Формы рельефа, береговой линии. Морские береговые формы рельефа Береговой рельеф

Прежде чем приступить к характеристике береговых морских процессов и создаваемых ими форм рельефа, остановимся на определении некоторых понятий.

Береговая линия (линия уреза) - линия, по которой горизонтальная водная поверхность моря (или озера) пересекается с сушей. Так как уровень водоемов не остается постоянным, береговая линия представляет собой условное понятие, применяемое относительно некоторого среднего многолетнего положения уровня водоема.

Берег - полоса суши, примыкающая к береговой линии, рельеф которой формируется морем при данном среднем уровне водоема.

Подводный береговой склон - прибрежная полоса морского дна, в пределах которой волны способны проводить активную работу (размывать дно, перемещать наносы).

Береговая зона включает в себя берег и подводный береговой склон.

В зависимости от характера (морфологии) берега различают берега: высокие (например, берег Кольского полуострова) и низкие (северный берег Каспийского моря); расчлененные (берег Черного моря между Крымским полуостровом и устьем Дуная) и выровненные (берег Черного моря между Геленджиком и Сочи); приглубые, имеющие значительные уклоны подводного берегового склона с преимущественным развитием абразионных (разрушительных) процессов (берег Черного моря к югу от Новороссийска), отмелые, характеризующиеся малыми углами наклона подводного берегового склона, с преобладанием процессов аккумуляции материала (берега Северного Каспия).

В береговой зоне действует комплекс сил, определяющих ее морфологический облик. Это приливы и отливы и связанные с ними течения; в неприливных морях с отмелыми берегами - сгонно-нагонные явления и вызываемые ими течения; цунами - морские гравитационные волны большой длины, возникающие при подводных землетрясениях; постоянные морские течения; деятельность организмов; деятельность рек, формирующих особый тип берегов (потамогенные берега). Однако главным действующим фактором, определяющим морфологию и динамику берега, являются волны и связанные с ними волновые течения.

Волны. Ветер, воздействуя на водную поверхность, вызывает колебательные движения воды в ее поверхностной толще. Частицы воды начинают совершать орбитальные движения в плоскости, перпендикулярной поверхности моря, причем движение по этим орбитам совершается в направлении действия ветра. Различают волны глубокого моря и волны мелководья. Так как волновые движения с глубиной затухают, разделение морских волн на эти категории проводят по признаку: глубина моря больше или меньше глубины проникновения волновых движений. На глубине, равной или больше половины длины волны, волновые колебания, а следовательно, и воздействие их на дно водоема, затухают.

В морской волне различают высоту h, длину L, период Т, скорость распространения V и такие элементы, как гребень и ложбина волны, передний и задний склоны, фронт и лун волны (рис. 153). Время, в течение которого частица воды описывает полную орбиту, называется периодом, а величина, получаемая при делении длины волны на ее период, - скоростью распространения.

Рис. 153. Элементы волны:

высота; L - длина; 1 - гребень волны; ложбина; 3 - задний склон волны; передний склон волны. Стрелки указывают направление ветра

Параметры волн зависят от силы ветра и его продолжительности, от характера подводного берегового склона, от длины разгона волн. Подобно энергии потока, полная энергия волн может быть выражена формулой: Е= VsPgh 2 L, где Е - энергия волны, р - плотность воды, g - ускорение силы тяжести, h - высота волны, L - длина волны. Учитывая, что р и g изменяются в незначительных пределах, можно сказать, что энергия волны пропорциональна длине и квадрату высоты волны.

Волны мелководья в отличие от волн открытого моря воздействуют на дно (на подводный береговой склон) и сами испытывают его воздействие. Вследствие этого они расходуют энергию на преобразование рельефа дна, на перенос залегающих на дне обломочных частиц. Волны открытого моря расходуют энергию только на преодоление внутреннего трения и на взаимодействие с атмосферой.

