Береговые формы рельефа

береговые формы рельефа

Важнейшим фактором развития берегов является движение морской воды. Наибольшее значение имеют волнение, волноприбой, связанные с действием ветра, затем приливно-отливные движения, обусловленные притяжением Луны и Солнца, и различные виды морских течений. Существенное влияние оказывают также структурно-литологические особенности строения морских берегов, их изрезанность, высота и крутизна, характер новейших тектонических движений. Кроме того, развитие береговой зоны происходит в связи с жизнедеятельностью некоторых организмов.

Береговой линией принято называть линию пересечения поверхности моря (океана, озера или водохранилища) с поверхностью суши. Положение береговой линии быстро меняется в связи с приливами и отливами, в зависимости от сгонов и нагонов воды ветром и значительно медленнее от размыва берега или накопления осадков. Эти перемещения береговой линии сравнительно невелики. Главные же перемещения ее связаны с трансгрессиями и регрессиями моря. Полоса суши, примыкающая к современной береговой линии и отличающаяся развитием форм рельефа, созданных волнами при современном положении уровня моря, называется берегом (рис. 29). Полоса морского дна, примыкающая к берегу и подвергающаяся воздействием волн и прибрежных течений, называется подводным береговым склоном (прибрежье, или взморье). Берег и подводный береговой склон образуют береговую зону. Вследствие тектонических опусканий или поднятий берега либо в результате эвстатических колебаний ранее созданные древние береговые линии и связанные с ними формы рельефа окажутся либо «поднятыми», т. е. сформировавшимися при относительно более высоком уровне моря, либо «погруженными» – образовавшимися при более низком его положении, чем современное. Обе эти зоны ограничивают распространение сохранившихся форм древнего взаимодействия моря и суши и вместе с береговой зоной называются побережьем. Под влиянием береговых процессов именно в береговой зоне происходит разрушение ранее существовавших и образование новых форм рельефа и толщ прибрежных отложений.

Рис. 29. Стадии развития абразионного берега — I, II, III (по В.П.Зенковичу). ТI , ТII , TIII — абразионные террасы в соответствующие стадии развития; AI , AII , AIII — то же аккумулятивные террасы; П — пляж. Движение морской воды. Основным фактором формирования рельефа и процессов перемещения наносов в береговой зоне являются волны, волноприбойная деятельность воды, развивающаяся на водной поверхности под действием ветра. Энергия ветра передается верхнему слою водной оболочки, вызывая колебательные движения частиц воды, описывающих замкнутые круговые орбиты в вертикальной плоскости и одновременно совершающих поступательное движение по направлению действия ветра.

абразионные и аккумулятивные. Абразионные формы: крутой, нередко отвесный береговой уступ, или клиф, волноприбойная ниша и береговая, или абразионная, платформа; прибойные карры, миниатюрные куэстподобные грядки, исполиновы котлы.

Абразионный тип берегов. Наиболее интенсивное разрушение происходит у берегов, близ которых дно моря имеет крутой уклон (приглубый берег). На берегах, сложенных кристаллическими и крепкими осадочными породами, абразия протекает медленно, но в конечном итоге приводит к образованию отчетливых абразионных форм. Рыхлые породы песчаного и гравийно-галечного составов наиболее интенсивно абрадируются и образуют значительные наносы. При достаточной крутизне дна приглубых берегов ширина прибрежного мелководья мала и волны, проходя над ним, мало расходуют свою энергию на трение о дно. В результате волны, имея еще большой запас энергии, доносимый до берега, с большой силой обрушиваются на него. Давление волн во время шторма может достигать 30 – 70 т/м2. У линии уреза или выше, до уровня заплеска волн при прибое, в породах вырабатывается волноприбойная ниша, над которой коренные породы нависают в виде карниза. По мере углубления ниши происходит обрушение нависающего карниза и образование отвесной стенки абразионного уступа, называемого клифом. При дальнейшем разрушении береговой обрыв отодвигается в сторону суши. Одновременно волны разрушают и подводный склон, ниже береговой линии. Перед подножием отступающего клифа в коренных породах образуется все расширяющаяся в сторону суши и слабо наклоненная (0,05 – 0,02) к морю широкая абразионная прибрежная площадка (платформа) – бенч. Между подводной частью площадки и береговым обрывом у его подножия образуется узкая полоса пляжа, покрывающего надводную часть бенча, образованного обломочным материалом (гравием, галькой, ракушечным детритом, песком). Это очень подвижный материал; в сильные штормы он может временно уноситься на подводный склон, а затем снова выбрасываться на берег. В породах, дающих мало материала для наносов, часть бенча может быть обнажена над водой. Перемещаемый обломочный материал обрабатывает абразионную площадку, понижает ее. Иногда над водой на абразионной площадке возвышаются остроконечные или столбообразные скалы крепких пород – абразионные останцы прежнего положения отступающего берега моря – кекуры.

