Полезные ископаемые связанные с аллювиальными отложениями
Речные, или аллювиальные, отложения (лат. alluvio — намыв) широко распространены как на современной поверхности суши, так и в континентальных толщах геологического прошлого. С ними связаны многие полезные ископаемые.
Продукты выветривания и размыва материнских пород реки переносят в трех формах: относительно крупный материал — волочением по дну, более мелкие частицы — в виде взвеси (мути) и, наконец, самые тонкие — в виде коллоидных и истинных растворов. Количественное соотношение между этими тремя формами называется «формулой стока». В ней на первом месте стоит влекомый по дну материал, на втором — взвеси и на третьем — растворенные продукты. Для современных рек мира эта формула имеет вид: 0,35:3,5: 1. Это означает, что если принять количество растворенных веществ за единицу, то взвешенных частиц переносится в 3,5 раза больше, чем растворенных, а влекомого по дну материала в 10 раз меньше, чем взвешенных веществ.
Конкретный вид формулы стока для отдельных рек может сильно отклоняться от ее среднего выражения. Зависит это от климата и гидродинамического режима реки. Аллювиальные отложения обычно приурочены к долинам. Только в областях тектонических опусканий, как, например, в северной части Западно-Сибирской низменности, аллювиальные отложения занимают огромные почти плоские пространства, образуя так называемые аллювиальные равнины. По их поверхности блуждают многочисленные реки, не имея ясно выраженных долин. В речном генетическом типе различают три главных вида отложений: русловые, пойменные и старичные. Иногда получают большое значение торфяники. Русловые осадки даже в пределах одного русла и на небольшом расстоянии могут значительно изменяться. Е. В. Шан- цер выделяет в русловых отложениях несколько видов: перлювий, пристрежневую часть, прирусловую отмель и осадки перекатов. Остановимся на них более подробно.
Перлювий — это скопление относительно крупного материала у вогнутого подмываемого берега. Термин перлювий предложен В. В. Ламакиным. Если река протекает в области развития морен, то ее отложения оказываются состоящими из скопления валунов, хотя река и может быть равнинной и обладать спокойным течением. Пристрежневые осадки тяготеют еще к вогнутой части излучины и состоят из относительно грубозернистого материала. Это песок с гравием и гальками, залегающий в разрезе быстро выклинивающимися линзами и сменяющийся более мелким и рав- нозернистым песком. В реках, не размывающих грубого материала, эти осадки могут быть довольно мелкозернистыми и однородными, но во всяком случае они наравне с перлювием оказываются наиболее крупным осадком из всего аллювиального комплекса.
Осадки прирусловой отмели характеризуются значительно большей мелкозернистостью и однородностью строения. Для них особенно типична косая слоистость речного типа, описанная ниже.
Осадки на перекатах в зависимости от уровня воды в реке и скорости течения могут быть то более крупными, близкими по составу к пристрежневым, то более тонкими, приближающимися к осадкам прирусловой отмели.
Мощность русловых осадков определяется глубинами данной реки и может достигать у больших рек 20—25 м (без участия тектонического опускания).
Пойменные отложения еще более разнообразны, чем русловые. Здесь выделяются осадки прирусловых валов, которые образуются при паводке. Вода, выступая из русла, затопляет пойму, теряя при этом часть силы и сгружая несомый материал тут же рядом с руслом. Естественно, что в первую очередь осаждаются наиболее крупные частицы, поэтому береговые валы часто сложены более крупнозернистым материалом, чем тот, который выносится на пойму.
На пойме вода сначала заполняет различного рода понижения, старые русла и водотоки от прежних паводков. В них идет осаждение более крупных частиц. По мере дальнейшего подъема воды затопляется вся пойма. Движение воды замедляется еще более. Растительность, обычно богатая на пойме, а особенно кустарники и остатки прошлогодних стеблей, служит своего рода фильтром, задерживающим на пойме даже сравнительно мелкие глинистые частицы. Поэтому пойма становится областью интенсивной аккумуляции.
Мощность пойменных отложений определяется в каждом данном случае высотой подъема воды в половодье; эта величина может достигать у больших рек 10—15 м.
Старичные отложения занимают обычно небольшие площади, но сильно отличаются от собственно пойменного комплекса. Старицы получают пополнение минеральным материалом в половодье. После спада воды в старицах идет медленное оседание внесенного в них материала, в том числе и самого тонкого. Летом в старицах развивается богатая жизнь, особенно одноклеточных организмов. Осенью большая часть организмов гибнет и падает на дно. При разложении в анаэробных условиях эти остатки могут дать сапропелевый ил. На будущий год картина повторяется. Так, в старицах образуются чередующиеся слойки минеральна и органического осадка сезонного происхождения. При зарастании стариц высшими растениями в них может накапливаться и торф.
