Knickpoint - Knickpoint

В Подковообразный водопад, один из трех Ниагарских водопадов. Водопад представляет собой точку, образованную более медленной эрозией над водопадом, чем внизу.

В геоморфология, а точка или же никпойнт является частью река или же канал где есть резкое изменение русла склон, например водопад или же озеро. Никпойнты отражают различные условия и процессы на реке, часто вызванные предыдущими эрозия из-за оледенение или разница в литология. в цикл эрозии модели, точки перегиба продвигаются на один цикл вверх по течению или внутри страны, заменяя более старый цикл.[1]

Формирование

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 Knickzone. Оледенение, приведшее к висячая долина часто являются лучшими пятнами для точек. 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

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 склон, т.е. достаточное изменение высота над уровнем моря по их длине, чтобы поощрять деградация.

Под влиянием литологии

Вариации устойчивости подстилающих пород влияют на развитие русловой реки, поскольку воды размывают различные типы пород с разной скоростью. водопад Виктория, на Река Замбези, является ярким примером этого. Ущелья, видимые на спутниковых снимках, иллюстрируют эрозионный процессы, лежащие в основе образования водопадов. Здесь большая часть поверхности породы представляет собой массивный базальт подоконник, с крупными трещинами, заполненными легко выветриваемыми песчаник стало видно из-за курса Замбези по земле. В ущелья ниже по течению водопадов, через которые он течет, со временем были размыты под действием воды.

Под влиянием тектонической активности

На протяжении Новая Зеландия, тектонические поднятия и разломы активно способствуют возникновению и спаду узловых точек. В Система реки Вайпуа, на Северном острове, изучалась и использовалась для создания математических моделей для прогнозирования поведения точек наклона.[4] Исследование показало прямую корреляцию между разведкой и добычей. площадь дренажа и скорость миграции, позволяющая получать смоделированные данные, максимально приближенные к собранным данным. Система реки Вайпуа пересекает отложения, по большей части, в отличие от коренная порода.

Под влиянием ледниковой активности

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

Резкие смены уклона - обычное явление для рек, текущих по сильно вырезанному ландшафту, оставшемуся позади, когда ледники спасаться бегством. Ледниковые долины, а также изостатический отскок в результате удаления массы ледникового льда этому способствуют.

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 Подковообразный водопад, резко крутые и вызваны оледенение. В Великие озера сами лежат во впадинах, оставленных ледниками, так как кора все еще отскок.

Bridalveil Fall, в Йосемитская долина, Калифорния, заливает губу висячая долина.

Палеоморфология

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

Сухой водопад, обрыв длиной 3,5 мили в центре Вашингтон, является образцом старинной безделушки. Геологические данные убедительно свидетельствуют о том, что вода, которая сформировала этот объект, текла по Направляемые Scablands, разрыв от ледниковое озеро Миссула во время мероприятия, известного как Миссула Наводнения и в Ущелье реки Колумбия.

Свидетельства в топографии карста

На Верхняя река Камберленд, Теннесси, существует ряд гидрологически заброшенных пещеры которые до сих пор удерживают осадки рек. Эти пещеры были предметом попытки измерить скорость миграции безымянных точек вдоль реки, а также приблизительно увольнять реки с течением времени.[6] В карстовая топография, падение уровня реки влияет не только на ее канал; поскольку на определенном уровне больше нет воды, пещеры и грунтовые воды локально упадет на новый уровень.

Свидетельства крупномасштабного падения базового уровня

Можно увидеть, что большие стоки в океаны по всему миру продолжаются над сушей, которая когда-то была обнажена, будь то из-за тектонического проседания, повышение уровня моря, или другие факторы. Батиметрический изображения доступны для большей части западного побережья Соединенных Штатов, в частности дно океана недалеко от берега рек Тихоокеанского Северо-Запада демонстрируют такие подводные особенности.

В некоторых местах в этих затонувших речных каналах и долинах до сих пор сохранились изломы. Исследование, проведенное в рамках Средиземноморский бассейн[3] сосредоточился на таких функциях. Здесь разрез был нанесен закрытие Средиземного моря в конце Миоцен. Это внезапное отсутствие притока воды в океан позволило бассейну уменьшиться в объеме и увеличить его. соленость, и в результате понижения уровня поверхности многие реки, которые и сегодня впадают в Средиземное море, начали врезаться.[3]

Движение

Как и в случае со многими крупными водопадами, из-за эрозии коренных пород точки смещаются вверх по течению.[7] оставляя за собой глубокие каналы и заброшенные поймы, которые затем становятся террасы. Отступление Knickpoint легко продемонстрировать в некоторых местах, затронутых послеледниковый изостатический отклик и относительное падение уровня моря, например, в Шотландия. В других областях датировка обнаженных террас коренных пород больше соответствует пространственно однородному разрезу и сохранению зоны понижения примерно в том же месте.

Река, получив или проиграв потенциальная энергия с его измененным склон, затем перейдет к устранению узловых точек своей системы путем эрозии (в случае водопадов; полученная потенциальная энергия) или осаждения (в случае озер; потерянная потенциальная энергия), чтобы река снова достигла своей гладкой вогнутой ступенчатой профиль.

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

Математическое моделирование

Распространение узловых точек обычно моделируется полуэмпирическим методом. закон мощности потока где водосборный бассейн размер используется в качестве прокси для увольнять, который, в свою очередь, имеет положительная нелинейная корреляция к скорости миграции точки.[8]и численные решения[9] были предложены для решения закон мощности потока.

Автоматическое извлечение в ГИС

Кикпоинты и колпачки могут быть полуавтоматически извлечены из Цифровые модели рельефа в Географическая информационная система программное обеспечение (т.е. 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]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Тинклер, Кейт Дж. (2004). "Knickpoint". В Гуди, А. (ред.). Энциклопедия геоморфологии. С. 595–596.
  2. ^ Пол Р. Бирман, Дэвид Р. Монтгомери. Ключевые понятия геоморфологии, Фримен, 2013 ISBN  978-1429238601
  3. ^ а б c d Логет, Николас; Ван ден Дрише, Жан (15 мая 2009 г.). «Модель волнового поезда для миграции точек». Геоморфология. 106 (3–4): 376–382. Дои: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. Дои:10.1016 / j.geomorph.2005.08.023.
  5. ^ Hayakawa, Yuichi S .; Мацукура, Юкинори (15 сентября 2009 г.). «Факторы, влияющие на скорость спада Ниагарского водопада с 19 века». Геоморфология. 110 (3–4): 212–216. Дои: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. Дои:10.1016 / j.jhydrol.2007.06.013.
  7. ^ Пол Бирман, Милан Павич, E-an Zen и Марк Каффи, Определение скорости и характера врезания коренных пород крупными реками В архиве 2007-09-13 на Wayback Machine
  8. ^ Ройден, Ли; Перрон, Тейлор (2013-05-02). «Решения уравнения мощности потока и приложение к эволюции продольных профилей рек». J. Geophys. Res. Earth Surf. 118 (2): 497–518. Дои:10.1002 / jgrf.20031. HDL: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. Earth Surf. 120 (7): 1189–1205. Дои: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 ЦМР на основе многомасштабных градиентов потока». Открытые геонауки. 9 (1): 73–88. Дои:10.1515 / geo-2017-0006. ISSN  2391-5447.