Коренная река

Река Гиба в Эфиопии.

Коренная река — это река , в которой практически нет аллювия, покрывающего коренную породу, по которой она течет. Однако большинство коренных рек не являются чистыми формами; они представляют собой комбинацию коренного канала и аллювиального канала. Отличить коренные реки от аллювиальных рек можно по степени покрытия наносами .

Степень покрытия наносами зависит от потока наносов, поступающих в канал, и пропускной способности канала. Коренные реки обычно встречаются в горных районах. Их формирование может иметь несколько эрозионных факторов.

Коренные реки также являются одним из немногих способов изучения врезов в коренные породы, не связанных с ледниками .

Формирование и эрозия

Разрез коренной породы может быть вызван движением тектонических плит . По мере того как земля поднимается, река вынуждена врезаться в скальную породу, чтобы продолжать течь. Разрез может осуществляться посредством различных эрозивных процессов. Тип коренной породы может меняться по мере течения реки вниз по течению, влияя на эрозионные процессы. Основными процессами являются: сила потока , истирание , выемка карьеров , заклинивание и растворение . Эти реки представляют собой комбинацию всех этих процессов, но зависят от конкретной реки и типа ее коренных пород.

Мощность потока

Мощность потока – это технологическая энергия воды, преобразованная в кинетическую энергию вследствие увеличения крутизны уклона . Когда вода транспортируется по каналу, это происходит за счет потенциальной гравитационной энергии . Согласно законам сохранения энергии , энергия, которая теряется при движении вниз по течению, должна быть преобразована в другой вид энергии. Энергетическая форма, в которую он преобразуется, — это кинетическая энергия воды, бьющейся о скальную породу. Скорость потенциальных потерь энергии рассчитывается по мощности течения реки. Уравнение мощности потока:

$\Omega =\mathrm {\rho {}gQS}$

где:

$\Omega$ = мощность потока

$\rho$ = плотность воды

g = гравитационная постоянная

Q = гидравлический расход потока (м ³ /с)

S = наклон канала

Это уравнение предполагает, что мощность потока может быть единственным наиболее важным фактором в разрезе коренной породы. В аллювиальной реке сила потока была бы скорее транспортной, поскольку она собирала бы рыхлый материал и откладывала его, но при постоянном притоке наносов он не был бы разрезающим.

Истирание

Абразия – это процесс, при котором отложения переносятся потоком. На скорость эрозии, осуществляемой с помощью абразивного воздействия, влияет прочность коренной породы. Формы эрозии включают «абразию, выщипывание, кавитацию, размыв селей и выветривание» (4). На истирание также влияет количество наносов, присутствующих в реке. Слишком много осадка, и большинству частиц не хватит энергии; слишком мало и недостаточно частиц вступит в контакт со слоем. Этот процесс может привести к разрушению отдельных зерен или чешуек с поверхности породы. Наиболее распространенными индикаторами истирания являются выбоины в скале или корытообразная форма реки. Существует три типа переноса наносов в речном процессе : растворенная нагрузка , взвешенная нагрузка и донная нагрузка . Процесс, который больше всего влияет на реку с коренными породами, - это взвешенная нагрузка.

Подвешенный груз — это зерна, которые достаточно легки, чтобы их можно было нести в воде, и которые не соприкасаются со руслом реки, если на дне нет препятствий или топографических изменений. Эти частицы разрушают коренную реку через контакт с этими препятствиями. Поскольку они переносятся речным потоком, они обладают значительно более высокой кинетической энергией, и контакт с аномалиями русла реки может нанести больший ущерб, чем более крупное зерно с меньшей энергией. Размер зерна, которое обычно удерживается в подвешенном грузе, варьируется от очень мелкого до мелкого; глины и илы.

Эрозия коренных пород также может быть основным фактором эрозии коренных пород. Это вызвано сальтацией зерен или тягой .

Соление — это когда зерна поднимаются водой, а затем бросаются обратно вниз. В большинстве случаев это гравий и, если мощность потока достаточно крупная, галька. Однако глины и илы слишком связаны, чтобы их можно было транспортировать этим методом. Когда частицы вступают в контакт с коренной породой, они медленно стираются на ее поверхности. Они могут постепенно образовывать микротрещины или расширять уже существующие трещины. Физика, лежащая в основе этого эрозионного процесса, гласит: масса породы, стираемая входящей частицей, прямо пропорциональна кинетической энергии этой входящей частицы.