Обломочный материал, уносимый с пляжа на подводный склон, во время движения дробится, истирается, окатывается, сортируется. Более крупный материал перемещается к берегу прямой волной, движущейся с большей скоростью, чем обратная, которая уносит за нижний край бенча более тонкий материал. Здесь начинается формирование подводной аккумулятивной прислоненной террасы, пологая поверхность которой в процессе ее развития непосредственно продолжает поверхность абразионной террасы (рис.29). Процесс абразии и отступания берега постепенно замедляется вследствие увеличения полосы мелководья за счет расширения абразионной и аккумулятивной террас. Профиль береговой зоны приближается к состоянию абразионного профиля равновесия, при котором в любой точке берегового профиля уже не происходит ни абразия, ни аккумуляция материала. На всех участках профиля выработаны уклоны, уравновешивающие размывающую силу волн. Оживление абразии может быть вызвано понижением поверхности берега, т.е., увеличением глубины бенча, связанным с трансгрессией моря. В результате же регрессии моря абразионная терраса может оказаться выше уровня моря, а абразионная деятельность приведет к выработке новой абразионной террасы на более низком уровне. Неоднократные регрессии формируют несколько уровней морских террас.

Реальные профили абразионных берегов в зависимости от состава слагающих их пород могут быть различными. Наиболее близки к теоретическому профилю абразионные берега, сложенные глинистыми или мергелистыми породами. Наиболее далеки от теоретического профиля берега, сложенные массивными кристаллическими или крепкими плотными осадочными породами. В зависимости от особенностей структуры коренных пород и их литологии образуются различные морфологические типы бенчей и клифов. Можно различать клифы по степени их развития: к л и ф ы активные с четко выраженной вертикальной стенкой и волноприбойной нишей у основания, свидетельствующие о высокой активности абразионного процесса; отмирающие клифы, которые абрадируются только эпизодически во время очень сильных штормов; на отмершем клифе отсутствуют совершенно какие-либо следы современной абразии; если клиф наблюдается в пределах морских террас, вне современной береговой зоны, то он называется древним.

Береговые аккумулятивные формы отличаются большим разнообразием. По морфологическим признакам выделяют три их типа: примкнувшие – аккумулятивные надводные образования, на всём протяжении примыкающие к берегу; свободные – узкие наносные полосы суши, примыкающие к берегу лишь одним концом, а затем отходящие от него на всё более увеличивающийся угол; замыкающие – соединяющиеся с берегом как своей корневой частью, так и растущим концом. По условиям образования и составу слагающего материала аккумулятивные береговые формы рельефа делятся на пляжи, пляжевые фестоны, береговые валы, подводные валы, бары, косы, пересыпи и томболо, или переймы. Пляж – это покрывающий абразионную платформу плащ рыхлого материала из галечника, гравия, песка и ракушечного детритуса. Пляжевые фестоны – ряд валиков, параллельный береговой линии, создаётся прибойным потоком у морской окраины пляжа. Береговые валы – двусклонный пляж полного профиля, сложенный песком, галечником или ракушей. Подводные валы – песчаные линейные, образующие серии валы, возникают параллельно берегу и линиям изобат поперечными перемещениями вдоль береговых наносов, вызванных волновыми движениями. Бары – выведенные в надводное положение подводные валы. Косы – свободные линейные аккумулятивные формы простого и сложного строения, прямые и серповидно изогнутые в плане, соединённые с берегом одним концом. Пересыпи – линейные аккумулятивные формы, перегораживающие заливы. Томболо – узкие линейные, обычно песчаные формы, привязывающие о-ва к берегам.

Аккумулятивные формы береговой зоны. Для отмелых берегов с пологим уклоном дна, в отличие от приглубых интенсивно размывающихся берегов, характерно накопление обломочного материала и образование аккумулятивных форм. Морские отложения, формирующиеся в береговой зоне в условиях мелководья – прибрежно-морские наносы – очень подвижны. Если волны по отношению к берегу направлены под прямым углом, морские наносы будут испытывать поперечное перемещение, а если волны подходят под косым углом, наносы будут перемещаться продольно вдоль берега. Чаще всего волны подходят к берегу под некоторым углом, поэтому оба вида перемещения происходят одновременно.

