В геоморфологии точка пересечения или точка пересечения — это часть реки или канала , где наблюдается резкое изменение наклона русла , например, водопад или озеро . Точки пересечения отражают различные условия и процессы на реке, часто вызванные предыдущей эрозией из-за оледенения или различий в литологии . В модели цикла эрозии узловые точки продвигаются на один цикл вверх по течению или вглубь суши, заменяя более старый цикл. [1] Переломная точка, которая возникает в начале (самом дальнем восходящем участке) канала, называется «вырезом головы» . [2] Срезы , приводящие к направленной эрозии, являются отличительными чертами нестабильных расширяющихся дренажных объектов, таких как активно разрушающиеся овраги. [3]
Точки пересечения также встречаются на других планетных телах, которые ранее имели или в настоящее время имеют поверхность жидкости, а именно на Марсе [4] и Титане . [5] На Марсе точки пересечения имеют общую высоту, что предполагает общий уровень моря для бывшего марсианского океана . [4] На Титане горные долины, прилегающие к современным углеводородным морям, свидетельствуют о наличии узловых точек и недавних изменениях уровня моря . [5]
Точки пересечения образуются под влиянием тектоники, истории климата и/или литологии. [6] Например, подъем вдоль разлома, по которому течет река, часто приводит к необычно крутому изгибу русла, известному как зона разрыва . Оледенение, приводящее к образованию висячих долин, часто становится лучшим местом для уязвимых мест. Если литология породы меняется, например, сланец среди магматической породы, эрозия будет происходить более устойчиво в более мягкой породе, чем в окружающей, более твердой породе.
Базовый уровень — это высота поверхности водоема, в который в конечном итоге впадает река, обычно океан. Падение базового уровня приводит к тому, что речная система врезается в ландшафт. Этот разрез начинается при образовании перегиба, и его миграция вверх по течению во многом зависит от площади водосбора (и, следовательно, стока реки), материала, через который он прорезается, и того, насколько большим было падение уровня основания. [7]
В число ключевых точек входят как водопады, так и некоторые озера. Эти особенности характерны для рек с достаточным уклоном , т.е. с достаточным изменением высоты над уровнем моря по всей их длине, чтобы способствовать деградации .
Изменения в устойчивости подстилающих пород влияют на развитие реки, протекающей по коренным породам, поскольку воды размывают разные типы пород с разной скоростью. Водопад Виктория на реке Замбези является ярким примером этого. Ущелья, видимые на спутниковых снимках, иллюстрируют эрозионные процессы, лежащие в основе формирования водопада. Здесь большая часть поверхности скал представляет собой массивный базальтовый подоконник с большими трещинами, заполненными легко выветриваемым песчаником , которые видны по течению Замбези по суше. Ущелья ниже по течению водопада, по которым он течет , со временем были размыты под действием воды.
По всей Новой Зеландии тектонические поднятия и разломы активно способствуют возникновению переломных моментов и спадов. Система реки Вайпуа на Северном острове была изучена и использована для создания математических моделей для прогнозирования поведения узловых точек. [8] Исследование показало прямую корреляцию между площадью водосбора в верхнем течении и скоростью миграции, в результате чего были получены смоделированные данные, близко аппроксимирующие собранные данные. Система реки Вайпуа по большей части прорезает отложения , а не скальные породы .
Резкие изменения уклона являются обычным явлением для рек, протекающих по сильно изрезанному ландшафту, оставшемуся после отступления ледников . Этому способствуют ледниковые долины , а также изостатический отскок , возникающий в результате выноса массы ледникового льда.
Ниагарский водопад на границе США и Канады является характерным примером переломного момента. Миграция водопада замедлилась примерно с 1 м в год по состоянию на 1900 год до современных 10 см в год. [9] Водопады, особенно водопад «Подкова» , очень крутые и вызваны оледенением . Сами Великие озера лежат во впадинах, оставленных ледниками, поскольку земная кора все еще восстанавливается .
