Geologiczna praca strumieni

Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o: - 1. Wprowadzenie do pracy geologicznej strumieni 2. Erozja strumienia 3 . Klasyfikowane strumienie 4. Transport rzeczny 5 . Osadzanie się rzeki 6. Ustalanie prędkości i sortowanie cząstek 7. Lokalizacja i rodzaje złoża strumienia 8. Naturalne wały i równiny zalewowe 9. Kanałowe depozyty 10. Delty.

Wprowadzenie do geologicznej pracy strumieni:

Bieżąca woda jest ważnym czynnikiem geologicznym. Należy zdać sobie sprawę, że znaczna część ziemskiego krajobrazu zawdzięcza swoją obecną formę działaniu wody. Warto zauważyć, że większość materiału obecnego obecnie w skałach osadowych była w pewnym momencie poruszana przez bieżąca wodę. Rzeki corocznie transportują do morza ponad 10 ¹¹ kN osadów.

Szacuje się, że każdego roku płynie do morza około 33350 metrów sześciennych wody. Odpowiada to około 1057520 cumów / sekundę. Znaczna część energii strumienia jest zużywana na erozję i transport osadów. Budowanie mostów, wykorzystanie mocy strumienia, tworzenie zbiorników do nawadniania, kontrola przeciwpowodziowa i zaopatrzenie w wodę oraz regulacja rzek dla nawigacji itp. To różne aplikacje poświęcone rzekom.

Niektóre złoża zarówno przeszłości, jak i obecnych strumieni są ekonomicznymi źródłami materiałów budowlanych. Odwrotnie, niektóre pokłady mogą blokować lub zatykać kanały, wypełniać zbiorniki lub uszkadzać rozwinięte tereny.

Podstawową funkcją strumieni jest odprowadzanie nadmiaru wód z lądów. Podczas wykonywania tej funkcji strumienie erozją doliny same dla siebie, zbierają i transportują gruzy skalne, zabierają trochę materiału do roztworu i budują osady materiałów osadowych.

Erozja, transport i depozycja są zatem głównymi podziałami pracy strumienia. Najlepiej można analizować strumienie, biorąc pod uwagę ich energię i efekty. Energia strumienia jest jego zdolnością do wykonywania pracy strumieniem, która polega na usuwaniu skał, osadów i materii rozpuszczonej.

Jeżeli strumień ma dużą ilość energii, jest skutecznym czynnikiem erozji, a gdy strumień ma niewielką ilość energii, jest czynnikiem depozycji. Jeśli strumień jest w stanie unieść swój ładunek, mówi się, że jest oceniany lub oceniany.

Erozja strumienia:

Erozja strumienia odnosi się do mechanicznego lub chemicznego usuwania napotkanego przez nią materiału. Strumienie rozpuszczają materię skalną szczególnie ze skał grupy węglanowej. Strumienie niszczą materiał złoża i brzegi na różne mechaniczne sposoby.

Strumienie zbierają cząstki:

(i) Wpływ

(ii) Przez tarcie

(iii) Przez podnoszenie hydrauliczne

(iv) Przez korozję

(v) Przez korozję i

(vi) Przez zrywanie hydrauliczne.

(i) Erozja przez Impact:

Ten rodzaj usuwania materiału ma miejsce, gdy obecna siła w kierunku przemieszczania jest większa niż składnik ciężaru cząstki w tym kierunku.

(ii) Erozja w wyniku tarcia frykcyjnego:

Dzieje się tak, gdy tarcie między wodą bieżącą a cząsteczką na dnie strumienia przekracza składową ciężaru cząstki w kierunku ruchu.

