Previous PageNext Page

15. Folyóvízi szállitás, folyóvíz munkája, folyóvizi üledékek

A víz a Föld felszínének legaktívabb alakítója, s nélkülözhetetlen katalizátor úgy az élet, mint a kőzetek mállása terén.  A folyóvíz a szárazulati  erózió legfontosabb természetes közege a mérsékelt és trópusi  nedves éghajlati zónákban. Bár itt külön kiemelve tárgyaljuk, tevékenysége valójában összefügg a mállással és a lejtőmozgásokkal.
 
A folyóvízi erózió és üledékszállítás a mállással együtt, azzal párhuzamosan  kezdődik, a kőzetviszonyok (beszivárgás), az éghajlati viszonyok (csapadék és párolgás aránya), és a lejtőviszonyok (lefolyás és beszivárgás aránya) függvényében. A vízfolyások létrejöhetnek a felszínen összegyűlt csapadékból, illetve a felszínalatti vizek felszínre lépésétől. A felszínalatti vízek természetes úton forrásokban lépnek a felszínre. A források általában a vízzáró kőzetfelület felett, annak határán jutnak ki a felszínre.

Vízgyüjtő rendszer
A legfontosabb nagy geomorfológiai egység a folyóvíz munkája szempontjából. Egy vízgyüjtő rendszer egy kifolyási ponttal rendelkezik a gyüjtő medence, folyammeder felé. Nagy vízgyüjtő rendszerek (pl Duna) számos kisebb alrendszerből (pl Lajta, Garam, Ipoly,  Dráva, Tisza, stb) tevődnek össze.

A vízgyüjtőket a topográfiai magasságkülönbség (a vízválasztók legmagasabb pontjai és a kifolyási pont között), a vízhálózat formája és sűrüsége, illetve a vízáramlás mértéke jellemzi.

A folyók szállított vízmennyiségét a
                                                            Q = w d v

összefüggés alapján számíthatjuk egységnyi idő alatt egy kiválasztott pontban. A vízmennyiség számos tényező függvénye: klima, csapadék, kőzet permeabilitás, talaj, vegetáció.

A felszíni vízfolyások bonyolult hidraulikai rendszert alkotnak. A vízmozgás részben lamináris, részben turbulens. A két vízmozgás közötti arányt az un. Reynolds féle (dimenzió nélküli) szám mutatja:

                                                    Re = R v r
                                                               h

ahol R a hidraulikus sugár, v az áramlási sebesség, r  a sűrüség,    h a viszkozitás. Lamináris az áramlás, ha a Reynolds féle szám értéke 800-2000 közötti. 1-2 m/sec áramlási sebesség esetében lamináris áramlás csak az fenék fölötti alsó 1-2 cm-es zónában jön létre, mindenütt másutt turbulens jellegű az áramlás.

Az áramlási sebesség az alábbi módon számítható:

                                                 V = R2/3 S1/2  n-1
 

ahol R a hidraulikus sugár, S a lejtés, n az érdességet kifejező mérőszám. Látható, hogy a sebesség a meder mélységre (hidraulikus sugár) jobban érzékeny, mint a lejtésre.

A folyómederben a sebesség eloszlása asszimetrikus, a meredekebb part  felé gyorsabb, a sekélyebb szakaszon lassúbb.

A területről összegyüjtött éves fajlagos vízmennyiség (lefolyás)(Q) a szállított vízmennyiség és a vízgyüjtő területének (A)  hányadosa. A Mississippi esetében ez 17 cm/év, az Amazonas esetében 51 cm.

A felszíni vízhálózat jellemző az aljzatkőzetek szerkezetére. Az alábbi diagramon a legfontosabb vízhálózati tipusokat látjátok. Az első, dendrites vízhálózat kis keménységű, gyenge áteresztőképességű kőzetek fölött jön létre. A párhuzamos hálózatos, halszálkás  vízrendszer egyenlőtlen keménységű  magmás, metamorf, nagy keménységű és/vagy jó vizáteresztő képességű töredezett kőzetek váltakozása révén kialakult töréshálózata nyomán jön létre. A körkörös vízhálózat gyűrűs, hengeres süllyedékekre jellemző, mig a radiális vízhálózat rendszerint a fiatal, kis szilárdságú kőzetekből felépült kúpos földtani szerkezetekben, pl. vulkáni felépítményekben jön létre.

A lefolyó víz energiáját a vízhálózat legmagasabb pontja és az erózióbázis közötti szintkülönbség biztosítja:

    E = m g (H-h)

 Ez a helyzeti energia fordítódik részben a meder kialakítására, részben az üledék szállítására. A mederalakítás és az üledékszállitás a rendelkezésre álló energia függvényében alakul, s a természetes egyensúly kialakulása irányába mozdul: a nagy helyzeti energiájú területeken jelentős a mederalakító munka, amelynek révén a szállított üledékmennyiség nő (és ezért kevesebb energia forditódhat lejjebb a mederalakításra). A kis helyzeti energiájú szakaszon a folyó a szállított üledéket lerakja, s ettől megnövekedett energiahányad marad a mederalakításra.