Тяга – это когда осадок слишком велик, чтобы его можно было уловить речным потоком, но достаточно мал, чтобы его можно было толкать или катить с меньшей скоростью. Тяга осуществляется в карьерах.

Карьерные работы

Разработка карьеров (также известная как выщипывание) — это процесс, при котором кусок коренной породы необходимо каким-то образом удалить со дна реки, а затем протолкнуть по плоской поверхности русла реки. Этот процесс больше всего похож на ледниковую эрозию. Он наиболее эффективен на реках, где стыки расположены достаточно близко, чтобы блоки могли перемещаться по речному потоку.

Процесс удаления куска коренной породы может быть вызван множеством различных факторов. Трещина или изгиб в коренной породе первоначально приведет к отсоединенному куску коренной породы. Затем блок можно вытолкнуть либо гидравлическим расклиниванием, либо морозным растрескиванием. Если коренная порода уже сильно трещиноватая, трещиноватая или имеет плоскость напластования, кусок будет легче удалить. Коренная порода с большим количеством трещин или плоская напластованность может облегчить подъем или смещение блоков из их положения. Ученые полагают, что это происходит из-за выветривания поверхностей суставов. Впоследствии суставы расклиниваются и могут быть ослаблены из-за бомбардировки частицами насыпи.

После того как блок коренной породы удален, его необходимо протолкнуть по руслу реки. Чтобы это произошло, напряжение сдвига реки на вершине камня должно превышать силы трения на дне камня. Блоки в конечном итоге разрушатся, но, пока она существует, вызовут направленную эрозию реки.

Расклинивание

Расклинивание — это процесс, при котором в русле реки появляются небольшие трещины, которые увеличиваются за счет более мелких частиц. Это может привести к удалению больших блоков реки со дна, начиная процесс разработки карьеров. Первоначальные трещины появляются из-за потока в самой коренной породе, вызванного «быстрым и большим изменением давления». Они могут быть вызваны массовыми перемещениями или сильными штормами. После образования первоначальной трещины в трещине пассивно откладывается небольшое количество осадка, иногда не более зерна. Когда коренная порода изгибается обратно в исходное положение, трещина остается открытой из-за расклинивания. Постепенно, по мере накопления осадка в трещине, она будет расширяться и углубляться. Это чаще встречается в уже разделенном русле реки.

Растворение

Растворение – это процесс, при котором изменение концентрации растворенного вещества ниже по течению контролируется скоростью растворения породы. Этот процесс обычно затрагивает реку с коренными породами только тогда, когда порода уже склонна к растворению, например, песчаник . Чаще всего такое можно увидеть в пещерах, сложенных карбонатными породами . Некоторые другие факторы, от которых зависит этот процесс, - это «отношение поверхности минерала к объему воды, степень химического недонасыщения и время, необходимое пакету воды, чтобы пройти через участок». Это одна из наименее вероятных форм разреза, но она играет роль в процессе.

Транспорт и депонирование

Коренные реки по определению являются коренными, однако это не ограничивает их перенос всех типов наносов и наличие участков отложений вдоль русла. Причина, по которой это скорее пятно, а не отдельные зерна, заключается в том, что зерна с большей вероятностью осядут там, где стабильность зерна повышена. Стабильность зерна увеличивается там, где коренная порода более шероховатая и в воде меньше кинетической энергии.

Несмотря на то, что зерно может откладываться в коренных реках, большую часть времени оно будет транспортироваться через коренную часть реки в более аллювиальную часть реки. Сцепление между частицами также облегчит их осаждение в пластыре. Поскольку ничто не удерживает частицы в участке коренной породы, частицы будут постоянно подхватываться рекой и уноситься дальше вниз по течению. Это будет развиваться в виде «аллювиальных гряд или баров». Чем глубже и шире река, тем больше вероятность того, что зерно будет откладываться по руслу реки. Однако это также зависит от уклона и притока воды.

Ссылки

4. Уиппл, К.Х., ДиБиасе, Р.А., и Кросби, Б.Т. (2013). Коренные реки. В речной геоморфологии (том 9, стр. 550-573). Elsevier Inc.. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-374739-6.00254-2