Аллювиальный вентилятор - Alluvial fan

Аллювиальный веер в Французский Пиренеи

An выносной веер скопление наносов в форме участка неглубокого конуса,[1] с вершиной в точечном источнике отложений, таком как узкий каньон, выходящий из обрыва.[2] Они характерны для гористой местности от засушливого до полузасушливого климата,[3][4] но также встречаются в более влажной среде, подверженной сильным дождям[1] и в районах современного оледенения.[4] Их площадь составляет менее 1 квадратного километра (0,39 квадратных миль).[4][5] до почти 20 000 квадратных километров (7700 квадратных миль).[6]

Аллювиальные вееры обычно образуются там, где поток выходит из ограниченного канала и может свободно распространяться и проникать на поверхность. Это снижает пропускную способность потока и приводит к отложению отложений.[1] Поток может принимать форму нечастых селевые потоки или один или несколько эфемерных или многолетних потоков.[6]

Аллювиальные конусы распространены в геологической летописи, например, в триасовых бассейнах восточной части Северной Америки и Новый красный песчаник юга Девон.[7] Такие веерные отложения, вероятно, содержат самые большие скопления гравия в геологической летописи.[8]

Некоторые из крупнейших конусов выноса расположены вдоль Гималаи горный фронт на Индо-Гангская равнина.[6] Сдвиг фидерного канала (а узловой отрыв) может привести к катастрофическому затоплению, как это произошло на Река Коси вентилятор в 2008 году.[9]

Размер и геоморфология

Аллювиальный вентилятор в Долина Смерти

Аллювиальные веера могут существовать в широком спектре масштабов: от нескольких метров в основании до 150 километров в поперечнике с уклоном от 1,5 до 25 градусов.[5] Уклон, измеренный от вершины, обычно вогнутый, с самым крутым уклоном около вершины ( проксимальный веер[10] или же фанхед[11]) и становится менее крутым по мере удаления ( средний вентилятор или же мидфан) и обмеление по краям веера ( дистальный вентилятор или же внешний вентилятор). Ситовые отложения, которые представляют собой лопасти крупного гравия, могут присутствовать на проксимальном веере. Отложения в конусе выноса обычно крупнозернистые и плохо отсортированные, при этом к дальнему конусу осадки становятся менее крупными.[4][1]

Большой аллювиальный веер в Долине Смерти, показывающий профиль с «обрезанным пальцем»

Когда на аллювиальной равнине достаточно места для разветвления всех отложений наносов, не соприкасаясь со стенами других долин или реками, развивается неограниченный конус выноса. Неограниченные аллювиальные вееры позволяют наносам естественным образом разветвляться, и на форму веера не влияют другие топологические особенности.[12] Когда аллювиальная равнина узкая или короткая, параллельная потоку отложений, это в конечном итоге влияет на форму веера.[13] Волновая или канальная эрозия края вентилятора иногда приводит к образованию «обрезанного на носке» вентилятора.[14]

Когда многочисленные реки и ручьи выходят с горы на равнину, веера могут объединяться в непрерывный фартук. В засушливых и полузасушливых средах это называется Bajada[3] а во влажном климате непрерывный веерный фартук называется предгорным аллювиальным веером.[12]

Формирование

Аллювиальные веера обычно образуются там, где ограниченный питающий канал выходит за горный фронт.[15][16] или окраина ледника.[4] Когда поток выходит из питающего канала на поверхность вентилятора, он может распространяться в широкие мелкие каналы или проникать на поверхность. Это снижает несущую способность потока и приводит к отложению отложений.[16]

Огромный (протяженностью 60 км) аллювиальный веер расцветает над безлюдной пейзаж между Куньлунь и Алтун Горные хребты которые образуют южную границу Пустыня Такламакан в Синьцзян. Левая сторона является активной частью вентилятора и выглядит синей из-за воды течет во многих маленьких потоки

