Формирование пляжей, прибрежные морские аккумулятивные формы рельефа.

Между подводной абразионной террасой и береговым обрывом возникает пляж — полоса, покрытая галькой, гравием и более крупными обломками. В ходе развития берега ширина пляжа увеличивается. Часть обломочного материала уносится за пределы абразионной террасы и откладывается в виде подводной осыпи. Это начало образования подводной аккумулятивной террасы. Каждому этапу в развитии берега соответствуют сопряженные абразионная и аккумулятивная подводные террасы (рис. 11.10). При большой ширине этих террас энергия волн, подходящих к подножию отступающего берегового обрыва, понижается, что способствует дальнейшему расширению пляжа.

Аккумулятивные формы береговой зоны. Для отмелых берегов с пологим уклоном дна, в отличие от приглубых интенсивно размывающихся берегов, характерно накопление обломочного материала и образование аккумулятивных форм. Морские отложения, формирующиеся в береговой зоне в условиях мелководья – прибрежно-морские наносы – очень подвижны. Если волны по отношению к берегу направлены под прямым углом, морские наносы будут испытывать поперечное перемещение, а если волны подходят под косым углом, наносы будут перемещаться продольно вдоль берега. Чаще всего волны подходят к берегу под некоторым углом, поэтому оба вида перемещения происходят одновременно.

Основные закономерности поперечного перемещения обломков были впервые рассмотрены В. П. Зенковичем в 1946 г. В связи с асимметричным строением волнового потока скорости прямых волновых движений (направленных к берегу), возникших под действием ветра, больше скорости обратных (идущих от берега), подчиненных действию силы тяжести. Это преобладание возрастает по мере приближения к берегу. В верхней части пологого склона, ближе к береговой линии вследствие преобладания прямых скоростей над обратными в итоге волнового колебания частицы наноса будут перемещаться вверх по склону, в сторону берега. В нижней части склона, где асимметрия скоростей небольшая, суммарное действие прямой и обратной скоростей и составляющей силы тяжести, приведет к тому, что итоговое перемещение частицы наноса будет направлено вниз по склону. Между этими двумя участками подводного склона располагается такая зона, где преобладание прямой волновой скорости над обратной компенсирует действие составляющей силы тяжести. На этом участке, называемом нейтральной зоной, частицы не перемещаются ни вверх, ни вниз по склону, а испытывают колебательные движения.

В результате различных типов перемещения обломочного материала образуются разнообразные аккумулятивные формы рельефа берегов. Наиболее характерными формами аккумулятивных типов берегов при поперечном перемещении наносов являются пляжи, подводные и береговые валы и береговые бары.

Пляжи представляют собой скопления наносов, образовавшихся действием прибойного потока. На отмелых берегах формируется пляж полного профиля, обычно песчаный, с образованием на внешнем крае пляжа берегового вала с более пологим склоном, обращенным к морю, и более крутым тыловым склоном, разделенным гребнем вала. При разнородной величине обломков мелкие частицы накапливаются на пологом склоне вала, крупные забрасываются большими волнами на гребень и крутой склон вала, где также наблюдается, вследствие процесса сепарации по удельному весу, обогащение тяжелыми минералами. Такой тип пляжа формируется при резком преобладании прямых волновых скоростей над обратными. На приглубых же берегах (у обрывов), где обратные скорости достаточно велики, образуется пляж неполного профиля, односторонний. Тут более характерны галечные пляжи.

Береговые валы. Пляж полного профиля с береговым валом во время затухания штормового волнения осложняется более мелкими валами, формирующимися на его фронтальном склоне. В сильный шторм мелкие валы разрушаются, а слагающий их материал частично уносится на подводный склон, частично перебрасывается через гребень вала на тыловой склон, увеличивая высоту вала и продвигая его в сторону суши. При значительной высоте крупного берегового вала последний может оказаться уже вне действия волн, тогда у основания морского склона его будет формироваться новый, более молодой крупный береговой вал.

В процессе формирования берегов аккумулятивного типа мажет возникнуть таким образом целый ряд древних береговых валов, что приведет в итоге к наращиванию берега и продвижению его в сторону моря. Строение и расположение береговых валов позволяет восстановить историю формирования берега, положение древних береговых линий.

