Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Horseshoe Falls , один из трех Ниагарского водопада. Водопад представляет собой точку, образованную более медленной эрозией над водопадом, чем внизу.

В геоморфологии , knickpoint или nickpoint является частью реки или канала , где происходит резкое изменение канала наклона , такие как водопад или озеро . Никпойнты отражают различные условия и процессы на реке, часто вызванные предыдущей эрозией из-за оледенения или различиями в литологии . В модели цикла эрозии точки перегиба продвигаются на один цикл вверх по течению или вглубь суши, заменяя более старый цикл. [1]

Формирование [ править ]

Knickpoints формируются под влиянием тектоники, истории климата и / или литологии. [2] Например, поднятие вдоль разлома, по которому течет река, часто приводит к необычно крутому участку русла, известному как узловая зона . Оледенение, приводящее к появлению висячей долины , часто является отличным местом для встреч. Если литология породы меняется, например, сланец среди вулканической породы, эрозия будет происходить более устойчиво в более мягкой породе, чем в окружающей более твердой породе.

Базовый уровень - это высота поверхности водоема, в которую в конечном итоге впадает река, обычно океан. Падение базового уровня вызывает реакцию речной системы на ландшафт. Этот разрез начинается при образовании излома, и его миграция вверх по течению сильно зависит от площади водосбора (и, следовательно, стока реки), материала, через который он прорезается, и того, насколько большим было падение базового уровня. [3]

Современные примеры [ править ]

На этом спутниковом снимке водопада Виктория видны ущелья под водопадом, а также развивающиеся трещины под поверхностью реки. По мере того, как точка входа удаляется вверх по течению, эти трещины, в свою очередь, станут местом падения водопада.

Knickpoints включает как водопады, так и некоторые озера. Эти особенности характерны для рек с достаточным уклоном , то есть с достаточным изменением высоты над уровнем моря по их длине, чтобы способствовать деградации .

Под влиянием литологии [ править ]

Вариации устойчивости подстилающих пород влияют на развитие русловой реки с коренными породами, поскольку воды размывают различные типы пород с разной скоростью. Водопад Виктория на реке Замбези - яркий тому пример. Ущелья, видимые на спутниковых снимках, иллюстрируют эрозионные процессы, лежащие в основе образования водопадов. Здесь большая часть скальной поверхности представляет собой массивный базальтовый порог с большими трещинами, заполненными легко выветриваемым песчаником, который становится видимым по течению Замбези по суше. В Ущельях ниже по потоку от падения , через который она протекает было размыты с течением времени под действием воды.

Под влиянием тектонической активности [ править ]

По всей Новой Зеландии тектонические поднятия и разломы активно способствуют возникновению и спаду узловых точек. Система реки Вайпуа на Северном острове изучалась и использовалась для создания математических моделей для прогнозирования поведения безупречных точек. [4] Исследование показало прямую корреляцию между площадью водосбора вверх по течению и скоростью миграции, что позволило получить смоделированные данные, очень приближенные к собранным данным. Система реки Вайпуа по большей части врезана в отложения , а не в коренные породы .

Под влиянием ледниковой активности [ править ]

Водопад Бридалвейл в Йосемити течет по краю висячей долины, вырезанной из ледника.

Резкие смены уклона - обычное явление для рек, текущих по сильно высеченному ландшафту, оставшемуся после отступления ледников . Этому способствуют ледниковые долины , а также изостатический отскок в результате удаления массы ледникового льда.

Ниагарский водопад , на границе США и Канады, является характерным примером безделушки. Миграция водопадов замедлилась с примерно 1 м в год в 1900 году до современных 10 см в год. [5] Водопад, особенно водопад Подкова , очень крутой и вызван оледенением . Сами Великие озера лежат во впадинах, оставленных ледниками, поскольку кора все еще восстанавливается .

Водопад Бридалвейл в долине Йосемити , Калифорния, проливается через край висящей долины .

Палеоморфология [ править ]

Сухой водопад, Вашингтон: доисторическая точка

Свидетельства того, что в геологическом прошлом имелась острая точка, могут быть сохранены в форме коренных пород ниже любых последующих отложений, а также в осадочных отложениях, оставшихся неизменными в результате деятельности человека или другой деятельности. Озера обычно со временем заполняются отложениями, но водопады часто размываются. Есть несколько очевидных, сухих примеров доисторических безделушек.

Свидетельства массового доисторического наводнения [ править ]

Сухой водопад , обрыв длиной 5,5 миль в центре Вашингтона , является примером древней точки. Геологические данные убедительно свидетельствуют о том, что вода, которая сформировала эту особенность, текла по Ченнелевым Scablands , вырываясь из ледникового озера Миссула во время события, известного как Наводнение Миссулы, в ущелье реки Колумбия .

Свидетельства в топографии карста [ править ]

На реке Аппер Камберленд , штат Теннесси , существует ряд гидрологически заброшенных пещер, в которых до сих пор находятся осажденные речные отложения. Эти пещеры были предметом попытки измерить скорость миграции безымянных точек вдоль реки, а также приблизительно определить расход реки с течением времени. [6] В карстовой топографии падение уровня реки влияет не только на ее русло ; поскольку вода на определенном уровне больше не течет, пещеры и уровень грунтовых вод локально опустятся до нового уровня.

