Аллювиальные отложения

 

1.Образование аллювия.

  

 

Переносимый ручьями и реками разрушенный  материал горных пород подвергается довольно сложной переработке. Часть  его выносится реками в морские  и озерные водоемы, часть же задерживается  в пределах самой долины, откладываясь на ее дне в виде аллювия.

Аллювий — это отложения, образуемые водами, текущими вдоль ложбины стока  постоянно или временно и откладываемые  на дне этой ложбины.

Дно долины на зрелой стадии ее развития не целиком занято руслом потока. Наоборот, в достаточно широких и хорошо разработанных долинах русло  составляет лишь ничтожную часть  ширины дна долины. Остальная его  часть представляет собой пойму, называемую иначе еще пойменной, луговой или заливной террасой. Это  более или менее плоская поверхность, целиком или частично заливаемая речными водами во время половодий  и возвышающаяся над руслом на различную высоту.

Аллювиальные отложения не только образуются в действующем русле  реки, но и почти нацело слагают  пойму. Это понятно, если вспомнить, что все дно долины выработано руслом реки, излучины которого, меняя  свою форму и положение,' постепенно подмыли и раздвинули склоны долины. В пределах   поймы следы миграции русла ярко выражены в виде расположенных по ее поверхности озер — стариц, отдельных меандр.

Аллювий, откладывающийся в русле  реки, получил название руслового  аллювия. В медленно текущих реках (равнинных) он состоит из чистых песков («речники»), хорошо промытых от глинистых  и пылеватых частиц. Более грубый гравелистый или галечниковый материал играет в строении такого аллювия  подчиненную роль. Там, где берега долины сложены породами, содержащими  этот материал (валунные ледниковые суглинки и др.), последний может попасть  в русло потока в результате подмыва  берега при боковой эрозии и будет окатан и переотложен потоком.

Одновременно с разрушительной работой водный поток осуществляет и созидательную работу, отлагая  на дне долины начосы. Эти отложения рек и ручьев получили название аллювия.

В целом все процессы, связанные  с геологической деятельностью  рек, в значительной степени определяются скоростью потока. Некоторая оптимальная  скорость течения соответствует  переносу обломочной частицы определенного  размера, с увеличением скорости происходит эрозия русла, с уменьшением  скорости — отложение осадка, седиментация.

Различается аллювий горных и равнинных  рек. Для первого характерны: грубообломочный материал с преобладанием галечника, полимиктовый состав с очень непостоянным соотношением основных породообразующих компонентов, слабая сортировка материала, отсутствие четкой слоистости. Для А. равнинных рек характерны: значительно более однородный минер. сост., вплоть до олигомиктового, когда размываются осад. п., крупная косая слоистость, сменяющаяся в верхних горизонтах мелкой косой. В долинах рек вниз по течению крупность материала уменьшается и повышается степень сортировки песчаных осадков; одновременно может ухудшаться сортировка алевритовых и тонкопесчаных осадков, выпадающих из взвеси. Различают три основные фации А.: русловую пойменную и старичную. Русловым А. образованы отмети острова и косы. Они сложены хорошо промытым ритмично сортированным песчаным материалом с крупной косой слоистостью; в меженное время обычно перекрываются более тонким материалом (прослои заиления). Пойменные отл. формируются в половодья. Для них характерна меньшая сортировка песчано-алевритовых осадков со слоистостью ряби волнений и течений и текстурами взмучивания. Старичные отл формируются в отмерших руслах рек и по своим особенностям весьма близки к озерным . Современные (голоценовые) отл. четвертичной системы. Термин устарел, хотя иногда применяется в немецкой литературе и в настоящее время.

 

2. Плесы и перекаты.

Условия отложения аллювия неодинаковы  в разных частях русла реки. В  каждой реке закономерно чередуются друг с другом более глубокие участки, или плёсы, и более мелкие, или  перекаты.

Плёсы приурочены к выпуклым частям меандров, перекаты — к промежуточным  между ними участкам, где русло  в плане имеет сравнительно малую  кривизну.

Плёсы — это участки русла, в  которых во время половодья происходит размыв дна вогнутого берега излучины, а на противоположном берегу придонные  струи поперечной циркуляции (см. выше) накапливают отлогую песчаную русловую отмель (косу или пляж). Накопление аллювия здесь идет в основном на отмели, на стрежне же потока если он и отлагается, то состоит лишь из маломощного слоя грубого песка, гравия или даже гальки.

