Ewolucja zboczy - Hillslope evolution

Ewolucja Hillslope to zmiany tempa erozji, stylów erozji i formy zboczy wzgórz i gór w czasie.

Modele koncepcyjne

Przez większą część XX wieku szeroko rozpowszechniono trzy modele ewolucji stoku wzgórza: spadek stoku, wymiana stoku i cofanie się zbocza równoległego. Do lat pięćdziesiątych modele ewolucji form skarp były „centralne” w geomorfologii . Współczesne rozumienie jest takie, że ewolucja zboczy jest znacznie bardziej złożona niż wynikają z klasycznych modeli spadku, wymiany i cofania się.

Spadek nachylenia

Spadek nachylenia został zaproponowany przez Williama Morrisa Davisa w swoim cyklu teorii erozji . Polega na stopniowym zmniejszaniu kąta nachylenia w miarę zwalniania nacięcia strumienia . Jest to związane z łagodniejszymi zboczami, które gromadzą się wraz z drobnoziarnistym regolitem pochodzącym z wietrzenia .

Wymiana skarpy

Wymiana skarpy po raz pierwszy zaproponowana przez Walthera Pencka, kwestionująca pomysły Davisa dotyczące zagospodarowania skarp. Wymiana skarp opisuje ewolucję skarp, która jest związana z malejącym współczynnikiem erozji ogólnej ( denudacji ). Rozpoczyna się spłaszczeniem najniższego zbocza, które rozchodzi się w górę i do tyłu, powodując cofanie się najwyższego zbocza i zmniejszanie jego kąta, podczas gdy pozostaje bardziej stromy niż dolne części.

Wycofanie się na równoległym zboczu

Zbocza będą ewoluować poprzez równoległe cofanie się, gdy siła masy skalnej zbocza pozostaje stała, a podstawowe szczątki, takie jak kość skokowa , są stale usuwane. W rzeczywistości jednak tak jednolita wytrzymałość skały jest rzadkością. Wytrzymałość skał jest związana z wietrzeniem i wietrzeniem do klimatu, więc na dużych odległościach lub w długim okresie czasu cofanie się zboczy jest mało prawdopodobne, aby pozostało w pełni równoległe w przypadku braku kontroli strukturalnej, która mogłaby utrzymać równoległe cofanie się. Taka kontrola strukturalna jest jednak często spotykana na obszarach, gdzie twarde poziome warstwy skalne bazaltu lub twardej skały osadowej leżą na miękkich skałach. Zbocza, na które ma wpływ strukturalna kontrola trwałej skały przykrywkowej, zwykle przestają ewoluować przez równoległe cofanie się dopiero po całkowitym ubytku erozji leżących nad nimi twardych warstw pokrywających bardziej miękkie skały.

Równoległe zbocze i cofanie się skarp , choć proponowane przez wczesnych geomorfologów, było szczególnie popierane przez Lestera Charlesa Kinga . Król uważany skarpa rekolekcje i koagulacja frontony w pediplains a dominujące procesy na całym świecie. Dalej twierdził, że spadek zbocza był szczególnym przypadkiem rozwoju zbocza, obserwowanym tylko w bardzo słabych skałach, które nie mogły utrzymać skarpy . Zbocza, które są wypukłe w górę i wklęsłe w dół i nie mają wolnej powierzchni, były uważane przez Kinga za formę, która stała się powszechna w późnym trzeciorzędzie . King twierdził, że było to wynikiem wolniej działającego zmywania powierzchni powodowanego przez dywany z trawy, co z kolei spowodowałoby stosunkowo większe pełzanie gleby .

Nierówna aktywność

Pogląd, że zbocza na danym obszarze nie rozwijają się jednocześnie, nazywa się nierówną aktywnością. Colin Hayter Crick , który ukuł ten termin, zaproponował, że nierówną aktywność można regulować usuwając gruz u podnóża zboczy. W następstwie tej myśli erozji przez morze i migrację bocznych strumieni mają pierwszorzędne znaczenie, ponieważ procesy te są skuteczne w usuwaniu gruzu. Nierównomierna aktywność oznacza również duże dysproporcje między erozją strumieni w pobliżu kanałów i pozornie niezmienionych wyżyn, a także między górnymi wodami o ograniczonej erozji a bardziej aktywnymi środkowymi i dolnymi biegami strumieni. Z tego wynika, że ​​krajobrazy i zbocza z ograniczoną erozją rzeczną w wielu przypadkach można uznać za stagnację w swojej ewolucji.

