Типы морских берегов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Саратовский Государственный Университет

им. Н.Г. Чернышевского.

«Типы морских берегов»

Курсовая работа

Саратов 2007

Содержание:

Введение

1. Морской берег

1.1 Ветровые морские волны

1.2 Волновые течения

1.3 Особенности берегов приливных морей

1.4 Коралловые берега и острова

1.5 Морские террасы

2. Аккумуляция

2.1 Поперченное перемещение наносов

2.2 Пляж и сортировка материала в зоне действия прибойного потока

2.3 Подводные валы и береговые бары

2.4 Продольное перемещение наносов

2.5 Образование аккумулятивных форм при продольном перемещении наносов

3. Абразия

3.1 Выравнивание береговой линии

Заключение

Список использованных источников

Введение:

Тема данной курсовой работы «Типы морских берегов».

Для кого-то берег моря - это купание, загорание, рыбалка; и они по-своему правы. Для географов берег - место встречи трех стихий: моря, суши и атмосферы. Волны - великие труженики. После их деятельности - узкая «нейтральная» полоса между сушей и морем, протянувшаяся на несколько сотен тысяч километров на планете. Поэтому рассмотрение такого вопроса, как «Типы морских берегов» важно в наше время.

Волны - одни из главных разрушителей и созидателей, те природные скульпторы, которые непрерывно подновляют лик Земли.

Берег моря, или береговая зона, - это узкая полоса вдоль современной береговой линии, в которой осуществляется взаимодействие между сушей и морем (океаном). Береговая зона принадлежит к самым мобильным участкам на Земле, где развитие рельефа происходит на глазах человека, постоянно и на больших пространствах. В этой зоне осуществляется сложное взаимодействие всех четырех оболочек земного шара: литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. Ведущая роль в процессе этого взаимодействия принадлежит гидросфере, различным формам движения воды: ветровому волнению, волновым течениям и приливам-отливам.

Роль биоты скромная, но, тем не менее, некоторые берега образуются при участии растений (мангровые, тростниковые) и морские организмов (коралловые).

Под воздействием перечисленных процессов берег моря постоянно меняется. В данной работе подробнее будут рассмотрены перечисленные процессы, которые влияют на морской берег и на формирование различных типов морских берегов.

1. Морской берег

«Берег - граница суши и моря. Хотя на картах эта граница изображается линией, в действительности следует говорить о береговой зоне, то есть о более или менее широкой полосе, в пределах которой осуществляется взаимодействие суши и моря» (1). «Она установилась около шести тыс. лет назад в конце позднеледниковой трансгрессии Мирового океана, когда закончился послеледниковый подъем его уровня (почти на 100 м) и были затоплены окраины континентов.

Границей современной береговой зоны со стороны суши служит линия, которой достигают брызги прибоя во время самых высоких приливов и штормов, а со стороны моря - изобата, ниже которой прекращается действие волн на дно.

Береговая зона принадлежит к самым мобильным участкам на Земле, где развитие рельефа происходит на глазах человека, постоянно и на больших пространствах.

В этой зоне осуществляется сложное взаимодействие всех четырех оболочек земного шара: литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. Ведущая роль в процессе этого взаимодействия принадлежит гидросфере, различным формам движения воды: ветровому волнению, волновым течениям и приливам-отливам.

Но берег не пассивен: большое значение имеют его крутизна и глубина моря, вещественный состав и трещиноватость пород, характер тектонических движений, конфигурация контура береговой линии и др. Влияние атмосферы косвенное: под действием ветра возникает волнение моря. Но на песчаных побережьях бризы производят и непосредственную ветровую работу, образуя береговые валы и дюны.

Роль биоты скромная, но, тем не менее, некоторые берега образуются при участии растений (мангровые, тростниковые) и морских организмов (коралловые). В целом биоклиматическая зональность создает определенную зональность побережий.

Современная береговая зона включает надводную и подводную части, в пределах которых образовались различные формы рельефа.

На зрелых, хорошо развитых берегах в пределах надводной части, в зоне прибоя, могут встречаться клиф (обрыв), современная надводная терраса и пляж; под водой - подводный береговой склон. Но так как уровень моря в течение длительного времени (тысяч лет и более) изменялся, формы рельефа, созданные некогда на берегу, оказались либо поднятыми (древние береговые формы), либо погруженными (погребенные формы рельефа) и в разной степени сглаженными последующими процессами. Всю зону, включающую современную береговую зону, приподнятые и погруженные береговые формы, называют побережьем. »(2).

Основные действующие силы, преобразующие береговую зону: морское волнение, волновые течения и приливно-отливные явления. Далее в работе будут подробно рассмотрены все эти процессы, преобразующие береговую зону.

1.1 Ветровые морские волны

«В формировании береговой зоны основную роль играют ветровые морские волны» (2). «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.

Волны, действующие на акваториях, где глубина моря меньше, чем глубина проникновения волновых движений, относят к волнам мелководья.

Практически на глубине, равной половине длины волны, волновые колебания в толще воды затухают

В морской волне различают высоту h, длину L, период Т, скорость распространения V, а также такие элементы, как гребень и ложбина волны, передний и задний склоны, фронт и луч волны. Названные параметры и элементы показаны на рис. 2. Время, в течение которого частица воды описывает полную орбиту, называется периодом, а величина, получаемая при делении длины волны на ее период, - скоростью распространения.