                    

Перекаты — это участки, где  аллювий отлагается по всему поперечнику  русла. Для них, так же как и  для русловых отмелей, характерны песчаные отложения. В реках среднего и  малого размеров на мелком дне отмелей, во время спада паводка и в  межень, когда течение крайне замедленно, оседают не только песчаные, но и  иловатые частицы. Такое заиление русловых отмелей интенсивно осуществляется, например, на р. Свияге (правый приток р. Волги) и других ее притоках, особенно в среднем течении.

Таким образом, облик руслового  осадка, называемый фацией руслового  аллювия, зависит от гидродинамической  обстановки, в которой происходит его накопление («фация» — латинское  слово, обозначающее внешний облик). В разных частях русла одновременно образуется аллювий различного петрографического  состава на относительно глубоком дне  плёса, у подмываемого берега долины, он может состоять из галечника и  даже из валунов, ближе к прирусловой  отмели — из песков, кое- где содержащих прослои и тонкие линзочки ила.

 

3. Русловой и старичный аллювий.

Отложения аллювия в русле, так  же как и размыв его дна и  берегов, является процессом периодическим, наиболее интенсивно протекающим в  период половодий. Во время каждого  паводка в русле откладывается  новый слой с одними и теми же фациальными особенностями. Однако распространение различных фаций  никогда точно не совпадает с  предшествующим и последующим паводками. Причиной этого является меняющийся из года в год уровень воды в  русле и непрерывно идущее смещение русла под влиянием роста и  развития меандров, и подмыва коренных склонов долины. Именно это смещение русла и является основной причиной образования поймы и слагающего ее аллювия.

Представим себе, что в силу роста  меандра русло в его вершине  смещается вбок. Тогда через точку, располагавшуюся ранее на урезе  воды у вогнутого берега, пройдет  сначала самая глубокая часть  плёса, затем основание русловой отмели и- наконец, ее верхняя часть. Соответственно вначале произойдет размыв до уровня дна плёса, затем поверх дна отложатся грубые гравелистые осадки стрежневой зоны потока, на них наложатся пески основания русловой отмели и, наконец, пески с линзами илов верхней части той же отмели.

Возникнет толща руслового аллювия, в которой снизу вверх грубый материал будет сменяться все  более тонким. Так будет по всему  дну долины, так как во всех его  пунктах когда-то побывало смещающееся  вбок русло. Дно долины окажется покрытым равномерной толщей русловых аллювиальных отложений, в которой выделится: самый нижний, базальный горизонт наиболее грубого механического  состава, и последовательно налегающие на него горизонты все более и  более тонкозернистых осадков.

Однако в вертикальном разрезе  эта смена состава не будет  отображать истинные возрастные соотношения. Фактически более древним будет  русловой аллювий, отложившийся в начальные  фазы смещения русла, а наиболее молодым  — русловой аллювий, образовавшийся в самые поздние фазы смещения русла, т. е. расположенный в стороне  от первого, хотя и залегающий на том  же самом уровне. Русловой аллювий  будет последовательно выстилать  дно долины, надстраиваясь не сверху, а сбоку по мере смещения русла.

Русловые пески перемещаются по дну равнинных рек не ровным слоем, а в виде так называемых песчаных волн, напоминающих по форме дюны. Волны  эти имеют асимметричные склоны: пологий обращен вверх по течению, более крутой — вниз по течению. Песчаные волны расположены косо к берегу и пер- нендикулярны направлению донного течения. Величина их может быть различна, и (по наблюдениям Велнканоза) пропорциональна глубине и скорости потока. Для примера укажем, что на р. Волге высота песчаных волн колеблется от нескольких сантиметров до 1,5 м при длине 30—50 м. На р. Миссисипи максимальная наблюдавшаяся высота этих образований достигает 3,9 м при длине 143 м.

Песчаные волны находятся в  состоянии постоянного движения, их гребни перемещаются вниз по течению, как дюны на суше. Вследствие влечения песка по пологому склону волны происходит срезание этого склона и наращивание  более крутого.

По наблюдениям скорость движения песчаных волн на р. Волге колеблется от 40 до 1500 м/год. Волнообразная форма  поверхности слоев песка, которая  приводит к образованию косой  слоистости, наблюдается не только на прирусловых отмелях, но и на перекатах.

Смещение песчаных волн происходит почти исключительно во время  половодья; в межень они перестают  двигаться если не на всей площади  дна, то, во всяком случае, на большей  части русловой отмели. Из остановившихся песчаных волн и образуются те слои песка, которые откладываются здесь  в ходе смещения русла. Для них  характерна тонкая внутренняя слоистость, косо наклоненная к горизонту, а следовательно, и к верхней и нижней границам слоя. Такая тонкая слоистость носит название диагональной. Это одна из разновидностей косой слоистости, наиболее типичная для песчаного руслового аллювия больших равнинных рек.

