Stream Channel Types
Yksittäisen puron sisällä voidaan usein tunnistaa kolme eri kanavatyyppiä. Nämä ainutlaatuiset kanavatyypit kehittyvät vastauksena muutoksiin virran nopeudessa, sedimentin koostumuksessa ja virran korkeudessa.
Monien purojen yläjuoksulla sijaitsevilla kanavilla on taipumus olla kapeita, ja virtaus liikkuu suurilla nopeuksilla (kuva 10z-1). Näissä puroissa esiintyvät suuret virtausnopeudet johtuvat jyrkästä kaltevuudesta ja painovoimasta. Näissä purojärjestelmissä eroosio on hyvin aktiivinen prosessi, kun kanava yrittää sopeutua maiseman topografiaan. Laskeutumista tapahtuu pääasiassa alhaisen virtaaman aikana. Tämän seurauksena tulva-alueen kerrostumia on hyvin vähän, ja purouoma on hyvin ohimenevä ja matala.
Kuva 10z-1: Kalliovuoristossa Kanadassa sijaitsevan puron yläjuoksu.
Puroissa, joissa on suuri sedimenttikuormitus ja joissa virtausnopeus pienenee äkillisesti, on yleensä punottu uomatyyppi (kuva 10z-2). Tällainen purokanavatyyppi esiintyy usein kauempana puroprofiilissa, jossa kaltevuus muuttuu jyrkästä loivaksi. Punotussa purossa pääkanava jakautuu useiksi pienemmiksi, toisiinsa liittyviksi tai punotuiksi kanaviksi. Punotut kanavat ovat yleensä leveitä ja matalia, koska pohjamateriaali on usein karkeaa (hiekkaa ja soraa) ja ei-kohesiivista.
Kuva 10z-2: Punottu purokanava.
Meanderoivia kanavia muodostuu silloin, kun purot virtaavat suhteellisen tasaisessa maisemassa, jossa on laaja tulva-alue (kuva 10z-3). Teknisesti puroa sanotaan meanderoivaksi, kun kanavan todellisen pituuden suhde purokanavan kahden pisteen väliseen suoraviivaiseen etäisyyteen on suurempi kuin 1,5. Tämä tarkoittaa, että puroa ei voida pitää meanderoivana. Näiden purojen kanavat ovat tyypillisesti U:n muotoisia ja kulkevat aktiivisesti laajalla tulva-alueella.
Kuva 10z-3: Meanderoiva purokanava.
Purokanavan piirteet
Purokanavan sisällä on erilaisia sedimenttipohjia ja rakenteita. Monet näistä piirteistä ovat riippuvaisia virtauksen nopeuden ja sedimentin koon monimutkaisesta vuorovaikutuksesta.
Karkeaa sedimenttiä kuljettavat purot kehittävät hiekka- ja sorapalkkeja. Tämäntyyppisiä pylväitä nähdään usein punotuissa puroissa, jotka ovat yleisiä korkeilla alueilla (kuva 10z-4). Hiekkapalkit kehittyvät punotuissa puroissa, koska purkautuminen vähenee. Purkautumisen vähenemisen aiheuttaa usein kaksi olosuhdetta: puron kaltevuuden pieneneminen ja/tai virtauksen väheneminen sadetapahtuman tai lumen ja jään keväisen sulamisen jälkeen.
Kuva 10z-4: Punottu purokanava, jossa on sorapalkkeja.
Pistepalkkeja syntyy sinne, missä puron virtaus vähenee paikallisesti kitkan ja pienentyneen vesisyvyyden vuoksi (kuva 10z-5). Meanderoivassa purossa pistepalkit ovat yleensä yleisiä kanavan mutkan sisäpuolella.
Kuva 10z-5: Meanderoiva purokanava ylhäältä päin.
Suorassa purossa pylväsmäiset kerrostumat voivat muodostua reaktiona talireitille (punaiset nuolet Kuva 10z-6) ja spiraalimaiselle virtaukselle. Alla olevassa kuvassa 10z-6 on esitetty ylhäältä päin näkymä näistä kerrostumista ja niihin liittyvistä piirteistä.
