Aluvium ( latinsky alluviō - "odtok", "naplavenina") - necementovaná ložiska trvalých vodních toků (řeky, potoky), skládající se z úlomků různého stupně kulatosti a velikosti ( balvan , oblázky , štěrk , písek , hlína , jíl ). Granulometrické a minerální složení a strukturní a texturní vlastnosti naplavenin závisí na hydrodynamickém režimu řeky , povaze splavovaných hornin, reliéfu a oblasti povodí [1] . Říční delty jsou zcela složeny z aluviálních nánosů a jsou aluviálními vějíři [2] . Přítomnost aluviálních usazenin v úseku je známkou kontinentálního tektonického režimu území.
Aluviální ložiska byla poprvé identifikována jako samostatný typ anglickým geologem Williamem Bucklandem v roce 1823 [3] . V Ruské říši termín „naplavenina“ poprvé použil slavný půdní geolog Vasilij Dokučajev v roce 1878 [4] . Od té doby se zachovala tradice nazývat všechna nová kontinentální ložiska vytvořená v éře holocénu naplaveninami , i když to není zcela správné, protože jsou známy eluviální spraše , proluviální aluviální vějíře , deluviální „pláště“ atd.
K tvorbě naplavenin dochází v důsledku nepřetržité interakce dynamického vodního toku s korytem : při intruzi (spodní a boční eroze) a akumulaci sedimentů . Působením vodního toku se kanál neustále přetváří a dochází ke třem typům deformací:
Vedoucím faktorem při vzniku aluviálních usazenin je hydrodynamika vodních toků. Hmotnost vody a rychlost proudění určují kinetickou energii a transportní charakteristiky proudění. Říční vodní toky nesou klastický materiál ve formě zavěšených a vlečených břemen. V suspenzi jsou transportovány částice o průměru menším než 0,2 mm, velké částice jsou taženy po dně. Způsob pohybu hrubého klastického materiálu po dně se nazývá saltace - prudký pohyb zrn materiálu působením nosného média. Takže při rychlosti spodního proudu 0,16 m/s se po dně pohybuje jemný písek, 0,22 m/s - hrubozrnný písek a při rychlosti 1 m/s se přepravují malé oblázky .
Kontinentální aluviální usazeniny tvoří koryto řeky, záplavové území a terasy údolí řeky . Aluvium hraje důležitou roli v geologii většiny kontinentálních sedimentárních formací.
Vznikají a migrují aluviální usazeniny řek:
Množství jemnozrnného klastického materiálu, které je unášeno řekami (pevný odtok), dosahuje velkých hodnot: v případě Mississippi se roční objem pevného odtoku odhaduje na 406 milionů tun, Huang He - 796 milionů tun [5 ] , Amudarja - 94 milionů tun; Dunaj - 82; Kura - 36; Volha a Amur - po 25, Ob a Lena - po 15, Dněstr - 4,9; Něva - 0,4 milionu tun [6] . V souladu s tím je tloušťka aluviálních usazenin v deltách takových řek, jako je Mississippi, Nil , Amazonka , Kongo , Huang He, Volha atd., stovky a tisíce metrů a objem je desítky a stovky km³ zemského materiálu. Obecně platí, že letní pevný odtok všech řek je asi 17 gigatun, což je řádově více, než je unášeno z kontinentů ledovci nebo větrem [7] . Téměř 96 % tohoto objemu se usazuje v deltách a na kontinentálním šelfu .
Studiem a klasifikací aluviálních ložisek se zabývali takoví známí badatelé kvartérní geologie jako E. V. Shantser, V. T. Frolov, Yu. P. Kazansky, I. P. Kartashov, V. Lamakin, N. I. Makkaveev a další. Obecně jsou kontinentální aluviální uloženiny klasifikovány podle geneze (horské a nížinné řeky), facie (kanál, niva a mrtvé rameno), formačních fází, forem aluviálních těles atd. Je třeba poznamenat, že klasifikace aluvií podle fází formování byla vyvinuta již v roce V Sovětském svazu byla vyvinuta tzv. "škola sovětské geologie" a klasifikace aluviálních ložisek podle morfologických forem byla vyvinuta a široce používána geology v západní Evropě a USA, zejména H. Reading [8 ] .
V závislosti na hydrologickém režimu řeky, určeném podnebím , tektonikou a topografií zemského povrchu, se aluviální ložiska dělí na dva hlavní genetické typy: aluvium horských řek a aluvium nížinných řek. Náplavy nížinných řek jsou výrazně odlišné od náplavů horských, což umožňuje snadno rozlišit dávná náplavová ložiska a vytvořit paleogeografické rekonstrukce . Samostatné typy zahrnují náplavy dočasných (vysychajících) řek aridního klimatu a ložiska periglaciálních náplavů.