Во время разливов на отложенный на дне долины русловой аллювий, образующий основание поймы, оседает тонкопесчаный  или глинистый осадок, возникающий  за счет оседания материала, взвешенного  в виде мути в полых водах. Этот наилок накапливается на поверхности поймы и образует слой супесчано-суглинистого состава, носящий название пойменного аллювия. Он развит неодинаково на реках с разным режимом: более мощен там, где больше мутность речных вод и выше и длительнее половодья.

Последним членом аллювиальных отложений, слагающих поймы больших равнинных  рек, является старичный  аллювий, отлагающийся на дне озер — стариц. Он состоит обычно из темных, богатых органическим веществом илов суглинистого и супесчаного состава и залегает в виде линз среди русловых и отчасти пойменных отложений. В илах встречается часто много остатков как растительных, так и животных (скелеты рыб, крылья жуков и стрекоз и т. п.).

Проявление глубинной и боковой  эрозии и накопление аллювия различно в долинах крупных рек и  маленьких ручьев. Однако развитие небольших оврагов, начиная от их заложения до «зрелого» возраста, нагляднее всего иллюстрирует самые  общие законы эрозии и обнаруживает много общих черт с историей крупных  речных систем. Это было подмечено А. Сюреллем еще в начале XIX в. Он писал, что закономерность в деятельности рек.

 

4. СОВРЕМЕННЫЕ АЛЛЮВИАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ.

Они формируются за счет протекающих в настоящее время процессов отложения аллювия в поймах. Аллювиальные отложения (аллювий) имеют разный механический состав в зависимости от интенсивности разлива рек, положения участка в пойме над уровнем реки, удаленности от русла. В прирусловой части поймы откладывается пылевато-песчаный аллювий, в то время как в центральной пойме аллювиальные отложения имеют глинистый гранулометрический состав. Интенсивность разлива пойменных вод в разные годы различна, что обуславливает слоистость аллювия. Наиболее благоприятные агрохимические свойства имеют почвы, сформированные на аллювиальных отложениях суглинистого механического состава. К этим почвам приурочены лучшие сенокосы и пастбища. Аллювиальные почвы на супесчаных и песчаных отложениях характеризуются неблагоприятными агрохимическими и агрофизическими свойствами вследствие неоднородности генетического профиля и легкого механического состава. Аллювиальные отложения независимо от механического состава, как правило, переувлажнены и оглеены. При сельскохозяйственном освоении аллювиальных почв необходима мелиорация.

Иначе, чем в других условиях, происходит накопление аллювия в быстрых  потоках горных рек. Огромные скорости руслового потока (10—12 м/сек.) создают  на дне горной реки условия, часто  препятствующие отложению даже галечникового  и валунного материала; песок  и илистые частицы при этом выносятся за пределы горной части  течения реки в предгорную равнину, в море или озеро, куда впадает  река, и могут быть задержаны в  горах лишь в местах возникновения  завальных плотин или в горных озерах, через которые протекает  река.

Поэтому аллювий горных рек состоит  обычно только из русловых отложений, сложенных галечниками и валунами.

Отбор вещества и его сортировка в потоках происходит не только по крупности зерен, но и по их удельному  весу. Зерна тяжелых минералов  задерживаются довольно скоро среди  гравелистой фации руслового  аллювия, тогда как более легкие- (кварц и др.) вымываются из разноминерального песка и сносятся вниз по течению. Зерна тяжелых минералов скапливаются обычно в галечниковом слое аллювия у коренного ложа долины, получившего от практиков-золотоискателей наименование плотика. Так образуются россыпные месторождения платины, золота, титанистого железняка, касситерита и других полезных ископаемых. Нормальная мощность аллювиальной толщи при условии неизменности климата и неподвижности земной коры определяется следующими пределами: в каждом данном поперечном сечении долины нижней границей возможной аккумуляции аллювия является его коренное ложе, верхним пределом служит уровень половодья. Таким образом, «нормальная мощность аллювия должна быть пропорциональна разности высотных отметок этих двух уровней, а в пределе равна ей» (Шанцер, 1951). Практически эту величину нормальной мощности аллювия можно определить как сумму максимальной глубины плёсов русла и мощных дельтовых отложений. По определениям К. А. Рачковской (1951).