Никпойнт
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( декабрь 2015 г. ) |
В геоморфологии точка пересечения или точка пересечения — это часть реки или канала , где наблюдается резкое изменение русла уклона , например, водопад или озеро . Точки пересечения отражают различные условия и процессы на реке, часто вызванные предыдущей эрозией из-за оледенения или различий в литологии . В модели цикла эрозии узловые точки продвигаются на один цикл вверх по течению или вглубь суши, заменяя более старый цикл. [1] Перелом, который возникает в начале (самом дальнем восходящем участке) канала, называется « вырезом головы» . [2] Срезы, приводящие к направленной эрозии, являются признаком нестабильных расширяющихся дренажных объектов, таких как активно разрушающиеся овраги. [3]
Точки пересечения также встречаются на других планетных телах, которые ранее имели или в настоящее время имеют поверхность жидкости, а именно на Марсе. [4] и Титан . [5] На Марсе точки пересечения имеют общую высоту, что предполагает общий уровень моря для бывшего марсианского океана . [4] На Титане горные долины, прилегающие к современным углеводородным морям, свидетельствуют о наличии узловых точек и недавних изменениях уровня моря . [5]
Формирование
[ редактировать ]Точки пересечения образуются под влиянием тектоники, истории климата и/или литологии. [6] Например, поднятие вдоль разлома, по которому течет река, часто приводит к необычно крутому изгибу русла, известному как зона разрыва . Оледенение, приводящее к образованию висячих долин, часто становится лучшим местом для уязвимых мест. Если литология породы меняется, например, сланец среди магматической породы, эрозия будет происходить более устойчиво в более мягкой породе, чем в окружающей, более твердой породе.
Базовый уровень — это высота поверхности водоема, в который в конечном итоге впадает река, обычно океан. Падение базового уровня приводит к тому, что речная система врезается в ландшафт. Этот разрез начинается при образовании перегиба, и его миграция вверх по течению во многом зависит от площади водосбора (и, следовательно, стока реки), материала, через который он прорезается, и того, насколько большим было падение уровня основания. [7]
Современные примеры
[ редактировать ]
В число ключевых точек входят как водопады, так и некоторые озера. Эти особенности характерны для рек с достаточным уклоном , т.е. с достаточным изменением высоты над уровнем моря по всей их длине, чтобы способствовать деградации .
Под влиянием литологии
[ редактировать ]Изменения в устойчивости подстилающих пород влияют на развитие реки, протекающей по коренным породам, поскольку воды размывают разные типы пород с разной скоростью. Водопад Виктория на реке Замбези является ярким примером этого. Ущелья, видимые на спутниковых снимках, иллюстрируют эрозионные процессы, лежащие в основе формирования водопада. Здесь большая часть поверхности скал представляет собой массивный базальтовый подоконник с большими трещинами, заполненными легко выветриваемым песчаником , которые видны по течению Замбези по суше. Ущелья ниже по течению от водопада , по которым он течет, со временем были размыты под действием воды.
Под влиянием тектонической активности
[ редактировать ]На всей территории Новой Зеландии тектонические поднятия и разломы активно способствуют возникновению переломных моментов и спадов. Система реки Вайпуа на Северном острове была изучена и использована для создания математических моделей для прогнозирования поведения узловых точек. [8] Исследование показало прямую корреляцию между площадью водосбора в верхнем течении и скоростью миграции, в результате чего были получены смоделированные данные, близко аппроксимирующие собранные данные. Система реки Вайпуа прорезает отложения по большей части , а не скальные породы .
Под влиянием ледниковой деятельности
[ редактировать ]
Резкие изменения уклона являются обычным явлением для рек, протекающих по сильно изрезанному ландшафту, оставшемуся после отступления ледников . Этому способствуют ледниковые долины , а также изостатический отскок, возникающий в результате выноса массы ледникового льда.
Ниагарский водопад на границе США и Канады является характерным примером переломного момента. Миграция водопада замедлилась примерно с 1 м в год по состоянию на 1900 год до современных 10 см в год. [9] Водопады, особенно водопад «Подкова» , очень крутые и вызваны оледенением . Сами Великие озера лежат во впадинах, оставленных ледниками, поскольку земная кора все еще восстанавливается .
Водопад Брайдалвейл в Йосемитской долине , Калифорния, льется через край висячей долины .