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 прохождении 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 3). Соответственно утрачивается равенство орбитальных скоростей. Скорости движения, направленные в сторону берега (то есть 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, для формирования следующей волны впереди ее физически не хватает воды. Происходит обрушение гребня волны, в результате чего волновое движение воды сменяется принципиально новым видом движения - прибойным потоком. Само разрушение волны называется прибоем.

Прибойный поток, или накат, 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. 4). Скорость прибойного потока уменьшается по мере его удаления от места зарождения, то есть 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.

Точка, где скорость прибойного потока снижается до нулевого значения, называется 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, то есть той изобате, на которой начинается деформация волн, а верхняя определяется линией заплеска, образуемой совокупностью вершин заплеска прибой.

Для понимания волновых процессов на берегах морей необходимо иметь также представление о рефракции. Рефракцией называется разворот фронта волны по мере похода 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. 5)» (1).

1.2 Волновые течения

«Фактические орбиты, по которым движутся частицы воды, при волнении несколько разомкнуты в связи с пульсационным характером воздействия ветра на водную поверхность. Благодаря разомкнутости орбит происходит не только перемещение формы волны, но и фактическое перемещение массы воды в направлении распространения волнения, то есть в сторону берега. Это создает повышение уровня моря у берегов по сравнению с положением уровня в открытом море. Перекос уровня вызывает образование компенсационных течений, которые являются одним из типов волновых течений.

При подходе волн под прямым углом к берегу, имеющему отлогий подводный склон, 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 другой вид волнового течения - разрывное течение (Рис. 6). Разрывные течения в силу своего бурного характера развивают скорость до нескольких метров в секунду и способны выносить из прибрежной полосы во внешнюю зону большое количество взмученных наносов. Это одна из причин утечки наносов из прибрежной полосы береговой зоны.

При подходе волн к берегу с пологим подводным склоном (то есть к отмелому берегу) под острым углом отток излишков воды происходит в направлении, параллельном берегу, в сторону тупого угла, то есть в сторону угла, дополняющего угол до 180^о. В результате образуется течение, называемое вдольбереговым волновым течением. Оно также имеет значительные скорости и наряду с собственно волновыми движениями является важным средством перемещения наносов вдоль берега.

При подходе волн к приглубому берегу - берегу с крутым подводным склоном - отток излишков воды от берега осуществляется донным течением, направленным от берега в сторону моря (донное противотечение). Оно также способствует уносу обломочного материала из прибрежной полосы во внешнюю береговую зону» (1).

1.3 Особенности берегов приливных морей

Наряду с волнением берега подвержены воздействию приливов и отливов, которые нередко играют значительную геоморфологическую роль. Напомним, что приливы и отливы возникают в результате притяжения Луны и Солнца. И хотя Солнце неизмеримо больше по массе, главную роль в возникновении приливов играет Луна, расположенная к Земле во много раз ближе Солнца.

При полнолунии и новолунии (эти фазы Луны называются сизигиями) приливные силы Луны и Солнца складываются, и поэтому в это время величина прилива максимальная. В квадратурные фазы Луны величина прилива минимальная. берег морской волна течение пляж

На приглубых берегах приливных морей прилив способствует усилению абразии, так как во время прилива глубина у берега возрастает, и волны способны более энергично воздействовать на клиф. Поэтому обычно на берегах приливных морей, подверженных абразии, подножье клифа приурочено к уровню прилива, а не отлива.

На отмелых берегах приливы являются важным фактором аккумуляции наносов. В основе аккумулятивной деятельности приливов и отливов лежит неравенство их скоростей. Обычно прилив проходит быстрее, чем отлив, в результате чего скорости приливного течения больше, чем скорости отливного течения. Поэтому весь взвешенный или влекомый материал, который приносится к берегу во время прилива, не может быть унесен отливным течением, и во время каждого цикла прилив-отлив часть наносов останется у берега. В результате у берега в зоне приливно-отливных движений воды происходит образование аккумулятивной формы - осушки, или ваттов.

Постепенное нарастание поверхности осушки приводит к тому, что она становится выше уровня сначала квадратурных, а затем и средних приливов. Теперь уже эта поверхность затопляется только во время сизигийных приливов. На бывшей осушке поселяется растительность, начинает формироваться почвенный покров. Такие поверхности называют маршами.

По мере дальнейшего накопления отложений поверхность маршей повышается настолько, что уже и во время сизигийных приливов она не затопляется. Такие аккумулятивные образования не имеют специального наименования, но, по аналогии с осушенными землями в Нидерландах, их можно назвать польдерами. Таким образом, аккумулятивная деятельность приливов приводит к постепенному наращиванию суши, к образованию суши на месте моря.

Приливные течения в пределах прибрежного мелководья могут развивать значительные скорости, размывать дно, образовывать желобообразные или руслообразные выработанные формы рельефа, а также подводные аккумулятивные формы: песчаные гряды и песчаные волны.

Песчаные гряды - крупные линейно-ориентированные образования длиной до нескольких десятков километров, шириной 1-2 километра и до 20 метров относительной высоты. Они ориентированы обычно в направлении приливного течения.