Поток в проксимальном веере, где наклон наиболее крутой, обычно ограничивается одним каналом.[4] (а траншея фанхеда[6]), глубина которого может достигать 30 метров (98 футов).[4] Этот канал может быть заблокирован отложениями или отложениями. селевые потоки, что приводит к тому, что поток периодически выходит из своего старого канала (узловой отрыв) и перемещается в часть веера с более крутым градиентом, где отложение возобновляется.[16] В результате обычно в любой конкретный момент времени активна только часть вентилятора, и в обходных участках может образоваться почва или эрозия.[4]

Аллювиальные вентиляторы могут быть с преобладанием селевого потока или ручья.[10][17] Тип вентилятора определяется климатом, тектоникой и литологией коренных пород в области, питающей поток от вентилятора.[18]

Аллювиальные веера с преобладанием селевых потоков

Селевые потоки представляют собой тип оползня, который представляет собой непрерывную, быстро движущуюся массу воды и материала, состоящего в основном из крупных обломков. Обычно от 20 до 80 процентов частиц в потоке мусора имеют диаметр более 2 мм.[13]  

Аллювиальные вееры с преобладанием селевых потоков встречаются во всех климатических условиях, но чаще встречаются там, где материнская порода находится аргиллит или богатый матрицей сапролит а не более грубый, более проницаемый реголит. Обилие мелкозернистых отложений способствует начальному обрушению склонов и последующему связному потоку обломков. Насыщение богатого глиной коллювия местными сильными грозами вызывает обрушение склонов. Образующийся поток мусора проходит по каналу подачи и на поверхность вентилятора.

Установлено, что аллювиальные вентиляторы, в которых преобладают селевые потоки, состоят из сети в основном неактивных распределительных каналов в верхнем вентиляторе, которые уступают место лопастям среднего и нижнего уровня. Каналы имеют тенденцию к заполнению последующими связными потоками мусора. Обычно активна только одна доля, а неактивные доли могут образовывать пустынный лак или формировать почвенный профиль из-за осаждения эоловой пыли во временных масштабах от 1000 до 10000 лет.[19] Из-за своей высокой вязкости селевые потоки имеют тенденцию ограничиваться проксимальным и средним веерами даже в аллювиальном веере с преобладанием селевых потоков, а паводки преобладают в дальнем веере.[7] Тем не менее, некоторые вееры с преобладанием селевых потоков в засушливом климате почти полностью состоят из селевых потоков и отложений гравия в результате эолового отсева селевых потоков, без каких-либо признаков листового заводнения или просеивания отложений.[20] Веера с преобладанием селевых потоков обычно крутые и со скудной растительностью.[21]

Аллювиальные веера с преобладанием ручьев

Процессы речного течения происходят на всех выносах выноса, но являются основным процессом переноса наносов на выносах, где преобладает водоток.[21]

Аллювиальные веера с преобладанием ручья встречаются там, где есть постоянный, сезонный или кратковременный поток, который питает систему распределительных каналов на веере. В засушливом или полузасушливом климате в отложениях преобладают нечастые, но интенсивные дожди, вызывающие внезапные наводнения в питающем канале.[7] Это приводит к листовые заводи на аллювиальном конусе, где вода с отложениями покидает свой канал, ограничивается и распространяется по поверхности конуса. Они могут включать гиперконцентрированные потоки с содержанием осадка от 20% до 45%.[21] По мере того, как паводок отступает, он часто оставляет отложения гравия, которые имеют вид сети переплетенных ручьев.[7]

Где течение более непрерывное, как при весеннем таянии снега, поток в разрезе в каналах высотой 1–4 метра (3,3–13,1 фута) происходит настоящая сеть переплетенных потоков.[21] Такие аллювиальные веера с преобладанием ручьев и потоков имеют более пологий уклон, но могут стать огромными,[7] и включать коси и других поклонников вдоль горного хребта Гималаев на Индо-Гангской равнине.[22] Здесь продолжающееся движение на Главном пограничном надвиге за последние десять миллионов лет сфокусировало дренаж 750 километров (470 миль) горного фасада всего на трех огромных веерах.[6]

Пример активного аллювиального конуса с преобладанием ручья и потока находится в полузасушливом регионе между горными хребтами Куньлунь и Алтун, которые образуют южную границу пустыни Такла-Макан на северо-западе Китая.[13] Общая длина этого вентилятора составляет 60 километров (37 миль). Одна часть веера имеет текущие потоки, которые непрерывно осаждают осадок, так что веер все еще выходит на аллювиальную равнину. Питающие каналы состоят из прямых каналов, а также из плетеных каналов из-за большого объема наносов, поступающих с местных возвышенностей.[13]  

