БРЕГОВИ ПРОЦЕСИ И ФОРМИ НА РЕЛЕФА

Брегът е границата между сушата и морето. В действителност това е ивица с различна ширина, в рамките на която се осъществява взаимодействието между сушата и водната маса, запълваща морска или океанска депресия. В този аспект е по-правилно да се говори за брегова зона, а не линия, както е в представите ни.

Бреговата зона включва бряг - надводната част от бреговата зона, и подводен брегови склон. Бреговата зона се формира от процесите, протичащи в стоящи води и действащи на брега фронтално - перпендикулярно или под определен ъгъл. Образуването и развитието на бреговата зона се осъществява от дейността на морските вълни, морските течения и приливно отливните явления. В образуването на бреговете участват и някои организми. Реките създават различни потамогенни брегове, сред които се открояват делтовите. Важно условие за развитието на бреговете са тектонските движения на земната кора и геоложкия строеж на крайбрежната суша и подводния брегови склон.

Вълни. Вълните възникват при въздействието на вятъра или ударни явления /подводни земетресения, вулкани/ на водната повърхност. Вълната представлява колебаело движение в повърхностния слой. Водните частици извършват движение по орбита в плоскост, перпендикулярна на водната повърхност. Това движение се съчетава и с движение по посока на действие на вятъра. С нарастване на дълбочината вълновите движения затихват. Счита се, че на дълбочина 1/2 от дължината на вълната колебанията на частиците практически се прекратяват. Дълбочината на проникване на вълновите движения ги дели на вълни на плитките води и вълни на дълбокото море.

Елементите на морската вълна са височина на вълната (h), дължина (L), период (T), скорост на разпространение (V), гребен на вълната, депресия, преден и заден склон, фронт и лъч на вълната. Времето, за което водната частица описва пълна орбита, се нарича период, а величината получена от разделянето на дължината на вълната на нейния период – скорост на разпространение.

В плитките части, където дълбочината е по-малка от 1/2 дължината на вълната, вълновите движения активно взаимодействат с подводния брегови склон и брега. Вълната постепенно изразходва енергията си за разрушаване на дъното, пренос и преотлагане на наносите и преобразуване на релефа на подводния склон и брега. Вълните на откритото море изразходват енергия единствено за преодоляване на вътрешното триене и взаимодействие с атмосферата.

Колкото повече енергия губи вълната при преминаването си над бреговия склон, толкова по-малка част от нея достига до бреговата линия. В резултат на това взаимодействие тя плавно изменя профила си и става асиметрична - стръмен преден склон и полегат тилов. Орбитите на движение на частиците от кръгли придобиват формата на неправилна елипса, сплесната отдолу и в следствие на това скоростите на движение на частиците, насочени към брега стават по-големи от скоростите на обратното движение. Подобно съотношение на скоростите е от принципно значение за разбирането на процесите на придвижване на наносите и образуването на релефа в бреговата зона.

Увеличаването на наклона на предния склон на вълната достига критично значение на дълбочина на водата равна на височината на вълната. Той става вертикален и дори надвиснал и за образуване на следваща вълна пред нея не достига вода. Гребена на вълната се пречупва и пада напред. Това явление се нарича прибой и дава началото на прибойния поток. Този поток настъпва по бреговия склон до линията на разлив. Посоката му запазва като цяло посоката на предизвикалата го вълна, но забележимо се отклонява от нея под действието на силата на тежестта. Скоростта на потока постепенно намалява с отдалечаването от мястото на образуването му. Забавянето е свързано със загубата на енергия за преодоляване на силата на тежестта, на триенето с повърхността по която се придвижва, за преместване и обработка на наносите, със загубата на част от водата, която инфилтрира.

Точката, в която скоростта на прибойния поток намалява до нула се нарича връх на разливане.От нея останалата водна маса се стича обратно по склона по линията на най-големия наклон и образува обратен прибоен поток.

Следователно горната и долната граница на бреговата зона се определят от границите на въздействи на вълните върху брега. Горната граница на бреговата зона се определя от линията на разливане, образувана от върховете на разливане на прибоя, а долната се разполага на дълбочина равна на 1/2 от дължината на вълната, където започва нейната деформация.

За разбирането на вълновите процеси трябва да се има предвид и рефракцията. Рефракция се нарича развръщането на фронта на вълната с приближаването и към брега така, че че фронта на вълната се стреми да бъде успореден, паралелен на брега. При равен бряг при пълно осъществяване на рефракцията се получава точно така. При нарязан бряг в резултат на това, че всеки отрязък от фронта се стреми да бъде паралелен на съответстващия му участък от брега се наблюдава свиване на фронта при носовете и разтеглянето му в заливите.

