Aluvión ( latín alluviō - "drenaje", "aluvión") - depósitos no cementados de flujos de agua permanentes (ríos, arroyos), que consisten en fragmentos de diversos grados de redondez y tamaño ( canto rodado , guijarros , grava , arena , marga , arcilla ). La composición granulométrica y mineral y las características estructurales y texturales de los aluviones dependen del régimen hidrodinámico del río , la naturaleza de las rocas que son arrastradas, el relieve y el área de captación [1] . Los deltas de los ríos están compuestos en su totalidad por depósitos aluviales y son abanicos aluviales [ 2] . La presencia de depósitos aluviales en la sección es un signo del régimen tectónico continental del territorio.
Los depósitos aluviales fueron identificados por primera vez como un tipo separado por el geólogo inglés William Buckland en 1823 [3] . En el Imperio ruso , el término "aluvión" fue utilizado por primera vez por el famoso geólogo de suelos Vasily Dokuchaev en 1878 [4] . Desde entonces se ha conservado la tradición de llamar aluvión a todos los nuevos depósitos continentales formados en la era Holocena , aunque esto no es del todo correcto, ya que se conocen loesses eluviales , abanicos aluviales proluviales , "capas" deluviales, etc.
La formación de aluvión ocurre como resultado de la interacción continua de un flujo de agua dinámico con el canal : durante la intrusión (erosión de fondo y lateral) y la acumulación de sedimentos . Bajo la acción del flujo de agua, el canal se remodela continuamente, experimentando tres tipos de deformaciones:
El factor principal en la formación de depósitos aluviales es la hidrodinámica de los flujos de agua. La masa de agua y la velocidad del flujo determinan la energía cinética y las características de transporte del flujo. Los flujos de agua de los ríos transportan material clástico en forma de cargas suspendidas y de arrastre. En suspensión, se transportan partículas con un diámetro inferior a 0,2 mm, las partículas grandes se arrastran por el fondo. El método de movimiento del material clástico grueso a lo largo del fondo se denomina saltación : el movimiento abrupto de los granos de material bajo la acción de un medio portador. Entonces, a una velocidad de corriente de fondo de 0,16 m/s, arena fina se mueve a lo largo del fondo, 0,22 m/s, arena de grano grueso, y a 1 m/s, se transportan pequeños guijarros .
Los depósitos aluviales continentales forman el lecho del río, la planicie de inundación y las terrazas del valle del río . El aluvión juega un papel importante en la geología de la mayoría de las formaciones sedimentarias continentales.
Los depósitos aluviales de los ríos se forman y migran:
La cantidad de material clástico de grano fino que es transportado por los ríos (escorrentía sólida) alcanza valores elevados: en el caso del Mississippi, el volumen anual de escorrentía sólida se estima en 406 millones de toneladas, el Huang He - 796 millones de toneladas [5 ] , el Amu Darya - 94 millones de toneladas; Danubio - 82; Kura - 36; Volga y Amur - 25 cada uno, Ob y Lena - 15 cada uno, Dniéster - 4,9; Neva - 0,4 millones de toneladas [6] . En consecuencia, el espesor de los depósitos aluviales en los deltas de ríos como el Mississippi, Nilo , Amazonas , Congo , Huang He, Volga, etc. es de cientos y miles de metros, y el volumen es de decenas y cientos de km³ de material terrígeno. En general, la escorrentía sólida de verano de todos los ríos es de unas 17 gigatoneladas, que es un orden de magnitud mayor que la que transportan los glaciares o el viento desde los continentes [7] . Casi el 96% de este volumen se asienta en deltas y en la plataforma continental .
Investigadores tan conocidos de la geología cuaternaria como E. V. Shantser, V. T. Frolov, Yu. P. Kazansky, I. P. Kartashov, V. Lamakin, N. I. Makkaveev y otros se dedicaron al estudio y clasificación de los depósitos aluviales. En general, los depósitos aluviales continentales se clasifican por génesis (ríos de montaña y tierras bajas), facies (canal, planicie de inundación y meandro), fases de formación, formas de los cuerpos aluviales, etc. Cabe señalar que la clasificación de los aluviones por fases de formación se desarrolló En la Unión Soviética, la llamada "escuela de geología soviética", y la clasificación de depósitos aluviales según formas morfológicas fue desarrollada y ampliamente utilizada por geólogos en Europa occidental y EE. UU., en particular, H. Reading [8 ] .
Dependiendo del régimen hidrológico del río, determinado por el clima , la tectónica y la topografía de la superficie terrestre, los depósitos aluviales se dividen en dos tipos genéticos principales: aluvión de ríos de montaña y aluvión de ríos de tierras bajas. El aluvión de los ríos de tierras bajas es significativamente diferente del aluvión de los ríos montañosos, lo que facilita la distinción de depósitos aluviales antiguos y la creación de reconstrucciones paleogeográficas . Los tipos separados incluyen aluvión de ríos temporales (que se están secando) de clima árido y depósitos de aluvión periglacial.