Как известно, речное русло не остается все время на одном месте, а перемещается в сторону размываемого берега. Этот процесс называется «боковой планацией русла». При этом наибольшие глубины располагаются около подмываемого берега, а в противоположную сторону глубина постепенно уменьшается вплоть до уреза воды, где располагается намываемая коса.
Слоистость аллювия. Аллювиальные отложения обладают разнообразной слоистостью, но наиболее характерна для них однонаправленная косая слоистость (рис. 21). Происхождение ее связано с образованием в русле песчаных гряд («песчаных волн»), В миниатюре сходные формы известны под названием «знаков ряби». Они возникают на песчаном дне. Песчаные волны образуются при течении воды в одном направлении, поэтому они асимметричны (в отличие от симметричных знаков ряби, возникающих при волнении). На мелком месте нередко можно видеть, как они формируются и перемещаются вниз по течению.
Следует обратить внимание на две характерные особенности речной косой слоистости. Во-первых, она однонаправленнаяснаклоном вниз по течению реки. Во-вторых, угол наклона косых слойков не может превышать угла естественного откоса того осадка, из которого сложены гряды. В природных условиях этот угол обычно равен 20—30° и в редких случаях может доходить до 45°. Более крутые откосы рыхлых осадков на дне встречаются крайне редко. В-третьих, верхняя граница образующейся таким путем косослоистой серии является обычно границей размыва и поэтому верхний заворот слойков к горизонтальной вершине гряды обычно не сохраняется — он размыт при начале формирования вышележащего слоя осадка.
Нередко в руслах и на пойме образуется волнистая и линзо- видная слоистость. Поэтому использование слоистости для генетического истолкования древних отложений должно производиться осторожно и с обязательным использованием других генетических признаков. Только такой анализ может решить вопрос об их принадлежности к аллювиальному комплексу.
Влияние рельефа и климата на аллювий. Рельеф оказывает большое влияние на характер аллювиальных отложений. Различают три основных вида аллювия: I) равнинный, 2) горный и 3) балочный. Третий тип аллювиальных осадков — балочный аллювий образуется в обстановке, ближе всего напоминающей, по мнению Е. В. Шанцера, условия формирования пойменного аллювия. Это преимущественно тонкозернистые осадки алеврито-глинисто- го состава, то более глинистые, то бодее алевритовые, с тонкой косой или горизонтальной слоистостью, формирующиеся главным образом весной, когда плоское дно балок заливается слоем талых вод или покрывается сетью прихотливо дробящихся и вновь сливающихся мелких струй. Смываемый с прилежащих склонов осадочный материал питает балки. Таким образом, балочные отложения— это делювиально-аллювиальные образования. А. А. Величко (1961) отмечает, что иногда в балках существует ясно выраженный постоянный водоток и в таких случаях осадконакопление в балке идет по типу равнинных рек с присутствием как пойменной, так и русловой фации. Последняя может включать линзы и прослои гравия и галечного материала.
Геологическое распространение аллювия. Аллювиальные отложения широко распространены в разрезах древних континентальных толщ. Особенно подробно они изучены в некоторых угольных бассейнах и месторождениях.
Особенно большую площадь речные отложения занимают в областях древних, так называемых аллювиальных, равнин. Здесь они достигают и наибольшей мощности. Б. Л. Личков (1933) обратил внимание на их генетическое значение.
Полезные ископаемые в аллювиальных отложениях. С аллювиальным комплексом связаны разнообразные и ценные полезные ископаемые. Во-первых, это россыпные месторождения.
С аллювиальными отложениями связаны месторождения горючих ископаемых. Угольные залежи и горючие сланцы находятся в них в первичном залегании. Нефть и горючие газы большей частью располагаются в аллювиальных осадках во вторичном залегании.
Некоторые рудные месторождения также связаны с аллювиальными отложениями: месторождения бокситов, железных, марганцевых и медных руд.
С аллювием связаны месторождения огнеупорных глин, стекольных песков и разнообразные строительные материалы. В частности, галечники современных и древних горных рек часто являются ценным полезным ископаемым.
Аллю́вий (лат. Alluvio — 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 и распространение
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 и др.).
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.
Количество тонкозернистого обломочного материала, который переносится реками (твердый сток), достигает больших значений: в случае с Миссисипи годовой объем твердого стока оценивается в 406 млн т., Хуанхэ — 796 млн т., Амударья — 94 млн . т; Дунай — 82; Кура — 36; Волга и Амур — по 25, Обь и Лена — по 15, Днестр — 4,9; Нева — 0,4 млн т.. Соответственно, мощность аллювиальных отложений в дельтах таких рек, как Миссисипи, Нил, Амазонка, Конго, Хуанхэ, Волга и др.. составляет сотни и тысячи метров, а объемы — десятки и сотни км 3 терригенного материала. В целом, летний твердый сток всех рек составляет около 17 гигатонн, что на порядок больше, чем выносится с континентов ледниками или ветром. Почти 96 % этого объема оседает в дельтах и на континентальном шельфе.