Подводные валы наблюдаются обычно в верхней части пологого подводного склона, сложенного мелкозернистым песком, и протягиваются вдоль берега в виде параллельных песчаных гряд высотой от 0, 5 до 2, 5 м. Обычно насчитывается от двух-трех до десятка таких валов, протягивающихся на несколько десятков километров. Особенно широко развиты подводные валы на обширных мелководьях с большим количеством наносного материала. По В.П.Зенковичу, образование подводных валов происходит на глубинах, близких к двойной высоте волны, где наблюдается забурунивание – частичное разрушение (потеря энергии) волны и отложение переносимого материала. Ближе к берегу ослабленная волна может снова на глубине, равной двойной высоте, но уже новой меньшей волны, частично разрушиться и снова отложить материал на дне. При неоднократном повторении процесса возникает несколько подводных валов, которые растут в высоту, ширину и перемещаются к берегу за счет переотложения материала с фронтального склона на тыловой (обращенный в сторону берега). В конечном итоге подводный вал может выйти на дневную поверхность и присоединиться к пляжу, образовав береговой вал.

Береговые бары это крупные береговые аккумулятивные формы, протягивающиеся параллельно общему направлению берега на многие десятки километров. Высота их, включая и подводную часть, достигает 10 – 25 м, ширина – от сотен метров до нескольких километров. Береговые бары имеют очень широкое распространение. Особенностью является то, что они сложены материалом донного происхождения (ракушечником, оолитовым песком и т. п.), который выстилает дно моря непосредственно перед баром, что свидетельствует о поперечном перемещении этих наносов при образовании бара.

Береговой бар в своем развитии последовательно проходит три стадии – подводную, островную и береговую; в соответствии с этим различаются подводный, островной и береговой бары. Подводный бар формируется полностью за счет придонных вод, а в образовании островного и берегового баров участвует волноприбойный поток. Островной бар возвышается над водой, но в отличие от берегового не соединяется с берегом ни в одной точке (рис. 30).

О происхождении баров существует несколько гипотез. Многие исследователи считали, что береговые бары образуются за счет роста подводных песчаных валов в высоту, перемещения их вверх по склону мелководья и выхода на поверхность. Работы О.К.Леонтьева, В.П.Зенковича показали, что образование подводных валов и баров – это явления разного масштаба.

Аккумулятивные формы, образовавшиеся при продольном перемещении наносов. При подходе волн под косым углом к берегу, на полосе мелководья происходит вдольбереговое перемещение наносов. Набегающий под некоторым углом волновой поток и переносимый им обломочный материал при обратном движении перемещаются не в направлении распространения волн, а в направлении силы тяжести, описывая асимметричные кривые. Максимальное перемещение вдоль берега происходит при подходе волн под углом 450 к берегу.

В зависимости от формы береговой линии продольное перемещение наносов может привести к образованию различных аккумулятивных форм, наращивающих берега и изменяющих их очертания (рис. 31).

1. Заполнение входящего угла берега. Береговая линия резко поворачивает в сторону моря. К линии берега АБ волны подходят под острым углом, а к БВ – под прямым. Скорость вдольберегового перемещения наносов по линии АБ резко падает у линии БВ; продолжающие поступать со стороны АБ наносы интенсивно накапливаются, заполняя угол и создавая характерную примыкающую форму – аккумулятивную террасу.

2. Огибание выступа берега. Береговая линия изогнута в сторону суши (рис. 31, Г). К отрезку берега АБ волны подходят под углом, близким к 450, и с максимальной скоростью перемешают наносы к точке Б. Здесь скорость движения резко замедляется из-за рефракции волн и начинается аккумуляция наносов. Вновь поступающие наносы наращивают аккумулятивную форму, которая свободным концом выдвигается в море в виде косы. Коса часто имеет серповидную форму, может быть крючковидной, петлевидной или очень протяженной при незначительной ширине – стрелка.

