В геоморфологии дренажные системы , также известные как речные системы , представляют собой структуры, образованные ручьями , реками и озерами в определенном водосборном бассейне . Они регулируются топографией земли, преобладают ли в определенном 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 поток и его насыщенный эквивалент, поток грунтовых вод . Количество, размер и форма водосборных бассейнов различаются , и чем больше и подробнее топографическая карта , тем больше информации доступно. [1]
По расположению каналов дренажные системы могут попадать в одну из нескольких категорий, известных как дренажные модели. Они зависят от топографии и геологии земли. [2]
Все формы переходов могут происходить между параллельными, дендритными и решетчатыми узорами.
Дренажная система считается согласованной, если ее структура соответствует структуре и рельефу ландшафта, по которому она протекает. [2]
Несогласованная система или модель не коррелирует с топографией и геологией местности. Несогласованные модели дренажа подразделяются на два основных типа: предшествующие и наложенные , [2] в то время как модели дренажа с предположением объединяют оба типа. При предшествующем дренаже вертикальная врезная способность реки соответствует подъему земли из-за тектонических сил. Наложенный дренаж развивается по-другому: изначально дренажная система развивается на поверхности, состоящей из «более молодых» пород, но из-за денудационной деятельности эта поверхность более молодых пород удаляется, и река продолжает течь по кажущейся новой поверхности, но на самом деле состоящей из пород старой геологической формации.
Дендритные дренажные системы (от греч. δενδρίτης , дендриты , «подобные дереву») не являются прямыми и являются наиболее распространенной формой дренажной системы. В ней есть много суб-притоков (аналогичных ветвям дерева), которые сливаются в притоки главной реки (ветви и ствол дерева соответственно). Видно, что они питают речное русло, которое соответствует и строго соответствует преобладающему градиенту земли. По-настоящему дендритные системы образуются в V-образных долинах ; в результате типы пород должны быть непроницаемыми и непористыми . [3]
Параллельная дренажная система встречается на вытянутых формах рельефа, таких как выступающие устойчивые скальные полосы), как правило, после естественных разломов или эрозии (например, преобладающие ветровые шрамы). Водотоки текут быстро и прямо, с очень небольшим количеством притоков, и все текут в одном направлении. Эта система формируется на очень длинных, однородных склонах, например, высокие реки, текущие на юго-восток от гор Абердэр в Кении, и многие реки Мьянмы .
Иногда это указывает на крупный разлом, пересекающий область крутосклонных коренных пород.
Геометрия решетчатой дренажной системы похожа на геометрию обычной садовой решетки . Вдоль долины меньшие притоки впадают в крутые склоны горных склонов. Эти притоки впадают в главную реку примерно перпендикулярно, вызывая решетчатый вид системы. Они образуются там, где твердые и мягкие образования существуют на обоих берегах главной реки, и отражают высоту, усиленную 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 приблизительно одинаковую устойчивость к эрозии , но которые имеют два направления трещиноватости приблизительно под прямым углом или 90 градусов. Стыки обычно менее устойчивы к эрозии, чем основная часть породы, поэтому эрозия имеет тенденцию предпочтительно открывать трещины, и потоки в конечном итоге развиваются вдоль трещин. Результатом является система потоков, в которой потоки состоят в основном из прямолинейных сегментов с прямоугольными изгибами, а притоки присоединяются к более крупным потокам под прямым углом. [2] Эту модель можно найти в реке Арун в Непале.
В радиальной дренажной системе потоки расходятся наружу из центральной высокой точки. Вулканы обычно имеют архетипические черты, на которых это обычно развивается, скромные или жесткие купола, рисунок развивается, когда потоки текут во многих общих направлениях (что означает довольно долгосрочные)
В Индии наиболее типичными являются хребет Амаркантак и кратер Рамгарх , а в Эфиопии — Догуа Тембиен . [4]
Когда потоки сходятся в одной точке, которая обычно представляет собой впадину или бассейн, они образуют центростремительную или внутреннюю систему дренажа.
Нарушенная дренажная система — это дренажная система в водосборных бассейнах , где нет четкой структуры рек и озер. Они могут образовываться в районах с обширными известняковыми отложениями, где поверхностные потоки могут исчезать в грунтовых водах через пещеры и подземные дренажные пути. [5] Они также могут образовываться в районах, где было много геологических нарушений.
Классический пример — Канадский щит . Во время последнего ледникового периода верхний слой почвы был соскоблён, оставив в основном голые скалы. Таяние ледников оставило землю со множеством неровностей высот и большим количеством воды, собирающейся в низких точках, что привело к образованию множества озёр в регионе. Водосборные бассейны молоды и всё ещё выстраиваются; в конечном итоге система стабилизируется. [1]
В кольцевом дренажном рисунке потоки следуют по касательной или более концентрическому пути вдоль пояса слабой породы, поэтому, с другими, можно увидеть грубо очерченное кольцо. Лучше всего это видно по потокам, дренирующим зрело расчлененный структурный купол или бассейн , где эрозия обнажила обрамляющие осадочные слои с сильно различающейся степенью твердости, как в Красной долине , которая почти окружает купольную структуру Черных холмов Южной Дакоты .
Считается, что астроблемы и грязевые диапиры также способны вызывать подобный тип дренажа. [6]
Угловые дренажные узоры образуются там, где коренные стыки и разломы пересекаются под углами, отличными от прямоугольных дренажных узоров. Углы могут быть больше или меньше 90 градусов. [7]
Интегрированный дренаж — это зрелая дренажная система, характерная для засушливого климата. Она формируется путем объединения отдельных бассейнов, ранее разделенных возвышенностями, такими как горы или хребты. Направленная вверх эрозия из более низкого бассейна может нарушить барьер, как и перелив из более высокого бассейна из-за агградации (накопления осадков в бассейне). Эффект интеграции дренажной системы заключается в замене локальных более высоких базовых уровней одним более низким базовым уровнем. [8]
Примером интегрированного дренажа является область, дренируемая рекой Рио-Гранде . Осадочные бассейны, образующие современную долину Рио-Гранде, не были объединены в единую речную систему, впадающую в Мексиканский залив, до относительно недавнего геологического времени. Вместо этого бассейны, образованные открытием рифта Рио-Гранде, изначально были болсонами , без внешнего дренажа и с центральным плайя . [9] Осевая река существовала в бассейне Эспаньола еще 13 миллионов лет назад, достигнув бассейна Санто-Доминго 6,9 миллиона лет назад. Однако в это время река впадала в плайя в южной части бассейна Альбукерке , где она отложила формацию Попотоса . [10] Верхнее течение этой реки соответствовало современной Рио-Чаме , но 5 миллионов лет назад предковая Рио-Гранде, дренирующая восточные горы Сан-Хуан, присоединилась к предковой Рио-Чаме. [9]
Древняя Рио-Гранде постепенно объединяла бассейны на юге, достигнув бассейна Паломас 4,5 млн лет назад, бассейна Месилья 3,1 млн лет назад, Техаса 2,06 млн лет назад и, наконец, соединившись с рекой Пекос 800 000 лет назад, чтобы влиться в Мексиканский залив. Вулканизм на плато Таос уменьшил сток из бассейна Сан-Луис до события перелива 440 000 лет назад, которое осушило озеро Аламоса и полностью реинтегрировало бассейн Сан-Луис в бассейн Рио-Гранде. [9]
Интегрированные дренажи были широко распространены на западе Северной Америки в палеоцене и эоцене [11] , и есть доказательства существования интегрированных дренажей на поверхности Марса [12] .