Классификации
Изучением и классификацией аллювиальных отложений занимались такие известные исследователи четвертичной геологии, как Е. В. Шанцер, В. Т. Фролов, Ю. П. Казанский, И. П. Карташов, В. Ламакин, Н. И. Маккавеев, и другие. В целом, континентальные аллювиальные отложения классифицируют по генезису (горных и равнинных рек), фациальной принадлежности (русловой, пойменный и старичный), фазами формирования, формами аллювиальных тел и т. д. Следует отметить, что классификация аллювия по фазам формирования была разработана ещё в Советском Союзе так называемой «школой советской геологии», а классификация аллювиальных отложений по морфологическим формам была разработана и широко применялась геологами Западной Европы и США, в частности Х. Редингом
По генезису
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). Пойменный аллювий почти полностью отсутствует, либо имеет небольшую мощность и ограниченное распространение. Чаще всего он встречается на расширенных участках долины и представлен крупнозернистыми песками и супесями, которые залегают на русловых галечниках. Однако, мощности пойменного аллювия Черемоша в пределах Покутских Карпат достигают 30-35 м, предположительно свидетельствует о периодической смене колебательные неотектонических движений региона.
Мощности горного аллювия изменяются от нескольких метров до нескольких километров. Для аллювиальных отложений горных рек характерны следующие признаки:
-грубо-обломочный материал с преобладанием галечника (галька, гравий, валуны)
-полимиктовый (обломки представлены более, чем двумя минералами) состав с весьма непостоянным соотношением основных породообразующих компонентов
-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.
В долинах и горных, и равнинных рек вниз по течению размерность обломочного материала постепенно уменьшается, и увеличивается степень сортировки псаммитовых осадков. Одновременно может ухудшаться сортировка мелкообломочных и алевритовых осадков.
По фациям
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). Горный русловой аллювий представлен в основном плохо сортированной галькой и валунами различной обкатаности с песчано-гравийным наполнителем. В равнинных реках к русловой группы фаций относят следующие фации:
-субстративную, или фацию размыва;
-фацию пристрижневой 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. Пойменный аллювий перекрывает маломощным (0,5-1 м) чехлом русловой аллювий. 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. Как правило, пойменная макрофация имеет меньшую мощность, чем русловая, хотя для рек с частыми наводнениями может быть и наоборот. В пойменных аллювиях выделяют три основные фации, в зависимости от его формирования:
-прирусловая (внешняя) — составлена из наиболее крупнозернистого материала с плохой сортировкой за счет резкого изменения скоростей суспензионного потока. Это преимущественно крупнозернистые плохо сортированные пески различного минерального состава, которые формируют ядра и склоны прирусловых валов.
-центральная — составлена тонким суглинисто-супесным материалом меньшей, чем у прирусловой, мощности. Часто осадки имеют зеленовато-серый цвет из-за седиментации в застойных условиях, или черный — из-за наличия гумуса и торфообразования. Четкую границу между прирусловой и центральной пойменными фациями установить невозможно, переход по латерали постепенный.
-притеррасная (внутренняя) — фация самой нижней части поймы, которая составлена тонкими глинами и имеет, как правило, наименьшую мощность. В разрезе отложений этой фации часто присутствуют слои погребенных аллювиальных почв.
Кроме того, в рамках пойменной макрофации выделяют еще фации наложенной поймы, внутренних дельт, и балочные фации.
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. Основную массу старичного аллювия составляют тонкозернистые глинистые осадки с четкой горизонтальной слоистостью и характерным большим количеством рассеянного органического вещества. В разрезе отложений старичного аллювия выделяют три горизонта, или фации, соответствующие трем этапам развития старицы:
-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
Кроме того, иногда в составе старичной макрофации присутствует фация вторичных пойменных водоёмов, которая в разрезе представлена чередованием тонких косослоистых алевритов и супесей с прослойками илистых осадков.
По фазам аккумуляции
На формирование аллювиальных отложений равнинных и горных рек существенно влияет тектоническая составляющая территории речного бассейна. Речные долины полностью либо частично могут пересекать различные геологические структуры — антиклинали, синклинали, грабены, поднятые или опущенные блоки и т. п. Все это отражается на морфологии долин и строении аллювия. В. Ламакин и И. П. Карташов предложили различать 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. Этими отложениями представлены, как правило, нижние горизонты руслового аллювия нормальной мощности (1-4 м), которые не перемыты рекой в течение стадии равновесия. Характерными особенностями субстративного аллювия является 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 стадии равновесия. Перстративний аллювий залегает на субстративном (плотиковом) аллювии и представлен, как правило, полным набором аллювиальных фаций: русловой, пойменной и старичной.
Общая мощность перстративного аллювия составляет обычно 3—6 м.
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.
Рекомендуемые страницы:
Читайте также: