Формирование новой аллювиальной россыпи за счет перемыва старой аллювиальной россыпи
В некоторых случаях новая долина, углубленная по ширине русла, в течение довольно длительного срока сохраняет свою небольшую ширину, не увеличивая ее сколько-нибудь заметно. Обычно это бывает в твердых породах, с трудом поддающихся размыву, особенно если величина окончившегося углубления была значительна.
В подобных участках течения не всегда бывает возможно установить, закончен здесь процесс углубления или нет. Как и в углубляемом участке, здесь присутствуют отдельные перекаты, где процесс углубления еще явно не закончен. Между ними располагаются сравнительно тихие плесы с некоторым накоплением аллювия. Довольно трудно предугадать, что станет с эти аллювием, когда процесс углубления перекатов будет закончен. Если углубление данного участка в целом еще не закончено, то аллювий будет полностью размыт, и коренное дно под ним претерпит некоторое углубление. Если углубление участка в основном закончено и начинается накопление наносов, то окажется размытой лишь верхняя часть аллювия, а нижняя останется нетронутой, представляя собой уже постоянное его накопление.
В переходном случае аллювий может оказаться размытым полностью, но коренное дно под ним углубления не испытывает. Во всяком случае, ниже крутого участка постоянное накопление наносов идет далеко не на всем протяжении русла; в то время как перекаты еще заканчивают свое углубление, на плесах между ними уже происходит накопление аллювия - одних еще временное, на других уже постоянное.
Молодая долина, не испытывающая процесса расширения, особенно интересна тем, что она представляет наиболее простой случай образования новой россыпи: последняя нарастает здесь только по мощности, но не нарастает по ширине. Накопление россыпи начинается прежде всего на более спокойных и глубоких участках течения, располагающихся между перекатами. Самый факт накопления показывает, что количество приносимого сюда материала больше чем уносимого. Подобно размыву и перемещению россыпи по крутому участку и процесс ее накопления неразрывно связан с движением донных наносов.
Накопление донных наносов может иметь место лишь при уменьшении скорости течения, а вместе с тем и мощности активного слоя. Уменьшение скорости течения может происходить, с одной стороны, в пространстве, с другой стороны, во времени. На тех участках течения, где скорость его постепенно уменьшается от верхнего конца к нижнему, также постепенно уменьшается и мощность активного слоя. Это может происходить лишь благодаря постепенному закреплению его нижней части; так как именно она является металлоносной, то накопление донных наносов приводит прежде всего к нарастанию по мощности металлоносного слоя. Этот процесс протекает только во время половодья, так как только в это время приходит в движение нижняя часть активного слоя.
В следующее половодье активный слой вновь придет в движение. Если это половодье такой же или большей силы, чем предыдущее, то в движение придет и верхняя часть металлоносного слоя; если половодье меньшей силы, этот слой в движение не вовлекается. Однако и в этом случае самая нижняя часть активного слоя может содержать металл, так как все время идет его привнос из вышележащего участка течения реки. При спаде высокой воды этот металл закрепится поверх прежнего металлоносного слоя и еще увеличит его мощность.
Если бы все половодья были совершенно одинаковой силы, то каждый год закреплялась одинаковая, весьма ничтожная часть активного слоя, соответствующая общей скорости накопления наносов на данном участке течения. Но обычно чередуются большие и малые половодья и даже целые периоды тех и других. Исключительно высокая вода может вовлечь в движение давно закрепленный слой донных наносов, перемыть его и перераспределить в нем металл. При этом общая мощность накопившихся донных наносов заметно не изменится, но мощность металлоносного слоя уменьшится, так как их всей вовлеченной в движение его части металл при движении активного слоя сосредоточится при самом его основании, образовав здесь тонкую, но очень богатую металлом прослойку (рис. ???). Если, наоборот, период больших половодий сменяется засушливым, то мощность активного слоя резко уменьшается, и продолжающий накапливаться металлоносный пласт может оказаться отделенным от ранее образовавшейся его части прослойкой пустого аллювия (рис. ???). Все подобного рода особенности в распределении металла могут сохраниться в россыпи лишь в том случае, если после их образования не повторится столь большого половодья, которое могло бы их уничтожить, или если подобное половодье повторится после долгого промежутка времени, когда поверх них успеет накопиться значительная толща аллювия.