Вълнови течения. Вълновото течение възниква в резултат на трансформацията на вълновата енергия в бреговата зона. Фактическите орбити, по които се движат водните частици при вълнение са до известна степен разредени във връзка с пулсационния характер на въздействието на вятъра върху водната повърхност. Благодарение на това се извършва не само преместване на формата на вълната, но и преместването на цялата водна маса към брега. Това създава повишаването на морското ниво към брега в сравнение с нивото навътре в морето. Това изкривяване на нивото предизвикваи образуването на компенсационни крайбрежни течения, които са един от типовете вълнови течения.

При приближаване на вълните под прав ъгъл към брега, имащ полегат подводен склон първото разрушаване на вълната става на значително разстояние от него. Водната маса натрупваща се до брега се подпира от прибоя до тогава, докато не намери изход на някакъв участък, където водната стена е по-ниска. Тогава водните маси се изливат към морето, като образуват друг вид вълново течение – пробивно течение. Поради бурния си характер тези течения развиват скорост до няколко метра в секунда и са способни да изнасят голямо количество материал от крайбрежната зона към вътрешността.

При настъпването на вълните към плитък бряг (с полегат подводен склон) под остър ъгъл, оттока на излишната вода става в посока, паралелна на брега, към страната на тъпия ъгъл. В резултат на това се образува крайбрежно вълново течение.То има значителни скорости и заедно с вълновите движения е важно средство за преместването на наносите успоредно на брега.

При настъпването на вълните към бряг със стръмен подводен склон оттичането на излишните води се осъществява от дънно течение от брега към морето – дънно противотечение. То способства изнасянето на материал от крайбрежната ивица към външната брегова зона.

В сложно взаимодействащия комплекс на вълновите течения се различават течения насочени към брега, крайбрежни течения, компенсационни течения -оттичане на водата, експлозивни течения -бурно оттичане на водните маси от брега към морето.

Напречно преместване на наносите

Масите от неспоен материал в бреговата зона, преместван от вълните и прибойния поток се наричат морски наноси.

Да си представим полегат подводен склон , изграден от наноси с еднаква големина на частиците и с еднакъв наклон цялата си дължина. Вълните настъпват към брега под прав ъгъл. На дълбочина равна на половината от дължината на вълната започва деформация на вълните и се проявява тяхното въздействие върху наносите лежащи на дъното. При слаба деформация превесът на правите скорости над обратните е неголям но доколкото частицата е на наклонено дъно, към усилието на обратното вълново движение се прибавя и действието на силата на тежестта. В резултат на това частицата се придвижва малко по склона. Колкото по-близо до брега толкова по-силна е асиметрията на скоростите на вълновите движения и в дадена точка правите скорости ще са толкова големи , че напълно се уравновесяват със сумарното действие на обратните скорости и силата на тежестта. В тази точка частицата ще извършва само колебателни движения нагоре и надолу по склона, без да се премества към брега или навътре. Това е т. нар. неутрална точка. Съвкупността от неутрални точки на подводния склон се нарича неутрална линия за наносите с определени размери.

Над неутралната точка превеса на правите скорости над обратните не само компенсира общото действие на обратните скорости и силата на тежестта, но и го превъзхожда. В резултат на това се образува зона на придвижване на наносите нагоре по склона. Като цяло по този начин под неутралната линия се формира зона на изнасяне на наносите и отлагането им в ниските долни части на подводния склон, а над неутралната линия – зона на придвижване на материала нагоре по склона и наслагването му в близост до брега. Положението на неутралната линия не остава постоянно, тъй като удълбаването на двете зони обуславя изменението на наклона на дъното и дълбочината на склона и следователно изместване на неутралната линия. В крайна сметка двете зони на изнасяне се съединяват , а профилът на брега като цяло, включително и подводния брегови склон и брега, придобива вид на закономерно вдлъбната крива. Такъв профил се нарича профил на динамично равновесие, тъй като във всяка негова точка се достига такова съотношение на наклоните на дъното, при което те компенсират преобладаването на правите скорости над обратните. Частиците на наносите тогава ще извършват движения, подобни на движението на частиците в зоната на неутралната линия, но преместването им по склона ще се прекрати.

Динамичното равновесие не може да се достигне в природни условия в резултат на непостоянството н и разнообразието на действащите фактори. Приведената схема само позволява да се изяснят общите тенденции на преместване на частиците от наносите по профила при настъпването на вълните под прав ъгъл към бреговата линия.

