Природа Земли
Водопады
Г.Ф. УФИМЦЕВ,
доктор геолого-минералогических наук Институт земной коры СО РАН, Иркутск
Научные описания водопадов скудны, в учебниках или обзорных монографиях по геоморфологии и землеведению характеристики водопадов укладываются
в 1-1,5 страницы и часто повторяют давно сказанное. В справочниках и энциклопедических словарях термины, связанные с водопадами, отличаются разночтением. Напри-
мер, термин "катаракт" обозначает различные типы водопадов. В народной терминологии часто встречаются весьма звучные и запоминающиеся слова, которые
94
© Уфимцев Г.Ф.
Струйные склоновые водопады: Медовый около Кисловодска и Мугер в Эфиопии.
стоило бы использовать при создании соответствующей понятийно-терминологической системы: воркун - перекат или покатый водопад; пря-дун - водопад или ручей, падающий со скалы; падун и упад - это, по-сибирски, водопады. При изучении свободно падающей воды следует ожидать выявления особенностей ее эрозионной деятельности в различных геоморфологических условиях.
Есть два крайних предела уклонов водных масс: горизонтальный уровень в озерах и вертикальный - у водопадов в речной эрозии и сопутствующих ей процессах. Это воздействие падающей водной массы на ложе. Водопады в геоморфологическом отношении не только вертикальные или крутые уклоны ложа водотока, половина их скрыта
водной поверхностью и представляет собой котловину под водопадом, выработанную благодаря сверлящему действию крупных обломков на ложе. Этот процесс называется эворзией, а плоды его деятельности - эворзионными котлами. Мы наблюдаем большие водопады в половине их формы, а вторая скрыта под водой. Так, глубина котла под уступом Ниагарского водопада примерно равна его высоте. Ниже водопадов, где в прошлом были эворзионные котлы, глубина водотоков заметно уменьшается за счет накопления руслового аллювия, скрывающего неровности коренного ложа. Эти слои называются плотиковым аллювием и обладают небольшой толщиной. При заполнении эворзи-онных котлов ниже водопадов мощность пло-
тикового аллювия может быть десятки метров, а условия и особенности его формирования ниже водопадов требуется изучить.
Важны особенности формирования долин ниже водопадов. Великие водопады наглядно демонстрируют нам разительные отличия долин выше и ниже по течению. В верхнем бьефе водоток течет часто без четких бортов в долине, а ниже располагается ущелье. Такую ситуацию мы видим у Ниагарского водопада, на водопаде Игуасу в Бразилии, где в верхнем бьефе водоток буквально распластывается и сверху охватывает вершину глубоко врезанной нижней части доли-ны.У водопада Виктория на р. Замбези поток шириной около 2 км выходит к уступу и падает с него на более чем 100 м. Ниже водоток собран в
Водопад-каскад в Норвегии.
струю шириной в десятки метров, она заключена в ущелье с угловатыми излучинами, составляющими правильную систему. Водопад Виктория расширяется поперек течения вдоль ослабленной трещины или разлома. По отношению к долине он производит бортовую эрозию (но не боковую), и поэтому формируется система глубоких врезанных излучин. Подобное явление демонстрирует водопад Хафрарсфосс в Исландии, расположенный в зоне молодого разлома и создающий ущелье с излучинами. В Ниагаре и Игуасу выработка узких долин ниже по течению происходит
через бортовую водопадную эрозию. В верхнем течении Рейна, недалеко от городка Нойхаузен, располагается Рейнский водопад. Современное русло реки образует около него крупный изгиб, между тем как древняя долина Рейна, заполненная четвертичным аллювием, обладает спрям-ленностью. В процессе "водопадной бортовой эрозии" главным оказывается не отступание параллельно самому себе и вверх по течению уступа водопада, а его увеличение в ширину ускоренной проработкой ослабленной тектонической зоны с последующей выработкой ущелистых излучин, подобных врезанным меандрам. Это лишь один случай структуры про-
цессов водопадных систем.
Существуют особенности строения и геоморфологической деятельности водопадов на склонах или в устьях висячих небольших долин, например в долине Барскоона на северном склоне Терскей-Алатоо в Тянь-Шане. Их водные струи падают на десятки метров, и в то же время водопады располагаются практически на склонах или в висячих устьях боковых долин без заметного отступания вверх по течению. Это обусловлено многими факторами: струйным характером, малым содержанием увлекаемого течением обломочного материала, играющего роль абразивной добавки. В перигля-циальных зонах (поло-
Ступенчатые водопады под пиком Фиц Рой в Патагонии.
сы шириной 100-150 км, располагающиеся вокруг окраин равнинных материковых оледенений), где водотоки насыщены твердым стоком, водопады невелики. Они сопряжены с глубокими долинами-щелями (клямами), известной из них является долина р. Ааре в Бернских Альпах; есть они на Кавказе, Алтае, в Южном Прибайкалье (долина р. Кынгарги у курорта Аршан на южном склоне Тункинских Гольцов).
