В геоморфологии дренажные системы , также известные как речные системы , представляют собой структуры, образованные ручьями , реками и озерами в определенном водосборном бассейне . Они определяются топографией земли, тем, преобладают ли в конкретном регионе твердые или мягкие породы, а также уклоном земли. Геоморфологи и гидрологи часто рассматривают ручьи как часть водосборных бассейнов (и суббассейнов ). Это топографическая область, из которой ручей получает сток , сквозной сток и его насыщенный эквивалент — поток грунтовых вод . Количество, размер и форма водосборных бассейнов различаются, и чем больше и детальнее топографическая карта , тем больше информации доступно. [1]
По расположению каналов дренажные системы могут относиться к одной из нескольких категорий, известных как схемы дренажа. Они зависят от топографии и геологии земли. [2]
Между параллельными, дендритными и решетчатыми структурами могут возникать все формы переходов.
Дренажную систему называют соответствующей, если ее рисунок соответствует структуре и рельефу ландшафта, по которому она протекает. [2]
Дискордантная система или закономерность не коррелируют с топографией и геологией местности. Дискордантные модели дренажа подразделяются на два основных типа: антецедентные и наложенные [2] , в то время как модели дренажа анте-позиции объединяют эти два типа. При предшествующем дренаже способность реки к вертикальному разрезу соответствует способности поднятия земли из-за тектонических сил. Наложенный дренаж развивается иначе: первоначально дренажная система развивается на поверхности, сложенной «более молодыми» породами, но в результате денудационной деятельности эта поверхность более молодых пород удаляется, и река продолжает течь по, казалось бы, новой поверхности, но на самом деле сложившейся. вверх пород старой геологической формации.
Дендритные дренажные системы (от греческого δενδρίτης , дендриты , «дерево или подобное дереву») не являются прямыми и являются наиболее распространенной формой дренажной системы. При этом имеется множество притоков (аналог ветвей дерева), которые сливаются в притоки основной реки (соответственно ветви и ствол дерева). Видно, что они питают русло реки, которое соответствует основному уклону суши и полностью соответствует ему. Истинно дендритные системы образуются в V-образных долинах ; в результате типы горных пород должны быть непроницаемыми и непористыми . [3]
Параллельная дренажная система возникает на удлиненных формах рельефа, таких как устойчивые к обнажению горные породы), обычно в результате естественных разломов или эрозии (например, преобладающих ветровых шрамов). Водотоки быстрые и прямые, с очень небольшим количеством притоков и все текут в одном направлении. Эта система формируется на очень длинных однородных склонах, например, у высоких рек, текущих на юго-восток от гор Абердэр в Кении и многих рек Мьянмы .
Иногда это указывает на крупный разлом, который пересекает участок круто сложенной скальной породы.
Геометрия решетчатой дренажной системы аналогична геометрии обычной садовой решетки . Вдоль простирающейся долины более мелкие притоки впадают в крутые склоны горных склонов. Эти притоки впадают в главную реку примерно перпендикулярно, создавая решетчатый вид системы. Они образуются там, где есть твердые и мягкие образования на обоих берегах главной реки, и отражают высоту, подчеркнутую эрозией. Решетчатый дренаж характерен для складчатых гор, таких как Аппалачи в Северной Америке и в северной части Тринидада . [2]
Прямоугольный дренаж развивается на породах, которые имеют примерно одинаковую устойчивость к эрозии , но имеют два направления трещиноватости примерно под прямым углом или под углом 90 градусов. Трещины обычно менее устойчивы к эрозии, чем основная порода, поэтому эрозия имеет тенденцию преимущественно открывать трещины, и в конечном итоге вдоль трещин возникают потоки. В результате получается система ручьев, в которой ручьи состоят в основном из отрезков прямых с прямоугольными изгибами, а притоки присоединяются к более крупным ручьям под прямым углом. [2] Эту закономерность можно найти на реке Арун в Непале.
В радиальной дренажной системе потоки расходятся наружу от центральной высокой точки. Вулканы обычно имеют архетипические черты, на которых это обычно развивается: скромные или твердые купола , когда потоки текут во многих общих направлениях (то есть довольно долгосрочные).