Плаж и сортировка на материала в зоната на прибойния поток

Натрупването на наноси в зоната на действие на прибойния поток се нарича плаж. Обикновено, в резултат на описаните по-горе закономерности, плажът е изграден от по-едри наноси отколкото подводния брегови склон.За образуването му е от значение отбелязаното вече намаляване на скоростите на прибойния поток при движението му нагоре по склона и съотношението на скоростите на правия и обратния поток. В резултат на това, че правия поток достига максимални скорости в началото на движението именно там, в близост до зоната на разбиване на вълната се натрупва най-едрия материал. След това нагоре по плажа едрината на наносите закономерно намалява.

По морфоложки признаци плажовете се делят на плаж с пълен и непълен профил. Плаж с пълен профил се образува в случай, когато пред формиращите се наслаги от наноси има достатъчно свободно пространство. Тогава плажът придобива вид на брегови вал, в повечето случаи с полегат и широк морски склон и по-стръмен склон към брега. Ако плажът се образува в подножието на склон, то възниква прикрепен плаж или плаж с непълен профил с един склон с наклон към морето.

Плажът е елементарна акумулационна форма, познаването на закономерностите и динамиката й позволява да се разбере динамиката и произхода на по-сложните брегови акумулационни образувания.

Подводни валове и брегови барове

В резултат на напречното преместване на наносите възникват различни подводни и брегови акумулационни форми на релефа и преди всичко се образува плаж.За това, че даден плаж или друга акумулационна форма е образувана в резултат на напречно преместване на наносите може да се съди по състава на изграждащите ги материали. Ако бреговата акумулационна форма е изградена от материал с предимно подводен произход (раковини, коралови пясъци и др.) очевидно е, че подхранването е за сметка на материал от подводния склон т.е. в резултат на напречно преместване на материала.

С процеса на напречно преместване както се предполага е свързано образуването на подводните валове – акумулационни форми, изградени от пясъчен материал простиращи се успоредно на брега и паралелно една на друга (2-3 по рядко 5-6 вала). Височината на валовете варира от един до 4 м, дължината от няколко стотин метра до няколко километра.

Произхода на подводните валове се свързва от части с разрушаването на вълните, т. нареченото забурунване, което става на дълбочина приблизително равна на удвоената височина на вълната. При непълно разрушаване вълната губи част от енергията и пренасяния от нея материал се отлага на дъното под формата на подводен вал. За разлика от прибоя, при частичното разрушаване на вълната вълновото движение не спира, само се променят параметрите на вълната към намаляване. На полегатите брегове зоната на частично разрушаване на вълните може да е достатъчно широка и там наред с динамичните зони на действие на вълновите колебания и прибойния поток обособяват зона на забурунване.

Наличието на няколко подводни вала се свързва с различната дълбочина на забурунване на вълните с различна сила (балове). Подводните валове маркират зоните от подводния склон, над които се извършва частично разрушаване на вълните с определена енергия (бал).

Плажовете, бреговите и подводните валове са т.нар. елементарни акумулационни форми.Съществуват и мн. По-големи акумулационни формирования, чиито произход е свързан с напречното преместване на наносите. Те се наричат брегови барове или бариери (в англ. Литература Barrier beachq barrier islands). Изградени са от дънен материал (раковини, раковинни или коралови пясъци), простират се на десетки, понякога стотици километри пред нарязаните низинни морски брегове и обикновено отделят от морето крайбрежна акватория наричана лагуна. Подножията на баровете са на дълбочина 10-20 м, а над водата се издигат на 5-7 м, понякога десетки метри. Такава голяма височина се постига за сметка на дюните който ги увенчават. Без дюни – относителна височина наздподножието 15-30 м или 4-5 м над водата. Баровете имат широко разпространение – 10 % от дължината на бреговата линия на Световния океан са брегове, оградени от барове.

Типични примери – бреговите барове на Мексиканския и Гвинейския залив.

Причините за образуването на баровете не са напълно изяснени. Безспорно е това, че са образувани за сметка на дънни премествания на наноси. Може да се предполага, че образуването им е свързано с повишаването на океанското ниво в следледниково време и образуването на надлъжен профил, с преустройството на профила залетите равнини със субаерална седиментация. Повсеместното разпространение на баровете определено указва за планетарния характер на причините на възникването им.