(iii) Erozja podnośnika hydraulicznego:

Dzieje się tak, gdy siła podnoszenia wywierana przez wodę przekracza zanurzony ciężar cząstki. Prędkość strumienia, w którym fragmenty spoczywają na dnie, wynosi zero. Prędkość wody na poziomie wyższym jest większa. Te zmiany prędkości skutkują wyższym ciśnieniem przy podstawie i niższym ciśnieniem nad cząstką. Ten wzrost ciśnienia na niższym poziomie i odpowiadający mu ciąg w górę może wystarczyć do uniesienia fragmentów.

(iv) Erozja przez korozję lub ścieranie:

Osady przenoszone przez strumień są odpowiedzialne za siłę erozyjną strumienia. Czysta woda jest stosunkowo nieskuteczna, aby powodować erozję. Fragmenty przenoszone przez potok w ruchu działają jak narzędzia powodujące erozję.

Jednocześnie towarzyszy temu zużycie ścierne samych fragmentów podczas przenoszenia przez tarcie lub szlifowanie. W trakcie tego procesu fragmenty zostają zaokrąglone, a powierzchnia skały zostaje wypolerowana. Erozja występuje również w wyniku uderzenia skały o skały.

(v) Erozja przez korozję:

Erozja odnosi się tu do działania rozpuszczalnika wody na minerały skalne. Rozpuszczające działanie strumienia zależy od rodzaju skały, którą trawi. Szczególnie wapień i dolomit są rozpuszczalne w wodach kwaśnych (można też zauważyć, że większość substancji rozpuszczonych znajdujących się w strumieniu jest dostarczana przez wodę podziemną odprowadzaną do strumienia).

(vi) Erozja przez wykręcanie hydrauliczne:

Ciśnienie wody w pęknięciach skały kompresuje w nich powietrze, które może wydobywać bloki o różnych rozmiarach. Miękkie brzegi strumieni są często podcięte przez płynącą wodę dzięki temu działaniu. Wirujący wir wody może unosić luźne cząstki. Turbulencje mogą przeszukiwać dno kanału i boki.

Natężenie strumienia erozji:

Szybkość, z jaką strumienie powodują erozję łóżek, zależy od kilku warunków.

(i) Słabe skały z rozpuszczalnymi pierwiastkami ulegają szybkiemu zużyciu, podczas gdy w silnie nierozpuszczalnych skałach działanie noszenia jest opóźnione. Skały warstwowane okazują się mniej odporne niż masywne skały. Inne rzeczy są równe, skały z licznymi stawami i pęknięciami zużywają się szybciej niż inne, ponieważ te otwory są płaszczyznami słabości.

(ii) Szybko poruszające się strumienie radzą sobie z mocniejszymi uderzeniami i większą ich ilością niż powolne strumienie, a tym samym bardziej zużywają ich kanały. Prędkość strumienia zależy od (a) nachylenia złoża (b) jego objętości (wyładowania) (c) jego obciążenia i (d) kształtu jego kanału. Oczywiście bardziej strome koryto kanału, tym większa będzie prędkość. Energia jest zużywana podczas przenoszenia osadu.

Inne rzeczy, które są równe strumieniowi, który jest czysty, mają większą prędkość niż gdy mają osady. Strumień jest opóźniany przez tarcie jego łóżkiem i bokami. Krzywy kanał o szerokim, nierównym dnie zapewnia doskonałe tarcie, które powoduje wytwarzanie powolnego prądu. Proste kanały z wąskimi i gładkimi dnami zapewniają mniejsze tarcie i zwiększają prędkość.

(iii) Ponieważ prędkość strumienia maleje wraz ze wzrostem jego obciążenia, wynika stąd, że uderzenia ładunku również zostaną zmniejszone. Oznacza to, że im większa liczba noszonych narzędzi, tym większa liczba ciosów dostarczanych w danym czasie, ale słabszy będzie każdy cios. Wręcz przeciwnie, im mniej narzędzi niosą, tym mniej będzie ciosów dostarczanych w danym czasie, ale silniejszy będzie każdy cios.