Чем больше затрачивается энергии волнами при прохождении над подводным береговым склоном, тем меньше ее доносится до береговой линии. В результате взаимодействия с дном при про-

Рис. 154. Характер орбит волновых частиц в волне мелководья (по Н.Е. Кондратьеву)

хождении над мелководьем волны меняют свой профиль, становятся асимметричными: передний склон становится круче, а задний выполаживается. Внешней асимметрии отвечает возникающая у волн мелководья асимметрия орбит, по которым движутся водные частицы. Орбиты из круглых становятся эллиптическими, причем сами эллипсы неправильные, сплюснутые снизу (рис. 154). Соответственно утрачивается равенство орбитальных скоростей. Скорости движения, направленные в сторону берега (т.е. при прохождении верхней части орбиты), становятся больше скоростей обратного движения (по нижней части орбиты). Такое соотношение скоростей имеет принципиальное значение для понимания процессов перемещения наносов и формирования рельефа в береговой зоне.

Увеличение крутизны переднего склона волны достигает критического значения над глубиной, равной высоте волны. Он становится вертикальным и даже нависающим. Происходит обрушение гребня волны, в результате волновое движение воды сменяется принципиально новым видом движения - прибойным потоком, или накатом. Само разрушение волны называется прибоем.

Прибойный поток формируется из массы воды, образующейся при разрушении волны. Он взбегает вверх по береговому склону, причем направление потока примерно совпадает с направлением волны, вызвавшей его, но все же заметно отклоняется от первоначального под действием силы тяжести (рис. 155). Скорость прибойного потока уменьшается по мере его удаления от места зарождения, т.е. от места разбивания волны. Замедление потока связано с затратой энергии на преодоление силы тяжести, на преодоление трения о поверхность, по которой он взбегает, на перемещение и обработку наносов, а также с потерей части массы воды на просачивание в грунт.

Дно-

Точка, где скорость при- ................ *......... х х

Море

бойного потока снижается до нулевого значения, называется

Рис. 155. Траектории прибойного потока на пляже при косом подходе волн к берегу. Крестиками отмечена вершина заплеска
вершиной заплеска. Отсюда еще не растраченная на инфильтрацию масса воды стекает вниз по склону по направлению наибольшего уклона. Эта "ветвь" прибойного потока получила название обратного прибойного потока, или отката.

Следовательно, верхняя и нижняя границы береговой зоны определяются границами волнового воздействия на берег, а именно: нижняя граница располагается на глубине, равной половине длины волны, т.е. той изобате, на которой начинается деформация волн, а верхняя определяется линией заплеска, образуемой совокупностью вершин заплеска прибоя. По имеющимся данным о длине океанических волн, достигающей 350 м, нижняя граница подводного берегового склона в океанах прослеживается на глубинах до 150 м, в морях - до 50 м.

Для понимания волновых процессов на берегах морей необходимо иметь представление о рефракции. Рефракцией называется разворот фронта волны по мере подхода ее к берегу, причем этот процесс осуществляется таким образом, что фронт волны стремится принять положение, параллельное берегу. У ровного берега при полном осуществлении рефракции так и получается, а у изрезанного в силу того, что каждый отрезок фронта стремится к тому, чтобы быть параллельным соответствующему отрезку берега, наблюдается как бы сжатие фронта у мысов и его растягивание в бухтах. В результате возникает концентрация волновой энергии у мысов и рассеяние в вогнутостях берегового контура (рис. 156). Результатом этого является "срезание" (абразия) мысов, аккумуляция материала в вогнутостях (заливах) и, в итоге, выравнивание берега, а по существу, выравнивание энергии волн, подходящих к берегу.

Следует отметить, что фактические орбиты, по которым движутся частицы воды при волнении, несколько разомкнуты в связи

ч____ -------- ^ - J

Рис. 156. Схема рефракции волн у ровного (А) и бухтового (Б) берегов (по В.П. Зенковичу): 1 - фронты волн; 2 - лучи волн; 3 - основание подводного склона

с пульсационным (неравномерным) воздействием ветра на водную поверхность. Благодаря разомкнутое™ орбит происходит не только перемещение формы волны, но и фактическое перемещение массы воды в направлении распространения волнения, т.е. в сторону берега. Это создает повышение уровня моря у берегов по сравнению с положением уровня в открытом море. Перекос уровня вызывает образование компенсационных течений.

