Table of Contents

Оригинальное название: The Majestic Victoria Falls

Водопад Виктория, местно известный как Моси-оа-Тунья («Дым, который гремит»), простирается на 1708 метров (5 604 фута) в ширину и погружается на 108 метров (354 фута) в ущелье ниже. Он считается крупнейшим занавесом падающей воды в мире, и его формирование является мастер-классом во взаимодействии между геологией, гидрологией и неустанной эрозией. В то время как многие посетители видят только спрей и радуги, реальная история лежит под поверхностью: рельефы и процессы эрозии, которые сформировали это чудо на протяжении тысячелетий, продолжают лепить его сегодня.

Расположенный на реке Замбези на границе между Замбией и Зимбабве, водопад находится на массивном плато древнего базальта. Путешествие реки по твердым вулканическим породам в сочетании с тектонической историей региона создало уникальный набор условий, которые создали не только один водопад, но и ряд драматических ущелий, островов и отвесных скал. Понимание этих процессов показывает, почему водопад Виктория выглядит так, как он выглядит, и почему он продолжает меняться. ЮНЕСКО признает водопад Виктория как объект Всемирного наследия за его исключительную природную красоту и геологическое значение.

Геологические основания: Базальтовое плато

Чтобы оценить эрозию на работе, сначала нужно понять скалу под водопадами. Область подстилает толстые слои базальта, темной мелкозернистой вулканической породы, образованной из лавы, которая остыла примерно 180 миллионов лет назад в юрский период. Эти базальты наводнения, часть вулканического события Кару, когда-то покрывали обширную территорию южной Африки.

Переломы и суставы в базальте

По мере охлаждения базальта и его сокращения он развил сеть вертикальных и горизонтальных трещин, известных как суставы. Эти суставы являются слабыми местами в скале. Вода эксплуатирует эти трещины, именно там, где в настоящее время течет река Замбези. Выравнивание этих суставов по существу предопределило зигзагообразный рисунок ущелий ниже по течению водопадов. Там, где суставы пересекаются, каменные блоки могут легче отделяться, ускоряя эрозию.

Роль плато водопада Виктория

Река Замбези протекает по относительно ровному плато, пока не достигает внезапного падения — края базальтовой шапки. Само плато расчленяется вторичными соединениями, которые создают острова на губе водопада, такие как остров Ливингстон и остров Боарука. Эти острова не являются случайностью; они являются остатками более устойчивой скалы, оставшейся стоять, когда водопад отступил вверх по течению вдоль линий разлома.

Первичные процессы эрозии в водопаде Виктория

Эрозия в водопаде Виктория — это не одно действие, а сочетание механических и химических сил.Огромный объем воды — до 625 миллионов литров в минуту во время сезона наводнений — обеспечивает огромную энергию. National Geographic описывает эрозию как процесс, который изнашивает поверхность Земли, и здесь она работает в впечатляющих масштабах.

Гидравлическое действие и удачная удача

Гидравлическое действие происходит, когда быстро движущаяся вода вынуждена в трещины в скале. Давление воды в сочетании со взрывным выбросом захваченного воздуха вбивает скалу в сторону. В водопаде Виктория это наиболее интенсивное в основании скалы, где падающая вода воздействует на скалу. Постоянное колотение вытесняет блоки базальта, процесс, называемый выщипыванием или карьерированием. Это основной механизм, с помощью которого водопады отступают вверх по течению.

Истирание и истощение

По мере того, как вода опускается над краем, она несет осадок, такой как песок, галька и валуны. Эти частицы рыскают по скале, как наждачная бумага, углубляя бассейн погружения и расширяя ущелье. Со временем истирание сглаживает некоторые поверхности, одновременно подрезая другие. Убывание, процесс, посредством которого сами перевозимые частицы разрушаются, создает более тонкий осадок, который переносится дальше вниз по течению.

кавитация

Кавитация — это более специализированная эрозионная сила, часто недооцениваемая в условиях водопада. По мере того, как вода течет с высокой скоростью по неровностям в скале, давление падает, и образуются крошечные пузырьки пара. Когда эти пузырьки разрушаются вблизи поверхности скалы, они генерируют ударные волны, достаточно мощные, чтобы отрезать самый твердый базальт. Кавитация способствует характерным выбоинам и скальпированным поверхностям, наблюдаемым в базальтовых стенках ущелий.

Химическое выветривание

Пока доминируют механические процессы, играет роль и химическое выветривание. Вода Замбези содержит растворенные минералы и органические кислоты. Со временем эти слегка кислые воды могут растворять минеральные цементы в базальте, ослабляя структуру породы. Это химическое ослабление делает породу более восприимчивой к выщипыванию и истиранию. На обнажённых скальных гранях окисление железа в базальте производит ржаво-красные пятна, видимые во многих областях.