Аллювиальные отложения, накопившиеся в период малых половодий, обычно (но далеко не всегда) подвергаются перемыву во время последующих более крупных половодий, захватывающих значительно более глубокие слои донных наносов. Наоборот, отложения наиболее крупных половодий обычно последующему перемыву уже не подвергаются. Поэтому речные наносы, слагающие аллювиальные россыпи, представляют собою отложения не средних и даже не высоких вод, а лишь наиболее крупных половодий, пережитых рекою в период образования россыпи.
Частичный размыв уже накопившихся аллювиальных отложений может иметь место, как уже отмечалось, и при изменении уровня нижележащего переката. При этом происходит не перемыв этих отложений, как во время больших половодий, а именно их размыв, так как он ведет к уменьшению их мощности, а иногда даже к полному их уничтожению на данном участке течения. Таким образом, процесс накопления аллювия это не есть процесс, непрерывно идущий в одном направлении, но чрезвычайно длительное и многократное чередование накопления и размыва, в итоге которого процессы накопления все-таки преобладают.
Рост новой россыпи начинается тогда, когда нижнего конца крутого участка достигает металл, освободившийся при размыве нижнего конца старой россыпи. С течением времени крутой участок отступает вверх по реке; вместе с тем, на его нижнем конце в том же направлении распространяется рост новой россыпи. Таким образом, и этот процесс, аналогично размыву старой россыпи, начинается на нижнем конце россыпи и постепенно распространяется к верхнему ее концу. Когда длина новой россыпи становится достаточно большой, весь металл, поступающий с крутого участка течения, постепенно задерживается при своем движении по образующейся россыпи и уже не достигает ее нижнего конца. С этого момента на нижнем конце россыпи начинается накопление торфов.
Так как длина новой россыпи увеличивается весьма постепенно, столь же постепенно уменьшается количество металла, достигающего ее нижнего конца. Поэтому здесь, начиная с определенного момента, содержание металла в накапливающемся металлоносном слое постепенно падает до полного его исчезновения в торфах. Если бы процесс накопления шел непрерывно, мы имели бы совершенно постепенный переход от песков к торфам. Но так как процесс накопления прерывается периодами перемыва накопившихся отложений, с осаждением всего металла вниз, часто граница между песками и торфами характеризуется резким изменением в содержании металла.
Те условия накопления металла, которые создаются в нижнем конце россыпи, постепенно распространяются отсюда вверх по течению, последовательно возникая во все более верхних участках россыпи. Таким образом все сказанное о ходе накопления россыпи в нижнем ее конце может быть отнесено и к любому ее сечению, с той лишь разницей, что чем выше это сечение расположено по реке, тем позднее в нем возникают соответствующие условия. Поэтому металлоносный пласт представляет собою образование не вполне одновременное не только по вертикали, но и по длине россыпи: в нижнем ее конце он образуется несколько раньше, чем в верхнем. Когда в верхнем конце россыпи еще идет накопление металлоносного пласта, в нижнем конце уже происходит накопление торфов. Разница в возрасте верхнего и нижнего конца россыпи тем значительнее, чем больше ее длина.
После того как использован весь металл, освободившийся при размыве старой россыпи, и в верхнем конце новой россыпи начинается накопление торфов, образование металлоносного пласта закончено. Образовавшаяся таким путем россыпь располагается непосредственно под руслом реки и примерно соответствует его ширине, т.е. является типичной русловой россыпью. Глубина залегания подобных россыпей обычно невелика, так как при их образовании не проявлялось влияние довольно мощного фактора накопления наносов - удлинения течения при образовании излучин.
Если подобная долина в дальнейшем подвергнется расширению, то русло может переместиться в сторону от россыпи, последняя покроется вследствие этого более мощным слоем торфов и превратится в длинную россыпь.
Часто, особенно в более мягких породах, образование россыпи протекает одновременно с расширением долины. В этом случае процесс идет несколько более сложно. Расширение долины обусловлено образованием рекою излучин с попеременным подмывом ее коренных берегов. Процесс бокового смещения русла подобно накоплению наносов не протекает непрерывно в одном направлении, но перемещения в одну сторону чередуются с перемещениями в другую сторону при непрерывном возрастании амплитуды перемещения, что ведет к постепенному расширению долины.
В процессе образования излучин помимо перекатов, сложенных коренными породами и сохранившихся от периода углубления долины, возникают многочисленные галечные перекаты, более или менее правильно чередующиеся с плесами. Эти перекаты, представляющие самое нормальное явление для любой реки, но врезающейся в коренные породы, имеют совершенно иной режим, чем первые.