Свидетельства крупномасштабного падения базового уровня [ править ]

Можно увидеть, что большие стоки в океаны по всему миру продолжаются над сушей, которая когда-то была обнажена, будь то из-за тектонического оседания, повышения уровня моря или других факторов. Батиметрические изображения доступны для большей части западного побережья Соединенных Штатов, и, в частности, дно океана у берегов рек на северо-западе Тихого океана демонстрирует такие подводные детали.

В некоторых местах в этих затонувших речных каналах и долинах до сих пор сохранились изломы. Исследование, проведенное в бассейне Средиземного моря [3], было сосредоточено на таких особенностях. Здесь разрез был вызван закрытием Средиземного моря в конце миоцена . Это внезапное отсутствие притока воды в океан привело к уменьшению объема бассейна и увеличению солености , и в результате понижения уровня поверхности многие реки, которые до сих пор впадают в Средиземное море, начали врезаться. [3]

Движение [ править ]

Как наблюдается у многих крупных водопадов, изломы перемещаются вверх по течению из-за эрозии коренных пород [7], оставляя после себя глубокие каналы и заброшенные поймы , которые затем становятся террасами . Отступление Knickpoint легко продемонстрировать в некоторых местах, подверженных послеледниковой изостатической реакции и относительному падению уровня моря, например, в Шотландии . В других областях датировка обнаженных террас коренных пород больше соответствует пространственно однородному разрезу и сохранению зоны понижения примерно в том же месте.

Река, набравшая или потерявшая потенциальную энергию из-за измененного наклона , затем продолжит работу по удалению узловых точек своей системы за счет либо эрозии (в случае водопадов; полученная потенциальная энергия), либо отложений (в случае озер; потерянный потенциал энергия), чтобы река снова приобрела гладкий вогнутый градиентный профиль.

В случае водопадов скорость миграции заклинаний обычно колеблется от 1 мм до 10 см в год, с некоторыми исключительными значениями. [3]

Математическое моделирование [ править ]

Распространение узловой точки обычно моделируется с помощью полуэмпирического закона мощности потока, в котором размер водосборного бассейна используется в качестве прокси для расхода , который, в свою очередь, имеет положительную нелинейную корреляцию со скоростью миграции узловой точки. Для решения степенного закона потока были предложены как аналитические [8], так и численные решения [9] .

Автоматическое извлечение в ГИС [ править ]

Изломы и изломы 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 являются субъективными и требуют длительной обработки данных. Решением этих проблем является инструмент Knickzone Extraction Tool (KET), разработанный для ArcGIS, который значительно автоматизирует процесс извлечения. [10]

См. Также [ править ]

  • Гидрология

Ссылки [ править ]

  1. ^ Тинклер, Кейт Дж. (2004). "Knickpoint". В Goudie, AS (ред.). Энциклопедия геоморфологии . С. 595–596.
  2. ^ Пол Р. Бирман, Дэвид Р. Монтгомери. Ключевые понятия в геоморфологии , Freeman, 2013 ISBN 978-1429238601 
  3. ^ a b c d Логе, Николя; Ван ден Дрише, Жан (15 мая 2009 г.). «Модель волнового поезда для миграции точек» . Геоморфология . 106 (3–4): 376–382. DOI : 10.1016 / j.geomorph.2008.10.017 .
  4. ^ Кросби, Бенджамин Т .; Уиппл, Келин X. (2006-12-06). «Возникновение и распространение Knickpoint в речных сетях: 236 водопадов на реке Вайпаоа, Северный остров, Новая Зеландия». Геоморфология . Гидрология и геоморфология коренных рек. 82 (1–2): 16–38. DOI : 10.1016 / j.geomorph.2005.08.023 .
  5. ^ Хаякава, Юичи S .; Мацукура, Юкинори (15 сентября 2009 г.). «Факторы, влияющие на скорость спада Ниагарского водопада с 19 века» . Геоморфология . 110 (3–4): 212–216. DOI : 10.1016 / j.geomorph.2009.04.011 . hdl : 2241/103715 .
  6. ^ Энтони, Дарлин М .; Грейнджер, Дэррил Э. (2007-09-20). «Эмпирическая формулировка мощности потока для ретрита на Аппалачском плато флювиокарст». Журнал гидрологии . 343 (3–4): 117–126. DOI : 10.1016 / j.jhydrol.2007.06.013 .
  7. ^ Пол Бирман, Милан Павич, E-ан Zen, и Марк Caffee, определение ставок и Узоры Bedrock Incision на больших реках Архивированные 2007-09-13 в Wayback Machine
  8. ^ Ройден, Ли ; Перрон, Тейлор (2013-05-02). «Решения уравнения мощности потока и приложение к эволюции продольных профилей рек». J. Geophys. Res. Прибой Земли . 118 (2): 497–518. DOI : 10.1002 / jgrf.20031 . ЛВП : 1721,1 / 85608 .
  9. ^ Campforts, Бенджамин; Говерс, Джерард (2015-07-08). «Сохраняя преимущество: численный метод, позволяющий избежать размазывания точек перегиба при решении закона мощности потока». J. Geophys. Res. Прибой Земли . 120 (7): 1189–1205. DOI : 10.1002 / 2014JF003376 .
  10. ^ Захра, Туба; Паудель, Уттам; Хаякава, Юичи; Огучи, Такаши (24 апреля 2017). «Инструмент извлечения узловых зон (KET) - новый набор инструментов ArcGIS для автоматического извлечения узловых зон из матрицы высот на основе многомасштабных градиентов потока» . Откройте Геонауки . 9 (1): 73–88. DOI : 10,1515 / гео-2017-0006 . ISSN 2391-5447 .