Een beek is een stromend oppervlaktewater van elke omvang, variërend van een heel klein stroompje tot een machtige rivier. Het gebied van waaruit het water stroomt om een stroom te vormen, wordt het afwateringsgebied genoemd. Alle neerslag (regen of sneeuw) die in een afwateringsgebied valt, stroomt uiteindelijk in de beek, tenzij een deel van dat water via grondwaterstromen naar een aangrenzend afwateringsgebied kan stromen. Een voorbeeld van een afwateringsgebied is te zien in Figuur 13.4.
Cawston Creek is een typisch klein afwateringsgebied (ongeveer 25 km2) in een zeer steile, door gletsjers bedwongen vallei. Zoals figuur 13.5 laat zien, hebben het bovenste en middelste deel van de kreek steile hellingen (gemiddeld ongeveer 200 m/km, maar variërend van 100 tot 350 m/km), en is het onderste deel, binnen de vallei van de Similkameen-rivier, relatief vlak (<5 m/km). De vorm van de vallei is eerst bepaald door tektonische opheffing (gerelateerd aan plaatconvergentie), vervolgens door pre-glaciale erosie en massa-afwenteling, vervolgens door verschillende perioden van glaciale erosie, en tenslotte door post-glaciale erosie. Het laagste punt van de Cawston Creek (275 m bij de Similkameen River) is het basisniveau. Cawston Creek kan niet onder dat niveau eroderen tenzij de Similkameen Rivier dieper erodeert in haar overstromingsgebied (het gebied dat overstroomd wordt tijdens een overstroming).
De watervoorziening van Metropool Vancouver is afkomstig van drie grote afwateringsbekkens op de noordoever van Burrard Inlet, zoals weergegeven in figuur 13.6. Deze kaart illustreert het concept van een stroomgebiedscheiding. De grens tussen twee afwateringsbekkens is de hoogte van het land ertussen. Een waterdruppel die op de grens tussen de Capilano- en Seymour-drainagebekkens (ook wel waterscheidingen genoemd) valt, kan bijvoorbeeld in een van beide stromen.
Het patroon van zijrivieren binnen een afwateringsgebied hangt grotendeels af van het soort gesteente dat eronder zit, en van structuren binnen dat gesteente (plooien, breuken, breuklijnen, enz.). De drie hoofdtypen van afwateringspatronen worden in figuur 13.7 geïllustreerd. Dendritische patronen, die verreweg het meest voorkomen, ontstaan in gebieden waar het gesteente (of ongeconsolideerd materiaal) onder de stroom geen bijzondere structuur of structuur heeft en even gemakkelijk in alle richtingen kan worden geërodeerd. Voorbeelden hiervan zijn graniet, gneis, vulkanisch gesteente en sedimentgesteente dat niet geplooid is. De meeste gebieden van British Columbia hebben dendritische patronen, evenals de meeste gebieden van de prairies en het Canadees Schild. Dendritische drainagepatronen ontstaan meestal waar sedimentgesteenten zijn geplooid of gekanteld en vervolgens geërodeerd in verschillende mate, afhankelijk van hun sterkte. De Rocky Mountains van B.C. en Alberta zijn hier een goed voorbeeld van, en veel van de drainagesystemen binnen de Rockies hebben trellispatronen. Rechthoekige patronen ontstaan in gebieden met een zeer geringe topografie en een systeem van beddingvlakken, breuken of breuklijnen die een rechthoekig netwerk vormen. Rechthoekige afwateringspatronen zijn zeldzaam in Canada.
In veel delen van Canada, vooral relatief vlakke gebieden met dikke glaciale sedimenten, en in een groot deel van het Canadese Schild in Oost- en Centraal-Canada, zijn de afwateringspatronen chaotisch, of wat men noemt gestoord (figuur 13.8, links). Meren en wetlands komen veel voor in dit soort omgevingen.
Een vierde type afwateringspatroon, dat niet specifiek is voor een afwateringsgebied, staat bekend als radiaal (figuur 13.8, rechts). Radiale patronen vormen zich rond geïsoleerde bergen (zoals vulkanen) of heuvels, en de afzonderlijke stromen hebben doorgaans dendritische afwateringspatronen.
In de loop van de geologische tijd zal een stroom zijn afwateringsbekken eroderen tot een glad profiel dat lijkt op dat in figuur 13.9. Als we dit vergelijken met een niet-gegradeerde beek als Cawston Creek (Figuur 13.5), zien we dat gegradeerde beken het steilst zijn in hun bovenloop en dat hun helling geleidelijk afneemt naar hun monding toe. Niet-ingegradeerde stromen hebben op verschillende plaatsen steile stukken, en hebben meestal stroomversnellingen en watervallen op talrijke plaatsen in hun lengte.