Aluvión de ríos de montañaLos ríos de montaña fluyen a gran velocidad, su aluvión está representado por cantos rodados y guijarros (aluvión de canal). El aluvión de la llanura aluvial está casi completamente ausente o tiene un espesor pequeño y una distribución limitada. Ocurre con mayor frecuencia en secciones ampliadas del valle y está representado por arenas de grano grueso y margas arenosas que se superponen a los guijarros del canal . Sin embargo, el espesor del aluvión de la llanura aluvial de Cheremosh dentro de los Cárpatos de Pokuttian alcanza los 30-35 m, lo que presumiblemente indica un cambio periódico en los movimientos neotectónicos oscilatorios de la región. [9]
El espesor del aluvión de montaña varía desde unos pocos metros hasta varios kilómetros. Los depósitos aluviales de los ríos de montaña se caracterizan por las siguientes características [10] :
Los ríos de llanura se caracterizan por un menor caudal, un perfil más desarrollado y una menor fuerza dinámica del flujo, que no es capaz de mantener en suspensión y transportar material clástico grueso a largas distancias.
El aluvión de los ríos de tierras bajas se caracteriza por otras características:
En los valles de los ríos de montaña y de tierras bajas aguas abajo, la dimensión del material clástico disminuye gradualmente y aumenta el grado de clasificación de los sedimentos de psammita . Simultáneamente, la clasificación de los sedimentos clásticos y limosos finos puede deteriorarse.
De acuerdo con las características de las facies, los depósitos aluviales de los ríos de tierras bajas se dividen en tres grupos principales de facies (o macrofacies): canal, planicie de inundación y meandro [11] . Esta clasificación fue desarrollada principalmente para depósitos aluviales del período Cuaternario y en parte para el Neógeno . Para depósitos aluviales antiguos ( Cretácico , Jurásico , Carbonífero , Devónico ), la división del aluvión en canal y planicie de inundación no siempre es posible y, a menudo, la diferenciación facial está claramente ausente [12] .
RuslovayaEste grupo de facies de aluvión fluvial comprende bajíos, islas y flechas. En los ríos de tierras bajas, está representado por material arenoso bien clasificado con un lecho cruzado grueso, que durante las aguas bajas suele estar cubierto por material más fino (capas y lentes de sedimentación). El aluvión del canal de la montaña está representado principalmente por guijarros mal clasificados y cantos rodados de varias redondez con relleno de arena y grava. En los ríos de tierras bajas, las siguientes facies se incluyen en el grupo de facies del canal:
Los depósitos de este grupo de facies se forman durante crecidas e inundaciones. El aluvión de la llanura aluvial cubre el aluvión del canal con una cubierta delgada (0,5 a 1 m). Los depósitos de esta macrofacies aluvial se caracterizan por una menor clasificación de sedimentos psamítico-aleuríticos con una estratificación característica de ondulaciones de olas y corrientes, y texturas agitadas. Predominan las margas arenosas y las margas con capas intermedias y lentes de arena no equigranular con restos de fragmentos de árboles y plantas. Por regla general, la macrofacies de llanura aluvial tiene un espesor menor que la macrofacies de cauce, aunque para ríos con crecidas frecuentes puede ser al revés. En los aluviones de llanura aluvial se distinguen tres facies principales, según su formación:
Además, en el marco de las macrofacies de planicie de inundación, se distinguen las facies de planicie de inundación superpuesta, deltas internos y facies de cárcavas.
viejoLos depósitos aluviales de esta macrofacies se forman en meandros y cauces fluviales temporales. De acuerdo a sus características, son muy similares a los depósitos lacustres -arcillas, margas, turbas- y frecuentemente se presentan en forma de lentes entre las facies del canal. La mayor parte del aluvión en meandro se compone de sedimentos arcillosos de grano fino con capas horizontales claras y una gran cantidad característica de materia orgánica dispersa. En la sección de depósitos aluviales de meandros, hay tres horizontes, o facies, correspondientes a las tres etapas de desarrollo del lago de meandros:
Además, a veces la macrofacies de meandro contiene facies de embalses secundarios de planicies de inundación, que en la sección están representadas por la alternancia de limos finos cruzados y margas arenosas con capas intermedias de sedimentos limosos.
La formación de depósitos aluviales en ríos de tierras bajas y de montaña está significativamente influenciada por el componente tectónico del territorio de la cuenca del río. Los valles de los ríos pueden atravesar total o parcialmente varias estructuras geológicas: anticlinales , sinclinales , fosas , bloques elevados o hundidos, etc. Todo esto se refleja en la morfología de los valles y la estructura del aluvión. V. Lamakin [13] e I.P. Kartashov [14] propusieron distinguir en los valles fluviales las fases dinámicas de acumulación aluvial, que corresponden a las etapas de desarrollo del perfil del río: instrativo, substrativo, perstrativo y constructivo.
