Процессы речных отложений

Процессы отложений, связанные с реками и ручьями

Глубокие, эродирующие флювиальные отложения вдоль реки Матануска , Аляска.

В географии и геологии процессы речных отложений или перенос речных отложений связаны с реками и ручьями , а также с отложениями и формами рельефа, созданными отложениями . Это может привести к образованию ряби и дюн , фрактальной форме эрозии, сложной структуре естественных речных систем, а также развитию пойм и возникновению ливневых паводков . Осадки, перемещаемые водой, могут быть больше, чем осадки, перемещаемые воздухом, поскольку вода имеет более высокую плотность и вязкость . В типичных реках наибольший перенос наносов имеет размер песка и гравия , но более крупные паводки могут нести булыжники и даже валуны . Когда ручей или реки связаны с ледниками , ледяными щитами или ледяными шапками , используется термин флювиально-ледниковый или флювиогляциальный , как в случае с перигляциальными потоками и наводнениями, вызванными прорывами ледниковых озер . ^{[1] [2]} Речные процессы отложений включают движение отложений и эрозию или отложение на русле реки . ^{[3] [4]}

Принципы

Река Уайт названа так из-за глины, которую она собирает в Бесплодных землях Южной Дакоты. Здесь она впадает в реку Миссури и окрашивает ее глиной.

Движение воды поперек русла ручья оказывает напряжение сдвига непосредственно на русло. Если сила сцепления основания ниже, чем оказываемое усилие сдвига, или слой состоит из рыхлых отложений, которые могут быть мобилизованы такими напряжениями, то слой будет опускаться исключительно за счет потока чистой воды. Кроме того, если река несет значительное количество наносов , этот материал может выступать в качестве средства усиления износа русла ( абразии ). При этом сами фрагменты стачиваются, становясь мельче и округлее ( истёртость ).

Наносы в реках переносятся либо в виде донного груза (более крупные фрагменты, перемещающиеся близко к руслу), либо в виде взвешенного груза (более мелкие фрагменты переносятся водой). Существует также компонент, переносимый в виде растворенного материала.

Для каждого размера зерна существует определенная скорость потока , при которой зерна начинают двигаться, называемая скоростью увлечения . Однако зерна будут продолжать транспортироваться, даже если скорость упадет ниже скорости увлечения из-за уменьшенного (или устраненного) трения между зернами и руслом реки. В конце концов скорость упадет достаточно низко, чтобы зерна могли осаждаться. Это показано кривой Хюльстрема .

Река постоянно поднимает и сбрасывает со своего русла твердые частицы камней и почвы на всем своем протяжении. Там, где течение реки быстрое, больше частиц улавливается, чем выбрасывается. Там, где течение реки медленное, больше частиц выбрасывается, чем поднимается. Области, куда выпадает больше частиц, называются аллювиальными или поймами, а выпавшие частицы называются аллювиальными .

Даже небольшие ручьи образуют аллювиальные отложения, но именно в поймах и дельтах крупных рек встречаются крупные геологически значимые аллювиальные отложения.

Количество вещества, переносимого большой рекой, огромно. Подсчитано, что река Миссисипи ежегодно выносит в море 406 миллионов тонн наносов, ^[5] Желтая река — 796 миллионов тонн, а река По в Италии — 67 миллионов тонн. ^[6] Названия многих рек происходят от цвета, который переносимые вещества придают воде. Например, Желтая река (Хуанхэ) в Китае названа в честь оттенка переносимых ею отложений, ^[7] а Белый Нил назван в честь глины, которую она несет.

Типы

Основными видами речных процессов являются:

• Модель Брэдшоу  - Географическая модель характеристик реки.
• Коррозия  - постепенное разрушение материалов в результате химической реакции с окружающей средой (раствором).
• Эрозия  - естественные процессы, которые удаляют почву и камни.
  • Вырубка  - процесс углубления русла ручья за счет эрозии донного материала.
• Сальтация (геология)  - перенос частиц жидкостями.
• Суспензия (химия)  – гетерогенная смесь твердых частиц, диспергированных в среде.

Условия осадконакопления

Основные речные (реки и ручьи) среды отложения включают:

• Дельты (возможно, промежуточная среда между речной и морской)
• Пойнт-бары
• Аллювиальные вентиляторы
• Разветвленные реки
• Старицы
• Дамбы
• Водопады

Связанные понятия

Движение частиц

Реки и ручьи несут в своем потоке наносы. Этот осадок может находиться в различных местах потока, в зависимости от баланса между восходящей скоростью частицы (силы сопротивления и подъемной силы) и скоростью осаждения частицы . Эти отношения показаны в следующей таблице для числа Рауза , которое представляет собой отношение скорости осаждения отложений (скорости падения) к скорости вверх. ^{[8] [9]}

$${\displaystyle {\textbf {Rouse}}={\frac {\text{Settling velocity}}{\text{Upwards velocity from lift and drag}}}={\frac {w_{s}}{\kappa u_{*}}}}$$

где

• ${\displaystyle w_{s}}$это скорость осаждения
• ${\displaystyle \kappa }$это постоянная фон Кармана
• ${\displaystyle u_{*}}$скорость сдвига

Кривая Хьюльстрема : скорости течений, необходимые для эрозии, транспортировки и осаждения (седиментации) частиц осадка разного размера.