Een gegradeerde beek kan niet-gegradeerd worden als er een nieuwe tektonische opheffing plaatsvindt, of als er een verandering optreedt in het basisniveau, hetzij door tektonische opheffing of om een andere reden. Zoals eerder gezegd wordt het basisniveau van Cawston Creek bepaald door het niveau van de Similkameen rivier, maar dit kan veranderen, en is in het verleden ook gebeurd. Figuur 13.10 toont de vallei van de Similkameen rivier in het Keremeos gebied. De rivierbedding ligt net achter de bomenrij. Het groene veld in de verte is bedekt met materiaal dat van de achterliggende heuvels is geërodeerd en door een kleine kreek (niet Cawston Creek) naast de Similkameen rivier is afgezet toen het niveau van de rivier hoger was dan nu. Ergens in de afgelopen eeuwen is de Similkameen-rivier door deze afzettingen heen gesleten (en heeft zo de steile oever aan de andere kant van de rivier gevormd), en is het basisniveau van de kleine kreek met ongeveer 10 m gedaald. In de loop van de volgende eeuwen zal deze beek opnieuw trachten af te dalen door erosie van haar eigen alluviale waaier.
Een ander voorbeeld van een verandering in het basisniveau is te zien langs de Juan de Fuca Trail op het zuidwesten van Vancouver Island. Zoals te zien is in figuur 13.11, monden veel van de kleine stroompjes langs dit deel van de kust als watervallen uit in de oceaan. Het is duidelijk dat het land in dit gebied in de afgelopen paar duizend jaar ongeveer 5 m is opgehoogd, waarschijnlijk als reactie op de ontglazing. De beken die vroeger rechtstreeks in de oceaan uitmondden, hebben nu heel wat af te dalen om opnieuw te worden gekarteerd.
De oceaan is het ultieme basisniveau, maar meren en andere rivieren fungeren als basisniveaus voor veel kleinere stromen. We kunnen een kunstmatig basisniveau in een stroom creëren door een dam te bouwen.
Oefening 13.2 Het effect van een dam op het basisniveau
Wanneer een dam in een stroom wordt gebouwd, vormt zich achter de dam een reservoir (kunstmatig meer), dat tijdelijk (ten minste gedurende vele tientallen jaren) een nieuw basisniveau creëert voor het deel van de stroom boven het reservoir. Welke gevolgen heeft de vorming van een stuwmeer voor de beek waar deze het stuwmeer binnenstroomt, en wat gebeurt er met het sediment dat de beek met zich meedroeg? Het water dat de dam verlaat heeft geen sediment in zich. Welk effect heeft dit op de beek onder de dam?
Sedimenten hopen zich op in het overstromingsgebied van een beek, en als het basisniveau verandert, of als er minder sedimenten zijn om af te zetten, kan de beek zich door die bestaande sedimenten heen snijden om terrassen te vormen. Een terras op de Similkameen Rivier is te zien in Figuur 13.10 en sommige op de Fraser Rivier zijn te zien in Figuur 13.12. De foto van de Fraser River toont ten minste twee niveaus van terrassen.
In de late 19e eeuw stelde de Amerikaanse geoloog William Davis voor dat stromen en het omringende terrein zich ontwikkelen in een erosiecyclus (figuur 13.13). Na een tektonische opheffing eroderen beken snel en ontwikkelen diepe V-vormige valleien die de neiging hebben om relatief rechte paden te volgen. De hellingen zijn hoog en de profielen zijn niet gegradeerd. Stroomversnellingen en watervallen komen vaak voor. Tijdens de rijpe fase eroderen de stromen bredere valleien en beginnen dikke sedimentlagen af te zetten. De hellingen worden langzaam kleiner en het profiel neemt toe. Op oudere leeftijd worden de beken omringd door glooiende heuvels en nemen ze brede, met sediment gevulde valleien in. Meanderende patronen zijn gebruikelijk.
Davis’ werk werd gedaan lang voor het idee van plaattektoniek, en hij was niet bekend met de invloed van glaciale erosie op beken en hun omgeving. Hoewel sommige delen van zijn theorie verouderd zijn, is het nog steeds een nuttige manier om stromen en hun evolutie te begrijpen.
