עמקי הנהר כאחת מצורות התבליט של פני כדור הארץ הם נושא למחקר של גיאומורפולוגיה. מגוון הנושאים המעניינים את הדיסציפלינה הגיאולוגית והגיאוגרפית הזו כולל את חקר המקור, האבולוציה והמבנה של עמקי נהרות, הדינמיקה והמאפיינים האופייניים שלהם.
מהו עמק הנהר?
עמקי הנהר הם בין צורות הקרקע השליליות. זהו שמם של שטחי הפנים המאופיינים בירידה יחסית במפלס. העמקים מאופיינים בצורה לינארית מוארכת, מסובכת במידה מסוימת על ידי פיתולים. לכל אורכם, לעמקים יש שיפוע אחיד בדרך כלל.
מבנה עמק הנהר תלוי בשילוב של תנאים פיזיים וגיאוגרפיים ומאפיינים גיאולוגיים הטבועים באזור שדרכו זורם הנהר. הפעולה המשולבת של גורמים אלו יכולה להשתנות עם הזמן, ושינויים כאלה משפיעים גם על המורפולוגיה של העמק.
בראשית ופיתוח עמקים
מקורם של עמקי הנהר אולילהיות קשורה לנוכחות של תנאים טקטוניים התורמים להיווצרות של נהר (קפלים ושבר מסוגים שונים) או לתנועת קרחונים. אולם הגורם העיקרי וההכרחי בהופעתו של העמק הוא עבודת המים הזורמים, פעילותם השוחקת.
ישנם סוגים כאלה של שחיקת מים שקובעים את מבנה עמק הנהר, כמו:
- תחתית, כתוצאה מכך הנחל מתרסק אל פני השטח ובונה שקע. דומיננטי בשלבים הראשונים של התפתחות העמק, כאשר הנהר עדיין מונח.
- רוחבי, מתבטא בשטיפת הגדות בזרימת המים, המובילה להרחבת העמק. סוג זה של שחיקה בולט יותר כאשר הנהר נכנס לשלב הבשלות. בשלב זה, שיפוע הנהר יורד משמעותית ככל שהוא מתקרב לפרופיל שיווי המשקל ביחס למפלס האגן אליו הוא זורם (מה שנקרא בסיס שחיקה). בהשפעת שחיקה רוחבית, זרימת המים יוצרת פיתולים - פיתולי הזרם.
כשהנהר מתחיל להיסחף, לצמוח, ליצור מספר רב של זקנות ביצניות, זה אומר שהוא הגיע לגיל מבוגר. עמק הנהר הופך רחב ביותר, והזרם מאט. הפרופיל של נהר ישן כזה כבר קרוב ככל האפשר לבסיס השחיקה.
אלמנטים של מורפולוגיה של העמק
בתהליך האבולוציה של הנהר נוצרים המרכיבים העיקריים של מבנה עמק הנהר. נאפיין בקצרה כל אחד מהם.
- זרם - קטע בעמק שדרכו מתבצעת זרימת המים העיקרית. הוא נכבש על ידי הנהר בתקופות של שטפונות.עונות השנה. האלמנטים היציבים של הערוץ הם התחתית והבנקים.
- מישור הצפה - קטע מוגבה יותר של העמק, מוצף במהלך השיטפון. לפעמים מישור ההצפה נקרא מרפסת האחו של הנהר. בגבולותיו, ישנה גלישה קרובה לתעלה או סחף שנוצרה על ידי משקעים חוליים וסחיניים.
- טרסות הן מישורי שיטפונות משובצים לשעבר שהיו מלאים במים בשלבים קודמים של התפתחות העמק, כאשר הנהר חתך אל פני השטח במידה פחותה עוד יותר. טרסות עשויות להיות פתוחות או קבורות על ידי שקיעה שלאחר מכן.
- החופים הילידים הם קצוות הגבול של העמק. מפלסם עולה על מרפסת הנהר העליונה, הקדומה ביותר.
הערוץ ומישור ההצפה מיוחסים למצע, או לתחתית העמק, והטרסות, יחד עם הגדות הראשוניות, למורדותיו.
פרופילי עמק הנהר
בהתאם לחתך שמתחתיו נחשבת צורה זו של תבליט קרקע, מובחנים המאפיינים המבניים של הפרופילים האורכיים והרוחביים של עמקי הנהר.
פרופיל אורכי הוא קטע של עמק הנמשך לאורכו לאורך קו הנקרא thalweg המחבר את הנקודות הנמוכות ביותר של המיטה, כלומר לאורך העומק הגדול ביותר. פרופיל האורך משקף פרמטרים של עמק הנהר כמו הטבילה - הפרש הגבהים בקטע מסוים ולאורך כל האורך - והשיפוע, מובן כיחס בין הטבילה לאורך הקטע הנבדק.
פרופיל הצלב הוא קטע מהעמק במישור המאונך לכיוונו. זהו אינדיקטור חשוב לסוג המורפולוגי של עמק הנהר.
סוגיםפרופילים של עמקים לאורך חתך האורך
במבנה של פרופילי האורך של עמקי נהרות, נבדלים מספר סוגים בהתאם לאופן הפצת המדרונות לאורכו של העמק:
- פרופיל ישר נוצר כאשר לנהר לכל אורכו יש שיפוע קרוב לאחיד. מבנה כזה של העמק ניתן למצוא בעיקר בנהרות קטנים.
- הפרופיל המדורג מאופיין בהבדלי המדרונות בחלקים מסוימים של העמק. הוא טבוע בנהרות מפלים, פלגי מים היוצרים מפלים, מגיעים או זורמים דרך אגמים זורמים.