3. Внешняя блокировка берега. В случае блокировки берега островом, отмелью или мысом последние создают как бы волновую тень, т.е. волны достигают участка берега за островом, но очень ослабленные в результате рефракции. Здесь происходит образование сначала небольшого аккумулятивного выступа (наволок), превращающегося в дальнейшем в замыкающую аккумулятивную форму – томболо или перейма.

4. Общее падение энергии волнового поля в бухтах. В узких и длинных заливах волны испытывают рефракцию, постепенно затухают, не доходя вершины бухты. С двух сторон залива, где энергия волн недостаточна для перемещения наносов, начинает расти аккумулятивный выступ (как при блокировке берега), достигающий противоположного берега. Такая аккумулятивная форма, отчленяющая от моря вершинную часть бухты, превращенную в лагуну, называется пересыпью.

Изучение процессов, связанных с вдольбереговым перемещением наносов, направлением и изменением формы берегов, имеет важнейшее значение для портостроения и укрепления берегов.

Побережья с сильно изрезанной береговой линией (при быстром погружении под уровень моря сильно расчлененного рельефа) развиваются по типу абразионно-аккумулятивных систем. Берег приглубый, у мысов, будет абрадироваться, отступать в сторону суши; берег отмелый, занятый бухтами, будет наращиваться за счет аккумуляции наносов, отодвигаться в сторону моря. Вся эта система, состоящая из сочетания абразионных и аккумулятивных форм, развивается взаимосвязано и стремится в конечной стадии (стадии зрелости) к выравниванию и спрямлению береговой линии. Такой тип берега называется выровненным аккумулятивно-абразионным.

Важнейшими геоморфологическими результатами деятельности моря являются: 1) формирование надводных морских абразионных террас, образующихся при быстрых поднятиях земной коры; образование подводных террас свидетельствует о быстром опускании суши, при этом на дне морей сохраняются часто и эрозионные формы – погребенные долины, прослеживающиеся иногда очень далеко в море; 2) формирование абразионных поверхностей, растущих при медленном поднятии и выступающих в рельефе обычно уже в отпрепарированном денудацией состоянии, но тем не менее имеющих очень существенное значение для изучения истории формирования рельефа; 3) формирование аккумулятивных морских равнин (и аккумулятивных морских террас), выступающих в рельефе в результате поднятия аккумулятивных берегов. Чрезвычайно важно установление связи, существующей между морскими и речными террасами и сопряженными с ними отложениями при решении вопросов увязки стратиграфии континентальных и морских отложений.

Типы исходного расчленения береговой линии. Кроме геологического строения прибрежных участков, величины уклона подводного берегового склона, характера волновых процессов, тектонических движений и других названных факторов, на дальнейшее развитие берегов влияет также тип исходного расчленения береговой линии. По генезису расчленения исходного контура береговой линии различают берега с эрозионным расчленением (риасовый и лиманный берега), с гляциальным расчленением (фиордовые и шхерные берега), берега с эоловым расчленением (аральский тип), с расчленением, обусловленным геологической структурой побережья (далматинский и сбросово-глыбовый тип) и берега с вулканогенным расчленением.

Риасовый берег возникает при затоплении долин, расчленяю-щих горную страну. Эти берега характеризуются большим количеством извилистых заливов, островов, например юго-западное побережье Ирландии, побережья Восточно- и Южно-Китайского морей и др. Лиманные берега образуются при ингрессии моря в долины, расчленяющие низкую прибрежную равнину. Этот тип берегов изобилует лиманами, косами, пересыпями, например северо-западное побережье Черного моря. Фиордовые берега формируются при затоплении ледниковых троговых долин горных побережий, эти берега очень изрезаны и сохраняют основные черты строения ледниковых трогов. При затоплении участков бывшего покровного оледенения, ландшафта «бараньих лбов», «скурчавых скал», друмлинов, озов образуется шхерный тип берега. Примером названных типов берегов с ледниковым расчленением служит побережье Скандинавского полуострова.

Берега аральского типа образуются при затоплении морем эолового рельефа, когда над уровнем моря выступают острова и полуострова барханов, песчаных бугров, гряд и т. п. (восточный берег Аральского моря, Балхаш и др.).