Песчаные волны - ритмические образования, возникающие на склонах песчаных гряд и ориентированные фронтально по отношению к направлению приливного течения. Размеры их - несколько сотен метров или первые километры в длину и до нескольких метров в высоту. Они напоминают сильно увеличенные знаки волновой ряби.

В устьях некоторых крупных рек приливная волна, поднимающаяся вверх по течению, действует в направлении, противоположном речному течению, а отливная - в том же направлении, что и речное течение. В результате устье такой реки расширяется и преобразуется в воронкообразный залив - эстуарий (устья Темзы, Сены и других рек).

В некоторых морях (Балтийское, Каспийское, Черное, Азовское и др.) приливные колебания уровня моря настолько незначительны, что могут не приниматься в расчет. Но на отмелых берегах этих морей важную роль приобретают ветровые сгоны и нагоны воды. При длительном ветре с моря на мелководье приходит в движение вся толща воды. Начинается нагон воды к берегу, повышается уровень и затопляется прибрежная полоса суши. При ветре с суши (при сгоне) полоса суши, затопленная в результате нагона, освобождается из-под воды. Возникают осушки и другие формы рельефа, аналогичные тем, которые образуются на приливных отмелых берегах, но развивающиеся не ритмически, а эпизодически, так как чередование сгонов и нагонов воды не отличается той правильностью, которая свойственна приливам и отливам» (1).

1.4 Коралловые берега и острова

«На побережьях тропических морей активная роль в формировании морских берегов может принадлежать некоторым морским организмам и в первую очередь различным рифостроителям - шестилучевым и восьмилучевым кораллам, сопутствующим им известковым водорослям, различным гидроидным и мшанкам. Эти организмы способны усваивать из морской воды известь и строить из нее свои скелеты, из которых в ходе отмирания кораллов и водорослей, их разрушения волнами и прибоем и последующей цементации продуктов разрушения формируется массивная горная порода - коралловый, или рифовый, известняк. Аккумулятивные формы, построенные из рифового известняка, называются коралловыми рифами. Различают несколько типов коралловых построек: окаймляющие, или береговые, барьерные, кольцевые и внутрилагунные рифы

Окаймляющие рифы - подводные кораллово-известняковые террасы, примыкающие непосредственно к берегу. Внешняя зона их покрыта живыми колонами кораллов. Поверхность рифа - так называемый риф-флет - с удалением от внешней зоны все в большей степени покрывается чехлом наносов из кораллового гравия и песка. У берега он окаймлен белоснежным песчано-гравийным пляжем.

На тектонически-стабильных берегах мощность кораллового окаймляющего рифа обычно не превышает 50 метров. Это связано с условиями обитания рифообразующих кораллов. Рифостроящие коралловые полипы живут в симбиозе с одноклеточной зеленой водорослью Zooxantella, обитающей в полости полипа и нуждающейся для фотосинтеза в хорошей освещенности. Это важнейшее экологическое условие уже не удовлетворяется на глубинах более 50 метров.

Барьерные рифы - кораллово-известняковые гряды или барьеры, удаленные от берега на более или менее значительное расстояние. Мощность барьерного рифа обычно во много раз больше модности нормальных окаймляющих рифов. Из отмеченных выше экологических особенностей обитания рифообразующих кораллов следует, что большая мощность рифового известняка, слагающего барьерный риф, может быть достигнута лишь при условии тектонического погружения основания рифа. Именно так и объяснял этот факт Ч. Дарвин, один из первых создателей теории образования и развития коралловых рифов. Барьерные рифы, таким образом, возникают в результате погружения берегового рифа при условии постоянного роста его внешнего края в высоту. Крупнейшим в мире сооружением этого рода является Большой Барьерный риф, протягивающийся вдоль северо-восточной окраины Австралии более чем на 2000 километров. Если барьерный риф формируется вокруг небольшого погружающегося острова, то он, по мере погружения основания и продолжающегося наращивания внешнего края, преобразуется в кольцеобразный риф, или атолл.

Акватория, располагающаяся внутри атолла или отгороженная от открытого моря барьерным рифом, называется коралловой лагуной. В лагуне поселяются особые виды рифообразующих кораллов, которые в ходе своей жизнедеятельности создают еще один род рифовых построек - внутрилагунные рифы.

В большинстве случаев они имеют вид колонн или гигантских тумб, беспорядочно разбросанных в пределах лагуны и обычно именуемых pinnacles - англ. шпиц, островерхая башенка. Слившейся друг с другом pinnacles образуют более крупные по площади образования - коралловые банки (patches). Иногда внутрилагунные рифы образуются на гребнях подводных гряд, построенных приливными течениями.

Как в открытом океане, так и в береговых зонах тропических морей в изобилии разбросаны коралловые острова. Обычно считают, что коралловые острова построены кораллами, что это бывшие коралловые рифы. Однако это далеко не так. Хотя в океанах иногда и встречаются острова - поднятые коралловые рифы (остров Науру в Тихом океане, остров Тромлен в Индийском океане и другие), такие образования редки. Обычные же коралловые острова, в том числе и острова, располагающиеся на атоллах, представляют собой типичные островные бары, построенные в ходе деятельности морских волн из коралловых наносов - песка, гравия, гальки, иногда нагромождения глыб рифового известняка. К объяснению их образования в целом приложима схема формирования баров, которая была рассмотрена выше» (1).

