Аллювиальные отложения. Состав и условия образования.
Аллю́вий (лат. alluviō — «нанос», «намыв») — несцементированные отложения постоянных водных потоков (рек, ручьев), состоящие из обломков различной степени обкатаности и размеров (валун, галька, гравий, песок, суглинок, глина). Гранулометрический и минеральный состав и структурно-текстурные особенности аллювия зависят от гидродинамического режима реки, характера пород, которые намываются, рельефа и площади водосбора. Дельты рек полностью состоят из аллювиальных отложений и являются аллювиальными конусами выноса. Наличие аллювиальных отложений в разрезе является признаком континентального тектонического режима территории.
Образование аллювия происходит в результате непрерывного взаимодействия динамического водного потока с руслом: при врезке (донная и боковая эрозия) и аккумуляции осадков. Под действием потока воды русло непрерывно переформируется, испытывая деформации трех типов:
- вертикальные (понижается в результате глубинной эрозии, или поднимается за счет аккумуляции);
- горизонтальные (изменение русла в плане под действием боковой эрозии — приводит к размыву берегов, расширению речной долины и образованию поймы);
- продольные (миграция русловых наносов приводит к образованию в русле неровностей — перекатов, отмелей, островов).
Ведущим фактором в формировании аллювиальных отложений является гидродинамика водных потоков. Масса воды и скорость течения определяют кинетическую энергию и транспортный характеристики потока. Речные водные потоки переносят обломочный материал в виде взвешенных и волочильных наносов. В взвешенном состоянии транспортируются частицы диаметром менее 0,2 мм, большие — волочением по дну. Способ движения грубого обломочного материала по дну называется сальтацией — скачкообразное перемещение зёрен материала под действием несущей среды. Так, при скорости придонного течения 0,16 м/с по дну передвигается мелкий песок, 0,22 м/с — грубозернистый песок, а при 1 м/с транспортируется мелкая галька.
Континентальные аллювиальные отложения составляют речное ложе, пойму и террасы речных долин. Аллювий играет важную роль в геологическом строении большинства континентальных осадочных формаций.
Аллювиальные отложения рек образуются и мигрируют:
- во время отложения в русле и прирусловых валах (барах) обломочного материала, размытого водным потоком выше по течению;
- во время наводнения или паводка, когда река выходит за пределы береговых уступов, и глина, ил и мелкий песок оседают по всей поверхности поймы (формирование пойменной фации)
- во время миграции речных меандров и образовании аллювиальных отложений вслед за прирусловой отмелью луга, которая смещается вдоль его внутреннего берега.
Классификации
Континентальные аллювиальные отложения классифицируют по генезису (горных и равнинных рек), фациальной принадлежности (русловой, пойменный и старичный), фазами формирования, формами аллювиальных тел.
В зависимости от гидрологического режима реки, обусловленного климатом, тектоникой и рельефом земной поверхности, аллювиальные отложения разделяют на два основных генетических типа: аллювий горных рек и аллювий равнинных рек. Аллювий равнинных рек существенно отличается от аллювия горных, что позволяет легко различать древние аллювиальные отложения и создавать палеогеографические реконструкции. К отдельным типам относят аллювий временных (пересыхающих) рек аридного климата и отложения перигляциального аллювия.
Аллювий горных рек.Горные реки текут с большой скоростью, их аллювий представлен валунами и галькой (русловой аллювий).
Для аллювиальных отложений горных рек характерны следующие признаки:
- грубо-обломочный материал с преобладанием галечника (галька, гравий, валуны);
- полимиктовый (обломки представлены более, чем двумя минералами);
- слабая сортировка материала;
- отсутствие четкой слоистости.
Аллювий равнинных рек.Равнинные реки характеризуются меньшей скоростью течения, более выработанным профилем и меньшей динамической силой потока, не способной удерживать во взвешенном состоянии и переносить на большие расстояния грубообломочный материал.