- לפרופיל קעור עדין יש מראה כללי של עקומה קעור לא אחיד. סמוך למקור, קו זה תלול יותר; ככל שהוא מתקרב אל הפה, הוא הופך שטוח יותר ויותר. פרופיל כזה של הקרקעית מתפתח בנהרות בוגרים, שמסלולם מוגבל ברובו לאזורים שטוחים ורגועים מבחינה טקטונית.
- לשגיאה, או פרופיל קמור, שנצפה לעתים רחוקות למדי, יש שיפוע קל בחלקו העליון של הנהר ושיפוע משמעותי בחלקו התחתון של העמק.
מידת הקירוב הגדולה ביותר לפרופיל שיווי המשקל האידיאלי אופיינית לצורה הקעורה בצורה חלקה של ערוגת העמק, אולם במציאות, בשל הפעולה המשולבת של גורמים רבים, יש לפרופיל תמיד אלמנטים של מבנה מדורג.
דוגמה לפרופיל מורכב מדגימה את המאפיינים המבניים של עמק נהר המיסיסיפי - אחד מעורקי המים הגדולים בעולם. עמק הנהר מחולק מורפולוגית למיסיסיפי העליון והתחתון, הנבדלים ביניהם במבנה. לראשון ישפרופיל מדורג עם הרבה ספים ושסעים; השני הוא עמק שטוח בולט, רחב ומשופע במתינות. עקב סחופת עזה, הנהר שינה שוב ושוב את מסלולו ואת המקום בו הוא זורם למפרץ מקסיקו - תופעה זו ידועה בשם "נדודי דלתא".
עמקים מורכבים, כאילו מורכבים מקטעים בעלי מבנה ומקור שונים, טבועים כמעט בכל הנהרות הגדולים: האמזונס, הנילוס, הדנובה, הוולגה, יניסאי ועוד רבים אחרים.
סיווג עמקים לפי פרופילים רוחביים
- עמק בצורת V בקטע בעל צורה משולשת. פרופיל כזה נקרא גם לא מפותח. עמקים מסוג זה, ככלל, צעירים, ומתרחשים בהם העמקה אינטנסיבית של הקרקעית והרס מדרונות עקב תהליכי קריסה, טלוס וכו'. לעמקים האלה אין טרסות ומישור שיטפונות בולט.
- עמק עם פרופיל פרבולי. החלק התחתון שלו מעוגל למדי, המדרונות ארוכים, אבל הם לא מראים מבנה מדורגים. היווצרותם קשורה לעבודה של זרימות מים עוצמתיות, היוצרות כמות גדולה של סוגים שונים של משקעים רופפים.
- בעמק הטרפז יש טרסות מפותחות ומשקעים עבים. הימצאותו של מבנה מדורג מדורג מעידה על היסטוריה מורכבת וארוכה, שבמהלכה התחלפו תקופות עם דומיננטיות של שחיקה, שהרחיבה והעמיקה את קרקעית העמק.תקופות של שקיעה. רוחב העמק יכול להיות גדול בסדר גודל מרוחב אפיק הנחל.
- העמק בצורת מרזב שונה מהסוג הקודם ברוחב גדול עוד יותר ובשיפועים עדינים יותר. בהיסטוריה של עמקים כאלה שררו עידנים של הצטברות משקעים.
- סוג פלנימורפי של עמק עם גבולות לא ברורים, מספר רב של ערוצים וזרועות אופייני לנהרות גדולים וישנים מאוד.
גיאולוגיה ומבנה עמקי הנהר
הטקטוניקה של האזור ממלאת תפקיד משמעותי מאוד בעיצוב המאפיינים של עמק הנהר. הימצאות מבנים כמו תקלות או תקלות תורמות להיווצרותו, ואזורי הריסוק בהם נתקלת זרימת המים בדרכה מאיצים את תהליך השחיקה. אופי הקפלים הטקטוניים והכיוון שלהם ביחס לציר העמק משפיעים על הסימטריה של הפרופיל הרוחבי שלו. לפיכך, עמקים הנוצרים לאורך תקלות הם לרוב א-סימטריים, בעוד אלה העוברים לאורך קפל אנטי-ליין או סינקליני, להיפך, הם סימטריים.
מבנה העמק תלוי גם בהרכב הסלעים המרכיבים את מיטתו, שכן סלעים מסוגים שונים רגישים לשחיקה בדרגות שונות. סלעי חרסית תואמים מקלים על שחיקה, העמקת הקרקעית ושטיפת הגדות. אם הזרימה פוגעת במחשופים סלעיים של סלעים יציבים, נוצרים מפלים בפרופיל האורך של העמק.
המשמעות המעשית של השאלה
הכרת מבנה העמק הכרחית בעת תכנון מבנים הידראוליים, למשל, בעת חישוב מאפייני החוזק של סכרים והספק של תחנות כוח הידרואלקטריות.חשוב לא פחות בבניית גשרים, כבישים ובפיתוח אזורים סמוכים לנהרות.
לימוד המורפולוגיה של עמקים חשוב גם להערכה נכונה של העמידות בפני שחיקת מים של קרקע בתוך עמקי נהרות. עמקי נהרות קדומים וקבורים נחקרים לבניית מבנה בחקר מי תהום ומרבצי מינרלים סחף.
ביסוס הסטרטיגרפיה של מרבצים רבעוניים, ביצוע שחזורים פליאוגאוגרפיים ונושאים מדעיים רבים אחרים, בתורם, לא יכול לעשות בלי לקחת בחשבון את המבנה של עמקי הנהר. כפי שניתן לראות בקלות, הוא נדרש לפתרון המגוון הרחב ביותר של בעיות אקדמיות ויישומיות.