Oceniane strumienie:

Kiedy gradient strumienia jest wystarczający, aby nadać mu prędkość niezbędną do zmywania sprowadzanego do niego osadu z nachylonych do niego stoków, mówi się, że jest on w stopniach. Jeśli jest w stanie transportować więcej niż dostarczono, usuwa materiał ze swojego łóżka, aż dojdzie do stopnia na niższym nachyleniu.

Jeśli nie można przetransportować całości, część ładunku pozostawia się jako depozyt. W ten sposób kanał jest podnoszony, a gradient staje się coraz bardziej stromy, aż z czasem strumień płynie wystarczająco szybko, aby unieść dostarczony do niego osad.

Transport rzeczny:

Cały materiał przenoszony przez strumień z różnych punktów erozji do miejsca osadzania stanowi obciążenie strumieniem.

Materiał przenoszony przez strumień pochodzi z kilku źródeł podanych poniżej:

(i) Główna część ładunku strumieniowego jest dostarczana podczas procesu wietrzenia oraz poślizgu i wypychania skał ze zboczy dopływów. W czasie deszczów spływ na początku jest błotnisty, pełny zawiera odpady, gdy zmywa się gwałtownie wzdłuż wąwozów, stokach wzgórz. W regionach uprawnych, jeśli zaorane grunty są nachylone, pewna liczba bardzo małych strumieni i mniejszych dopływów przenosi luźny, nieskonsolidowany materiał do głównego strumienia.

(ii) Materiał spowodowany zużyciem brzegów i złoże strumienia zwiększa obciążenie strumieniem.

(iii) Materiały ze stromych brzegów mogą wpaść do strumienia, ponieważ mogą zostać wyparte przez grawitację lub ruchy ziemi.

(iv) Zamiast rozproszonej roślinności, zmielony materiał, pył piaskowy itp. może zostać usunięty przez wiatr, który może zostać wrzucony do strumienia.

(v) Popiół wulkaniczny przenoszony przez wiatr może wpaść do strumienia.

(vi) Topniejące lodowce, które niosą muł i sproszkowaną skałę, mogą się przedostać do strumienia.

(vii) Woda gruntowa dodaje dużą ilość rozpuszczalnych materiałów.

Metody transportu:

Ładunek strumieniowy jest transportowany strumieniem w procesie trakcji, zawiesiny i roztworu.

ja. Trakcja:

Osady zbyt duże lub ciężkie, aby mogły być przenoszone w zawiesinie, tworzą ładunek złoża. Te grubsze cząstki poruszają się wzdłuż dna strumienia i stanowią obciążenie złoża. Obciążenie złoża przez jego szlifowanie powoduje maksymalną pracę erozyjną.

Cząstki tworzące ładunek złoża przesuwają się wzdłuż zwoju strumienia przez walcowanie, przesuwanie i zasolenie. W procesie solenia cząstki osadu wykonują serie skoków lub przeskakują po dnie strumienia.

Dzieje się tak, gdy cząsteczki są wyrzucane w górę przez kolizje lub podnoszone przez prąd, a następnie przenoszone z prądem na niewielką odległość, aż grawitacja pociągnie je z powrotem do dna strumienia. Cięższe cząstki, które nie mogą poruszać się przez zasolenie, albo toczą się, albo przesuwają wzdłuż dna w zależności od ich kształtu.

ii. Zawieszenie:

W większości przypadków strumienie przenoszą większą część ładunku w stanie zawieszenia. Istotnie widoczna chmura osadu zawieszonego w wodzie jest najbardziej oczywistą częścią ładunku strumienia. W normalnych warunkach piasek, muł i glina są przenoszone w zawiesinie. Ale podczas powodzi większe cząstki są również przenoszone w zawiesinie. Całkowita ilość materiału w zawiesinie zwiększa się w miarę, jak coraz więcej dopływów łączy się z głównym strumieniem.

iii. Rozwiązanie:

Oprócz materiału przenoszonego mechanicznie, w roztworze znajduje się znaczny materiał. Większość rozpuszczonego ładunku transportowanego przez strumień zasila woda gruntowa. Woda przenikająca przez grunt nabywa związki rozpuszczalnych gleb. Woda ta przedostaje się przez pęknięcia i pory znajdujące się w skałach podłoża poniżej, a także może rozpuszczać dodatkową ilość minerałów. Wreszcie wiele z tej bogatej w minerały wody trafia do strumieni.