Modele numeryczne

W przeciwieństwie do wczesnych modeli koncepcyjnych, które próbują przewidzieć nachylenie z wielu modeli numerycznych erozji skupiają się na opisie tego, co dzieje się w danym momencie i nie zajmują się zmianami formy.

Średnie tempo erozji dla zbocza oszacowano za pomocą modeli numerycznych. Używając równania przenikania ciepła Fouriera jako szablonu WEH Culling rozumował, że strumień masy przez gradient wysokości zbocza można by opisać w podobny sposób, jak:

Równanie (1) q̃ = −K∇z

Po lewej stronie znajduje się strumień osadu, który jest objętością masy, która przechodzi przez linię w każdej jednostce czasu (L ³ /LT). K jest stałą szybkości (L ² / T) i ∇z gradientu lub różnica poziomów między dwoma punktami na zboczu podzielonego ich odległości poziomej. Model ten sugeruje, że strumienie osadów można oszacować na podstawie kątów nachylenia ( ∇z ). Wykazano, że jest to prawdziwe w przypadku stoków o małym kącie. W przypadku bardziej stromych zboczy nie można wywnioskować przepływów osadów. Aby sprostać tej rzeczywistości, można zastosować następujący model dla stoków o dużym kącie:

Równanie (2) q̃ = −K∇z/1 − (| ∇z |/ S _c ) ²

S _c oznacza tu krytycznej gradientu, który, w którym erozji i zanieczyszczeń strumienie ucieka. Model ten pokazuje, że gdy ∇z jest daleko od S _c , zachowuje się jak równanie 1. Wręcz przeciwnie, gdy ∇z zbliża się do S _c, szybkość erozji staje się niezwykle wysoka. Ta ostatnia cecha może reprezentować zachowanie się osuwisk na stromym terenie.

Przy niskich szybkościach erozji zwiększone wcięcie strumienia lub rzeki może spowodować, że łagodne zbocza przekształcą się w formy wypukłe. Formy wypukłe mogą zatem pośrednio odzwierciedlać przyspieszone wypiętrzenie skorupy ziemskiej i związane z nią przecięcie rzeki. Jak pokazuje równanie 2, kąt stromych zboczy zmienia się bardzo niewiele, nawet przy bardzo dużym wzroście szybkości erozji, co oznacza, że ​​nie jest możliwe wywnioskowanie szybkości erozji z topografii na stromych zboczach poza sugestią, że są one znacznie wyższe niż dla stoków o niższym kącie.

Wzgórza paraboliczne

Począwszy od prac Grove'a Karla Gilberta (1909) i Williama Morrisa Davisa (1892), od dawna uważano, że wypukłe lub paraboliczne wzgórza pokryte płaszczem glebowym odzwierciedlają stacjonarne warunki równowagi produkcji gleby i erozji gleby . W przeciwieństwie do tego, co równowaga między funkcjami szybkości erozji opisanymi powyżej a funkcją produkcji gleby powinna sugerować, że głębokość gleby może się znacznie różnić na wzgórzach parabolicznych w wyniku stochastycznego wietrzenia podłoża skalnego w glebie. Oznacza to, że oczekiwane tempo tworzenia gleby z funkcji produkcji gleby może się znacznie różnić w krajobrazie w równowadze geomorficznej.

Wypukłe wzgórza często kojarzą się z torsami . Modelowanie numeryczne wskazuje, że w warunkach peryglacjalnych szerokie, niskokątne, wypukłe szczyty wzgórz mogą uformować się w ciągu co najmniej milionów lat. Podczas ewolucji tych zboczy oblicza się, że bardziej strome zbocza początkowe powodują powstawanie licznych torowisk w trakcie obniżania i poszerzania wypukłego obszaru. Obecność licznych torów wskazywałaby zatem, że pierwotny krajobraz był bardziej stromy i nie bardziej płaski niż dzisiejszy.

Uwagi

Bibliografia

Bibliografia

• Chorley, Richard J.; Beckinsale, Robert P.; Dunn, Antony J. (2005) [1973]. „Rozdział dwudziesty drugi”. Historia Studium Ukształtowania Terenu . Tom drugi. Biblioteka elektroniczna Taylora i Francisa. |volume=ma dodatkowy tekst ( pomoc )
• Hugget, Richard John (2011) [2002]. „Ewolucja krajobrazu: długoterminowa geomorfologia”. Podstawy Geomorfologii (3rd ed.). Routledge. Numer ISBN 978-0-203-86008-3.