходит с меньшей

таются на этих участках дна реки, начнутся интенсивные процессы глубинной эрозии на участках АВ (от точки В вверх по реке).

отложение. Отложившийся обломочный материал в дальнейшем

В качестве примера можно привести Нарвский и Ниагарский водопады. Нарвский водопад расположен на р. Нарова в 12 км выше ее устья в Финском заливе. Высота его 7 м\ берега и ложе сложены из твердых силурийских известняков. Водопад разделен островом на два рукава: западный и восточный. У подножия водо­ пада на дне реки глубокие (до 1,5 м) ямы-котлованы, выработанные падением воды. Мощность водопада — до 100 тыс. л. с.

иона примет в плане тот вид, какой показан на схеме пунк­ тиром.

Образованию меандр содействуют первичные неровности рельефа, по которому протекает река, различия в составе, струк­ туре и текстуре горных пород, встречаемых рекой на своем пути, особенности динамики руслового процесса.

Меандры рек перемещаются не только в сторону берегов, но

ивниз по течению. В итоге большинство первичных береговых

Разрез по RP0NM

ной долины; 2 — коренные породы.

выступов реки, состоящих из коренных пород, постепенно срезает­

В данном разрезе течение воды происходит (от нас) по напра­ влению за чертеж. Правый берег располагался раньше по N T. Постепенно вследствие накопления осадков он отступал влево и в настоящее время располагается по OS. В то же время в ре­ зультате боковой эрозии левый берег отступал влево и в настоящее

с незначительным наклоном в сторону реки (N0). Во время поло-