Уникальные формы земли, созданные эрозией

Взаимодействие этих процессов на протяжении примерно 100-150 тысяч лет создало ряд отличительных рельефов вокруг водопада Виктория.

Зигзагские ущелья

Возможно, самым драматическим свидетельством эрозии является серия из семи ущелий ниже по течению водопадов. Они образуют зигзагообразный узор, потому что река размывается по сети стыков в базальте. Каждое ущелье представляет собой бывшее положение водопада Виктория. Когда водопады отступают вверх по течению, они оставляют глубокий, узкий каньон. Первое и второе ущелья являются наиболее посещаемыми; ущелье Батока является самым длинным, простирающимся на более чем 100 километров. Отвесные стены этих ущелий, в местах высотой более 120 метров, демонстрируют вертикальные трещины в базальте.

Кипящая горшка

У основания основных водопадов, где вода сходится в узкую пропасть, лежит Кипящий котел. Это бассейн глубокого погружения, испытывающий экстремальную турбулентность. Вода, пробитая через зазор шириной всего 30 метров, извергается и пеплится, создавая эффект котла. Кипящий котел действует как естественная гидравлическая лаборатория. Истирание от сбрасывания осадка здесь непрерывно углубляет бассейн. Последние измерения показывают, что бассейн может быть более 100 метров в глубину местами, хотя точные глубины колеблются, поскольку каменные водопады добавляют мусор в смесь.

Катаракта дьявола и бассейн дьявола

Катаракта Дьявола — самый западный участок водопадов, расположенный на зимбабвийской стороне. Он наиболее активен с точки зрения эрозии, и его край заметно отступает быстрее, чем остальные водопады. Этот участок создает крутой, турбулентный поток, который подрезал базальт, образуя естественный скальный выступ. В сухой сезон уровень воды падает достаточно, чтобы авантюрные туристы могли плавать в природном бассейне бесконечности под названием Бассейн Дьявола, который находится прямо на краю водопада. Этот бассейн существует только потому, что эрозия оставила обод более устойчивой породы, в то время как более мягкий материал позади него был удален.

Водопад Радуга

На замбийской стороне Радужный водопад — самая высокая единичная капля в системе водопадов Виктория, погруженная примерно на 108 метров. Название происходит от вечных радуг, которые появляются в спрее. Лицо скалы здесь особенно чистое, что указывает на историю масштабных обвалов, а не постепенного отступления. Постоянный туман удерживает скалу влажной, ускоряя химическое выветривание и рост лишайников и мхов, которые далее разрушают поверхность.

Туман и дождевой лес

Спрей от водопада поднимается на 400 метров в воздух и виден с 50 километров. Этот вечный туман поддерживает уникальный дождевой лес на противоположном утесе, где растения получают постоянную влагу. Хотя и не является прямой эрозионной формой рельефа, дождевой лес влияет на местный микроклимат. Вода, конденсирующаяся на растительности, просачивается в трещины, способствуя выветриванию в холодные месяцы и химическому выветриванию круглый год. Этот процесс съедает край утеса сверху, ослабляя скалу, которая в конечном итоге рухнет.

Факторы, влияющие на скорость эрозии

Эрозия водопада Виктория неоднородна. Несколько факторов определяют, где и как быстро меняется ландшафт.

Сезонные вариации потока

Река Замбези переживает драматические сезонные наводнения. С февраля по май река несет свой самый высокий объем, иногда превышающий 10 000 кубических метров в секунду. В эти месяцы на пике происходит гидравлическое действие и истирание. Шум водопадов оглушает, а весь обрыв вибрирует, когда вода молотом уносит скалу. В сухой сезон (август - декабрь) поток существенно падает, подвергая поверхности пород прямым солнечным лучам и атмосферному выветриванию. Это чередование влажных и сухих циклов напрягает скалу, создавая трещины, которые расширяются с течением времени.

Структурные слабости в базальте

Характер соединений и разломов является ключевым. Там, где суставы расположены близко, например, в районе катаракты дьявола, эрозия протекает быстрее. Падения имеют тенденцию отступать вдоль линий слабости, поэтому обод не является прямой линией, а пилообразным узором заливов и долин. Эти заливы образуются там, где были использованы совместные пересечения, в то время как долины (как и острова) являются блоками более массивного базальта.