Można zauważyć, że prędkość strumienia nie ma wpływu na zdolność strumienia do przenoszenia rozpuszczonego ładunku. Gdy materiał znajdzie się w roztworze, trafia tam, gdzie nigdy, niezależnie od prędkości strumienia, strumień.

Ilość rozpuszczonego ładunku zależy od klimatu i warunków geologicznych. Rozpuszczony ładunek jest zwykle wyrażany jako części rozpuszczonego materiału na milion części wody (części na milion lub ppm). Średnie rozpuszczone obciążenie rzek świata szacuje się na 115 do 120 ppm. Około 4 miliardów ton metrycznych rozpuszczonej substancji mineralnej jest dostarczanych do oceanów każdego roku przez strumienie.

Odkładanie się rzeki:

Jeżeli warunki, które umożliwiają przepływ strumienia przez jego ładunek, zostaną odwrócone, strumień będzie kontynuował odkładanie swojego ładunku. Wszystkie złoża strumienia są nazywane aluwium.

Różne przyczyny depozycji przez strumień są następujące:

(a) Malejący gradient w środkowej i dolnej części dużych dolin obniża prędkość strumienia, prowadząc do osadzania się osadów.

(b) Rzeki przepływające przez regiony niewielkich opadów często tracą wodę zarówno poprzez szybkie parowanie, jak i kupowanie w gruncie. Zmniejszona objętość oznacza mniejszą prędkość i mniejszą nośność. W konsekwencji następuje osadzanie.

(c) Wiele rzek deponuje w ich ustach, gdzie prąd jest sprawdzany.

(d) Osadzanie powstaje również poprzez zmiany kształtu koryt rzecznych. Jeśli na przykład woda naładowana osadem pozostawia wąską, prostą i gładką część kanału, aby wejść do szerokiej, krzywy i nieregularny, tarcie prądu ze złożem i brzegami jest zwiększone, a prędkość strumienia zostaje w ten sposób zmniejszona, co prowadzi do odkładanie się osadów.

(e) Dopływy o dużym nachyleniu często dostarczają do swoich powolnych głównych strumieni więcej osadów niż te, które mogą zmywać naprzód, powodując osady wzdłuż dna głównej doliny.

Ustalanie prędkości i sortowanie cząstek:

Kiedy prędkość strumienia maleje, jego zdolność do przenoszenia zmniejsza się i zaczyna spadać obciążenie osadu. Największe cząstki są pierwszymi, które się osadzają. Każdy rozmiar cząstki ma krytyczną prędkość ustalania.

Gdy prędkość strumienia spada poniżej krytycznej prędkości osiadania określonej wielkości cząstek, osady w tej kategorii zaczynają się osadzać. W ten sposób transport strumieniowy zapewnia mechanizm, za pomocą którego oddzielane są cząstki stałe o różnych rozmiarach. Proces ten nazywa się sortowaniem, co wyjaśnia, dlaczego cząstki o podobnej wielkości są zdeponowane razem.

Lokalizacja i typy depozytu strumieniowego:

Strumień odkłada przenoszony materiał (aluwium) u podnóża stromych zboczy, w samym strumieniu, nad równinami zalewowymi i ujściem rzeki.

Alluvial Fans and Cones:

Wentylator aluwialny jest złożem strumieniowym, zbudowanym w miejscu, w którym gradient strumienia spada gwałtownie. Są one powszechnie widziane, gdy strumień opuszcza górę i wynurza się do szerokiej doliny lub równiny. Ten typ osadu wynika z nagłego spadku prędkości strumienia niosącego osad.