При подходе волн под прямым углом к берегу с отлогим подводным склоном первое разрушение волн происходит еще на значительном расстоянии от него. Масса воды, скапливающаяся у берега, подпруживается "живой стеной" прибоя до тех пор, пока она не найдет выхода на каком-либо участке, где эта "стена" несколько ниже. Тогда массы воды прорываются от берега в сторону моря, образуя разрывное течение (рис. 157). Разрывные течения в силу своего "бурного" характера развивают скорость до нескольких метров в секунду и способны выносить из прибрежной полосы во внешнюю зону подводного берегового склона большое количество взмученных наносов. Это одна из причин утечки наносов из прибрежной полосы береговой зоны.

01 S2

При подходе волн к приглубо- му берегу отток излишков воды от берега осуществляется дон-

Рис. 157. Волновые течения: А - донное противотечение; Б - вдоль- береговое течение: В - разрывное течение; 1 - направление распространения волн; 2 - направление течений

ным течением, направленным от берега в сторону моря - донное противотечение (рис. 157, А). Оно также способствует уносу обломочного материала из прибрежной полосы во внешнюю береговую зону.

Из сказанного видно, что волновые движения и обусловленные ими волновые течения приводят к перемещению наносов перпендикулярно к берегу - это называется поперечным перемещением наносов, или вдоль берега - вдольбереговое перемещение наносов. Оба эти фактора приводят к образованию специфических форм рельефа в пределах береговой зоны.

Происхождение берегов

По происхождению различаются следующие основные типы берегов.

1. Ингрессионные берега, образовавшиеся в результате наступания моря на сушу:

а) фиордовые, сформировавшиеся в результате воздействия в разное время тектонических сил, а также водной и ледниковой эрозии. Эти берега изрезаны длинными узкими и глубокими заливами и проливами с высокими и очень крутыми бортами (фиордами). Для фиордов характерна извилистая береговая линия, переуглубленность средней части и наличие порога глубин в устье;

б) шхерные, образовавшиеся в результате подтопления комплекса ледниково-денудационных форм типа бараньих лбов, крупных ледниковых отторженцев, реже аккумулятивных ледниковых форм (друмлинов, озов и др.). Они характеризуются дробной и сложной расчлененностью, обилием скалистых островков, проливов, заливов, мысов и полуостровов;

в) риасовые - результат затопления морем долин горных рек. Для них характерны риасы - узкие извилистые заливы с высокими бортами;

г) лиманные и лагунные, образовавшиеся при затоплении долин равнинных рек или прибрежных низменностей. Лиманом называют мелководный, глубоко вдающийся в сушу залив с косами и пересыпями, а лагуной - мелководный залив, вытянутый вдоль берега, соединенный с морем небольшим проливом или отделенный от моря косой. Характерной особенностью берегов этого типа является выровненная береговая линия со стороны моря.

2. Берега, сформированные континентальной аккумуляцией:

а) дельтовые, образовавшиеся в результате выноса осадков реками;

б) сложенные эоловыми отложениями, например дюны;

в) оползневые, сформировавшиеся в результате оползания участков суши, подмываемых морем. Распознаются по нагромождению земляных масс на берегу и оползневому рельефу примыкающих участков.

3. Берега, сформированные тектоническими движениями, например сбросовые. Характеризуются прямолинейными очертаниями и крутизной. Причем подводный склон такой же крутой, как и берег.

Кроме перечисленных типов существуют берега, обязанные своим происхождением вулканической деятельности, отмиранию растений, жизнедеятельности кораллов и т. п.

По характеру рельефа берега подразделяются на гористые и равнинные. Гористые берега обычно высокие и хорошо защищают прибрежье от ветров с суши, в то время как низкие равнинные берега открывают путь ветрам.

В зависимости от рельефа дна прибрежной зоны различают берега отмелые и приглубые. У отмелых берегов уклон дна в среднем менее 0,01, а у приглубых более 0,03.

Своеобразным элементом береговой зоны приливных морей являются осушки (обсушки) – участки береговой зоны, заливаемые водой во время прилива и осыхающие при отливе. Верхняя и нижняя границы осушки проходят соответственно по отметкам сизигийного прилива и отлива.