Аллювиальные веера в геологической летописи

Аллювиальные веера часто встречаются в геологической летописи, но, возможно, были особенно важны до появления наземных растений в среднем палеозое.[23] Они характерны для бассейнов, ограниченных разломами, и могут иметь толщину 5000 метров (16000 футов) или более из-за тектонического опускания впадины и поднятия горного фронта. Большинство из них имеют красный цвет из-за гематита, образованного в результате диагенетического изменения богатых железом минералов в неглубокой окислительной среде. Примеры палеовентиляторов включают Триасовые бассейны востока Северной Америки и Новый Красный Песчаник южного Девона,[7] в Девонский Бассейн Хорнелен Норвегии, а девон-Каменноугольный в Полуостров Гаспе Канады.[23] Такое веерное месторождение, вероятно, содержит самые большие скопления гравия в геологической летописи.[8]

Осадочные фации

Веера аллювиальных отложений характеризуются грубым осадком, хотя в целом с оклейкой от проксимального до дистального конца. Гравий хорошо развит. черепица с опусканием камешков к вершине.[7] Фан-отложения обычно хорошо развиты. обратная оценка вызвано флигелем вентилятора. Однако некоторые фанаты показывают нормальную оценку, что указывает на их бездействие или даже отказ фанатов. Нормальные или обратные последовательности профилирования могут иметь толщину от сотен до тысяч метров.[23] Фации отложений, о которых сообщалось для конусов выноса, включают селевые потоки, листовые наводнения и паводки верхнего режима, отложения сита и плетеные потоки ручьев.[7][24]

Отложения селевого потока часто встречаются в проксимальном и среднем веере.[7] Они состоят из крупнозернистого массивного гравия и блоков, которые содержат относительно большие части мелкозернистой матрицы.[12] В отложениях селевого потока отсутствует осадочная структура, за исключением редких перестраиваемых слоев по направлению к основанию, и они плохо отсортированы.[25] Проксимальный вентилятор может также включать в себя выступы гравия, которые были интерпретированы как отложения сита, где сток быстро проникает и оставляет после себя только крупный материал. Однако выступы гравия также интерпретировались как отложения селей.[25] Конгломерат возникающие в виде селевых потоков на наносных вентиляторах, описываются как фангломерат.[26]

Отложения ручьевидного потока обычно имеют пластинчатый вид, лучше отсортированы и иногда показывают хорошо развитые осадочные структуры, такие как косослоистость. Они более распространены в медиальном и дистальном веере.[21] В дистальном конусе, где каналы очень мелкие и заплетены, отложения ручьев состоят из песчаных прослоек с плоской и наклонной наслоениями по желобам.[27] Средний конус аллювиального конуса с преобладанием ручья показывает почти те же фации осадконакопления, что и обычные речные условия, поэтому идентификация древних конусов выноса должна быть основана на радиальной палеоморфологии в предгорных условиях.[28]

Там, где конусы выноса перекрыты глинистыми или мергелевыми отложениями, они могут быть потенциальной ловушкой для углеводородов и возможной целью разведки.[12]

Контроль за развитием системы осадконакопления

Аллювиальные веера построены в ответ на эрозию, вызванную тектоническим поднятием,[12] а укрупнение пластов вверх отражает циклы эрозии в высокогорьях, питающих отложения веером. Однако климат и изменения базового уровня могут иметь не меньшее значение. Аллювиальные веера в Гималаях показывают старых фанатов, закрепившихся и перекрытых более молодыми фанатами, которые, в свою очередь, прорезаны глубокими врезанными долинами, показывающими два уровня террасы. Датирование с помощью оптической стимулированной термолюминесценции (OSL) предполагает разрыв в 70–80 тысяч лет между старыми и новыми веерами, с свидетельствами тектонического наклона 45 тысяч лет назад и концом веерных отложений 20 тысяч лет назад. Считается, что как перерыв, так и недавнее прекращение веерных отложений связаны с периодами усиления юго-западных муссонных осадков. Датировка пластов в Долине Смерти позволяет предположить, что пики веерных отложений за последние 25 тысяч лет приходились на периоды быстрого изменения климата, как от влажного к сухому, так и от сухого к влажному.[29]