Для аллювия равнинных рек характерны другие признаки:
- мелкообломочный материал с преобладанием песка и супеси;
- значительно однородный минеральный состав, вплоть до олигомиктового (при размыве осадочных пород);
- хорошая сортировка обломочного материала;
- грубая косая слоистость, которая постепенно переходит в верхних горизонтах в мелкую косую слоистость.
Пофация.По фациальным признакам аллювиальные отложения равнинных рек разделяют на три основные группы фаций (или макрофации) — русловую, пойменную и старичную. Эта классификация разработана в основном для аллювиальных отложений антропогена и частично — неогена. Для древних аллювиальных отложений (меловых, юрских, карбоновых, девонских) разделение аллювия на русловой и пойменный не всегда возможно и часто фациальная дифференциация явно отсутствует.
Русловая.Эта группа фаций речного аллювия составляет мели, острова и косы. В равнинных реках она представлена хорошо отсортированным песчаным материалом с грубой косой слоистостью, которая во время межени обычно перекрывается более тонким материалом (слои и линзы заиливания). В равнинных реках к русловой группе фаций относят следующие фации:
субстративную, или фацию размыва; фацию пристрежневой зоны; фацию прирусловой мели; фацию перекатов; перлювиальную;
фацию аллювиально-делювиальную; фацию аллювиально-пролювиальную (внутренних дельт); фацию карстово-аллювиальную.
Пойменная.Отложения этой группы фаций формируются во время наводнения и паводка. Для отложений этой аллювиальной макрофации характерна меньшая сортировка псаммито-алевритовых осадков с характерной слоистостью ряби волн и течений, текстурами взбалтывания. Преобладают супеси и суглинки с прослойками и линзами разнозернистого песка с остатками обломков деревьев и растений.
Старичная.Аллювиальные отложения этой макрофации образуются в старицах и временных речных руслах. По своим признакам они весьма похожи на озерные отложения — глины, суглинки, торф и часто представлены в форме линз среди русловой фации. В разрезе отложений старичного аллювия выделяют три горизонта:
- проточный (нижний): фация сезонного заиления — составлена чередованием тонкозернистых песков, супесей и суглинков, которые образовались во время периодического обновления стока старым руслом во время наводнения или паводка.
- озерный (средний): озерная фация — представлена горизонтально слоистыми голубовато-серыми, зеленовато-серыми илистыми осадками, что очень похожи на озерные.
- болотный (верхний): болотная фация — составлена слоями черных глин и торфом
По фазам аккумуляции.На формирование аллювиальных отложений равнинных и горных рек существенно влияет тектоническая составляющая территории речного бассейна. В долинах рек динамические фазы аллювиальной аккумуляции, которые соответствуют стадиям развития речного профиля: инстративную, субстративную, перстративную и констративную.
Инстративная.Формирование аллювиальных отложений происходит на стадии врезки русла горной речки в коренные породы. Эти грубообломочные (валуны и галька) отложения образуют временные скопления (линзы) в русле и характеризуются незначительной мощностью.
Субстративная.Образование аллювия при переходе от стадии врезки горной реки к стадии равновесия. Характерными особенностями субстративного аллювия являются повышенная глинистость и совместное присутствие гальки и необкатанных обломков коренных пород с ложа реки. Субстративные аллювиальные отложения залегают в основе аллювиальных толщ, которые составляют поймы уравновешенных рек и террас, которые являются реликтами таких заводей.
Перстративная.Образование аллювиальных отложений происходит в долинах рек с выработанным продольным профилем. Эти отложения формируются за счет перемыва верхних горизонтов аллювия нормальной мощности, который образуется при переходе от стадии врезки в стадию равновесия.
Констративная.Формирование аллювиальных отложений происходит в долине реки на протяжении стадии аккумуляции. Характеризуются повышенной глинистостью. Эти отложения залегают на перстративном аллювии, реже на инстративном, а в бортах речной долины могут перекрывать непосредственно коренные породы.