Водопады предоставляют нам массу возможностей для геоморфологических исследований. Необходимо их классифицировать по разным качествам. Самый простой случай - деление водопадов по объемам падающей воды и размерам водопадных уступов (ширина, высота). Здесь мы встречаемся и с гигантами Игуасу или Ниагара, и с узкими водными струями, падающими со скальных уступов. Водопады бывают соприкасающиеся с уступами (субстратом), свободно падающие и испаряющиеся, не достигая оснований уступов (в тропиках). Они могут быть равнинными и горными. Великие водопады свойственны высоким равнинам и предгорьям, где речные потоки объединяются в крупные
реки; в горах водопады имеют большую высоту падения и струйный характер. Водопады подразделяются на тальве-говые (в днищах долин), уступные (на уступах террас), висячие устья боковых долин, щелевые, или понорные, а также расположенные на бортах долин. У щелевых водопадов вода падает не с поверхности уступа, а вырывается из щелей ниже его бровки. Они встречаются на горах-те-пуях Гвианского нагорья, где связаны с кармана-
ми коры выветривания на плоских вершинах. Понорные образуются в карстовых областях, они часто падают на склонах из подрезанных пещерных ходов. Существуют и подземные водопады.
Необходима морфологическая классификация водопадов, учитывающая рельеф тальвегов долин и уступов на них, характер перемещения водных масс. Важно разделить водопады на типы по форме тальвегов (ложа рек) и их уступов, определяющие
Водопад на Голубом Ниле в Эфиопии.
особенности водных потоков. Горизонтальный уровень воды в озерах, пологие уровни с небольшими скоростями течений - это речные плесы. При появлении заметных уклонов на реках формируются перекаты: стремнины, быстрины, шиверы. Различия между ними четко не обозначаются; эти термины чаще используются в качестве синонимов. Среди водных потоков выделяются пороги - перекаты с крупными глыбами или скалистыми выступами. В таких водопадах мы можем видеть первый шаг в сторону водопадных систем. Примерами могут служить области позднеплейстоценового покровного оледенения в Финляндии и Карелии, где водные потоки имеют скальные ложа и находятся в стадии морфологической молодости. Стремнины с заметными наклонами водной поверхности на финском и коми языках называются "коски", по-русски их лучше называть водосливами (единые и без больших порогов части рек с заметным падением воды). Близка к водопадам Иматра - водоскат на реке Вуокса (Южная Финляндия), опускаю-
Водоскат под Чёртовым мостом в Швейцарии.
Водопад на р. Ольховка по пути к скале Лермонтова, расположенной в 30 км от Кисловодска.
щийся на 18,4 м на протяжении около 1,5 км. Дальнейшая "трансформация" водного потока прослеживается на р. Суне в Карелии - ступенчатый водопад Кивач с отдельными вертикальными падениями воды высотой до 11 м, разделенными пологими ступенями, протяженность которых превышает высоту уступов.
Водопады следующей разновидности - это каскады, чередование во-допадений, разделенных ступенями, ширина которых значительно меньше высоты разделяющих их уступов. Вода течет по крутым склонам, не имея заметных в них углублений за счет отступания. Это небольшие водопады на склонах, уступах террас и в устьях висячих долин. Далее следуют
"настоящие" водопады с вертикальным падением воды с уступов, с хорошо развитыми в их основаниях эворзионными котлами.
Морфологический ряд текущей воды можно представить в такой последовательности: озеро - плес - перекат - водослив - водоскат - каскад - водопад. Водопадения по форме могут быть струйными (многоструйными как, например, водопад Игуасу) и в виде единых близких к вертикальным водяных
стен (Ниагара). Уступы, на которых возникают водопады, отличаются многообразием. Обычно говорят об уступах, появляющихся при эрозии. Линии водопадов в смежных долинах, например на полого наклонной поверхности у Атлантического побережья США, - редкие элементы структуры гидрографических и геоморфологических систем. Чаще всего они представляют собой части тектонических уступов. Подобные ситуации можно наблюдать на юж-
Водопад Игуасу в Бразилии. Воды реки перед падением распластываются и размывают борта каньона.
ном склоне - сбросовом уступе Тункинских Гольцов. Сопряженные системы высоких водоскатов наблюдаются на реках в висячем крыле Главного Центрального надвига в подошве Высоких Гималаев. Такие линии водопадов составлены преимущественно либо водоскатами, либо ступенчатыми водопадами.
В пределах возвышенных равнинных областей великие водопады приурочены к ступеням, у которых бровки оформлены пологозалегающими слоями устойчивых горных пород. Быстрые вре-
зы в основных долинах приводят к образованию висячих устьев притоков и струйных водопадов или каскадов на склонах. Близкие им образования - каскады на ригелях и уступах в днищах ледниковых долин. Сродни водопадам в устьях висячих долин и каскады на уступах озерных или морских террас, встречаемые на Командорских и Курильских островах. На обвальных плотинах горных озер каскады могут начинаться как на их бровках, так и вырываться в виде струй из обвальных масс. Особые
группы водопадов составляют фор
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.