В засушливом климате

Аллювиальные веера часто встречаются в пустыня районы часто подвергаются периодической паводки из поблизости грозы в местном холмы. Типичный водоток в засушливый климат имеет большую воронкообразную чашу наверху, ведущую к узкой дефиле, который внизу открывается в конус выноса. Несколько плетеные потоки обычно присутствуют и активны во время течений воды.[3]

Фреатофиты (растения с длинным краном корни способный достичь глубокого уровень грунтовых вод ) характерно образуют веерные полоски фреатофитов. Фреатофиты могут образовывать извилистые линии, расходящиеся от кончика пальца ноги. Эти следы погребенных каналов крупных отложений от конуса веера, которые пересекаются с непроницаемыми Playa отложения.[30]

Во влажном климате

Аллювиальные веера также развиваются в более влажном климате. В Непал в Река Коши построил мегафан покрывая около 15000 км2 (5800 квадратных миль) ниже выхода из Предгорья Гималаев на почти ровные равнины, где река впадает в Индия перед присоединением к Ганг. Вдоль верхних притоков Коши тектонические силы поднимают Гималаи несколько миллиметров ежегодно. Поднятие примерно находится в равновесии с эрозией, поэтому река ежегодно несет около 100 миллионов кубометров (3,5 миллиарда кубических футов) наносов, когда выходит из гор. Отложения такого размера за миллионы лет более чем достаточно для объяснения мегафана.[31]

В Северная Америка, потоки, впадающие в Калифорнии Центральная долина отложили меньшие, но все же обширные выносы наносов, такие как Kings River вытекающий из Сьерра-Невада что создает низкий разделять, поворачивая южный конец Долина Сан-Хоакин в эндорейский бассейн без связи с океан.[32]

Опасности наводнения

Самой большой природной опасностью для наносных вентиляторов являются наводнения, сверхконцентрированные потоки и селевые потоки, обычно возникающие в результате сильных и продолжительных дождей. Обычно наводнения бывают непродолжительными (несколько часов), но энергичными. паводки которые происходят без предупреждения или без предупреждения. Они характеризуются высокой скоростью и способностью переносить наносы. Селевые потоки напоминают только что залитый бетон, состоящий в основном из крупного мусора. Сверхконцентрированные потоки занимают промежуточное положение между паводками и селевыми потоками с содержанием воды от 40 до 80 процентов по массе. Наводнения могут перейти в сверхконцентрированные потоки, поскольку они увлекают отложения, в то время как селевые потоки могут стать сверхконцентрированными потоками, если они разбавлены водой. Поскольку затопление аллювиальных вентиляторов переносит большое количество наносов, каналы могут быстро блокироваться, создавая большую неопределенность в отношении путей потока, что увеличивает опасность.[13][33]

В Август 2008 г. высоко сезон дождей потоки прорвались через набережную Река Коши, отводя большую часть реки в незащищенный древний канал и через окружающие земли с высокими плотность населения это было стабильно более 200 лет.[9] Более миллиона человек остались без крова, около тысячи человек погибли, тысячи гектаров посевов были уничтожены.[34][35][36] Коши известен как Печаль Бихара за непропорционально большой вклад в число погибших в результате наводнений в Индии, которое превышает аналогичные показатели всех стран, кроме Бангладеш.[37]

В солнечной системе

Марс

Большой аллювиальный отмел у основания кратера Гейла, Марс

Аллювиальные веера также встречаются на Марс спускаются с кратеров кратеров на их более плоские полы.[38]Три аллювиальных веера были обнаружены в Кратер Сахеки. Эти поклонники подтвердили прошлые речные потоки на планете и дополнительно подтвердили теорию о том, что жидкая вода когда-то присутствовала в той или иной форме на поверхности Марса.[5] Кроме того, наблюдения болельщиков в Кратер Гейла сделанные спутниками с орбиты, теперь подтверждены открытием речной отложения Марсоход Curiosity.[39]

