Alluvium ( latin alluviō - "avlopp", "alluvium") - icke-cementerade avlagringar av permanenta vattenflöden (floder, bäckar), bestående av fragment av varierande grad av rundhet och storlek ( block , småsten , grus , sand , lera , lera ). Den granulometriska och mineraliska sammansättningen samt strukturella och texturella egenskaper hos alluvium beror på flodens hydrodynamiska regim , naturen hos stenarna som sköljs in, reliefen och avrinningsområdet [1] . Floddeltat är helt sammansatta av alluvialavlagringar och är alluvialfläktar [ 2] . Närvaron av alluvialavlagringar i sektionen är ett tecken på den kontinentala tektoniska regimen i territoriet.
Alluvialavlagringar identifierades först som en separat typ av den engelske geologen William Buckland 1823 [ 3] . I det ryska imperiet användes termen "alluvium" först av den berömde jordgeologen Vasilij Dokuchaev 1878 [ 4] . Sedan dess har traditionen bevarats att kalla alla nya kontinentala avlagringar som bildades under den holocena eran alluvium , även om detta inte är helt korrekt, eftersom eluviallöss , proluviala alluvialfläktar , deluviala "kappor", etc. är kända.
Bildandet av alluvium sker som ett resultat av den kontinuerliga interaktionen av ett dynamiskt vattenflöde med kanalen : under intrång (botten- och lateral erosion) och ackumulering av sediment . Under inverkan av vattenflödet omformas kanalen kontinuerligt och upplever tre typer av deformationer:
Den ledande faktorn i bildandet av alluvialavlagringar är vattenflödenas hydrodynamik . Vattenmassan och flödeshastigheten bestämmer flödets kinetiska energi och transportegenskaper. Flodvattenflöden bär klastiskt material i form av häng- och draglaster. I suspension transporteras partiklar med en diameter på mindre än 0,2 mm, stora partiklar dras längs botten. Metoden för rörelse av grovt klastiskt material längs botten kallas saltning - den abrupta rörelsen av materialkorn under verkan av ett bärarmedium. Så, vid en bottenströmhastighet på 0,16 m/s, rör sig fin sand längs botten, 0,22 m/s - grovkornig sand, och vid 1 m/s transporteras små stenar .
Kontinentala alluvialavlagringar utgör flodbädden, översvämningsslätten och floddalsterrasserna . Alluvium spelar en viktig roll i geologin för de flesta kontinentala sedimentära formationer.
Alluvialavlagringar av floder bildas och migrerar:
Mängden finkornigt klastiskt material som transporteras av floder (fast avrinning) når stora värden: i fallet Mississippi uppskattas den årliga volymen fast avrinning till 406 miljoner ton, Huang He - 796 miljoner ton [5 ] , Amu Darya - 94 miljoner ton; Donau - 82; Kura - 36; Volga och Amur - 25 vardera, Ob och Lena - 15 vardera, Dniester - 4,9; Neva - 0,4 miljoner ton [6] . Följaktligen är tjockleken på alluvialavlagringar i deltan av sådana floder som Mississippi, Nilen , Amazonas , Kongo , Huang He, Volga, etc. hundratals och tusentals meter, och volymen är tiotals och hundratals km³ fruktansvärt material. I allmänhet är den fasta avrinningen från alla floder på sommaren cirka 17 gigaton, vilket är en storleksordning mer än vad som transporteras från kontinenterna av glaciärer eller vind [7] . Nästan 96 % av denna volym sätter sig i deltan och på kontinentalsockeln .
Sådana välkända forskare inom kvartärgeologi som E. V. Shantser, V. T. Frolov, Yu. P. Kazansky, I. P. Kartashov, V. Lamakin, N. I. Makkaveev och andra var engagerade i studier och klassificering av alluvialavlagringar. I allmänhet klassificeras kontinentala alluvialavlagringar efter genesis (bergs- och låglandsfloder), facies (kanal, översvämningsslätten och oxbow), bildningsfaser, former av alluvialkroppar etc. Det bör noteras att klassificeringen av alluvium efter bildningsfaser utvecklades tillbaka i I Sovjetunionen utvecklades den så kallade "skolan för sovjetisk geologi", och klassificeringen av alluvialavlagringar enligt morfologiska former och användes i stor utsträckning av geologer i Västeuropa och USA, i synnerhet H. Reading [8 ] .
Beroende på flodens hydrologiska regim , bestämt av klimatet , tektoniken och topografin på jordens yta, delas alluvialavlagringar in i två genetiska huvudtyper: alluvium av bergsfloder och alluvium av låglandsfloder. Alluvium av låglandsfloder skiljer sig väsentligt från alluvium av bergiga, vilket gör det lätt att urskilja gamla alluvialavlagringar och skapa paleogeografiska rekonstruktioner . Separata typer inkluderar alluvium av tillfälliga (torkande) floder av torrt klimat och avlagringar av periglacial alluvium.