1.5 Морские террасы

Поскольку уровень Мирового океана в четвертичное время благодаря сменам ледниковых и межледниковых эпох многократно изменялся, а также потому, что многие побережья подвержены вертикальным тектоническим движениям, наряду с современными береговыми линиями существуют также различные древние береговые формы, маркирующие абсолютные и относительные изменения уровня океана в недавнем геологическом прошлом. Комплексы таких береговых форм рельефа (древние клифы, реликтовые аккумулятивные формы) получили название древних береговых линий. Они могут располагаться на суше и соответствовать положениям уровня моря относительно более высоким, чем современный. Полосу суши, в пределах которой распространены «поднятые» древние береговые линии, вместе с современным берегом принято называть побережьем.

Древние береговые линии, соответствующие стояниям уровня моря более низким, чем современные и в настоящее время затопленные морем, являются реликтовыми элементами рельефа подводного берегового склона и шельфа.

Морфологически «поднятые» береговые линии чаще всего бывают выражены в виде морских террас. Террасы имеют вид ступеней, обычно вытянутых вдоль берега. В каждой террасе можно выделить такие элементы, как поверхность террасы, уступ, бровка и тыловой шов, фиксирующие высотное положение древней береговой линии (Рис. 13).

В зависимости от строения выделяются террасы аккумулятивные (полностью сложенные прибрежно-морскими отложениями), абразионные (сложенные только коренными породами), и цокольные (имеющие коренной цоколь, перекрытый морскими отложениями).

Высота террасы определяется по высоте ее тылового шва, то есть положению бывшей береговой линии. Довольно часто ее отождествляют с высотой бровки.

Это неправильно, так как высота бровки - величина случайная и зависит, прежде всего, от наклона поверхности террасы и от степени ее сохранности.

Для выяснения истории развития побережья составляют так называемые спектры террас, которые одновременно являются схемами сопоставления террас, выявленных на различных участках побережья (при помощи полевых наблюдений, инструментальных высотных привязок, нивелирования, анализа аэроснимков и так далее), и содержат информацию о характере и интенсивности вертикальных неотектонических движений.

Суждение о тектонических движениях выносится на основе выяснения причин возникновения террас. Если терраса сформировалась благодаря абсолютным изменениям уровня моря, ее высота на всем протяжении побережья должна быть одинаковой.

Отклонения от этой величины в ту или иную сторону означают, что данная терраса деформирована позднейшими тектоническими движениями. Таким образом, спектр морских террас можно рассматривать как инструмент для изучения неотектонических и современных вертикальных движений на морских побережьях» (1).

2. Аккумуляция

«В формировании береговой зоны основную роль играют ветровые морские волны. Рельеф волнового происхождения бывает двух типов: абразионный (соскабливание - от лат.) - там, где волны разрушают коренные породы и удаляют обломочный материал (этот процесс будет рассмотрен далее в работе), и аккумулятивный - там, где происходит накопление рыхлых наносов. Распространение этих двух типов берегов зависит от уклонов поверхности в береговой зоне.

Аккумулятивные берега характерны для низких побережий в местах относительно устойчивого длительного накопления морских наносов. На мелководьях, в отличие от открытого моря, где частицы воды совершают лишь колебательные движения, происходит возвратно-поступательное движение воды по очень уплощенным орбитам. При этом вода производит транспортировку и аккумуляцию наносов в сторону берега. Это обусловлено тем, что скорость движения воды к берегу больше, чем в обратном направлении, так как часть воды просачивается в песок и галечник.

Аккумулятивные формы береговой зоны весьма разнообразны, причем зависят от путей миграции наносов, т.е. их поперечного или продольного перемещения относительно берега.

Если волна перпендикулярна к берегу, то перемещение наносов происходит в прямом направлении, и в зоне прибоя возникает пляж, хотя часть обломочного материала уносится обратно.

При частичном разрушении волны в море на мелководье (забурунивании), параллельно основному направлению берега на некотором расстоянии от него образуется подводный бар в виде вала из песка, гравия и др. Протяженность берегов с барами составляет почти десятую часть общей протяженности берегов Мирового океана.

В зависимости от контура береговой линии, которая обычно извилистая, и угла встречи волны с берегом возникают определенные пути миграции наносов и образуются различные аккумулятивные формы.

По морфологическим признакам их делят на пять групп:

· примкнувшие формы, на всем своем протяжении непосредственно примыкающие к берегу: надводные террасы и наволоки;

· свободные формы - узкие полосы суши, примыкающие к берегу лишь одним своим концом, а затем отходящие от них под углом: косы, стрелки;

· замыкающие формы соединяются с берегом и корневой частью, и растущим концом: пересыпи и томболо (переймы);

· окаймляющие формы, образующиеся в результате изгибания кос в сторону берега и даже иногда причленения к берегу: петлевидные косы и двойные косы;

· отчленившиеся формы - образования, потерявшие связь с берегом: отчленившиеся устьевые бары и аккумулятивные острова на месте кос и других форм.

Таковы основные типы аккумулятивных форм низкой береговой зоны, создаваемые в результате волновой деятельности» (2).

Далее в работе будут рассмотрены процессы, влияющие на перемещение морских наносов.