Условия проведения буровых работ в пределах зоны осушки весьма своеобразные: во время прилива они аналогичны условиям бурения в морских условиях, а при отливе – сходны с условиями бурения на суше. Эта периодическая смена условий осложняет буровые работы и предъявляет к ним особые требования.

(озера, реки), называют берегом.

Берега подразделяются в зависимости от их крутизны (отлогие, обрывистые) и характера слагающих их материалов (илистые, песчаные, галечниковые, каменистые). Со стороны акватории к берегу примыкает полоса морского дна, которая постоянно испытывает воздействие волновых движений воды. Эта полоса называется подводным береговым склоном.

Берег и подводный береговой склон вместе образуют береговую зону моря , в пределах которой постоянно осуществляется сложное взаимодействие литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. Для этой зоны характерно непостоянство форм рельефа и их различные сочетания в пределах даже небольших по протяженности участков. Работа морской воды проявляется в разрушении берегов – абразии , в результате чего они отступают в глубь суши, а также в отложении продуктов разрушения – аккумуляции, что приводит к изменению подводного рельефа прибрежной зоны и к образованию новых типов берегов. Берега, образованные преимущественно в результате разрушительной работы волн, называют абразионными, а берега, созданные путем отложения наносов, – аккумулятивными.

Основным фактором при формировании абразионных берегов является разрушительная работа прибойных волн, в результате чего в основании откоса образуется углубление – волноприбойная ниша . С течением времени эта ниша все более и более углубляется, нависающие части откоса падают в море, дробясь на массу обломков, с помощью которых прибойные волны продолжают дальнейшее разрушение берегового уступа.

Созидательная работа моря выражается в накоплении у берегов выброшенных морем материалов (песка, гальки, раковин морских животных и т. д.). Галька и песок на поверхности абразионной платформы постоянно передвигаются в ее пределах под влиянием прибоя. В результате создаются формы рельефа аккумулятивного происхождения.

В результате многократной смены глубины океана в ледниковые и межледниковые эпохи, в прибрежных зонах морей образовывались своеобразные формы рельефа, которые называются древними береговыми линиями . Они иногда могут располагаться на суше и соответствовать положению моря более высокому, чем в настоящее время. Древние береговые линии, соответствующие более низкому уровню, сейчас затоплены морем.

Поднятые береговые линии выражены в виде морских террас . Это ступени, вытянутые вдоль берега.

В каждой террасе выделяются: поверхность террасы; уступ; бровка; тыловой шов. Они фиксируют положение древней береговой линии.

В зависимости от строения выделяют:

Аккумулятивные террасы , то есть полностью сложенные прибрежно-морскими отложениями;
Абразионные террасы , которые сложены только коренными породами;
Цокольные террасы , имеющие коренной цоколь, перекрытый морскими отложениями.

Для выявления истории развития побережья составляют так называемые спектры террас, которые позволяют делать сопоставление различных участков побережья и содержат информацию об неотектонических движениях.

Типы берегов (по Д. Г. Панову)

(а – риасовый, б – фиордовый, в – шхерный, г – лиманный, д – далматинский, е – ваттовый (1 – ватты, 2 – ложбины стока), ж – термоабразионный, з – коралловый, и – вулканический).

Литература.

Смольянинов В. М. Общее землеведение: литосфера, биосфера, географическая оболочка. Учебно-методическое пособие / В.М. Смольянинов, А. Я. Немыкин. – Воронеж: Истоки, 2010 – 193 c.

Абразия -- это разрушительная работа моря. Выделяют механическую (основную), химическую и термическую абразию. Механическая абразия происходит под действием механического удара волн и влекомых обломков. Химическая абразия -- это разрушение берегов, сложенных растворимыми породами (карбонатами, сульфатами). Под действием солей, углекислого газа, содержащихся в химически агрессивной морской воде, происходит растворение и выщелачивание пород. Термическая абразия имеет место в основном в полярных зонах на берегах морей, сложенных рыхлыми многолетнемерзлыми породами или льдом. Здесь берег разрушается не только под действием механической энергии волн, но и в результате того, что температура морской воды выше температуры мерзлых пород, и последние оттаивают, разрыхляются и легче разрушаются. Химическая и термическая абразия всегда сопровождаются механической, которая в конечном счете является основной.