Aluvium horských řekHorské řeky tečou vysokou rychlostí, jejich naplaveniny představují balvany a oblázky (kanálové naplaveniny). Lužní náplavy téměř úplně chybí, nebo mají malou mocnost a omezené rozšíření. Vyskytuje se nejčastěji v rozšířených částech údolí a je reprezentován hrubozrnnými písky a písčitými hlínami , které překrývají korytové oblázky . Mocnost nivy Cheremosh v rámci Pokutských Karpat však dosahuje 30–35 m, což pravděpodobně ukazuje na periodickou změnu oscilačních neotektonických pohybů regionu. [9]
Mocnost horských naplavenin se pohybuje od několika metrů do několika kilometrů. Aluviální ložiska horských řek se vyznačují následujícími znaky [10] :
Rovinné řeky se vyznačují nižším průtokem, rozvinutějším profilem a menší dynamickou silou toku, který není schopen udržet v závěsu a dopravit hrubý klastický materiál na velké vzdálenosti.
Aluvium nížinných řek je charakterizováno dalšími znaky:
V údolích horských i nížinných řek po proudu postupně klesá rozměr klastického materiálu a zvyšuje se stupeň vytřídění psamitových sedimentů . Současně se může zhoršit třídění jemných klastických a slínovitých sedimentů.
Podle rysů facií se aluviální sedimenty nížinných řek dělí na tři hlavní skupiny facií (resp. makrofacií) - koryto, nivu a mrtvé rameno [11] . Tato klasifikace byla vyvinuta především pro aluviální uloženiny z období čtvrtohor a částečně pro neogén . U starých aluviálních uloženin ( křída , jura , karbon , devon ) není rozdělení naplavenin na koryto a nivu vždy možné a často zřetelně chybí faciální diferenciace [12] .
RuslovayaTato skupina facií fluviálních aluvií zahrnuje mělčiny, ostrovy a kosy. V nížinných řekách je zastoupen dobře vytříděným písčitým materiálem s hrubým příčným podložím, který je při nízké vodě obvykle překrýván jemnějším materiálem (vrstvy a čočky bahna). Naplaveniny horských koryt jsou zastoupeny především špatně vytříděnými oblázky a balvany různého zaoblení s pískovým a štěrkovým plnivem. V nížinných řekách jsou do kanálové skupiny facií zařazeny tyto facie:
Ložiska této skupiny facií vznikají při povodních a záplavách. Nivní aluvium pokrývá korytové naplaveniny tenkým (0,5–1 m) pokryvem. Ložiska této aluviální makrofacie se vyznačují menším tříděním psamiticko-aleuritických sedimentů s charakteristickým vrstvením vlnitých a proudových vlnek a vířícími texturami. Převládají písčité hlíny a hlíny s mezivrstvami a čočkami z nerovnozrnného písku se zbytky úlomků stromů a rostlin. Makrofacie nivy má zpravidla menší mocnost než makrofacie koryta, i když u řek s častými záplavami to může být naopak. V aluviu nivy se rozlišují tři hlavní facie v závislosti na jejich vzniku:
Kromě toho se v rámci makrofacie nivy rozlišují facie superponované nivy, vnitřní delty a facie úžlabiny.
staréAluviální usazeniny této makrofacie se tvoří v mrtvých ramenech a dočasných říčních kanálech. Podle svých vlastností jsou velmi podobné jezerním ložiskům - jílům, hlínám, rašelině a často se vyskytují ve formě čoček mezi kanálovými faciemi. Převážnou část naplavenin mrtvého ramene tvoří jemnozrnné jílovité sedimenty s jasným horizontálním vrstvením a charakteristickým velkým množstvím rozptýlené organické hmoty. V úseku naplavenin mrtvého ramene se nacházejí tři horizonty neboli facie, odpovídající třem vývojovým stádiím mrtvého ramene:
V makrofacii mrtvého ramene se navíc někdy vyskytuje facie sekundárních nivních nádrží, která je v řezu reprezentována střídáním tenkých křížově uspořádaných slínů a písčitých hlín s mezivrstvami slínovitých sedimentů.
Tvorbu aluviálních náplavů v nížinných a horských řekách významně ovlivňuje tektonická složka území povodí. Říční údolí mohou zcela nebo částečně protínat různé geologické struktury - antiklinály , synklinály , drapáky , vyvýšené či snížené bloky atd. To vše se odráží v morfologii údolí a struktuře aluvia. V. Lamakin [13] a I. P. Kartashov [14] navrhli rozlišit v říčních údolích dynamické fáze aluviální akumulace, které odpovídají fázím vývoje říčního profilu: instrativní, substrativní, perstrativní a konstruktivní.