Osad pojawia się jak sterty w kształcie wachlarza lub stożek starzenia do punktu, w którym rozpada się gradient strumienia i jest nazywany wentylatorem aluwialnym. W miarę, jak wentylator staje się bardziej stromy, grubszy i grubszy, osad przyjmuje kształt nieco stożkowy i nosi nazwę stożka aluwialnego.

Czasami znajdujemy szereg równoległych strumieni spływających po zboczu góry do równiny, tworząc serię aluwialnych fanów. Funkcja utworzona w wyniku połączenia sąsiednich wentylatorów aluwialnych nadawana jest pod różnymi nazwami, takimi jak piemonski aluwialny wachlarz, złożony aluwialny wachlarz lub bajada (termin hiszpański)

Depozyty wi wzdłuż kanału:

Szybko płynące strumienie o umiarkowanie wysokich gradientach mają skłonność do erozji niż osadzanie się, a zatem ich przebieg charakteryzują się głównie takimi cechami jak otwory po doniczkach, wodospady i kaskady niż osady.

Można zauważyć, że nawet w kanałach takich strumieni, w niektórych sytuacjach może wystąpić osadzanie. Na przykład możemy ogólnie znaleźć żwirową belkę poniżej wodospadu, gdzie nagromadziły się grubsze szczątki skalne usunięte z zanurzenia.

W innej sytuacji szybko płynący dopływ może w większym stopniu obciążyć główny strumień niż ten, który może przenosić. Powoduje to tworzenie się piasku lub żwiru w złożu poniżej skrzyżowania.

W niektórych sytuacjach strumień może być karmiony tak dużą ilością piasku, że przyjmuje tak zwany pleciony wzór. Kanał w takim przypadku staje się labiryntem prętów, pomiędzy którymi płynie woda.

Sztabki piasku są również powszechne, gdy strumienie płyną w serii zakrętów zwanych meandrami. Gdy strumień płynie wokół zakrętu, prędkość wody po zewnętrznej stronie zwiększa się, prowadząc do erozji po tej stronie. W tym samym czasie woda we wnętrzu meandra zwalnia, prowadząc do osiadania osadów. Te osady występujące po wewnętrznej stronie zakrętu nazywane są prętami punktowymi.

W niektórych miejscach strumień może wytworzyć na jego drodze zwarcie, tworząc pasmo już ukształtowanej pętli. Pętla pozostałego kanału zostaje całkowicie odłączona od strumienia, a utworzona funkcja nazywana jest jeziorem w kształcie dziobu lub opuszczonym meandrem.

Naturalne wały i równiny zalewowe:

Kiedy aluwialna rzeka wznosi się w powodzi i ostatecznie przekracza jej brzegi, natychmiast spada większość jej ładunku, ponieważ prędkość gwałtownie maleje, gdy tylko woda opuści ograniczający kanał.

W miarę, jak przelewy powoli oddalają się od wierzb kanałowych i innych roślin, pomagają spowolnić jego ruch i zmniejszyć jego energię. W rezultacie, wzdłuż każdego kanału powstaje grzbiet drobnego osadu. Takie grzbiety nazywane są naturalnymi wałami.

Duża rzeka może być ograniczona naturalnymi wałami o wysokości 4 m do 6 m. Jedna powódź może dodać od 15 cm do 60 cm drobnego piasku i mułu. Naturalne wały występują tylko wzdłuż głównych rzek, które są często obciążone i zalewane.

Graniczne obszary lądowe, pomiędzy naturalnymi wałami przeciwpowodziowymi a dolinami, które są zalewane, otrzymują osad. W ten sposób powstają równiny rzeczne z aluwialnymi osadami stopniowo łączącymi się z naturalnymi wałami przeciwpowodziowymi. Te równiny depozytów nazywa się równinami powodziowymi. Po każdym zalaniu równiny zalewowe otrzymują warstwę drobnego osadu. Te osady mułowe uzupełniają płodność równin zalewowych.