Основные закономерности поперечного перемещения обломков были впервые рассмотрены В. П. Зенковичем в 1946 г. В связи с асимметричным строением волнового потока скорости прямых волновых движений (направленных к берегу), возникших под действием ветра, больше скорости обратных (идущих от берега), подчиненных действию силы тяжести. Это преобладание возрастает по мере приближения к берегу. В верхней части пологого склона, ближе к береговой линии вследствие преобладания прямых скоростей над обратными в итоге волнового колебания частицы наноса будут перемещаться вверх по склону, в сторону берега. В нижней части склона, где асимметрия скоростей небольшая, суммарное действие прямой и обратной скоростей и составляющей силы тяжести, приведет к тому, что итоговое перемещение частицы наноса будет направлено вниз по склону. Между этими двумя участками подводного склона располагается такая зона, где преобладание прямой волновой скорости над обратной компенсирует действие составляющей силы тяжести. На этом участке, называемом нейтральной зоной, частицы не перемещаются ни вверх, ни вниз по склону, а испытывают колебательные движения.

В результате различных типов перемещения обломочного материала образуются разнообразные аккумулятивные формы рельефа берегов. Наиболее характерными формами аккумулятивных типов берегов при поперечном перемещении наносов являются пляжи, подводные и береговые валы и береговые бары.

Пляжи представляют собой скопления наносов, образовавшихся действием прибойного потока. На отмелых берегах формируется пляж полного профиля, обычно песчаный, с образованием на внешнем крае пляжа берегового вала с более пологим склоном, обращенным к морю, и более крутым тыловым склоном, разделенным гребнем вала. При разнородной величине обломков мелкие частицы накапливаются на пологом склоне вала, крупные забрасываются большими волнами на гребень и крутой склон вала, где также наблюдается, вследствие процесса сепарации по удельному весу, обогащение тяжелыми минералами. Такой тип пляжа формируется при резком преобладании прямых волновых скоростей над обратными. На приглубых же берегах (у обрывов), где обратные скорости достаточно велики, образуется пляж неполного профиля, односторонний. Тут более характерны галечные пляжи.

Береговые валы. Пляж полного профиля с береговым валом во время затухания штормового волнения осложняется более мелкими валами, формирующимися на его фронтальном склоне. В сильный шторм мелкие валы разрушаются, а слагающий их материал частично уносится на подводный склон, частично перебрасывается через гребень вала на тыловой склон, увеличивая высоту вала и продвигая его в сторону суши. При значительной высоте крупного берегового вала последний может оказаться уже вне действия волн, тогда у основания морского склона его будет формироваться новый, более молодой крупный береговой вал.

В процессе формирования берегов аккумулятивного типа мажет возникнуть таким образом целый ряд древних береговых валов, что приведет в итоге к наращиванию берега и продвижению его в сторону моря. Строение и расположение береговых валов позволяет восстановить историю формирования берега, положение древних береговых линий.

Подводные валы наблюдаются обычно в верхней части пологого подводного склона, сложенного мелкозернистым песком, и протягиваются вдоль берега в виде параллельных песчаных гряд высотой от 0,5 до 2,5 м. Обычно насчитывается от двух-трех до десятка таких валов, протягивающихся на несколько десятков километров. Особенно широко развиты подводные валы на обширных мелководьях с большим количеством наносного материала. По В.П.Зенковичу, образование подводных валов происходит на глубинах, близких к двойной высоте волны, где наблюдается забурунивание – частичное разрушение (потеря энергии) волны и отложение переносимого материала. Ближе к берегу ослабленная волна может снова на глубине, равной двойной высоте, но уже новой меньшей волны, частично разрушиться и снова отложить материал на дне. При неоднократном повторении процесса возникает несколько подводных валов, которые растут в высоту, ширину и перемещаются к берегу за счет переотложения материала с фронтального склона на тыловой (обращенный в сторону берега). В конечном итоге подводный вал может выйти на дневную поверхность и присоединиться к пляжу, образовав береговой вал.

Береговые бары это крупные береговые аккумулятивные формы, протягивающиеся параллельно общему направлению берега на многие десятки километров. Высота их, включая и подводную часть, достигает 10 – 25 м, ширина – от сотен метров до нескольких километров. Береговые бары имеют очень широкое распространение. Особенностью является то, что они сложены материалом донного происхождения (ракушечником, оолитовым песком и т. п.), который выстилает дно моря непосредственно перед баром, что свидетельствует о поперечном перемещении этих наносов при образовании бара.

Береговой бар в своем развитии последовательно проходит три стадии – подводную, островную и береговую; в соответствии с этим различаются подводный, островной и береговой бары. Подводный бар формируется полностью за счет придонных вод, а в образовании островного и берегового баров участвует волноприбойный поток. Островной бар возвышается над водой, но в отличие от берегового не соединяется с берегом ни в одной точке (рис. 30).

О происхождении баров существует несколько гипотез. Многие исследователи считали, что береговые бары образуются за счет роста подводных песчаных валов в высоту, перемещения их вверх по склону мелководья и выхода на поверхность. Работы О.К.Леонтьева, В.П.Зенковича показали, что образование подводных валов и баров – это явления разного масштаба.