Kuva 10z-6: Ylhäältä päin näkymä tyypillisessä suorassa purokanavassa esiintyvistä kerrostumispiirteistä.
Tässä suorassa purovirrassa pylväitä muodostuu virran ojansuuntaisesta kulkuväylästä poispäin oleville alueille. Riuttoja, toinen karkean kerrostuman tyyppi, kehittyy uoman uoman alapuolelle paikkoihin, joissa nopeampi virtaus liikkuu pystysuoraan ylöspäin uomassa. Riuttojen välissä on huuhtoutuneita altaita, joissa materiaalia kaivetaan esiin, kun virtauksen suurimman nopeuden vyöhyke lähestyy puron pohjaa. Näiden piirteiden absoluuttinen etäisyys toisistaan vaihtelee kanavan koon mukaan. Suhteellinen etäisyys riffin ja seuraavan riffin välillä on kuitenkin keskimäärin viidestä seitsemään kertaa kanavan leveyden verran (liioiteltu kuvassa). Molemmat näistä piirteistä voivat esiintyä myös mutkittelevissa kanavissa.
Dyynit ja aallot ovat ensisijaisia sedimenttipiirteitä puroissa, joiden kanava koostuu pääasiassa hiekasta ja siltistä. Dyynit ovat noin 10 tai useamman senttimetrin korkuisia ja sijaitsevat metrin tai useamman metrin välein. Ne ovat yleisiä puroissa, joissa virtausnopeus on suurempi. Aallot ovat vain muutaman senttimetrin korkuisia ja muutaman senttimetrin välein, ja niitä esiintyy hitaasti virtaavissa puroissa, joiden uoma on hienojakoinen. Molemmat näistä piirteistä liikkuvat ajan myötä ja siirtyvät virtaa pitkin. Näiden piirteiden loivalla rinteellä oleva aines rullaa ja hyppii ylöspäin rinteessä veden virtauksen vaikutuksesta. Hiukkaset liikkuvat rinnettä ylöspäin, kunnes ne saavuttavat kohteen harjan ja vyöryvät sitten jyrkempää lee-puolta alaspäin kerääntyäkseen seuraavan dyynin tai aaltoilun juurelle. Tämä prosessi toistuu yhä uudelleen ja uudelleen, kunnes aines saapuu virran alajuoksulla paikkaan, jossa se laskeutuu pysyvämmin.
Tulvatasanko
Purokanavien varrella on suhteellisen tasaisia alueita, joita kutsutaan tulvatasangoiksi (kuva 10z-7). Tulva-alueita syntyy, kun purot ylittävät padot, jotka tulvien aikana levittävät purkautuvan veden ja suspendoituneen sedimentin maanpinnalle. Vyöryt ovat hiekasta tai sorasta koostuvia harjanteita purokanavan sivuilla. Vyöryt ovat halkaisijaltaan noin puolesta neljään kertaa kanavan leveyden suuruisia. Kun tulvavedet vetäytyvät, virran nopeudet pienenevät, jolloin alluvium laskeutuu. Toistuvat tulvajaksot voivat ajan mittaan johtaa monien peräkkäisten alluviaalikerrosten kerrostumiseen. Tulva-alueen kerrostumat voivat nostaa puron pohjan korkeutta. Tätä prosessia kutsutaan aggradaatioksi.
Kuva 10z-7: Seuraavassa syyskuussa 1992 otetussa Landsat 5 -kuvassa näkyy Missourijoen osa Rocheportissa, Missourissa. Tämän kuvan vino perspektiivi katsoo länteen tai ylävirtaan. Tätä kuvaa on parannettu väreillä ja muokattu niin, että siinä näkyy liioiteltu pinnanmuodostus. Paljas maaperä ja kynnetty maa näkyy punaisena, kasvillisuus vihreänä ja vesi tummansinisenä. Kuvan keskellä näkyy tasainen joen tulvatasanko. Vuodenaikojen vuoksi suurin osa tulvatasangon rikkaalla ja hedelmällisellä maaperällä sijaitsevasta viljelysmaasta on kynnetty ja vailla kasvillisuutta. (Lähde: NASA Scientific Visualization Studio).