2.1 Поперечное перемещение наносов

«Массы обломочного материала в береговой зоне, перемещаемого волнами и прибойным потоком, называются морскими наносами. Представим себе пологий подводный склон, сложенный частицами наносов одинаковой крупности имеющий на всем своем протяжении одинаковый уклон.

Волны походят к берегу под прямым углом. На глубине, равной половине длины волны, начинается деформация волн и проявляется их воздействие на частицы наносов, лежащие на дне (Рис. 7).

При слабой деформации перевес «прямых скоростей» над «обратными скоростями» еще невелик, но, поскольку частица находится на наклонном дне, к усилию обратного волнового движения прибавляется действие силы тяжести. В результате частица несколько сместится вниз по склону.

Чем ближе к берегу, тем сильнее асимметрия скоростей волновых движений, и в некоторой точке прямые скорости будут уже настолько значительными, что они полностью уравновесят суммарное воздействие обратных скоростей и силы тяжести. В результате в этой точке частица будет совершать только колебательные движения то вверх, то вниз по склону, не перемещаясь ни к берегу, ни от него.

Это - нейтральная точка. Совокупность нейтральных точек на подводном склоне называется нейтральной линией для наносов данной крупности.

Выше нейтральной точки перевес прямых скоростей над обратными не только компенсирует совместное действие обратных скоростей и силы тяжести, но превосходит его. В результате здесь образуется зона перемещения материала вверх по склону. В целом, таким образом, ниже нейтральной линии устанавливается зона выноса материала, который отлагается в нижней части подводного берегового склона, а выше нейтральной линии - зона выноса материала вверх по склону, который накапливается у берега.

Положение нейтральной линии, в свою очередь, не остается постоянным, так как углубление обеих зон обусловливает изменение углов наклона дна и глубин над склоном и, следовательно, смещение нейтральной линии. В конечном счете, обе зоны выноса сомкнутся, а профиль берега в целом, включая подводный береговой склон и собственно берег, приобретет вид закономерно вогнутой кривой. Такой профиль называется профилем динамического равновесия, поскольку в каждой его точке достигается такое соотношение уклонов дна, при котором они компенсируют преобладание прямых скоростей над обратными. Частицы наносов будут тогда находиться в движении, подобному тому, которое наблюдается в зоне нейтральной линии, но смещение их вниз или вверх по склону прекратится.

Динамическое равновесие не может быть достигнуто в природных условиях вследствие непостоянства и разнообразия действующих факторов. Приведенная схема только позволяет уяснить общие тенденции перемещения частиц наносов по профилю при походе волн под прямым углом к береговой линии» (1).

2.2 Пляж и сортировка материала в зоне действия прибойного

потока

«Скопление наносов в зоне действия прибойного потока называется пляжем. Обычно в соответствии с вышеописанными закономерностями пляж сложен более крупными наносами, чем подводный береговой склон. Для формирования пляжа имеют значение, отмеченное ранее убывание скоростей прибойного потока по мере его продвижения вверх по склону и соотношение скоростей прямого и обратного потоков. Вследствие того, что максимальные скорости прямого потока достигаются им в начале движения, именно здесь, близ зоны разбивания волн, накапливается самый крупный обломочный материал. Далее вверх по пляжу крупность наносов закономерно убывает.

По морфологическим признакам можно выделить пляжи полного и неполного профиля. Пляж полного профиля образуется в случае, если впереди формирующегося накопления наносов имеется достаточно свободного пространства. Тогда пляж приобретает вид берегового вала, чаще всего с отлогим и широким морским склоном и коротким и более крутым склоном, обращенным к берегу.

Если пляж формируется у подножья уступа, то образуется прислоненный пляж, или пляж неполного профиля, с одним склоном, обращенным в сторону моря.

Пляж - элементарная аккумулятивная форма, знание закономерностей образования и динамики которой позволяет разобраться в динамике и происхождении более сложных береговых аккумулятивных образований. Некоторые закономерности динамики пляжа при косом подходе волн к берегу будут рассмотрены ниже» (1).

2.3 Подводные валы и береговые бары

«При поперечном перемещении наносов возникают различные подводные и береговые аккумулятивные формы рельефа, прежде всего, формируется пляж. Нередко о том, что данный пляж или другая аккумулятивная форма образовались при поперечном перемещении наносов, можно судить по составу слагающего их материала.

Так, если береговая аккумулятивная форма сложена материалом преимущественно подводного происхождения (ракушей, коралловым песком и т.д.), очевидно, что питание ее осуществляется за счет поступления материала с подводного склона, то есть главным образом за счет поперечного перемещения наносов. С процессом поперечного перемещения наносов связано, как полагают, образование подводных валов - аккумулятивных форм, сложенных обычно песчаным материалом и протягивающихся вдоль берега параллельно друг другу (2-3, реже 5-6 валов). Высота валов от 1 до 4 метров при длине от нескольких сотен метров до нескольких километров.

Происхождение подводных валов связывают с частичным разрушением волн, так называемым забуруниванием, которое происходит на глубине, близкой к двойной высоте волны.

При неполном разрушении волна теряет часть энергии, и переносимый ею материал отлагается на дне в виде подводного вала. В отличие от прибоя при частичном разрушении волны волновое движение не прекращается, а лишь происходит изменение параметров волны в сторону уменьшения.