Водопад Брайдалвейл в долине Йосемити , Калифорния, льется через край висячей долины .
.jpg/1280px-Dry_Falls_(Washington).jpg)
Свидетельства переломного момента в геологическом прошлом могут быть сохранены в форме коренной породы под любыми последующими отложениями, а также в осадочных отложениях, оставленных неизменными в результате деятельности человека или другой деятельности. Озера обычно со временем заполняются отложениями, но водопады часто разрушаются. Сегодня существует несколько очевидных и сухих примеров доисторических проблем.
Сухой водопад , пропасть длиной 3,5 мили в центре Вашингтона , является примером древнего переломного момента. Геологические данные убедительно свидетельствуют о том, что вода, образовавшая эту особенность, текла через Каналированные Скабленды , вырываясь из ледникового озера Миссула во время события, известного как наводнение Миссулы , и попадала в ущелье реки Колумбия .
На реке Аппер-Камберленд , штат Теннесси , существует ряд гидрологически заброшенных пещер , в которых до сих пор содержатся отложения речных отложений. Эти пещеры были объектом попыток измерить скорость миграции узлов вдоль реки, а также приблизительно оценить расход реки с течением времени. [10] В карстовой топографии падение уровня реки влияет не только на ее русло ; поскольку на определенном уровне больше не течет вода, пещеры и уровень грунтовых вод локально упадут до нового уровня.
Можно видеть, что крупные стоки в океаны по всему миру продолжаются над сушей, которая когда-то была обнажена, будь то из-за тектонического опускания, повышения уровня моря или других факторов. Батиметрические изображения доступны для большей части западного побережья Соединенных Штатов, и, в частности, дно океана недалеко от берегов рек на северо-западе Тихого океана демонстрирует такие подводные особенности.
В некоторых местах в этих затопленных речных руслах и долинах до сих пор сохранились перемычки. На таких особенностях сосредоточилось исследование, проведенное в бассейне Средиземного моря [7] . Здесь врез был вызван закрытием Средиземного моря в конце миоцена . Это внезапное отсутствие притока океанской воды привело к уменьшению объема бассейна и увеличению солености , и в результате падения уровня поверхности многие реки, которые до сих пор впадают в Средиземное море, начали врезаться. [7]
Как это наблюдается для многих крупных водопадов, точки излома мигрируют вверх по течению из-за эрозии коренных пород [11] , оставляя после себя глубокие каналы и заброшенные поймы , которые затем становятся террасами . Отступление переломной точки легко продемонстрировать в некоторых местах, затронутых послеледниковой изостатической реакцией и относительным падением уровня моря, например, в Шотландии . В других районах датировка обнаженных террас коренных пород более соответствует пространственно однородному врезанию и сохранению зоны разрыва примерно в одном и том же месте.
Река, получившая или потерявшая потенциальную энергию из-за изменившегося уклона , затем приступит к устранению узловых точек своей системы путем либо эрозии (в случае водопадов; полученная потенциальная энергия), либо осаждения (в случае озер; потеря потенциала). энергии), чтобы река вновь обрела свой гладкий вогнутый градуированный профиль.
Скорость миграции узловых точек в случае водопадов обычно колеблется от 1 мм до 10 см в год, но бывают и исключительные значения. [7]
Распространение узловых точек обычно моделируется с помощью полуэмпирического степенного закона потока , где размер водосборного бассейна используется в качестве показателя расхода , который, в свою очередь, имеет положительную нелинейную корреляцию со скоростью миграции узловых точек. Для решения степенного закона потока были предложены как аналитические [12], так и численные решения [13] .
Точки и зоны пересечения могут быть полуавтоматически извлечены из цифровых моделей рельефа в программном обеспечении Географической информационной системы (например, ArcGIS ). Проблема большинства существующих методов заключается в том, что они часто субъективны и требуют трудоемкой обработки данных. Решением этих проблем является инструмент, разработанный для ArcGIS, под названием Knickzone Extraction Tool (KET), который значительно автоматизирует процесс извлечения. [14]