Палеоморфология
[ редактировать ]
Свидетельства переломного момента в геологическом прошлом могут быть сохранены в форме коренной породы под любыми последующими отложениями, а также в осадочных отложениях, оставшихся неизмененными в результате деятельности человека или другой деятельности. Озера обычно со временем заполняются отложениями, но водопады часто разрушаются. Сегодня существует несколько очевидных и сухих примеров доисторических проблем.
Свидетельства масштабного доисторического наводнения
[ редактировать ]Сухой водопад , пропасть длиной 3,5 мили в центре Вашингтона , является примером древнего переломного момента. Геологические данные убедительно свидетельствуют о том, что вода, образовавшая эту особенность, текла через Каналированные Скабленды , вырываясь из ледникового озера Миссула во время события, известного как наводнение Миссулы, и попадала в ущелье реки Колумбия .
Свидетельства в карстовой топографии
[ редактировать ]На реке Аппер-Камберленд , штат Теннесси , существует ряд гидрологически заброшенных пещер , в которых до сих пор содержатся отложения речных отложений. Эти пещеры были объектом попыток измерить скорость миграции узлов вдоль реки, а также приблизительно оценить расход реки с течением времени. [10] В карстовой топографии падение уровня реки влияет не только на ее русло ; поскольку на определенном уровне больше не течет вода, пещеры и уровень грунтовых вод локально упадут до нового уровня.
Свидетельства масштабного падения базового уровня
[ редактировать ]Можно видеть, что крупные стоки в океаны по всему миру продолжаются над сушей, которая когда-то была обнажена, будь то из-за тектонического опускания, повышения уровня моря или других факторов. Батиметрические изображения доступны для большей части западного побережья Соединенных Штатов, и, в частности, дно океана недалеко от берегов рек на северо-западе Тихого океана демонстрирует такие подводные особенности.
В некоторых местах в этих затопленных речных руслах и долинах до сих пор сохранились перемычки. Исследование, проведенное в Средиземноморском бассейне [7] сосредоточился на таких функциях. Здесь врез был вызван закрытием Средиземного моря в конце миоцена . Это внезапное отсутствие притока океанской воды привело к уменьшению объема бассейна и увеличению солености , и в результате падения уровня поверхности многие реки, которые до сих пор впадают в Средиземное море, начали врезаться. [7]
Движение
[ редактировать ]Как это наблюдается во многих крупных водопадах, точки пересечения перемещаются вверх по течению из-за эрозии коренных пород. [11] оставляя за собой глубокие каналы и заброшенные поймы рек , которые затем становятся террасами . Отступление ключевой точки легко продемонстрировать в некоторых местах, затронутых послеледниковой изостатической реакцией и относительным падением уровня моря, например, в Шотландии . В других районах датировка обнаженных террас коренных пород более соответствует пространственно однородному врезанию и сохранению зоны разрыва примерно в одном и том же месте.
Река, получившая или потерявшая потенциальную энергию из-за изменившегося уклона , затем приступит к устранению узловых точек своей системы путем либо эрозии (в случае водопадов; полученная потенциальная энергия), либо осаждения (в случае озер; потеря потенциала). энергии), чтобы река вновь обрела свой гладкий вогнутый градуированный профиль.
Скорость миграции узловых точек в случае водопадов обычно колеблется от 1 мм до 10 см в год, но бывают и исключительные значения. [7]
Математическое моделирование
[ редактировать ]Распространение узловых точек обычно моделируется с помощью полуэмпирического степенного закона потока , где размер водосборного бассейна используется в качестве показателя расхода , который, в свою очередь, имеет положительную нелинейную корреляцию со скоростью миграции узловых точек.Оба аналитические [12] и численные решения [13] были предложены для решения степенного закона потока .
Автоматизированное извлечение в ГИС
[ редактировать ]Точки и зоны пересечения 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 субъективны и требуют трудоемкой обработки данных. Решением этих проблем является инструмент, разработанный для ArcGIS, под названием Knickzone Extraction Tool (KET), который значительно автоматизирует процесс извлечения. [14]
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Тинклер, Кейт Дж. (2004). «Никпойнт». В Гуди, А.С. (ред.). Энциклопедия геоморфологии . стр. 595–596.
- ^ Бирман, Пол; Монтгомери, Дэвид (2013). Ключевые понятия геоморфологии .
- ^ Найтон, Дэвид (1998). Речные формы и процессы, новый взгляд .