На отмелых берегах зона частичного разрушения волн может быть довольно широкой, и здесь наряду с динамическими зонами действия волновых колебаний и прибойного потока выделяют зону забурунивания.

Множественность подводных валов связана с тем, что волны разной балльности испытывают забурунивание на разных глубинах. Подводные валы как бы маркируют те зоны подводного склона, над которыми происходит частичное разрушение волн определенной балльности.

Пляжи, береговые и подводные валы - это так называемые элементарные аккумулятивные формы. Известны также гораздо более крупные аккумулятивные образования, происхождение которых обусловлено поперечным перемещением. Они называются береговыми барами или барьерами. Береговые бары сложены материалом донного происхождения, протягиваются на десятки, а то и сотни километров вдоль изрезанных низменных морских берегов и обычно отделяют от моря прибрежную акваторию, называемую лагуной. Подножья многих баров располагаются на глубинах 10-20 метров, а над водой они воздымаются на 5-7 , а то и на несколько десятков метров. Столь значительная высота бара достигается за счет дюн, нередко увенчивающих ее.

Если не считать эти навеянные образования, то в среднем относительная высота баров над их подножьем 15-30 метров, или 4-5 метров над уровнем моря. Бары очень широко распространены: 10 % от всей протяженности береговой линии Мирового океана приходится на берега, окаймленные барами.

Типичными примерами берегового бара могут служить Арабатская стрелка на западном побережье Азовского моря, очень крупные береговые бары Мексиканского и Гвинейского заливов.

Причины образования баров еще во многом неясны. Несомненно, лишь то, что они образовались за счет донного перемещения наносов. Можно предполагать, что их формирование связано с повышением уровня океана в послеледниковое время и выработкой подводного профиля, с перестройкой профиля затопленных равнин субаэральной аккумуляции.

Повсеместное распространение баров определенно указывает на планетарные причины их формирования.

В первом приближении образование берегового бара можно представить в следующем виде. Субгоризонтальные поверхности затопленных аккумулятивных равнин оказываются слишком отлогими, неудовлетворяющими условиям динамического равновесия в волновом поле. Волны, вырабатывая соответствующий профиль подводного склона, выносят в сторону берега большие массы рыхлого материала. В некоторой зоне формирующегося подводного берегового склона количество перемещенного материала с больших глубин оказывается столь значительным, что дальше весь он уже не моет перемещаться. Излишки перемещаемых наносов выпадают из движения и образуют подводную аккумулятивную форму - подводный бар. В течение некоторого времени подводный бар еще сохраняет способность перемещаться в сторону берега за счет пересыпания наносов с его морского склона на склон, обращенный к берегу. Однако сама форма в условиях стабилизации уровня моря становится препятствием для поступающих с подводного берегового слона наносов, которые, отлагаясь на ее морской стороне, способствуют разрастанию бара в ширину.

Одновременно с ростом подводного бара в ширину за счет набрасывания наносов на гребень и общего перемещения на меньшие глубины бар растет и в высоту, но до определенных пределов.

Этот предел обуславливается глубиной, на которой разрушаются волны и которая близка или равна двойной высоте волны. Следовательно, при стабильном положении уровня моря отсутствуют условия для превращения подводного бара в надводную аккумулятивную форму. В связи с этим можно считать, что образование береговых баров (или островных, под которыми разумеются цепочки аккумулятивных островов - участков гребня подводного бара, вышедших на поверхность) связано с изменениями уровня Мирового океана в новейшее время» (1).

2.4 Продольное перемещение наносов

«При подходе волн под косым углом к берегу возникает продольное, или вдольбереговое, перемещение наносов. Принципиальная схема этого процесса такова. Представим себе участок подводного склона с однородным уклоном, сложенный наносами одинаковой крупности. Волны походят к берегу под косым углом. При прохождении гребня волны над частицей наноса последняя должна смещаться вверх по склону по направлению распространения волн. Но из-за наклона дна частица переместится по равнодействующей обратного волнового движения и силы тяжести. Так, от одного волнового колебания к другому частица совершит путь по зигзагообразной траектории, то есть пройдет некоторое расстояние вдоль берега.

При косом подходе волн частицы наносов совершают вдольбереговое перемещение и в зоне пляжа. Прибойный поток, взбегая на пляж, первоначально сохраняет направление движения породившей его волны, но по мере приближения к вершине заплеска все больше отклоняется от этого направления под действием силы тяжести. Обратный поток сбегает по направлению наибольшего уклона. Таким образом, прибойный поток описывает на пляже асимметричную траекторию, напоминающую параболу, а вместе с ним по такой же траектории по пляжу вдоль береговой линии перемещается обломочная частица, подхваченная потоком.

Новый прибойный поток заставит переместиться ее вдоль берега еще дальше и так далее. В итоге за какой-то отрезок времени она пройдет определенный путь вдоль берега.

Длина пути частицы, как и путь продольного перемещения по подводному склону, за определенный отрезок времени, или скорость продольного перемещения, зависит от величины угла подхода волны к берегу. Если угол подхода равен 90^о, скорость продольного перемещения равна нулю.