Титан

Аллювиальные веера наблюдались Кассини-Гюйгенс миссия на Титан используя орбитальный аппарат "Кассини" радар с синтезированной апертурой (SAR) инструмент. Эти вееры чаще встречаются в более сухих средних широтах в конце метановых / этановых рек, где считается, что частое увлажнение и высыхание происходит из-за осадков, как и в случае засушливых вееров на Земле. Радиолокационные изображения показывают, что веерный материал, скорее всего, состоит из круглых зерен водяного льда или твердых частиц. органические соединения около двух сантиметров в диаметре.[40]

Смотрите также

Ссылки и примечания

  1. ^ а б c d Боггс, Сэм-младший (2006). Принципы седиментологии и стратиграфии (4-е изд.). Верхняя Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: Pearson Prentice Hall. С. 246–250. ISBN  0131547283.
  2. ^ Лидер, Майк (2011). Седиментология и осадочные бассейны: от турбулентности к тектонике (2-е изд.). Чичестер, Западный Сассекс, Великобритания: Wiley-Blackwell. С. 282–294. ISBN  9781405177832.
  3. ^ а б c Шелтон, Джон С. (1966). Иллюстрированная геология. Сан-Франциско и Лондон: W.H. Фримен и компания. п. 154.
  4. ^ а б c d е ж грамм час Блатт, Харви; Миддлетон, Джерард; Мюррей, Раймонд (1980). Происхождение осадочных пород (2-е изд.). Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-Холл. С. 629–632. ISBN  0136427103.
  5. ^ а б c Морган, А. М .; Howard, A.D .; Hobley, D.E.J .; Мур, Дж. М .; Дитрих, В. Э .; Уильямс, Р. М. Э .; Burr, D. M .; Grant, J. A .; Уилсон, С. А. (1 февраля 2014 г.). «Седиментология и климатическая среда аллювиальных веерей в марсианском кратере Сахеки и сравнение с земными веерами в пустыне Атакама» (PDF). Икар. 229: 131–156. Bibcode:2014Icar..229..131M. Дои:10.1016 / j.icarus.2013.11.007.
  6. ^ а б c d е Лидер 2011, стр.285
  7. ^ а б c d е ж грамм час я Blatt и другие. 1980, с.631
  8. ^ а б Лидер 2011, стр.290
  9. ^ а б Лидер 2011, стр.289
  10. ^ а б Боггс 2006, стр.247
  11. ^ Blatt и другие. 1980, с.629.
  12. ^ а б c d е Американский геологический институт. Словарь геологических терминов. Нью-Йорк: Dolphin Books, 1962.
  13. ^ а б c d е Комитет по вымыванию выносом выноса, Совет по водным наукам и технологиям, Комиссия по геонаукам, окружающей среде и ресурсам, Национальный исследовательский совет. (1996). Аллювиальный вентилятор заводнения. Вашингтон, округ Колумбия: National Academy Press. ISBN  978-0-309-05542-0.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  14. ^ Лидер 2011, стр. 282
  15. ^ Боггс 2006, стр 246-248
  16. ^ а б c Лидер 2011, стр 285-289
  17. ^ Лидер 2011, стр.287-289
  18. ^ Николс, Гэри; Томпсон, Бен (2005). «Контроль литологии коренных пород на современных аллювиальных веерных фациях, олиго-миоцен, южные Пиренеи, Испания». Седиментология. 52 (3): 571–585. Дои:10.1111 / j.1365-3091.2005.00711.x.
  19. ^ Лидер 2011, стр.287-288
  20. ^ Блэр, Теренс С .; Макферсон, Джон Г. (1 июня 1992 г.). «Пересмотр аллювиального конуса выноса Тролльхейма и фациальной модели». Бюллетень GSA. 104 (6): 762–769. Дои:10.1130 / 0016-7606 (1992) 104 <0762: TTAFAF> 2.3.CO; 2.
  21. ^ а б c d е Боггс 2006, стр.248
  22. ^ Лидер 2011, стр 288-289
  23. ^ а б c Боггс 2006, стр.249