Z powodu żyzności gleb większość terenów zalewowych jest gęsto zaludniona. Naturalne wały przeciwpowodziowe służą jako ochrona równin zalewowych podczas umiarkowanie wysokich stanów wody, ponieważ wały przeciwpowodziowe utrzymują wodę w kanale.

Przelewy kanałowe:

Alumini zdeponowane w kanale strumienia nazywa się wypełnieniem kanału. Nagromadzenia te mogą mieć różne kształty, ale są ogólnie znane jako progi rzeczne lub piaskowe.

Depozyty te powstają w następujących miejscach:

(a) wzdłuż krawędzi ekranu

(b) Po wewnętrznej stronie ostrego zakrętu.

(c) Otaczające przeszkody

(d) W postaci niskich wysp

Strumień z nadmiernie przeciążonym aluwium może przenosić swoje obciążenia w przesunięciach w różnych pozycjach, co powoduje rozdzielenie strumienia na przeplatające się kanały, które ponownie łączą się. Ta funkcja nazywa się splatanym strumieniem. Istnieją również sytuacje, w których strumień deponuje i niszczy depozyty na przemian z powodu spadku i wzrostu prędkości strumienia. Ta funkcja nazywa się "przeszukiwanie i wypełnianie".

Depozyty w Curves:

W przypadku strumienia, który powoduje wyraźne zgięcie, masa wody w pobliżu zewnętrznego brzegu porusza się z większą prędkością niż masa wody w pobliżu wewnętrznego brzegu. Rezultatem jest skoncentrowana erozja na zewnętrznych obszarach kanału prowadząca do zboczonego nachylenia, tj. Obrzucanie po wewnętrznej stronie łuku.

Spiralny przepływ strumieni (ryc. 7.7) wraz z turbulentną dyfuzją przenosi osad z głęboko płynącej części strumienia na zewnątrz zakrętu do płytkich, wolno płynących, mniej turbulentnych wód wnętrza zakrętu, gdzie jest osadzany . W związku z tym, że erozja odcina brzegi po jednej stronie, powstaje przeciwna strona, w wyniku czego strumień migruje poprzecznie.

Delty:

Delty są złożami zbudowanymi przy ujściach strumieni osadów. Niektóre z osadów, które rzeki wnoszą do morza lub jezior, są przenoszone przez fale i prądy. Duża część osadu często gromadzi się w ujściach rzek, zwłaszcza jeśli spływają one do zbiorników wodnych lub bezdrzewnych. Takie depozyty mogą tworzyć delty.

Gdy rzeka wchodzi do stosunkowo nieruchomej wody oceanu lub jeziora, jej prędkość gwałtownie spada. Sytuacja ta ostatecznie powoduje zablokowanie kanału osadami ze spowalniającej wody. W konsekwencji rzeka poszukuje krótszej trasy z wyższym gradientem do poziomu podstawowego. W tej akcji główny kanał dzieli się na kilka mniejszych, zwanych dystrybutorami.

Delty charakteryzują się tymi ruchomymi kanałami, które działają w sposób odwrotny do tych z dopływów. Dopływy przenoszą wodę do głównego kanału, a rozdzielacze odprowadzają wodę z głównego kanału. Po kilku przesunięciach kanału, pojedyncza delta może przekształcić się w kształt w przybliżeniu trójkątny, jak grecka litera delta (A).

Czynniki sprzyjające budowie delty są następujące:

(i) Duża ilość osadów w strumieniu.

(ii) Brak fal lub słabych fal w odbiorniku wody stojącej (jezioro, morze).

(iii) Zasolenie morza. Sól działa jako koagulator składnika gliniastego w osadach.