InstructivoLa formación de depósitos aluviales ocurre en la etapa de cortar el canal de un río de montaña en el lecho rocoso. Estos depósitos clásticos gruesos (cantos rodados y guijarros) forman acumulaciones temporales (lentes) en el canal y se caracterizan por un espesor insignificante.
SustrativoLa formación de aluvión durante la transición de la etapa de incisión de un río de montaña a la etapa de equilibrio. Estos depósitos son, por regla general, los horizontes inferiores del aluvión del canal de espesor normal (1–4 m), que no son arrastrados por el río durante la etapa de equilibrio [15] . Los rasgos característicos del aluvión substrativo son un mayor contenido de arcilla y la presencia combinada de guijarros y fragmentos no redondeados del lecho rocoso del lecho del río. Los depósitos aluviales substrativos subyacen a los estratos aluviales que forman las llanuras aluviales de los ríos equilibrados y las terrazas que son reliquias de tales remansos.
PerstrativoLa formación de depósitos aluviales ocurre en valles fluviales con un perfil longitudinal desarrollado. Estos depósitos se forman debido al lavado de los horizontes aluviales superiores de espesor normal, que se forma durante la transición de la etapa de incisión a la etapa de equilibrio. El aluvión perstrativo descansa sobre aluvión sustrativo (balsa) y está representado, por regla general, por un conjunto completo de facies aluviales: canal, planicie de inundación y meandro.
Como resultado, se forma un estrato aluvial de espesor limitado, cuyo valor es cercano a la diferencia de altura entre el fondo del canal y el nivel de las aguas de inundación. La parte inferior y principal de este estrato está compuesta por facies de aluvión de canal, que consiste en arenas de lecho cruzado bien lavadas depositadas en el lecho cambiante del río, con menos frecuencia grava, que contiene guijarros en la base y cambia gradualmente su composición granulométrica de abajo hacia arriba. superior a lo largo de la sección desde relativamente más grueso hasta cada vez más fino [16 ] .
El espesor total del aluvión perstrativo suele ser de 3 a 6 m.
ConstructivoLa formación de depósitos aluviales ocurre en el valle del río durante la etapa de acumulación. Se caracterizan por un alto contenido de arcilla. Estos depósitos yacen sobre aluviones perstrativos, con menos frecuencia sobre aluviones instrativos, y en los lados de un valle fluvial pueden recubrir directamente el lecho rocoso.
Los depósitos aluviales se dividen en dos grandes grupos: formas de canales y elementos morfológicos del espacio entre canales.
La sedimentación en los meandros ocurre debido a dos factores principales: la erosión de la costa cóncava y la deposición de flechas (cuerpos acumulativos dentro de los meandros).
En la sección transversal del río, en tramos curvos y rectos, se observa una circulación secundaria turbulenta del caudal de agua. En consecuencia, el aluvión de grano más grueso se limita a la costa cóncava y profunda ( tramo ). En el banco convexo, se forma un banco cercano al canal, que está compuesto de arena fina y de grano fino bien clasificada y está limitado desde el lado de la llanura aluvial por un oleaje cercano al canal. Cuando el cauce retrocede, las partes más jóvenes del aluvión del lecho del río se superponen entre sí, formando una serie de riberas. En las secciones rectas del río, se forman grietas poco profundas entre las curvas, el canal se divide en varias ramas, entre las cuales hay islas, donde el aluvión se caracteriza por un grano fino y una fuerte variabilidad lateral. Con el tiempo, los meandros se vuelven cada vez más pronunciados, formando expansiones y contracciones. Al mismo tiempo, el tramo de la costa está sujeto a la erosión , y al encallar, va creciendo un bajío. Finalmente, dos cruces se conectan entre sí, y el río se intercepta , el canal se endereza y el meandro anterior forma un lago en meandro, a menudo en forma de media luna estrecha, en el que se forma una facies de aluvión especial, que consiste en flujo, lago y partes de pantano.
Abanicos aluvialesLos abanicos aluviales en los que predominan las corrientes de canal entre los procesos superficiales también se denominan "abanicos aluviales húmedos". Sin embargo, este nombre no es bueno, ya que los abanicos de río propiamente dichos también pueden formarse en un ambiente semiárido donde ocurren inundaciones repentinas. Los propios abanicos fluviales son uno de los principales lugares de sedimentación de ríos ligeramente serpenteantes y, en cierta medida, contribuyen significativamente a la creación de la sección geológica. El rango de tamaño es significativo: desde varias decenas de metros hasta cientos de kilómetros de radio. Todos ellos se caracterizan por un aplanamiento bastante suave con una pendiente generalmente menor en comparación con los abanicos aluviales semiáridos.