Если скорость восходящего потока примерно равна скорости осаждения, осадок будет полностью переноситься вниз по течению в виде взвешенного груза . Если скорость подъема намного меньше скорости осаждения, но все же достаточно велика для движения осадка (см. « Начало движения »), он будет двигаться вдоль пласта как нагрузка на пласт , перекатываясь, скользя и сальтируя (подпрыгивая в поток). , переносясь на небольшое расстояние, а затем снова оседая). Если скорость вверх выше скорости осаждения, осадок будет переноситься высоко в потоке в виде промывочной загрузки . ^[10]

Поскольку в потоке обычно присутствуют частицы разных размеров, материал разных размеров обычно перемещается через все области потока для данных условий потока.

Речные пласты

Современная асимметричная рябь образовалась на песке на дне реки Хантер, Новый Южный Уэльс, Австралия. Направление потока справа налево.

Дюны с извилистыми гребнями, обнаженные во время отлива на реке Корнуоллис недалеко от Вулфвилля, Новая Шотландия.

Месторождение древнего канала в формации Стеллартон ( Пенсильвания ), Угольная яма, недалеко от Торберна, Новая Шотландия.

Движение отложений может создавать самоорганизующиеся структуры, такие как рябь , дюны или антидюны на русле реки или ручья . Эти формы пластов часто сохраняются в осадочных породах и могут использоваться для оценки направления и величины потока, отложившего отложения.

Поверхностный сток

Сухопутный поток может размывать частицы почвы и переносить их вниз по склону. Эрозия, связанная с наземным стоком, может происходить разными способами в зависимости от метеорологических условий и условий стока.

• Если при первоначальном воздействии капель дождя почва смещается, это явление называется дождевой эрозией.
• Если сухопутный поток непосредственно ответственен за унос наносов, но не образует оврагов, это называется «пластовой эрозией».
• Если поток и субстрат допускают формирование каналов, могут образовываться овраги; это называется «овражной эрозией».

Смотрите также

• Водное пространство
• Шаблон канала
• Сортировка
• Список речных форм рельефа

Рекомендации

1. Нойендорф, Клаус К.Э.; Мель, Джеймс П. младший; Джексон, Джулия А., ред. (2011). Глоссарий геологии (5-е исправленное изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. п. 800. ISBN 978-3-642-06621-4. ОСЛК  751527782.
2. Уилсон, М.Е. и Мур, Дж.Э. 2003. Глоссарий по гидрологии, Американский геологический институт, Springer, 248 стр.
3. Чарльтон, Ро (2008). Основы речной геоморфологии . Лондон: Ратледж. п. 234. ИСБН 978-0-415-33454-9.
4. Воль, Эллен (2014). Реки в ландшафте: наука и управление . Уайли-Блэквелл. п. 330. ИСБН 978-1-118-41489-7.
5. Матур, Анурадха; Дилип да Кунья (2001). Наводнения в Миссисипи: создание изменяющегося ландшафта. Нью-Хейвен, Коннектикут: Издательство Йельского университета. ISBN 0-300-08430-7 
6. Дилл, Уильям А. (1990). Внутреннее рыболовство Европы. Рим, Италия: Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН. ISBN 92-5-102999-7 . http://www.fao.org/docrep/009/t0377e/t0377e00.htm. Архивировано 1 марта 2018 г. в Wayback Machine. 
7. МОСТЕРН, РУТ; ХОРН, РАЙАН М. (2021). Желтая река: естественная и неестественная история . Издательство Йельского университета. п. 33. дои : 10.2307/j.ctv1vbd1d8.7. ISBN 978-0-300-23833-4. JSTOR  j.ctv1vbd1d8.
8. Али, Ск Зишан; Дей, Субхасиш (ноябрь 2016 г.). «Механика переноса взвешенных частиц в турбулентном потоке». Труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 472 (2195): 20160749. Бибкод : 2016RSPSA.47260749A. дои : 10.1098/rspa.2016.0749 .
9. Кумбхакар, Манотош; Гошал, Коэли; Сингх, Виджай П. (январь 2017 г.). «Вывод уравнения Роуза для концентрации отложений с использованием энтропии Шеннона». Физика А: Статистическая механика и ее приложения . 465 : 494–499. Бибкод : 2017PhyA..465..494K. doi :10.1016/j.physa.2016.08.068.
10. Уиппл, KX (2004). «12.163 Примечания к курсу, открытые курсы MIT» (PDF) . Проверено 23 сентября 2021 г.