InstrativníK tvorbě aluviálních usazenin dochází ve fázi zařezávání koryta horské řeky do skalního podloží. Tyto hrubé klastické (balvany a oblázky) usazeniny tvoří dočasné nahromadění (čočky) v korytě a vyznačují se nevýznamnou mocností.
SubstrativníVznik naplavenin při přechodu ze stadia zářezu horské řeky do stadia rovnováhy. Tyto uloženiny jsou zpravidla spodními horizonty korytových naplavenin normální mocnosti (1–4 m), které řeka v rovnovážném stavu nesmývá [15] . Charakteristickými rysy substrátových naplavenin jsou zvýšený obsah jílu a kombinovaná přítomnost oblázků a nezaokrouhlených úlomků skalního podloží z koryta řeky. Substrativní aluviální usazeniny jsou podkladem aluviálních vrstev, které tvoří nivy vyrovnaných řek a teras, které jsou relikty těchto stojatých vod.
PerstrativníV říčních údolích s vyvinutým podélným profilem dochází k tvorbě aluviálních usazenin. Tyto nánosy vznikají v důsledku smývání horních aluviových horizontů normální mocnosti, které se tvoří při přechodu ze stadia incize do stadia rovnovážného. Perstrativní náplavy spočívají na substrativních (raftových) náplavech a jsou reprezentovány zpravidla kompletním souborem aluviálních facií: koryto, niva a mrtvé rameno.
V důsledku toho se vytváří aluviální vrstva omezené mocnosti, jejíž hodnota se blíží výškovému rozdílu mezi dnem koryta a hladinou povodňových vod. Spodní, hlavní část této vrstvy je tvořena facií kanálových naplavenin, které tvoří dobře promyté zkřížené písky usazené v posunujícím se řečišti, méně často štěrk, obsahující na bázi oblázky a postupně měnící své granulometrické složení ode dna k nahoře podél úseku od relativně hrubšího ke stále jemnozrnnějšímu [16] .
Celková mocnost perstrativních naplavenin je obvykle 3–6 m.
KonstruktivníKe vzniku aluviálních náplavů dochází v údolí řeky ve fázi akumulace. Vyznačují se vysokým obsahem jílu. Tato ložiska leží na perstrativních naplaveninách, méně často na instramentech a ve stranách říčního údolí mohou přímo překrývat skalní podloží.
Aluviální usazeniny se dělí na dvě velké skupiny - korytové formy a morfologické prvky mezikanálového prostoru.
Sedimentace v meandrech se vyskytuje v důsledku dvou hlavních faktorů - eroze konkávního pobřeží a ukládání kos (akumulační tělesa v meandrových smyčkách).
V příčném řezu řeky, v zakřivených a přímých úsecích, je pozorována turbulentní sekundární cirkulace vodního toku. V důsledku toho jsou nejhrubší naplaveniny omezeny na konkávní, hluboké ( roztažené ) pobřeží. Na konvexním břehu se tvoří blízkokanálová mělčina, která je složena z dobře vytříděného jemného a jemnozrnného písku a je ze strany nivy omezena vlnitostí blízkého kanálu. Když kanál ustoupí, mladší části naplavenin koryta se překrývají na sebe a tvoří řadu břehů. V přímých úsecích řeky se mezi ohyby tvoří mělké rozsedliny, koryto je rozděleno na více ramen, mezi nimiž jsou ostrůvky, kde se náplavy vyznačují jemnou zrnitostí a silnou boční proměnlivostí. Postupem času jsou meandry stále výraznější a tvoří expanze a zúžení. Úsek pobřeží zároveň podléhá erozi a na mělčině roste mělčina. Nakonec jsou dva přechody navzájem spojeny a řeka je zachycena , koryto se narovnává a bývalý meandr tvoří prázdné rameno, často ve tvaru úzkého půlměsíce, ve kterém se vytváří zvláštní naplaveninová facie sestávající z tekoucího jezera a bažinaté části.
Aluviální ventilátoryAluviální ventilátory, ve kterých mezi povrchovými procesy převládají kanálové proudy, se také nazývají „vlhké aluviální ventilátory“. Tento název však není dobrý, protože v polosuchém prostředí, kde dochází k bleskovým povodním, se mohou tvořit i vlastní říční vějíře. Samotné říční vějíře jsou jedním z hlavních míst sedimentace pro mírně meandrující řeky a do jisté míry se významně podílejí na vzniku geologického úseku. Rozsah velikostí je významný - od několika desítek metrů až po stovky kilometrů v okruhu. Všechny se vyznačují dosti hladkým zploštěním s obvykle nižším sklonem ve srovnání s polosuchými aluviálními vějíři.
