Rzeżbotwórcza działalność wód płynących na przykładzie dowolnej rzeki

Woda odgrywa niezwykle ważną rolę rzeźbotwórczą powierzchni litosfery. Główna masa wody występującej na powierzchni lądów pochodzi z opadów. Omawianie wpływu wody na rzeźbę powierzchni Ziemi należy zatem zacząć od działalności deszczu.

Krople deszczu spadające na grunt przekazują swoją energie i powodują wybijanie drobnych ziaren. Gdy powierzchnia gruntu jest zbudowana ze skał mało zwięzłych, wśród których występują głazy i inne większe okruchy skalne, może wtedy dochodzić do kształtowania specyficznej rzeźby terenu. Fragmenty skał, chroniąc materiał drobnoziarnisty, uniemożliwiają jego usuwanie, co przyczynia się do powstawania, niejednokrotnie nawet bardzo wysokich, słupów ziemnych.

Szczególnie obfite deszcze dostarczają na 1 km2 powierzchni litosfery tysiące ton wody. Woda ta szybko tworzy liniowe spływy, żłobiąc przy tym teren. Pojawiają się różnych rozmiarów bruzdy i rozcięcia bądź nawet doliny, kończące się w strefach utraty siły nośnej wody stożkami napływowymi.

Ruch wody zależy od jej ilości (przepływu) i temperatury, od spadku terenu, właściwości podłoża oraz ilości niesionego materiału. Może być spokojny (laminarny, czyli warstwowy) albo burzliwy (turbulentny, czyli wirowy).

Ruch spokojny cechuje ciągłość strumienia drobin cieczy, które przemieszczają się równolegle względem siebie. Zachodzi on, gdy woda płynie w prostej linii i jest słabo obciążona materiałem bądź rozpuszczonymi w niej substancjami, a także gdy jej temperatura jest stała. Ta postać ruchu jest jednak rzadko spotykana w przyrodzie.

Najczęściej występuje w przyrodzie ruch burzliwy. Zachodzące w poprzek linii prądu przenoszenie energii oraz rozpuszczonych substancji 8i ładunku mineralnego czy organicznego prowadzi do przekraczania bariery sił lepkości cieczy. Skutkiem tego jest mieszanie wody w całym przekroju, połączone nawet z miejscowym „ płynięciem pod prąd”.

Materiał ziarnowy niesiony przez wodę może podlegać toczeniu i poślizgom po dnie, ruchowi skokowemu oraz przenoszeniu zawiesinowemu. Transportowane okruchy są sortowane według wielkości, a także mechanicznie obrabiane. Obrabianie polega na eliminowaniu ostrych naroży, gładzeniu powierzchni i zaokrąglaniu kształtów. Na przykład powszechne w Tatrach ostrokrawędziste okruchy gruntu po stosunkowo krótkim transporcie w potokach górskich przyjmują postać owalnych otoczaków o gładkiej powierzchni. Otoczaki te są szeroko używane na Podhalu do budowy podmurówek domów, a także jako elementy konstrukcyjne ścian.

Mechaniczne obrabiane są okruchy skalne, żwiry i ziarna piasku. Proces ten trwa do momentu ustalenia się równowagi między odpornością przenoszonego materiału a dynamicznymi właściwościami środowiska, w którym transport zachodzi.

Podczas transportu wodnego odbywa się sortowanie okruchów według ich wielkości. Materiał drobny przenoszony jest szybciej i dalej. Ponownie odwołajmy się do przykładu rzek w Polsce. W górnych odcinkach rzek (na obszarze Karpat, Sudetów) na ich dnie zalegają głazy, otoczaki, żwiry i piaski. Począwszy od Kotliny Sandomierskiej i przedpola Sudetów w dnach dominują już piaski przemieszane ze żwirami. Natomiast w odcinkach ujściowych, a szczególnie w deltach, powszechne są piaski, mułki oraz iły.

Ogólną tendencją rzek, ze względu na działanie grawitacji, jest ich dążność do wcinania się w podłoże – czyli erozja wgłębna. Profil podłużny każdej niemal rzeki odznacza się większymi spadkami w górnym odcinku oraz mniejszymi spadkami w środkowym i dolnym biegu. Od tej ogólnej zasady bywają jednak odstępstwa.

Profil podłużny rzeki rzadko odznacza się harmonijnym kształtem. Składa się on z odcinków o różnym nachyleniu i różnej długości, a nierzadko występują w nim gwałtowne załamania w postaci progów i wodospadów, które są szczególnie częste w górnym biegu rzeki. U podstawy tych załamań zachodzi proces podmywania, a w konsekwencji także obrywania wznoszącej się powyżej ściany. Progi i wodospady przesuwają się więc w górę rzeki – cofają się. Ponadto w obszarach źródłowych rzek wymywanie materiału prowadzi do powiększania się tzw. Misy

Źródłowej, a więc rozwijania doliny wstecz. Proces ten może nawet doprowadzić do przecięcia działu wód. Omawiane procesy nazywa się erozją wsteczną.

Właściwości dowolnego profilu dowolnej rzeki, podobnie jak i charakter profilów poprzecznych doliny, zależą od rodzaju podłoża, zmian klimatu oraz wahań poziomu wody bądź ruchów powierzchni terenu w zbiorniku wodnym, do którego uchodzi rzeka. Zbiornik ten stanowi bazę erozyjną, czyli podstawę, do której rzeki wcinają swe koryta i doliny. W najogólniejszym ujęciu, bazą erozji dla przeważającej liczby rzek na Ziemi jest poziom wszechoceanu.