Абразия происходит наиболее интенсивно на приглубых побережьях, т. е. там, где есть крутой подводный склон. Тогда волны подходят к берегу, не растратив своей энергии, как это происходит при опрокидывании волн на отмелых берегах, и вся кинетическая энергия волн идет на разрушение берега. Сначала у уреза моря образуется углубление в основании берегового обрыва - абразионная, или волноприбойная ниша, а затем при дальнейшем ее углублении и обваливании нависающего над ней карниза коренных пород образуется крутой абразионный уступ, или клиф. Если берег сложен твердыми скальными породами, то крупный обломочный материал, образующийся при их разрушении, остается у подножия клифа, а менее крупный обратными течениями выносится в море и откладывается на подводном склоне, постепенно формируя подводную аккумулятивную террасу. По мере разрушения клифа и отступания его в глубь суши перед его подножием образуется слабо наклонная в сторону моря или горизонтальная абразионная площадка -- бенч(рис.17).

Рис. 17

В зависимости от климата, геологической структуры и новейших тектонических движений, соотношения морских и субаэральных процессов выделяется множество типов морских побережий. Наиболее характерными типами побережий являются следующие(рис.18):

1. Лиманные берега характерны для низменных равнинных берегов, испытывающих опускания. Лиманы -- заливы, прямолинейные или извилистые в плане, с невысокими берегами, образующиеся в результате затопления морем (или озером) устьев равнинных рек и балок. Характерны, например, для северо-западного побережья Черного моря.

2. Лагунный тип образуется в тех случаях эволюции берега, когда бухты, лиманы отделяются от открытого моря. Вход в бухту, в лиман может быть перекрыт после образования косы и превращения ее в пересыпь, соединившую противоположные стороны бухты. Образование бара на пологом подводном склоне и причленение его к выдающимся выступам берега приводит к образованию лагуны. Лагуна постепенно мелеет за счет поступающих в нее наносов. Источником поступления наносов является река, перед устьем которой образуется дельта. Затем наносы приносятся приливными течениями через протоки в баре.

3. Фьордовые берега характерны для гористых районов, изрезанных далеко вдающимися в сушу узкими глубокими заливами -- фьордами, представляющими собой затопленные морем ледниковые долины. Длина фьордов составляет десятки и первые сотни километров, они протягиваются далеко по шельфу, ширина -- первые километры, глубина -- сотни метров. Многие из них прямолинейны, т. к. приурочены к разрывным нарушениям, другие имеют ветвящуюся форму. Все они имеют крутые, скалистые абразионные берега. Фьорды характерны для берегов Северного, Норвежского, Баренцева морей, побережья Аляски, Канады, Исландии.

4. Риасовые берега образуются при затоплении морем устьевых частей речных долин в гористых районах. Риасы -- это длинные узкие извилистые заливы, возникшие в результате ингрессии моря в устья речных долин. Развиты на северо-западе Пиренейского полуострова, побережьях Китая, Кореи, Приморья, южной части острова Сахалина и др.

5. Шхерные берега также связаны с оледенениями. Шхеры -- небольшие скалистые острова и группы подводных скал, сглаженные ледником («курчавые»), представляющие собой затопленные неглубоким морем крупные «бараньи лбы». Иногда морем затоплены и аккумулятивные ледниковые и водно-ледниковые формы -- друмлины, камы, озы. Такого типа берега характерны для Финляндии, Швеции, Норвегии, Аляски, Канады.

6. Далматинский тип побережья обусловлен особенностями геологической структуры. Он представляет затопленные складчатые структуры, простирающиеся обычно параллельно берегу или косо относительно него. При этом антиклинали выступают в виде полуостровов и островов, а к синклиналям приурочены заливы. И острова и заливы вытянуты вдоль берега. Побережье имеет при этом изрезанный характер. Примером может служить Далматинское побережье Адриатического моря.

Рис. 18 Типы берегов

Помимо указанных выше типов побережий существует масса других -- дельтовые, вулканические, биогенные, термоабразионные и т. д..