Процесс накопления металлоносного пласта при расширении долины тесно связан с чередованием плесов и перекатов. Здесь этот процесс протекает в трех направлениях: по мощности, по ширине и по длине россыпи. Во время половодья вода, переходя с переката на плес, ускоряет свое течение; здесь мощность активного слоя возрастает, и условия для накопления металлоносного пласта неблагоприятны. В средней части плеса скорость течения максимальна, мощность активного слоя примерно постоянна. С переходом к перекату течение замедляется, мощность активного слоя уменьшается; здесь происходит нарастание металлоносного пласта.
С окончанием половодья режим донных наносов меняется: массовое движение их прекращается, и в основном происходит смыв гальки с переката на плес, в верхней части которого она и накапливается. Сначала с переката смываются пустые наносы, потом размыв может дойти и до металлоносного пласта. Значительная часть металла при этом не смывается, а лишь постепенно оседает вниз. В этот период образования россыпи на перекатах и непосредственно выше их в межень можно иногда встретить даже крупный металл в самых верхних частях русловых наносов.
С началом нового половодья, когда приходит в движение слой донных наносов по всему руслу, с переката на плес поступает значительное количество металла, так как на перекате он содержится даже в верхних частях русловых наносов. Но вскоре на перекате начинается накопление донных наносов благодаря обильному поступлению материала из вышележащего плеса, и поступление металла с переката на плес ослабевает. Так распределяются движение и накопление металла между плесами и перекатами.
При боковых перемещениях русла происходит нарастание металлоносного слоя в ширину. Накопление металла происходит вдоль выпуклого берега реки на протяжении всей длины криволинейного участка течения. Чем быстрее происходит боковое смещение русла, тем меньшей мощности и меньшей концентрации металлоносный пластик оставляет оно позади себя.
После прорыва излучины русло меняет свое положение, от которого вновь начинает постепенное перемещение в ту или иную сторону. Через одно и то же место оно может проходить неограниченное число раз, причем расположение плесов и перекатов каждый раз может быть иным. Поэтому в одной и той же точке россыпи условия накопления металлоносного пласта могут очень сильно меняться.
Поскольку одновременно с расширением долины происходит накопление наносов, русло реки, перемещаясь через одно и то же место, каждый раз должно располагаться на все более и более высоком уровне. Однако различная глубина русла, различная сила половодья и другие причины могут приводить даже к обратному соотношению. Попадая вновь в то место, где им уже отложен небольшой металлоносный пластик, русло реки может полностью или частично его перемыть и перераспределить в нем металл. В несколько иных условиях может продолжаться наращивание старого металлоносного слоя по мощности, как будто русло и не покидало этого места. И, наконец, при еще более высоком уровне русла новых металлоносный слой может оказаться отделенным от старого прослойкой пустого аллювия.
Как бы ни шел этот процесс в деталях, результат его будет один и тот же: нарастание металлоносного слоя по мощности и по ширине. Процесс накопления наносов приводит к увеличению мощности металлоносного слоя; боковые перемещения русла распределяют металл по ширине долины, обусловливая ту или иную ширину новой россыпи. Эта ширина обычно бывает в несколько раз больше ширины самого русла, благодаря чему водные потоки, образовавшие россыпи, обладали значительно большими размерами, чем современные, к чему, конечно.
Если в этот период в молодой долине образовался сравнительно устойчивый галечный остров, не подвергающийся перемыву, то накопление металлоносного пласта будет протекать лишь в протоках, огибающих остров с той и другой стороны, но, естественно, не будет происходить под островом. В этом случает металлоносный пласт разветвится по ширине долины на две части, разделенные пустым участком.
Когда прекращается поступление металла от размыва старой россыпи, накопление металлоносного пласта заканчивается, и он покрывается торфами. К этому моменту долина далеко еще не достигла своей предельной ширины, и в период накопления торфов продолжается дальнейшее ее расширение. Обычно ширина окончательно сформировавшейся долины в несколько раз превышает ширину заключенной в ней россыпи. Бортовые части долины, не содержащие металлоносного пласта, формируются уже в период накопления торфов (рис. ???).
Так как наиболее пониженная часть плотика соответствует наиболее древнему положению вновь углубленного русла, то вполне естественно, что металлоносный пласт обычно расположен именно на этой части плотика. Более возвышенные части плотика, не несущие металлоносного пласта формируются уже в период накопления торфов.