Казалось бы, чем меньше угол похода, тем скорость продольного перемещения должна быть больше. Однако при малом угле похода волна должна будет пройти большее расстояние над мелководьем, а это приведет к большей потере энергии и потере наносодвижущей способности. Поэтому оптимальная величина угла похода - 45^о или близкая к этой величине.

До сих пор мы говорили о перемещении элементарной частицы. Но охарактеризованные закономерности присущи перемещению множества частиц, и при благоприятных условиях на пляже и на подводном береговом склоне происходит массовое перемещение наносов. Такое массовое перемещение наносов вдоль берега в одном направлении за длительный отрезок времени, например за год, получило название потока наносов.

Поток наносов характеризуется мощностью, емкостью и насыщенностью. Для понимания процессов размыва и аккумуляции важно также учитывать интенсивность поступления материала, питающего поток наносов. Источники поступления могут быть различными: материал, образующийся в результате разрушения волнами какого-либо участка берега, поступающий с верхней части берегового уступа за счет склоновых процессов, биогенный материал и др.

Мощность потока - это то количество наносов, которое реально перемещается вдоль берега за год. Емкостью называется то количество наносов, которое волны способны перемещать. Если мощность равна емкости, то это значит, что вся энергия волн или прибоя затрачивается только на транспорт. Тогда говорят, что поток наносов насыщен. Ни размыва берега, ни отложения наносов при этом не происходит. Следовательно, насыщенностью потока следует называть отношение мощности к емкости.

Если это отношение меньше 1, поток ненасыщен. Какая-то доля волновой энергии, свободной от работы по переносу материала, будет направлена на размыв берега.

Если емкость потока падает или она меньше, чем поступление наносов на данный участок, можно говорить о превышении интенсивности поступления наносов над емкостью потока. В результате часть материала прекращает движение и отлагается, образуется аккумулятивная форма» (1).

2.5 Образование аккумулятивных форм при продольном

перемещении наносов

«Из сказанного выше очевидно, что максимальная емкость потока наносов достигается при подходе волн к берегу под углом, близким к 45^о. если вследствие изменения контура берега происходит изменение угла подхода, емкость потока понижается, интенсивность поступления материала оказывается избыточной по отношению к ней, начинается аккумуляция материала. Такой случай возможен, например, если контур берега образует входящий угол абс (Рис. 9, А). Тогда за точкой перегиба контура б угол подхода приближается к 90^о, скорость перемещения резко сокращается, а со стороны, а материал продолжает поступать с прежней интенсивностью, начинается аккумуляция материала, образуется аккумулятивная форма заполнения входящего угла контура берега. Поскольку форма рельефа на всем своем внутреннем периметре примыкает к берегу, ее называют примкнувшей. К этой категории относятся различные аккумулятивные террасы в вершинах заливов, перед молами портов и др.

Падение емкости потока наносов может иметь место и при огибании им выступа контура берега (Рис 9, Б). При этом в точке б и за ней угол подхода волн резко уменьшается, а при еще большем отклонении береговой линии за выступом волны данного направления смогут подойти к берегу на этом участке только в результате дифракции - огибания выступа берега. При дифракции происходят растяжение фронта волны и понижение ее удельной энергии. И в том, и в другом случае емкость потока падает, образуется аккумулятивная форма - коса. Она причленяется к берегу только своей корневой частью, а растущее ее окончание (дистальное) остается свободным, поэтому коса называется свободной аккумулятивной формой.

Уменьшение емкости потока наносов может быть вызвано ослаблением волнения на участке берега, защищенном со стороны моря каким-либо препятствием, например островом (Рис. 9, В). Тогда в «волновой тени» начинается аккумуляция. Образуется аккумулятивная форма, которая в ходе своего роста может полностью перегородить пролив и причлениться дистальным концом к острову. Ее называют томболо или переймой. Такая форма может быть названа также замыкающей.

Другой тип замыкающей формы может образоваться, если берег защищен со стороны моря, далеко выступающим мысом. Тогда у входа в залив образуется замыкающая форма - пересыпь. Береговые бары, если они присоединены в одной или нескольких точках к выступам береговой линии, также становятся замыкающими аккумулятивными формами. Аналогичная форма может также образоваться, если коса, возникшая перед входом в залив, в ходе роста достигает противоположного берега залива.

Существующие в природе аккумулятивные береговые формы большей частью представляют собой либо усложненные варианты рассмотренных здесь случаев, либо комбинацию нескольких из них» (1).

3. Абразия

«До сих пор речь шла о транспортирующей и аккумулятивной деятельности морских волн и прибоя. Но эти же факторы нередко вызывают и разрушение берега. Разрушительная работа моря называется абразией» (1). «Абразионные берега возникают там, где береговой склон крутой и море глубокое. При этом волны подходят к берегу с большими запасами энергии, производя в зоне прибоя разрушение берега» (2). «Различают три вид абразии: механическую, химическую и термическую.

Механическая абразия - разрушение пород, слагающих берега, под действием ударов волн и прибоя и бомбардировки обломочным материалом, переносимыми волнами и прибоем. Это основной вид абразионной работы моря, который всегда присутствует при химической и термической абразии.

Химическая абразия - разрушение коренных пород, слагающих берег и подводный береговой склон, в результате растворения их морской водой. Основным условием проявления химической абразии, подобно карсту, является растворимость пород, слагающих берег.