Tulvatasangoilla voi olla myös joen uoman sivuttaisvaelluksesta kerrostuneita sedimenttejä. Tämä prosessi on yleinen sekä punotuissa että meanderoivissa kanavissa. Taivutetut kanavat tuottavat vaakasuoria hiekkakerrostumia silloin, kun purkautuminen vähenee. Meanderoivissa puroissa kanavan siirtyminen johtaa pistemäisten tankojen pystysuuntaiseen kerrostumiseen. Sekä punottujen että meanderoivien kanavien kerrostumat ovat karkeampia kuin tulvan aikana kerrostuneet ainekset.
Tulva-alueella on useita muita geomorfisia piirteitä. Virtavesien välissä on kapeita aukkoja, joita kutsutaan railoiksi. Nämä piirteet mahdollistavat veden liikkumisen tulva-aavalle ja takaisin tulvien aikana. Topografisia painanteita on hajallaan tulva-alueella. Painanteet sisältävät joitakin tulva-alueen hienoimmista kerrostumista, koska ne ovat korkealla. Härkäkaarijärvet ovat hylättyjä kanavia, jotka syntyvät, kun meanderit katkeavat muusta kanavasta sivusuuntaisen virtauksen aiheuttaman eroosion vuoksi.
Alluviaaliset viuhkat ja deltat
Seisoviin vesistöihin virtaavat purot muodostavat tavallisesti deltan (kuva 10z-8 ja 10z-9). Delta on sedimenttikerrostuma, jossa on lukuisia vaaka- ja pystysuoria kerroksia. Deltat syntyvät, kun virran kuljettama sedimenttikuorma laskeutuu virran nopeuden äkillisen vähenemisen vuoksi. Useimpien deltojen pinnalla on pieniä liikkuvia kanavia, jotka kuljettavat vettä ja sedimenttiä poispäin joen pääuomasta. Nämä pienet kanavat myös jakavat virran sedimenttikuorman suiston pinnalle. Jotkin deltat, kuten Niili, ovat muodoltaan kolmiomaisia. Purot, kuten Mississippi, joiden sedimenttipitoisuus on suuri ja jotka laskevat suhteellisen rauhallisiin vesiin, aiheuttavat linnunjalan muotoisen deltan muodostumisen.
Kuva 10z-8: Niilin suisto (Lähde: NASA).
Kuva 10z-9: Mississippin lintujalkainen suisto (Lähde: NASA).
Useimmissa deltoissa on kolme erityyppistä kerrostumaa: etu-, ylä- ja pohjakerrostumat. Foreset-kerrostumat muodostavat deltojen pääosan. Ne kerrostuvat suiston ulkoreunalle 5-25 asteen kulmassa. Jyrkemmät kulmat kehittyvät hienojakoisemmissa sedimenteissä. Foreset-kerrostumien päällä ovat lähes vaakasuorat topset-kerrostumat. Nämä kerrostumat ovat raekooltaan vaihtelevia, ja ne ovat muodostuneet suiston pinnalla olevien pienten kanavien kerrostumista. Foreset-kerrostumien edessä ja alapuolella ovat bottomset-kerrostumat. Nämä kerrostumat koostuvat hienosta siltistä ja savesta. Pohjakerrostumat muodostuvat, kun virtaukset kuljettavat hienoimman aineksen mereen.
Alluviaaliviuhka on suuri viuhkanmuotoinen sedimenttikerrostuma, jonka yli virtaa punottu virta (10z-10). Alluviaaliviuhkat syntyvät, kun raskasta kuormaa kuljettavat purot vähentävät nopeuttaan noustessaan vuoristoisesta maastosta lähes vaakasuoralle tasangolle. Viuhka syntyy, kun punotut purot siirtyvät tämän kohteen pinnan yli laskeuttaen sedimenttiä ja muuttaen kulkuaan. Alla olevassa kuvassa näkyy useita alluviaaliviuhkoja, jotka ovat muodostuneet äkillisen korkeusmuutoksen vuoksi.