Alluvium av bergsfloderBergfloder flyter med hög hastighet, deras alluvium representeras av stenblock och småsten (kanalalluvium). Slättalluvium är nästan helt frånvarande, eller har en liten tjocklek och begränsad utbredning. Det förekommer oftast i vidgade delar av dalen och representeras av grovkornig sand och sandig loams som ligger över kanalstenar . Tjockleken på Cheremosh- flodslättens alluvium inom Pokuttiska Karpaterna når dock 30–35 m, vilket antagligen indikerar en periodisk förändring i de oscillerande neotektoniska rörelserna i regionen. [9]
Tjockleken på bergsalluvium varierar från några meter till flera kilometer. Alluviala avlagringar av bergsfloder kännetecknas av följande egenskaper [10] :
Släta floder kännetecknas av en lägre flödeshastighet, en mer utvecklad profil och en lägre dynamisk kraft i flödet, som inte klarar av att hålla i upphängning och transportera grovt klastiskt material över långa avstånd.
Låglandsflodens alluvium kännetecknas av andra egenskaper:
I dalgångarna i både bergs- och låglandsälvar nedströms minskar dimensionen av klastiskt material gradvis, och sorteringsgraden av psammitsediment ökar . Samtidigt kan sorteringen av fina klastiska och siltiga sediment försämras.
Enligt facies särdrag delas alluvialavlagringar av låglandsfloder in i tre huvudgrupper av facies (eller makrofacies) - kanal, översvämningsslätt och oxbow [11] . Denna klassificering utvecklades främst för alluvialavlagringar från kvartärperioden och delvis för Neogen . För forntida alluvialavlagringar ( krita , jura , karbon , devon ) är uppdelningen av alluvium i kanal och översvämningsslätt inte alltid möjlig och ofta saknas ansiktsdifferentiering tydligt [12] .
RuslovayaDenna grupp av fluvial alluviumfacies omfattar stim, öar och spottar. I låglandsälvar representeras den av välsorterat sandigt material med grova korsbäddar, som under lågvatten vanligtvis överlagras av finare material (lager och linser av nedslamning). Bergskanalalluvium representeras huvudsakligen av dåligt sorterade småstenar och stenblock av olika rundhet med sand och grusfyllmedel. I låglandsfloder ingår följande facies i kanalgruppen av facies:
Avlagringar av denna grupp av facies bildas vid översvämningar och översvämningar. Översvämningsalluviumet täcker kanalalluviumet med ett tunt (0,5–1 m) täcke. Avlagringarna av denna alluviala makroyta kännetecknas av en mindre sortering av psammitiskt-aleuritiska sediment med en karakteristisk skiktning av våg- och strömkrusningar, och kärnande texturer. Sandiga lerjordar och lerjordar med mellanskikt och linser av olikformig sand med rester av träd och växtfragment dominerar. Som regel har flodslättens makrofacies en mindre tjocklek än kanalmakrofacies, även om det för floder med frekventa översvämningar kan vara tvärtom. I flodslätteralluvium särskiljs tre huvudfacies, beroende på dess bildande:
Dessutom särskiljs inom ramen för översvämningsmakrofacierna facies av den överlagrade översvämningsslätten, inre delta och ravinfacies.
gammalAlluviala avlagringar av denna makroyta bildas i oxbowsjöar och tillfälliga flodkanaler. Enligt deras egenskaper är de mycket lika lakustrinavlagringar - leror, lerjordar, torv och presenteras ofta i form av linser bland kanalfacierna. Huvuddelen av oxbow-alluviumet är sammansatt av finkorniga leriga sediment med tydliga horisontella skiktning och en karakteristisk stor mängd dispergerat organiskt material. I sektionen av oxbow-alluviumavlagringar finns det tre horisonter, eller facies, motsvarande de tre utvecklingsstadierna för oxbow-sjön:
Dessutom innehåller ibland oxbow-makrofacies facies av sekundära översvämningsreservoarer, som i sektionen representeras av växling av tunna korsbäddade silts och sandiga lerjordar med mellanskikt av siltiga sediment.
Bildandet av alluviala avlagringar i lågland och bergsfloder påverkas avsevärt av den tektoniska komponenten i flodbassängens territorium. Floddalar kan helt eller delvis korsa olika geologiska strukturer - anticlines , synclines , grabens , upphöjda eller sänkta block etc. Allt detta återspeglas i dalarnas morfologi och alluviumets struktur. V. Lamakin [13] och I.P. Kartashov [14] föreslog att i floddalar särskilja de dynamiska faserna av alluvial ackumulering, som motsvarar utvecklingsstadierna för flodprofilen: instrativ, substrativ, perstrativ och konstruktiv.