Formas morfológicas del espacio entre canales Murallas junto al ríoTales formas de depósitos aluviales son de hecho crestas con una pendiente desde el canal hacia la planicie de inundación y son especialmente comunes en los bancos cóncavos de los meandros erosionados por la corriente. Se inundan sólo en los niveles de inundación más altos posibles . En inundaciones más pequeñas, pueden ser las únicas áreas de tierra no inundadas entre la llanura aluvial. Cuando las aguas de la inundación se desbordan, la turbulencia del flujo disminuye, lo que hace que caigan sedimentos de grano fino. En este caso, las arenas y los limos de grano más grueso se depositan cerca del canal y el material fino se deposita más adelante en la llanura aluvial.
Llanuras de inundaciónLa sedimentación y las transformaciones posedimentarias que ocurren en la planicie de inundación dependen del clima y de la distancia al cauce activo. La llanura aluvial puede inundarse con aguas de inundación e inundaciones varias veces al año. La tasa de sedimentación de la llanura aluvial es bastante baja debido a la tasa de flujo relativamente alta de las aguas de la llanura aluvial y la baja concentración de sedimentos en suspensión durante el máximo de inundación. La sedimentación se produce principalmente a partir de la suspensión acuosa , y el sedimento tiende a disminuir en tamaño de grano con la distancia desde el lecho del río. Sólo las inundaciones importantes son capaces de depositar precipitaciones, con un espesor de más de 10-15 cm, y luego no en una capa continua, sino en parches. La vegetación ayuda a definir áreas tanto de sedimentación como de erosión en la superficie de la llanura aluvial. En el período entre inundación e inundación, los sedimentos de la planicie de inundación se secan, con la formación de grietas de desecación y otros signos característicos de exposición subaérea.
TerrazasEl elemento más importante del paisaje entre muchas formaciones sedimentarias aluviales son las terrazas. Pueden formarse como resultado de una disminución en la base local o principal de erosión , el cese de la sedimentación o una reacción posterior compleja a un cambio brusco en las condiciones climáticas y tectónicas del territorio.
La pertenencia de los depósitos a aluviales continentales suele diagnosticarse por un conjunto característico de rasgos:
Sin embargo, ninguno de los signos anteriores tomados por separado es un criterio diagnóstico exhaustivo, ya que todos ellos pueden encontrarse también en formaciones sedimentarias marinas de aguas someras o costero-marinas.
Los depósitos de los ríos de montaña son casi todos de edad cuaternaria y neógena .
De los depósitos aluviales, los depósitos de la era Mesozoica son conocidos e identificados de manera confiable, y solo los depósitos de los tramos inferiores de los ríos de las tierras bajas datan del Paleozoico Medio [17] . Según Yu.P. Kazansky, los patrones de distribución de la composición de la escorrentía disuelta y sólida en el agua de los ríos modernos se conservaron generalmente durante el Cenozoico, Mesozoico, Pérmico , Carbonífero y Devónico tardío [18] .
En hidrogeología (búsqueda y exploración de aguas subterráneas), se presta especial atención a los depósitos aluviales, ya que dentro de antiguas terrazas y en los valles de los ríos, los aluviones de grano grueso (desde guijarros hasta arena) siempre están saturados de agua y son buenos colectores de aguas subterráneas potables. . El aluvión del río a menudo tiene placeres de diamantes ( Congo , Sierra Leona ), oro , monacita , circón y otros minerales y minerales, así como depósitos de arena, grava y guijarros para la construcción. Para la formación de estos depósitos aluviales son muy importantes las condiciones hidrodinámicas para el transporte de sedimentos fluviales y la capacidad migratoria de los minerales. El diamante y el circón tienen la máxima capacidad de migración, el oro y el platino tienen la mínima . Una posición intermedia entre ellas la ocupan monacita , magnetita , scheelita , casiterita y otras. Los depósitos de placer de oro y platino están confinados, por regla general, al aluvión de canal clástico grueso de canales de una sola rama, formados en el entorno hidrodinámico más activo.
En los estratos sedimentarios antiguos, los depósitos aluviales, por regla general, están cementados y compuestos de rocas clásticas sólidas - conglomerados , gravalitas y areniscas , que, en condiciones geológicas favorables (la presencia de rocas madre de petróleo en la sección de una antigua cuenca de sedimentación, un grado suficiente de su madurez, características estructurales y espaciales de las dislocaciones, presencia/ausencia de trampas no anticlinales , etc.) son reservorios de petróleo y gas. Los depósitos aluviales modernos de los ríos de tierras bajas a menudo son ricos en nutrientes, aquí se forman suelos fértiles de llanuras aluviales (llanuras aluviales del Nilo , Tigris , Éufrates , Po , Indo , Ganges ).
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