Morfologické formy mezikanálového prostoru Nábřežní hradbyTakové formy aluviálních náplavů jsou ve skutečnosti hřbety se sklonem od koryta k nivě a jsou běžné zejména na konkávních březích meandrů erodovaných proudem. Jsou zaplavovány pouze při nejvyšších možných povodňových stavech . Při menších povodních mohou být jedinými nezatopenými oblastmi v záplavovém území. Když se povodňové vody vylijí z břehů, turbulence toku se sníží, což způsobí vypadávání jemnozrnného sedimentu. V tomto případě se v blízkosti koryta ukládají hrubozrnné písky a kaly a dále na nivu se ukládá jemný materiál.
Záplavové oblastiSedimentace a postsedimentární přeměny probíhající v nivě závisí na klimatu a vzdálenosti k aktivnímu korytu. Záplavové území může být zaplaveno záplavami a povodněmi několikrát do roka. Rychlost sedimentace nivy je poměrně nízká vzhledem k relativně vysokému průtoku nivních vod a nízké koncentraci suspendovaných sedimentů během povodňového maxima. Sedimentace probíhá převážně z vodné suspenze a sediment má se vzdáleností od koryta tendenci zmenšovat se zrnitost. Pouze významné povodně jsou schopny ukládat srážky o mocnosti větší než 10-15 cm, a to ne v souvislé pokrývce, ale v plochách. Vegetace pomáhá definovat oblasti sedimentace a eroze na povrchu nivy. V období mezi povodněmi a záplavami dochází k vysychání lužních sedimentů s tvorbou vysychacích trhlin a dalších charakteristických znaků subaerické expozice.
TerasyNejdůležitějším prvkem krajiny mezi mnoha aluviálními sedimentárními formacemi jsou terasy. Mohou vznikat v důsledku poklesu místního nebo hlavního základu eroze , zastavení sedimentace nebo komplexní zpětné reakce na prudkou změnu klimatických a tektonických podmínek území.
Příslušnost ložisek ke kontinentálnímu aluviálu je obvykle diagnostikována podle charakteristického souboru znaků:
Žádný z výše uvedených příznaků brán samostatně však není vyčerpávajícím diagnostickým kritériem, protože všechny lze nalézt také v mořských mělkých vodách nebo pobřežně-mořských sedimentárních formacích.
Nánosy horských řek jsou téměř všechny čtvrtohorní a neogenní stáří.
Z aluviálních uloženin jsou známa a spolehlivě identifikována ložiska druhohorního stáří a ze středního paleozoika jsou datována pouze ložiska dolních toků nížinných řek [17] . Podle Yu.P. Kazanskyho byly distribuční vzorce složení rozpuštěného a pevného odtoku v říční vodě pro moderní řeky obecně zachovány během kenozoika, mezozoika, permu , karbonu a pozdního devonu [18] .
V hydrogeologii (vyhledávání a průzkum podzemních vod) je zvláštní pozornost věnována aluviálním usazeninám, protože na starých terasách a v říčních údolích jsou hrubozrnné naplaveniny (od oblázků po písek) vždy nasyceny vodou a jsou dobrým sběračem pitné podzemní vody. . Říční naplaveniny mají často sypače diamantů ( Kongo , Sierra Leone ), zlata , monazitu , zirkonu a dalších minerálů a nerostů, stejně jako ložiska stavebních písků, štěrku a oblázků. Pro vznik těchto aluviálních náplavů jsou velmi důležité hydrodynamické podmínky pro transport říčních sedimentů a migrační schopnost nerostů. Diamant a zirkon mají maximální migrační schopnost, zlato a platina mají minimální . Mezilehlou pozici mezi nimi zaujímají monazit , magnetit , scheelit , kassiterit a další. Rozsypová ložiska zlata a platiny jsou zpravidla omezena na hruboklastické kanálové naplaveniny jednoramenných kanálů, vytvořené v nejaktivnějším hydrodynamickém prostředí.
Ve starých sedimentárních vrstvách jsou aluviální ložiska zpravidla stmelená a složená z pevných klastických hornin - slepenců , štěrků a pískovců , které za příznivých geologických podmínek (přítomnost hornin ropných zdrojů v úseku starověké sedimentační pánve, dostatečný stupeň jejich vyspělosti, strukturní a prostorové charakteristiky dislokací, přítomnost/nepřítomnost neantiklinálních pastí apod.) jsou ložiska ropy a plynu. Moderní aluviální náplavy nížinných řek jsou často bohaté na živiny, vznikají zde úrodné nivní půdy (nivy Nilu , Tigridu , Eufratu , Pádu , Indu , Gangy ).
Slovníky a encyklopedie |
|
---|
Sedimentární horniny | |
---|---|
Sedimenty a útvary | |
Procesy | |
Jiné termíny | |
Vědecké směry | |
Kategorie Litologie |