InstrativBildandet av alluvialavlagringar sker i det skede då en bergflod skärs ner i berggrunden. Dessa grova klastiska (block och småsten) avlagringar bildar tillfälliga ansamlingar (linser) i kanalen och kännetecknas av obetydlig tjocklek.
SubstrativBildandet av alluvium under övergången från inskärningsstadiet av en bergflod till jämviktsstadiet. Dessa avlagringar är som regel de nedre horisonterna av kanalalluvium av normal tjocklek (1–4 m), som inte spolas bort av floden under jämviktsstadiet [15] . Karakteristiska egenskaper hos substrativ alluvium är ökat lerinnehåll och den kombinerade närvaron av småsten och orundade berggrundsfragment från flodbädden. Substrativa alluvialavlagringar ligger till grund för de alluviala skikten som utgör översvämningsslätterna av balanserade floder och terrasser som är reliker från sådana bakvatten.
PerstrativBildandet av alluvialavlagringar sker i älvdalar med utvecklad längsgående profil. Dessa avlagringar bildas på grund av tvättningen av de övre alluviumhorisonterna med normal tjocklek, som bildas under övergången från snittstadiet till jämviktsstadiet. Perstrativt alluvium vilar på substrativt (flotte) alluvium och representeras, som regel, av en komplett uppsättning alluviala facies: kanal, översvämningsslätten och oxbow.
Som ett resultat bildas ett alluvialskikt med begränsad tjocklek, vars värde är nära höjdskillnaden mellan kanalens botten och nivån på översvämningsvatten. Den nedre, huvudsakliga delen av detta skikt består av faser av kanalalluvium, som består av vältvättad korsbäddad sand avsatt i den skiftande flodbädden, mer sällan grus, som innehåller småsten vid basen och gradvis ändrar dess granulometriska sammansättning från botten till topp längs sektionen från relativt grövre till allt mer finkornig [16] .
Den totala tjockleken av perstrativ alluvium är vanligtvis 3–6 m.
KonstruktivBildandet av alluvialavlagringar sker i älvdalen under ackumuleringsstadiet. De kännetecknas av hög lerhalt. Dessa avlagringar ligger på perstrativt alluvium, mer sällan på instrativ, och i sidorna av en floddal kan de ligga direkt över berggrunden.
Alluvialavlagringar är uppdelade i två stora grupper - kanalformer och morfologiska element i interkanalutrymmet.
Sedimentering i meanders uppstår på grund av två huvudfaktorer - erosion av den konkava kusten och avsättning av spett (ackumulerande kroppar inom meanderslingor).
I tvärsnittet av floden, i krökta och raka sektioner, observeras turbulent sekundär cirkulation av vattenflödet. Följaktligen är det mest grovkorniga alluviumet begränsat till den konkava, djupa ( sträcka ) kusten. På den konvexa stranden bildas ett kanalnära stim, som är sammansatt av välsorterad fin och finkornig sand och begränsas från flodslättens sida av en kanalnära dyning. När kanalen drar sig tillbaka ligger de yngre delarna av flodbäddens alluvium ovanpå varandra och bildar en serie flodbankar. I flodens raka partier bildas grunda sprickor mellan krökarna, kanalen är uppdelad i flera grenar, mellan vilka det finns öar, där alluviumet kännetecknas av finkornig och stark sidovariabilitet. Med tiden blir slingrarna mer och mer uttalade och bildar expansioner och förträngningar. Samtidigt är kuststräckan utsatt för erosion , och när den går på grund växer en grund. Slutligen förbindas två korsningar med varandra, och floden avlyssnas , kanalen rätas ut, och den förra meandern bildar en oxbow-sjö, ofta av en smal halvmåneform, i vilken en speciell alluviumfacies bildas, bestående av strömmande, sjö och träskdelar.
Alluvial fansAlluvialfläktar där kanalströmmar dominerar bland ytprocesser kallas också "fuktiga alluvialfläktar". Det här namnet är dock inte bra, eftersom egentliga flodfläktar också kan bildas i en halvtorr miljö där översvämningar inträffar. Flodfläktarna i sig är en av de huvudsakliga sedimentationsplatserna för lätt slingrande floder och bidrar i viss utsträckning till skapandet av den geologiska delen. Storleksintervallet är betydande - från flera tiotals meter till hundratals kilometer i radie. Alla kännetecknas av en ganska jämn tillplattning med en vanligtvis lägre lutning jämfört med halvridna alluvialfläktar.