Приблизителното им възникване е следното. Субхоризонталните повърхности на потопените акумулационни равнини се оказват твърде слабо наклонени , неудовлетворяващи условията на динамично равновесие във вълновото поле. Вълните, изработвайки съответния профил на подводния склон изнасят към брега големи маси от неспоен материал. В определена зона от формиращия се подводен брегови склон количеството на премествания материал се оказва толкова голямо, че понататък не може да се придвижва цялото. Излишъкът от наноси се наслагва и образува акумулационна форма – подводен бар. В течение на опрезделено време подводния бар все още е способен да се придвижва към брега за сметка на пренасипването на наносите от морския склон към брега. Но самата форма в условията на стабилизиране на морското ниво става препятствие за постъпващия материал от подводния брегови склон, който се натрупва на морския и склон и барът нараства в ширина.

Едновременно с нарастването на подводния бар в ширина за сметка на натрупването на наноси на гребена и общото преместване на по-малка дълбочина барът растена височина, но до определена граница. Този предел се обуславя от дълбочината на която се разрушават вълните и която е приблизително равна на удвоената височина на вълните. Следователно при стабилно положение на морското ниво липсват условия за превръщането на подводния бар в надводна акумулационна форма. Във връзка с това се допуска, че образуването на бреговите барове (или островни – вериги от акумулационни острови, участъци от гребена на подводния бар, оказали се на повърхността) е свързано с изменението на нивото на Световния океан в най-ново време.

Надлъжно преместване на наносите

При настъпване на вълните косо (под ъгъл) към брега възниква надлъжно, или крайбрежно преместване на наносите. Принципно схемата е следната.Да си представим участък от подводния склон с еднакъв наклон, изграден от наслаги с еднаква големина. Вълните настъпват към брега косо. При преминаването на гребена на вълната над частицата, тя се премества нагоре по склона по посока на разпространение на вълната. Но поради наклона на дъното частицата ще се премести по равнодействащата на вълновото движение и силата на тежестта. При преминаването на депресията на вълната частицата трябва да се придвижи в противоположна посока, но вече по равнодействащата на обратното вълново движение и силата на тежестта. Така от една вълна към другата частицата извършва път по зигзагообразна траектория, т.е. ще измине някакво разстояние успоредно на брега (от т.А до т. D).

При косо настъпване на вълните частиците от наносите извършват крайбрежно движение в зоната на плажа. Прибойният поток, настъпвайки към плажа първоначално запазва посоката на движение на породилата го вълна, но с приближаването към върха на разливане все повече се отклонява от тази посока под действието на силата на тежестта. Обратният поток се оттича по посока на най-големия наклон. Така прибойния поток описва асиметрична траектория наподобяваща парабола, а заедно с него по такава траектория по плажа край бреговата линия се преместват частиците, подхванати от потока. Новият прибоен поток ще я премести още по-нататък и в крайна сметка за определен период от време тя ще измине някакъв път край брега.

Вълновите движения и течения образуват специфичен брегови подводен и надводен комплекс от форми. При вълновата дейност се наблюдават същите три групи процеси, както при .работата на флувиалните процеси: разрушаване на скалите изграждащи бреговата зона -абразия /от лат. - остъргвам/; пренос на разрушения материал и неговата акумулация. Абразията се поделя на три вида:

• механична - разрушаване на скалите в резултат на ударното действие на вълните и бомбардирането им с обломьчен материал;

• химическа - разтваряне на скалите;

• термична - разрушаване на бреговете, изградени от замръзнали скали или лед.

Основните елементи на абразионните брегове, които са резултат главно на разрушаването, подмиването и отстъпването, са:

• клиф -абразионен откос;

• прибойна ниша -вдлъбнатина в основата на клифа;

• бенч -слабо наклонена заравнена повърхност в основната скала пред отстъпващия към брега клиф.

С отстъпването на клифа бенчьт се разширява, а участъкът в близост до клифа се заравнява. В крайна сметка профилът на абразионния бряг придобива формата на изпъкнала крива. На даден етап вълните вече не успяват да преодолеят широкия бенч и абразията затихва.

На бреговете, където се извършва транспорт и акумулация на материала, се изработва профил на динамично равновесие с формата на плавно вдлъбната крива.

