Введение

Точка на профиле ручья, где происходит резкое изменение уклона русла.

В геоморфологии, точка излома (или никпойнт) – это участок реки или русла, где наблюдается резкое изменение наклона дна, например, водопад или озеро. Точки излома отражают различные условия и процессы, действующие в реке, часто вызванные предшествующей эрозией, связанной с оледенением или различиями в литологии. В модели цикла эрозии, точки излома продвигаются вверх по течению или вглубь суши, заменяя предыдущий цикл. Точка излома, возникающая в верховье (наиболее удалённой части) русла, называется уступом эрозии. Уступы эрозии, приводящие к регрессивной эрозии, являются характерным признаком неустойчивых расширяющихся водосборных систем, таких как активно размываемые овраги. Точки излома также встречаются на других планетарных телах, которые ранее имели или в настоящее время имеют поверхностные жидкости, в частности на Марсе и Титане. На Марсе точки излома имеют общую высоту, что указывает на общий уровень моря для бывшего марсианского океана. Например, поднятие вдоль разлома, над которым протекает река, часто приводит к образованию необычно крутого участка русла, известного как никкзона. Ледниковые образования, приводящие к образованию висячих долин, часто являются благоприятными местами для возникновения точек излома. Если литология пород различна, например, сланец среди магматических пород, эрозия будет происходить более интенсивно в мягких породах, чем в окружающих, более твердых. Базальный уровень – это высота поверхности водоёма, в который в конечном итоге впадает река, обычно океан. Снижение базального уровня вызывает реакцию речной системы, проявляющуюся в врезании в ландшафт. Этот врез начинается с образования точки излома, а её миграция вверх по течению сильно зависит от площади водосбора (и, следовательно, расхода воды в реке), материала, через который происходит врезание, и величины снижения базального уровня.

Современные примеры

К ним относятся водопады и некоторые озера. Эти образования часто встречаются в реках с заметным уклоном, то есть с достаточной разницей высот над уровнем моря на протяжении их русла, что способствует эрозии.

Под влиянием литологии

Изменения в устойчивости коренных пород влияют на формирование русловой реки, прорезающей скальное ложе, поскольку вода размывает различные типы пород с разной скоростью. Водопад Виктория на реке Замбези – впечатляющий пример этого. Ущелья, видимые на спутниковых изображениях, демонстрируют эрозионные процессы, лежащие в основе образования водопада. Здесь большая часть поверхностных пород – массивный базальтовый интрузивный массив с крупными трещинами, заполненными легко разрушаемым песчаником, который обнажается благодаря руслу Замбези. Ущелья ниже по течению, через которые протекает река, были сформированы эрозией под действием воды на протяжении длительного времени.

Под влиянием тектонической активности

В Новой Зеландии тектоническое поднятие и разломы активно способствуют образованию и отступанию уступов. Речная система Вайпуа на Северном острове была изучена и использована для создания математических моделей, прогнозирующих поведение уступов. Исследование выявило прямую корреляцию между площадью водосбора выше по течению и скоростью миграции уступов, что позволило получить смоделированные данные, близкие к фактическим. Речная система Вайпуа в основном врезается в осадочные отложения, а не в коренные породы.

Под влиянием ледниковой активности

Резкие изменения уклона часто встречаются в реках, протекающих через сильно изрезанный ландшафт, образовавшийся после отступления ледников. Ледниковые долины, а также изостатическое поднятие, вызванное удалением массы ледникового льда, способствуют этому. Ниагарский водопад, расположенный на границе США и Канады, является характерным примером уступа водопада (или крутого уклона). Скорость перемещения водопада замедлилась с примерно 1 метра в год в 1900 году до современных 10 сантиметров в год. Водопады, особенно Подкова, отличаются значительной крутизной и обусловлены воздействием оледенения. Сами Великие озера расположены в понижениях, оставленных ледниками, поскольку земная кора продолжает подниматься. Водопад Брайдалвейл в долине Йосемити, Калифорния, низвергается с края висячей долины.

Палеоморфология

Доказательства существования кникпойнта в геологическом прошлом могут быть сохранены в форме формы скальной основы под последующими отложениями, а также внутри осадочных отложений, не подвергшихся изменениям в результате человеческой деятельности или других воздействий. Озера со временем обычно заполняются осадком, но водопады часто разрушаются эрозией. Сегодня сохранилось мало очевидных, обнаженных примеров кникпойнтов, существовавших в доисторические времена.

Доказательства массового доисторического наводнения

Сухие водопады, обрыв протяженностью 3,5 мили в центральной части штата Вашингтон, являются примером древнего кникпоинта. Геологические свидетельства убедительно указывают на то, что вода, сформировавшая это образование, текла по району Ченнелед Скаблендс, вырываясь из ледникового озера Миссула во время событий, известных как Миссула Флудс, и в ущелье реки Колумбия.

Доказательства внутри карстовой топографии

На Верхней реке Камберленд в штате Теннесси существует ряд гидрологически заброшенных пещер, в которых сохранились речные отложения. Эти пещеры стали объектом исследования для измерения скорости миграции уступов (кникпойнтов) вдоль реки, а также для оценки расхода воды в реке в прошлом. В карстовом рельефе понижение уровня реки влияет не только на русло, но и на уровень подземных вод и высоту пещер, которые локально приспосабливаются к новому уровню.

Автоматизированная экстракция в ГИС

Ключевые точки и зоны изгиба рельефа могут быть полуавтоматически извлечены из цифровых моделей высот в программном обеспечении географической информационной системы (например, ArcGIS). Основная проблема большинства существующих методов заключается в их часто субъективном характере и трудоемкости обработки данных. Решением этих проблем является инструмент, разработанный для ArcGIS, под названием Knickzone Extraction Tool (KET), который значительно автоматизирует процесс извлечения.