- ^ Jump up to: а б Дюран, Серджио; Култхард, Том Дж.; Бэйнс, Эдвин Р.К. (22 октября 2019 г.). «Точки пересечения марсианских каналов указывают на прошлые уровни океана» . Научные отчеты . 9 (1): 15153. Бибкод : 2019НатСР...915153Д . дои : 10.1038/s41598-019-51574-2 . ISSN 2045-2322 . ПМК 6805925 . ПМИД 31641171 .
- ^ Jump up to: а б Лукас, Антуан; Ааронсон, Одед; Деледалле, Чарльз; Хейс, Александр Г.; Кирк, Рэндольф; Ховингтон-Краус, Эльпита (2014). «Понимание геологии и гидрологии Титана на основе улучшенной обработки изображений данных Cassini RADAR» . Журнал геофизических исследований: Планеты . 119 (10): 2149–2166. Бибкод : 2014JGRE..119.2149L . дои : 10.1002/2013JE004584 . ISSN 2169-9100 .
- ^ Пол Р. Бирман, Дэвид Р. Монтгомери. Ключевые понятия геоморфологии , Фриман, 2013 г. ISBN 978-1429238601
- ^ Jump up to: а б с д Логе, Николя; Ван Ден Дрише, Жан (15 мая 2009 г.). «Модель волнового поезда для миграции узловых точек» . Геоморфология . 106 (3–4): 376–382. Бибкод : 2009Geomo.106..376L . дои : 10.1016/j.geomorph.2008.10.017 .
- ^ Кросби, Бенджамин Т.; Уиппл, Келин X. (6 декабря 2006 г.). «Зарождение и распространение узловых точек в речных сетях: 236 водопадов на реке Вайпаоа, Северный остров, Новая Зеландия». Геоморфология . Гидрология и геоморфология коренных рек. 82 (1–2): 16–38. Бибкод : 2006Geomo..82...16C . дои : 10.1016/j.geomorph.2005.08.023 .
- ^ Хаякава, Юичи С.; Мацукура, Юкинори (15 сентября 2009 г.). «Факторы, влияющие на скорость спада Ниагарского водопада с 19 века» . Геоморфология . 110 (3–4): 212–216. Бибкод : 2009Geomo.110..212H . дои : 10.1016/j.geomorph.2009.04.011 . hdl : 2241/103715 .
- ^ Энтони, Дарлин М.; Грейнджер, Дэррил Э. (20 сентября 2007 г.). «Эмпирическая формулировка силы потока для отступления в критических точках флювиокарста Аппалачского плато». Журнал гидрологии . 343 (3–4): 117–126. Бибкод : 2007JHyd..343..117A . doi : 10.1016/j.jгидроl.2007.06.013 .
- ^ Пол Бирман, Милан Павич, Э-ан Дзен и Марк Каффи, Определение скорости и характера разрезов коренной породы крупными реками. Архивировано 13 сентября 2007 г. в Wayback Machine.
- ^ Ройден, Ли ; Перрон, Тейлор (2 мая 2013 г.). «Решения уравнения мощности потока и их применение к эволюции продольных профилей рек». Дж. Геофиз. Рез. Земной прибой . 118 (2): 497–518. Бибкод : 2013JGRF..118..497R . дои : 10.1002/jgrf.20031 . hdl : 1721.1/85608 . S2CID 15647009 .
- ^ Кэмпфортс, Бенджамин; Говерс, Джерард (8 июля 2015 г.). «Сохраняя преимущество: численный метод, позволяющий избежать размазывания узловых точек при решении степенного закона потока» . Дж. Геофиз. Рез. Земной прибой . 120 (7): 1189–1205. Бибкод : 2015JGRF..120.1189C . дои : 10.1002/2014JF003376 .
- ^ Захра, Туба; Паудель, Уттам; Хаякава, Юичи; Огучи, Такаши (24 апреля 2017 г.). «Инструмент извлечения зон сбоев (KET) — новый набор инструментов ArcGIS для автоматического извлечения зон сбоев из ЦМР на основе многомасштабных градиентов ручьев» . Открытые геолого-геофизические исследования . 9 (1): 73–88. Бибкод : 2017OGeo....9....6Z . дои : 10.1515/geo-2017-0006 . ISSN 2391-5447 .
| Масштабные функции | |
|---|---|
| Аллювиальные реки | |
| Коренная река | |
| Кровати | |
| Региональные процессы | |
| Механика | |