В Индии наиболее типичными являются хребет Амаркантак и кратер Рамгарх ; и Догуа Тембиен в Эфиопии . [4]
Когда потоки сходятся в какой-то точке, которая обычно представляет собой впадину или бассейн, они образуют центростремительную или внутреннюю структуру дренажа.
Неисправная дренажная система – это дренажная система в водосборных бассейнах , где нет четкой структуры рек и озер. Они могут образовываться в районах с обширными отложениями известняка, где поверхностные потоки могут исчезнуть в грунтовых водах через пещеры и подземные дренажные пути. [5] Они также могут образовываться в районах, где произошли значительные геологические нарушения.
Классический пример – Канадский щит . Во время последнего ледникового периода верхний слой почвы был соскоблен, оставив в основном голые скалы. Таяние ледников оставило землю с множеством неровностей высоты и большим количеством воды, скапливающейся в низких точках, что привело к образованию множества озер в регионе. Водосборные бассейны молоды и еще только формируются; в конечном итоге система стабилизируется. [1]
При кольцевой схеме дренажа ручьи прокладывают тангенциальный или более концентрический путь вдоль пояса слабых пород, поэтому, как и у других, можно увидеть грубо очерченное кольцо. Лучше всего это проявляется в ручьях, дренирующих зрело расчлененный структурный купол или бассейн , где эрозия обнажила окаймляющие осадочные пласты самой разной степени твердости, как в Красной долине , которая почти окружает купольную структуру Блэк-Хиллз в Южной Дакоте .
Считается, что астроблемы и грязевые диапиры также могут вызывать такой тип дренажа. [6]
Угловые схемы дренажа образуются там, где стыки и разломы коренных пород пересекаются под углами, отличными от прямоугольных структур дренажа. Углы могут быть больше или меньше 90 градусов. [7]
Комплексный дренаж представляет собой развитую дренажную систему, характерную для засушливого климата. Он образуется путем слияния отдельных бассейнов, ранее разделенных возвышенностями, такими как горы или хребты. Направленная эрозия из нижнего бассейна может нарушить барьер, как и переливание из более высокого бассейна из-за агградации (накопления отложений в бассейне). Результатом интеграции дренажной системы является замена местных более высоких базовых уровней одним более низким базовым уровнем. [8]
Примером интегрированного дренажа является территория, дренируемая рекой Рио-Гранде . Осадочные бассейны , образующие современную долину Рио-Гранде, не были интегрированы в единую речную систему, впадающую в Мексиканский залив, до относительно недавнего геологического времени. Вместо этого бассейны, образовавшиеся в результате открытия рифта Рио-Гранде, изначально представляли собой больсоны без внешнего дренажа и с центральным плайем . [9] Осевая река существовала в бассейне Эспаньола еще 13 миллионов лет назад и достигла бассейна Санто-Доминго 6,9 миллиона лет назад. Однако в это время река впадала в пляж в южной части бассейна Альбукерке , где образовалась формация Попотоса . [10] Верховье этой реки соответствовало современному Рио-Чама , но 5 миллионов лет назад древний Рио-Гранде, истощающий восточные горы Сан-Хуан, присоединился к древнему Рио-Чама. [9]
Древний Рио-Гранде постепенно интегрировал бассейны на юге, достигнув бассейна Паломас 4,5 миллиона лет назад, бассейна Месилья - 3,1 миллиона лет назад, Техаса - 2,06 миллиона лет и, наконец, присоединившись к реке Пекос 800 000 лет назад и впадая в Персидский залив. Мексики. Вулканизм на плато Таос сократил сток из бассейна Сан-Луиса до тех пор, пока 440 000 лет назад не произошло событие перелива, которое осушило озеро Аламоса и полностью реинтегрировало бассейн Сан-Луис в бассейн Рио-Гранде. [9]
Комплексные дренажи были широко распространены на западе Северной Америки в палеоцене и эоцене [11] , и есть свидетельства наличия интегрированных дренажей на поверхности Марса . [12]