При затоплении берегов горных складчатых стран, основные структуры которых ориентированы вдоль береговой линии, образуются полуострова и острова, вытянутые параллельно побережью и совпадающие с моноклинальными гребнями, сводами антиклиналей. Это далматинский тип расчленения (югославское побережье Адриатического моря – Далмация). При ингрессии в заливы, образованные дифференцированными блоковыми тектоническими движениями, формируются берега сбросово-глыбового типа, где острова, полуострова и заливы имеют угловатые очертания за счет ограничивающих их разрывов.

Вулканический тип расчленения берегов образуется при затоплении морем вулканических кальдер и кратеров (острова Мадейра, Санторин, Авачинская губа и др.).

На берегах некоторых морей существенную роль играют в развитии рельефа береговой линии приливы и отливы. Характерным геоморфологическим элементом этого типа морей являются осушки, или ватты, окаймляющие отмелые берега приливных морей и представляющие собой широкую песчаную или илистую (реже каменистую) полого-наклонную к морю поверхность, периодически затопляющуюся и осушающуюся. За осушкой располагается поверхность, затопляемая только при крупных приливах, обычно покрытая растительностью (марши, а на севере их называют лайды); такие типы берегов получили название ваттвью, или маршевые (побережье Северного моря, местами побережье Франции, западной и восточной Англии).

Биогенные берега. В тропических странах существенную роль в формировании берегов играют рифостроящие организмы, создающие коралловые и мшанковые рифы. Различаются береговые (окаймляющие), барьерные и внутрилагунные коралловые рифы. Разновидностью барьерных рифов являются атоллы (кольцевые рифы). В мангровых берегах лесные заросли мангров, задерживая песчаные и илистые частицы, приносимые реками и приливами, способствуют росту аккумулятивного берега, выдвижению в сторону моря (Красное море, берега Флориды, Австралии и др.). Сходную картину представляют тростниковые берега умеренного пояса (оз. Балхаш).

Прибрежные россыпи. В береговой зоне морей, океанов и озер наиболее активно протекают процессы осадочной дифференциации вещества и интенсивнее происходит минералогическая сепарация наносов, разделение материала по крупности и удельному весу. Именно здесь, в прибрежной зоне формируются прибрежные россыпи. Наибольшая концентрация тяжелых компонентов происходит в сравнительно узкой полосе береговой зоны, непосредственно примыкающей к урезу воды. В более глубоководных частях морей и океанов россыпи не встречены. Источником питания прибрежных россыпей служит терригенный материал, выносимый реками, либо образованный при абразии береговых обрывов, либо при размыве подводного склона.

Наиболее благоприятные условия для образования повышенной концентрации тяжелых минералов создаются в волноприбойной полосе, на пляже. Второй благоприятной областью является подводный береговой склон, главным образом его верхняя прибрежная мелководная часть. Под действием прибрежного потока на пляже происходит природное «шлихование», в результате чего смываются легкие минералы, а тяжелые минералы концентрируются на перегибе берегового вала, в верхней части зоны заплеска крупных волн, а также у подножия пляжа и берегового вала. При абразии рыхлых отложений россыпи концентрируются у подножия клифов. Концентрация тяжелых минералов усиливается также вблизи устьев рек, в максимальных изгибах аккумулятивных бухтовых берегов, на концевых участках кос, где происходит усиленный вынос на глубину более легких минералов.

Пляжевые россыпи современной прибрежной зоны очень молодые, образуются быстро и могут сформироваться после отработки снова. Террасовыв росыпи являются чаще всего отмершими пляжевыми, поднятыми на различную высоту над уровнем моря, Россыпи древней прибрежно-морской зоны обычно являются погребенными, т. е. перекрытыми толщей аллювиальных, солифлюкционных и других континентальных отложений.

В пределах подводного берегового склона, вследствие того же природного «шлихования», длительно повторяющегося перемещения и переотложения материала, россыпи формируются на гребнях и внешнйх склонах подводных валов, у подножия скального бенча. Миграция подводных валов может привести к обогащению тяжелыми минералами более широкой зоны подводного склона. На подводном склоне могут оказаться россыпи, затопленные при трансгрессии моря (аллювиальные и другие континентальные или более древние пляжевые россыпи).