Morfologiska former av interkanalutrymme Riverside vallarSådana former av alluvialavlagringar är i själva verket åsar med en sluttning från rännan mot översvämningsslätten och är särskilt vanliga på de konkava slingrarna av slingor som eroderats av strömmen. De översvämmas endast vid högsta möjliga översvämningsnivåer . Vid mindre översvämningar kan de vara de enda icke-översvämmade markområdena bland översvämningsslätten. När översvämningsvattnet svämmar över sina stränder minskar turbulensen i flödet, vilket gör att finkornigt sediment faller ut. I detta fall avsätts grövre kornig sand och silt nära kanalen, och fint material avsätts vidare på översvämningsslätten.
ÖversvämningsslätterSedimentation och postsedimentära omvandlingar som sker i översvämningsslätten beror på klimatet och på avståndet till den aktiva kanalen. Översvämningsslätten kan översvämmas av översvämningsvatten och översvämningar flera gånger om året. Hastigheten för sedimentering av översvämningsslätter är ganska låg på grund av den relativt höga flödeshastigheten i översvämningsslättens vatten och den låga koncentrationen av suspenderat sediment under översvämningsmaximum. Sedimentering sker huvudsakligen från vattenhaltig suspension , och sedimentet tenderar att minska i kornstorlek med avståndet från flodbädden. Endast betydande översvämningar kan avsätta nederbörd, med en tjocklek på mer än 10-15 cm, och då inte i ett kontinuerligt täcke, utan i fläckar. Vegetation hjälper till att definiera områden med både sedimentation och erosion på flodslättens yta. Under perioden mellan översvämningar och översvämningar torkar översvämningssediment ut, med bildandet av uttorkningssprickor och andra karakteristiska tecken på exponering under luften.
TerrasserDen viktigaste delen av landskapet bland många alluviala sedimentära formationer är terrasser. De kan bildas som ett resultat av en minskning av den lokala eller huvudsakliga grunden för erosion , upphörande av sedimentation eller en komplex ryggreaktion på en kraftig förändring i de klimatiska och tektoniska förhållandena i territoriet.
Tillhörigheten av avlagringar till kontinental alluvial diagnostiseras vanligtvis av en karakteristisk uppsättning egenskaper:
Emellertid är inget av ovanstående tecken taget separat ett uttömmande diagnostiskt kriterium, eftersom alla av dem också kan hittas i marina grunda vatten eller kust-marina sedimentära formationer.
Avlagringarna av bergsfloder är nästan alla kvartära och neogena .
Av de alluviala avlagringarna är avlagringar från den mesozoiska åldern kända och tillförlitligt identifierade, och endast avlagringarna från de nedre delarna av floder i låglandet är daterade från Mellanpaleozoikum [ 17] . Enligt Yu.P. Kazansky bevarades fördelningsmönstren för sammansättningen av löst och fast avrinning i flodvatten för moderna floder i allmänhet under kenozoikum, mesozoikum, perm , karbon och sena devon [18] .
Inom hydrogeologi (sökning och utforskning av grundvatten) ägnas särskild uppmärksamhet åt alluvialavlagringar, eftersom grovkornigt alluvium (från småsten till sand) inom gamla terrasser och i älvdalar alltid är mättat med vatten och är en bra samlare av dricksgrundvatten . Flodalluvium har ofta placerare av diamanter ( Kongo , Sierra Leone ), guld , monazit , zirkon och andra mineraler och mineraler, såväl som avlagringar av byggnadssand, grus och småsten. För bildandet av dessa alluvialavlagringar är de hydrodynamiska förhållandena för transport av flodsediment och mineralernas vandringsförmåga mycket viktiga. Diamant och zirkon har maximal migreringsförmåga, guld och platina har minst . En mellanposition mellan dem upptas av monazit , magnetit , scheelite , cassiterit och andra. Placeravlagringar av guld och platina är som regel begränsade till grov-klastisk kanalalluvium av engrenade kanaler, bildade i den mest aktiva hydrodynamiska miljön.
I forntida sedimentära skikt är alluvialavlagringar som regel cementerade och sammansatta av fasta klastiska bergarter - konglomerat , graveliter och sandstenar , som under gynnsamma geologiska förhållanden (närvaron av bergarter från oljekälla i sektionen av en gammal sedimentationsbassäng, en tillräcklig grad av deras mognad, strukturella och rumsliga egenskaper för dislokationer, närvaro / frånvaro av icke- antiklinfällor , etc.) är reservoarer av olja och gas. Moderna alluvialavlagringar av låglandsfloder är ofta rika på näringsämnen, bördiga flodslätterjordar bildas här (flodslätter i Nilen , Tigris , Eufrat , Po , Indus , Ganges ).
Ordböcker och uppslagsverk |
|
---|
Sedimentära stenar | |
---|---|
Sediment och formationer | |
Processer | |
Andra villkor | |
Vetenskapliga riktningar | |
Kategori Litologi |