  24. ^ Мак, Грег Х .; Расмуссен, Кейт А. (1 января 1984 г.). «Аллювиально-веерные отложения формации Катлер (пермо-пенсильванская) около Гейтвэй, штат Колорадо». Бюллетень GSA. 95 (1): 109–116. Дои:10.1130 / 0016-7606 (1984) 95 <109: ASOTCF> 2.0.CO; 2.
  25. ^ а б Боггс 2006, стр 247-249
  26. ^ Бейтс, Роберт Л .; Джексон, Дж. (1987). Глоссарий геологии (3-е изд.). Александрия, штат Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN  0913312894.
  27. ^ Blatt и другие. 1980, 630 с.
  28. ^ Гинасси, Массимилиано; Иелпи, Алессандро (2018). «Морфодинамика и фациальная архитектура аллювиальных конусов с преобладанием речного потока, богатых песком, плейстоценовый бассейн Верхнего Вальдарно, Италия». Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации. 440 (1): 175–200. Дои:10.1144 / SP440.1. S2CID  132662919.
  29. ^ Лидер 2011, стр 291–293
  30. ^ Манн-младший, Дж. Ф. (1957). «Оценка количества и качества грунтовых вод в засушливых регионах по аэрофотоснимкам» (PDF). Междунар. Жопа. Sci. Hydrol. Gen. Ass. Торонто. 2: 128–132. Получено 29 октября, 2020.
  31. ^ Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. "Геоморфология из космоса; речные формы рельефа, глава 4: плита F-19". Архивировано из оригинал 27 сентября 2011 г.. Получено 18 апреля, 2009.
  32. ^ Крофт, М. и Гордон, Г.В. (10 апреля 1968 г.). «Геология, гидрология и качество воды в районе Хэнфорд-Визалия» (PDF). Геологическая служба США. Получено 9 марта, 2018.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  33. ^ Larsen, M.C .; Wieczorek, G.F .; Eaton, L.S .; Торрес-Сьерра, Х. (2001). «Стихийные бедствия для наносных вентиляторов: селевой поток и внезапное наводнение в декабре 1999 года, штат Варгас, Венесуэла». (PDF). В Sylva, W. (ed.). Материалы Шестого Конгресса по водным ресурсам Карибских островов. Маягуэс, Пуэрто-Рико. стр. 1–7. Получено 29 октября, 2020.
  34. ^ «Половина Бихара под водой, страдает 30 лакхов»;. CNN IBN. 9 января 2008 г. В архиве из оригинала 3 сентября 2008 г.. Получено 1 сентября, 2008.
  35. ^ ОТЧЕТ О СИТУАЦИИ НАВОДНЕНИЯ БИХАР 2008 В архиве 3 декабря 2008 г. Wayback Machine
  36. ^ Майкл Когган в Нью-Дели (29 августа 2008 г.). «Число погибших в результате наводнений в Индии растет - Just In - ABC News (Австралийская радиовещательная корпорация)». Abc.net.au.
  37. ^ Бапалу, Г. В., Синха, Р. (2005). "ГИС в картировании опасностей наводнений: тематическое исследование бассейна реки Коши, Индия" (PDF). Еженедельник разработки ГИС. 1 (13): 1–6. Архивировано из оригинал (PDF) 5 декабря 2013 г.. Получено 5 сентября 2013.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  38. ^ Kraal, Erin R .; Асфауг, Эрик; Мур, Джеффри М .; Ховард, Алан; Бредт, Адам (март 2008 г.). «Каталог крупных наносных вееров в марсианских ударных кратерах». Икар. 194 (1): 101–110. Bibcode:2008Icar..194..101K. Дои:10.1016 / j.icarus.2007.09.028. ISSN  0019-1035.
  39. ^ Харвуд, Уильям; Уолл, Майк (27 сентября 2012 г.). «Марсоход Curiosity нашел древнее русло ручья». CBS Новости. Получено 21 января, 2016.
  40. ^ Дж. Радебо; и другие. (2013). «Аллювиальные веера на Титане раскрывают материалы, процессы и региональные условия» (PDF). 44-я Конференция по изучению луны и планет. Получено 21 января, 2016.

внешняя ссылка