Скалистые водопады и катастрофический коллапс

Эрозия не является медленным, устойчивым ползучестью. Она продвигается через периодические катастрофические обрушения. По мере того, как вода подрезает скалу, нависающий базальт становится неустойчивым. В конце концов, большие блоки сдвигаются вдоль вертикальных соединений и врезаются в ущелье ниже. Эти скальные осадки могут изменить форму водопада за одну ночь. Обломки этих водопадов затем разрушаются и стираются вниз по течению, подвергая свежую скалу эрозии. Геологи оценивают, что крупные события коллапса происходят каждые несколько десятилетий до столетий.

Текущая эволюция водопада Виктория

Откат ставки и будущее положение

Исследования зигзагообразных ущелий показывают, что водопад Виктория отступает вверх по течению со средней скоростью около 1 миллиметра в год в долгосрочной перспективе. Однако эта средняя маскирует периоды быстрого отступления во время крупных обвалов. При нынешней скорости отступления водопады медленно движутся в сторону ущелья Батока. В далеком геологическом будущем (десятки тысяч лет) водопады, вероятно, займут новое положение, возможно, становясь менее драматичными по мере изменения градиента реки.

Новые формы земли в процессе создания

Эрозия непрерывно создает новые рельефы. Маленькие каменные арки и столбы иногда появляются на краю водопадов, но быстро разрушаются дальнейшим обвалом. Образование новых водоразделов и меньших каскадов происходит по мере того, как река реагирует на изменения геометрии обрыва. Острова на губе водопадов также временны. Они в конечном итоге будут изношены и удалены по мере отступления водопадов. Нынешний остров Ливингстон уже меньше, чем столетие назад.

Вмешательство человека и мониторинг

Туристическая инфраструктура потребовала тщательной инженерии для смягчения эрозии. Пути и смотровые площадки построены с дренажом, чтобы вода не концентрировалась в эрозивные каналы. Инженеры также следят за устойчивостью скал с помощью микросейсмических датчиков. Однако человеческие структуры не могут остановить естественные процессы. Постоянный спрей сильно коррозивен для металла и бетона, а лестницы и дорожки должны регулярно заменяться. Предпринимаются усилия для того, чтобы туризм не чрезмерно ускорял эрозию, направляя стоки или дестабилизируя ободок.

Сравнение водопадов Виктория с другими эрозиями водопадов

Процессы в водопаде Виктория имеют сходство с другими крупными водопадами, такими как Ниагарский водопад, но есть ключевые различия. Ниагарский водопад разрушает мягкий сланец и песчаник под твердой известняковой шапкой, что приводит к быстрому отступлению около 1 метра в год. Водопад Виктория, напротив, разрушает однородный базальт с вертикальными соединениями, что приводит к более медленному отступлению, но более впечатляющим событиям коллапса. Рисунок зигзагообразного ущелья в водопаде Виктория также уникален, вызванный размыванием реки вдоль совместных узоров, в то время как ущелье Ниагара более линейно. Британика отмечает, что отступление Ниагары хорошо документировано , но водопад Виктория предлагает более сложное взаимодействие эрозии с контролем переломов.

Сохранение динамичного ландшафта

Управление водопадом Виктория как объектом природного наследия должно сбалансировать сохранение и туризм, признавая, что эрозия является необратимым, динамичным процессом. Назначенный как объект Всемирного наследия, существуют строгие строительные нормы, которые не позволяют сооружениям размещаться слишком близко к краю. Однако долгосрочная цель состоит в том, чтобы позволить естественным процессам продолжаться с минимальным вмешательством. Падения будут выглядеть по-другому через тысячу лет - но это часть его истории. Исследователи продолжают изучать транспорт осадочных пород и стабильность скал с использованием GPS и LiDAR исследований, чтобы лучше прогнозировать будущие изменения.

Для тех, кто хочет больше узнать о геологии этого района, Замбийский туризм предоставляет отличные ресурсы на образование водопадов и окружающий ландшафт.Продолжающиеся исследования геологов из Университета Зимбабве и Университета Замбии продолжают проливать свет на темпы эрозии и долгосрочную эволюцию этого знакового природного чуда.

Оригинальное название: A Landscape in Constant Motion

Уникальные рельефы водопадов Виктория — зигзагообразные ущелья, Кипящий котел, Дьявольская катаракта и тропический лес — все это продукты неустанной эрозии, которая действовала десятки тысяч лет и продолжается по сей день. Взаимодействие между гидравлическим действием, кавитацией, истиранием и химическим выветриванием, руководствуясь геологией базальтовых соединений, создает пейзаж, который одновременно является захватывающим и преходящим. Водопад Виктория — это не статический памятник; это живая, разрушающая работа природы, и процессы, которые ее сформировали, все еще вырезаются на краю. Посетители, которые стоят на краю, наблюдают не только водопад, но геологический процесс в действии, который гарантирует дым, который гром будет продолжать громить, даже когда земля медленно меняется навсегда.