Różnica wysokości między źródłem rzeki a jej ujściem decyduje o intensywności wcinania się rzeki w podłoże. Gdy ta różnica wysokości ulegnie zmniejszeniu, tempo wcinania się rzeki maleje. W dolnym odcinku następuje akumulacja niesionego materiału.

Przy wzroście różnicy wysokości (obniżeniu się bazy erozyjnej) rośnie tempo wcinania się rzeki. Często także ruchy skorupy ziemskiej – zapadanie się albo podnoszenie – przyczyniają się do zmiany tempa erozyjnej działalności wód. Ruchy skorupy ziemskiej niejednokrotnie dotyczą tylko pewnych stref profilu podłużnego rzeki. W profilu tym pojawiają się więc odcinki o różnym spadku rzeki, często minimalnym. Te słabo pochylone odcinki profilu podłużnego rzeki spełniają rolę pośrednich „baz erozyjnych”, a zatem stref o tendencji do akumulowania. Natomiast odcinki profilu podłużnego o zwiększonych spadkach są wyjątkowo podatne na erozję.

Współdziałanie ruchów skorupy ziemskiej wynikających z procesów endogenicznych i erozyjnych pracy rzek prowadzi do powstania przełomów.

Zmiany charakteru pracy rzeki – czyli przemienność procesów erozji oraz akumulacji na całej jej długości – też uzależnione są od klimatu. Wpływa on na ilość wody w rzece, ilość przenoszonego ładunku, a więc i na sposób płynięcia oraz pracy rzeki.

U podstaw okresowego wcinania się rzeki w podłoże bądź zasypywania własnej doliny leżą zatem wielorakie przyczyny. Formowanie i przekształcanie dolin rzecznych najczęściej przejawia się półkami teras. Wzdłuż niemal każdej doliny rzecznej ciągną się zespoły półek stanowiących kronikę życia rzeki. Wyróżnia się terasy pochodzenia erozyjnego, akumulacyjnego oraz mieszanego, tj. erozyjno-akumulacyjnego.



Formowanie teras wynika z tendencji rzek do krętego biegu i poszerzania dolin wskutek erozji bocznej. Stopień krętości rzeki ma różne uwarunkowania. W obszarach górskich, a także na innych terenach o podłożu zbudowanym ze skał litych – o zmienności kierunku spływu wód decyduje tektonika i zróżnicowana odporność skał na erozję. Obszary słabo nachylone i zbudowane ze skał mało odpornych na erozję charakteryzują się największą krętością rzek. Występuje wówczas tzw. Swobodne meandrowanie, a jego skutkiem jest intensywne poszerzenie den dolinnych, w których obrębie samo koryto czy koryta rzeki są jedynie drobnym elementem.

Meandry (zakola), rozwijając się przekształcając i przesuwając zgodnie z kierunkiem płynięcia wód rzecznych, formują dolinę przede wszystkim dzięki erozji bocznej. Meandrowanie jest tym intensywniejsze, im rzeka ma mniejszy spadek i prowadzi mniej wody, a także niesie mniej materiału. W dolinie rzecznej dominuje wówczas erozja boczna, przy stosunkowo słabej erozji wgłębnej. Nieodłączną cechą meandrowania jest podcinanie brzegów o dłuższym łuku oraz odkładanie materiału na brzegach o krótszym łuku. Proces ten prowadzi w rezultacie do przerwania tzw. szyi meandru, wyprostowania układu koryta, jego skrócenia i zwiększenia spadku. W miejscu pętli meandrowej powstaje martwy odcinek koryta wypełniony wodą stojącą, tzw. starorzecze.

Względnie stałe właściwości klimatu bądź ustabilizowany układ bazy erozja boczna i rzeka poszerza dno doliny. Zmiana warunków klimatycznych lub obniżenie się bazy erozyjnej może spowodować wcięcie koryta w istniejącą terasę zalewową. Zaistnienie nowych warunków prowadzi do ponownej aktywizacji erozji bocznej, a więc formowania kolejnej półki już na niższym poziomie. Półka ta, rozrastając się kosztem starszych, wyżej usytuowanych teras, staje się nową terasą zalewową.

Rzeki obfitujące w wodę, szybko płynące, a także rzeki mające mały spadek i przeciążone niesionym materiałem często zmieniają swój bieg. W korycie tworzy się wiele ramion, obejmujących różnej wielkości wyspy i wysepki, które są stale przekształcane. Po każdym wezbraniu wód zmienia się rozkład strug i trudno wskazać, która z nich jest korytem głównym. Taką rzekę nazywa się zdziczałą, warkoczową lub roztokową.

Rzeki stanowiące systemy silnie rozgałęzionych („dendrycznych”) siatek na powierzchni Ziemi, odgrywają niezwykle ważną rolę w kształtowaniu krajobrazu. Z jednej strony przyczyniają się do urozmaicenia rzeźby, z drugiej zaś konsekwentnie zmierzają do wyrównywania terenu. Nieustannie też przenoszą materiał z kontynentów do oceanów, mórz i jezior.

Skala tych procesów jest uwarunkowana czynnikami klimatycznymi i właściwościami rzeźby litosfery oraz budowy geologicznej.