Термическая абразия - разрушение берегов, сложенных мерзлыми породами или льдом, в результате отепляющего действия морской воды на лед, содержащийся в мерзлой породе или слагающий прибрежные ледники.

Мы уже знаем, что концентрация волновой энергии у мысов изрезанного берега и недонасыщение береговой зоны наносами способствуют возникновению абразионного процесса. Важнейшей предпосылкой развития абразионного берега является также крутой уклон исходного профиля подводного берегового склона. При этом условии расход энергии волны при прохождении ее над подводным береговым склоном происходит лишь в пределах узкой зоны дна, поэтому к береговой линии волны приходят с большими запасами энергии. При разрушении волн, то есть при прибое, который в данных условиях имеет особенно бурный характер, максимальное механическое воздействие на слагающие берег породы приходится на участок, непосредственно прилегающий к береговой линии. В результате здесь образуется выемка - волноприбойная ниша.

Дальнейшее углубление ниши приводит к обрушению нависающего над ней карниза. В зону прибоя поступает масса обломков породы. Они служат теперь материалом, при помощи которого прибой, бомбардируя ими образовавшийся уступ, еще интенсивнее разрушает берег.

Процесс выработки волноприбойной ниши и обрушения нависающего над ней карниза повторяется неоднократно. Постепенно вырабатывается вертикальный или почти вертикальный уступ - абразионный обрыв, или клиф. По мере отступания клифа под ударами волн и прибоя перед его подножьем вырабатывается слабо наклоненная в сторону моря площадка, называемая бенчем. Бенч начинается у самого подножья клифа, то есть у волноприбойной ниши, и продолжается также ниже уровня моря.

Чем больше идет отступание клифа, то есть чем дольше и интенсивнее работает абразия, тем положе становится та часть бенча, которая прилегает к клифу. Благодаря этому профиль абразионного берега постепенно приобретает вид выпуклой кверху кривой. Выположенная верхняя часть профиля становится все шире, и со временем волнами, для того чтобы достигнуть берега, приходится преодолевать очень широкую полосу образовавшегося мелководья. Большая затрата волновой энергии при прохождении над мелководьем приводит в конечном счете к затуханию, а затем и к полному прекращению абразии. Таким образом, абразия сама, по мере своего развития, создает условия, которые ставят предел абразионному процессу.

Скорость абразии оценивается величиной отступания бровки или подножья клифа за определенный отрезок времени, например за год.

Она зависит от параметров волн, но есть и ряд других условий, ее определяющих. Так, высокие берега отступают медленнее, чем низкие. Берега, сложенные более прочными породами, разрушаются медленнее, чем берега, сложенные рыхлыми или слабосцементированными породами. Замечено, например, что берега, сложенные кристаллическими изверженными породами, нередко вообще не обнаруживают сколько-нибудь заметных признаков отступания. Берега же, сложенные глинами, мергелями, суглинками, песками или слабосцементированными песчаниками, отступают очень быстро, на несколько метров в год» (1).

3.1 Выравнивание береговой линии

«Образование аккумулятивных береговых форм, с одной стороны, и срезание мысов абразией, с другой, ведут к выравниванию береговой линии. Поскольку береговая линия в современную геологическую эпоху формировалась в ходе послеледниковой трансгрессии Мирового океана, исходные очертания ее предопределялись ингрессией моря, то есть проникновением морских вод в понижения рельефа затопленной прибрежной суши. Это неизбежно должно было придать берегам изрезанные очертания. Такие берега получили название ингрессионных. Их индивидуальные отличия определялись, прежде всего, различиями факторов, обусловивших расчленение рельефа прибрежной суши. Можно назвать следующие наиболее распространенные типы ингрессионных берегов (Рис. 11).

1. Фиордовые берега, образовавшиеся в результате затопления ледниковых долин прибрежных горных стран. Названы так потому, что для них характерны фиорды - узкие и длинные извилистые заливы, образующиеся при ингрессии моря в бывшие ледниковые троги (берега Норвегии, Канады, Новой Земли).

2. Шхерные берега, образовавшиеся при затоплении низких ледниково-денудационных равнин; шхерами называют совокупность мелких скалистых островов, представляющих собой подтопленные бараньи лбы или «курчавые скалы», узких проливов и заливов.

Иногда такие островки могут представлять собой подтопленные ледниковые отторженцы, друмлины, конечно-моренные образования.

3. Риасовые берега, возникшие при затоплении прибрежных отрезков речных долин горных стран; риасы - это узкие извилистые заливы, образовавшиеся в результате ингрессии моря в речные долины. Яркими примерами риасов являются Севастопольская бухта, многочисленные заливы Приморья на Дальнем Востоке.

4. Лиманные берега, образовавшиеся в результате подтопления речных долин низменных прибрежных равнин. Заливы, возникающие при этом, называют лиманами. Типично лиманный берег у северо-западного Причерноморья.

5. Берега далматинского типа, возникшие при подтоплении складчатых структур, имеющих простирание, близкое к общему направлению берега. При этом образуются причудливые архипелаги вытянутых вдоль общего направления берега островов, так же ориентированные полуострова, заливы «молотообразных» очертаний, с узкими входами, разветвляющиеся в обе стороны от устья. Яркие примеры - побережья Далмации (Адриатическое море), южного острова Новой Земли.