В резултат на абразионните и акумулационни процеси се изработва равномерен напречен профил на бреговата зона и се осъществява изравняването на бреговата линия. Съвременните брегове на Световния океан са се образували в условията на следледникова трансгресия. Най-широко разпространение имат бреговете от ингресионната група – брегове, чийто очертания са обусловени от проникването на морето в пониженията на крайбрежната суша. Според морфологията, произхода и стадия на развитие се отделят няколко типа брегове:

• фиордови – образуват се в резултат на заливането на ледникови долини от планинските крайбрежия;

• шхерни – образуват се при заливането на ниски ледниково-денудационни равнини. Шхери се наричат множеството малки скалисти острови;

• риасови - образуват се при заливането на крайбрежни части от планински речни долини;

• лиманни - образуват се при заливането на долините на равнинните реки;

• аралски - образуват се при морска ингресия в пониженията на еолов

• релеф;

• далматински - възникват при заливането на гънкови структури, разположени съгласувано с направлението на брега;

• блоково-разседни - образуват се в резултат на заливането на тектонски понижения от типа на грабените, а разделящите ги хорстове образуват полуострови /Грьцкото Егейско Крайбрежие/.

В зависимост от морфологията, произхода и стадия на развитие бреговете се поделят на няколко типа. Изходни брегове са тези, които не са променени от морето - около 1/5 от дьлжината на сьвременните морски брегове. в зависимост от преобладаващите брегови процеси бреговете се поделят на абразионни, абразионно-денудационни /значителна роля играят процесите на континенталната денудация/ и акумулационни. в зависимост от характера на съотношение на бреговата линия с геоложките структури от крайбрежната суша, бреговете се поделят на съгласувани /надлъжни/, напречни, диагонални, неутрални и вулкански. В зависимост от дълбочината на подводния брегови склон биват плитки и дълбоки. В особена група се отделят биогенните брегове /коралови, мангрови, торфени/ и приливно-отливните /ватови, маршеви/ брегове.

Наред с вьлновата дейност бреговете са подложени на въздействието на приливите и отливите, които играят значителна геоморфоложка роля. На плитките брегове приливите са важен акумулационен фактор. Обикновено прилива протича по-бързо отколкото отлива. Поради Това отлива не успява да изнесе всичкия материал донесен от прилива. В резултат на това в приливно-отливната зона се образуват акумулационни форми, наречени вати. С течение на времето те постепенно нарастват и повърхността им се залива само от най-високите приливи. Върху тях се появява растителност и започва образуването на почвена покривка. Такива повърхности се наричат марши. При понататьшното натрупване на наслаги повърхността на маршите се издига и вече не се залива от приливните вълни. Тези форми носят името полдери по аналогия с осушените земи в Нидерландия.

МОРСКИ ТЕРАСИ

През кватернера нивото на Световния океан се е изменяло многократно в резултат на редуването на ледникови и междуледникови епохи. Много от крайбрежията са били подложени на вертикални тектонски движения. Поради това едновременно със съвременните брегови линии съществуват и различни древни брегови форми, маркиращи абсолютните и относителни изменения на океанското ниво в недалечното геоложко минало. Комплексите от такива форми на релефа се наричат древни брегови линии. Когато те се разполагат на сушата съответстват на по-високо морско ниво от съвременното. Ивицата от сушата, в която са разпространени високите древни брегови линии, заедно със съвременния бряг се нарича крайбрежие. Древните брегови линии, съответстващи на по-ниски морски нива, в днешно време са залети от морето. Те са реликтови елементи на релефа на подводния брегови склон и шелфа.

По-високите брегови линии морфоложки са изразени като морски тераси, представляващи надлъжни стъпала. На всяка тераса могат да бъдат отделени елементи като терасна повърхност, откос, терасен ръб и тилен шев.

В зависимост от строежа терасите се поделят на акумулационни, изградени изцяло от крайбрежни морски наслаги, абразионни, изградени само от основната скала, и цокълни, имащи цокъл от основната скала, покрит с морски наслаги.

Височината на терасата се определя по височината на тилния й шев, т.е. по положението на бившата брегова линия. Неправилно е да се отъждествява с височината на терасния ръб, тъй като той е случайна величина и зависи от наклона на терасата и нейната запазеност.

За изясняването историята на развитие на крайбрежието се съставят т.нар. терасни спектри, които едновременно се явяват и схеми за съпоставяне на терасите, разкрити на различни участъци от крайбрежието и съдържат информация за характера и интензивността на тектонските движения.

Ако терасата е образувана в резултат на изменението на морското ниво, височината й трябва да бъде еднаква по цялото крайбрежие. Отклоненията от тази величина означават, че терасата е деформирана от по-късно проявили се тектонски движения. Така спектърът от морски тераси може да се разглежда като инструмент за изучаване на неотектонските и съвременните вертикални движения на морските крайбрежия.