A fenti arányokat a folyók szakaszjellege fejezi ki:
                                  mederalakítás    >    üledékszállítás        felső szakaszjelleg
                                  mederalakítás   =     üledékszállítás        középső szakaszjelleg
                                  mederalakítás    <    üledékszállítás        alsó szakaszjelleg

Felső szakasz jellegnél a legjellemzőbb mederfejlődési folyamat a hátravágódás, melynél a kezdődő völgy bemetsződése, völgyfője egyre feljebb kerül, majd a völgyek egyesülésével szélesedik, V-alakú völgyek keletkeznek:

 

A középszakasz jellegen a lerakás és a szállítás egyensúlyban van, a folyó meanderezik. A folyókanyarok fejlődése anak következménye, hogy a szállított üledék inerciája miatt a nagyobb üledékmennyiség a kanyar külső oldalán mélyebb medret, nagyobb sebességet, és ezért nagyobb eróziót fejt ki, mint a kanyarok belső oldalán. Holtágak, majd lefűzödött ágak, morotvák jönnek létre. A kanyar külső oldalán  övzátonyok képződnek.


 Az alsó szakaszjellegű részen az üledék lerakás - zátonyképződés - kerül túlsúlyba. A lebegtetve szállított anyagokat a folyó a szállítási energia lecsökkenése miatt az erózióbázisra érkezve lerakja.

Az alábbi diagramon az látható, hogy különféle méretű szemcsék folyóvizi eróziójához, szállításához milyen áramlási sebesség, energia szükséges. A víz áramlási sebessége egyenes összefüggésben áll a fent leírt szakaszjellegekkel. Mint látható, az agyagos üledékek (kötöttségük miatt)  csak nagy áramlási sebességnél kezdenek megmozdulni, de ezt követően akár igen csekély áramlási sebesség mellett lebegő állapotban maradnak (és szállitódnak). A legkönnyebben a homokos üledékek "mozdíthatók meg" a folyómederben, de a szemcsenagyság növekedésével csak egyre nagyobb sebsségű vizekben képesek szálítódni, egyébként leülepednek. A kavics anyag igen nagy sebességeknél szállitódik el, s csak a gyors vizekben képes nagyobb távú szállítódásra.

 

 

Az oldott anyag tartalom a természetes folyóvizekben számos tényező függvénye. Az alábbi táblázat az USA természetes folyóvizeire kapott adatok átlagát mutatja:

A táblázat szerint a természetes folyóvizek oldott ásványi anyag tartalma mintegy 10 %-a az ásványvizekének (min 1000 mg/l).

A nem oldott állapotú szilárd anyagok folyóvizi szállítása vagy lebegtetett formában, vagy a fenéken görgetett formában történik:

A folyóvizi szállítás szemcsenagyság szerinti függését a Stokes törvény írja le. Az összefüggés szerint a szilárd szemcsék süllyedési sebessége azonos sűrűségű szemcsék esetében a szemcsék méretétől (tömegétől),  a szállító közeg és a süllyedő szemcse sűrüség különbségétől és a szállitó folyadék viszkozitásától  függ:

A süllyedési sebességet különböző méretű kvarcszemcsék esetében az alábbi diagram mutatja be:

 

Egy  folyó teljes nyomvonalát láthatod az alábbi perspektivikus képen. A Mekong valahol a Himalaja lejtőin ered, középszakasz jellegűvé válik Thaifölddön, majd Kambodzsa és Vietnam határánál terül szét, válik alsó szakaszjellegüvé, mielőtt a Vietnami öböl delta torkolatában  elérné a Sziámi öblöt.

A folyóvizi üledékek jellegzetes szelvényében, a különböző szemcsenagyságú üledékek térbeli elrendezésében tükröződik a mederbeli áramlási sebesség megoszlás:

A folyóvizi üledékes összletek felépitése jellemzően ritmikus, helyenként keresztrétegzett -  a keresztrétegzettség és a ritmikus szemcsenagysági változás az elmosási és lerakási szakaszok, illetve a szállítási energia periodikus váltakozásának tulajdonítható.

Az üledékek a folyóvizi szállítás közben aprózódnak, koptatódnak, szemcseméret és anyag szerint osztályozódnak. A kis szilárdságú kőzetek igen gyorsan aprózódnak, s lebegtetve - kőzetliszt illetve agyag szemcseméreti tartományban - szállítódnak, az ellenállóbb kőzetek kevésbé aprózódnak, nagyobb szecseméretben maradva többnyire csak görgetve szállítódnak, kisebb távolságot tesznek meg. Így a kőzetek osztályozottsága, törmelékanyaguk kőzettani homogenitása, a szemcsék koptatottsága a szállitási távolsággal nő.

Kérdések

Ajánlott irodalom 

Érdekes weboldalak