Stream Channel Types
Egy patakon belül gyakran három különböző csatornatípust ismerhetünk fel. Ezek az egyedi csatornatípusok a patak sebességének, az üledék textúrájának és a patak szintjének változására reagálva alakulnak ki.
A sok patak felső szakaszán elhelyezkedő csatornák általában keskenyek, nagy sebességgel mozgó áramlással (10z-1. ábra). Az ezekben a patakokban található nagy áramlási sebességek a meredek lejtésnek és a gravitációnak köszönhetőek. Ezekben a patakrendszerekben az erózió nagyon aktív folyamat, mivel a csatorna megpróbál alkalmazkodni a táj domborzatához. A lerakódás elsősorban az alacsony vízhozamú időszakokban következik be. Ennek eredményeként az árterületi lerakódások nagyon korlátozottak, és a patakmeder nagyon átmeneti és sekély.
10z-1. ábra: Egy patak felső szakasza a Sziklás-hegységben, Kanadában.
A nagy hordalékterhelésű patakok, amelyek az áramlási sebesség hirtelen csökkenésével találkoznak, általában fonott csatornatípusúak (10z-2. ábra). Ez a patakcsatorna-típus gyakran előfordul a patakprofil lejjebb, ahol a meredekség meredekből enyhén lejtőre változik. A fonott patakban a főcsatorna több kisebb, egymásba kapcsolódó vagy fonott csatornára oszlik. A fonott csatornák általában szélesek és sekélyek, mivel a mederanyag gyakran durva (homok és kavics) és nem összetartó.
10z-2. ábra: Fonott patakcsatorna.
Meanderező csatornák ott alakulnak ki, ahol a patakok viszonylag sík, széles árterű tájon folynak (10z-3. ábra). Technikailag egy patak akkor tekinthető meanderezőnek, ha a tényleges csatornahossz és a patakcsatorna két pontja közötti egyenes távolság aránya 1,5-nél nagyobb. Az ilyen patakok csatornái jellemzően U alakúak, és aktívan vándorolnak a kiterjedt árterületen.
10z-3. ábra: Meanderező patakcsatorna.
Patakcsatorna jellemzői
A patakcsatornában különféle üledékes medrek és szerkezetek találhatók. E jellemzők közül sok a patak sebessége és az üledék mérete közötti összetett kölcsönhatás függvénye.
A durva üledékeket szállító patakok homok- és kavicsbárokat alakítanak ki. Az ilyen típusú sávok gyakran láthatóak a fonatos patakokban, amelyek gyakoriak a magasabban fekvő területeken (10z-4. ábra). A fonatos patakokban a lefolyás csökkenése miatt alakulnak ki sávok. Gyakran két körülmény okozza a lefolyás csökkenését: a patak lejtésének csökkenése és/vagy az áramlás csökkenése csapadékesemény vagy a hó és jég tavaszi olvadása után.
10z-4. ábra: Fonatos patakcsatorna kavicsos sávokkal.
Pontos sávok alakulnak ki ott, ahol a patak áramlása a súrlódás és a vízmélység csökkenése miatt helyenként csökken (10z-5. ábra). Egy meanderező patakban a pontszerű sávok általában a csatornakanyarulat belsejében fordulnak elő.
10z-5. ábra: Meanderező patakcsatorna felülről nézve.
Egyenes patakokban sávszerű lerakódások alakulhatnak ki a talpfa (piros nyilak 10z-6. ábra) és a spirális áramlás hatására. Az alábbi 10z-6. ábra felülnézetből mutatja ezeket a lerakódásokat és a kapcsolódó jellemzőket.
10z-6. ábra: Egy tipikus egyenes patakcsatornában található lerakódási jellemzők felülnézetből.
Az egyenes vonalú patakban a pataknak a talpfától távol eső részein sávok alakulnak ki. A völgytalp alatt, ahol a gyorsabb áramlás függőlegesen felfelé halad a csatornában, a durva lerakódások másik típusa, a riffek alakulnak ki. A hullámtörések között kimosott medencék találhatók, ahol a maximális áramlási sebességű zóna a patakmederhez közeledve anyagot ás ki. E jellemzők abszolút távolsága a csatorna méretétől függően változik. Az egyik riff és a következő közötti relatív távolság azonban átlagosan a csatorna szélességének öt-hétszerese (az ábrán eltúlozva). Mindkét jellegzetesség előfordulhat kanyargós csatornákban is.
A dűnék és a hullámok az elsődleges üledékképződmények olyan patakokban, amelyek csatornája főként homokból és iszapból áll. A dűnék körülbelül 10 vagy több centiméter magasak, és egymástól legalább egy méter távolságra helyezkednek el. Gyakoriak a nagyobb sebességű patakokban. A fodrok csak néhány centiméter magasak és egymástól távolabb helyezkednek el, és lassú mozgású, finom szerkezetű mederrel rendelkező patakokban találhatók. Mindkét jellegzetesség idővel mozog, vándorol lefelé a folyón. A vízáramlás hatására a lejtő lejtős oldalán lévő anyag gördül és ugrál felfelé a lejtőn. A részecskék felfelé haladnak a lejtőn, amíg el nem érik a jellegzetesség csúcsát, majd a meredekebb lejtőoldalon lezúdulnak, és a következő dűne vagy fodrozódás tövében gyűlnek össze. Ez a folyamat aztán újra és újra megismétlődik, amíg az anyag el nem ér egy olyan helyet a folyásirányban, ahol tartósabban lerakódik.
Az árterek
A patakcsatornák mellett viszonylag sík területek vannak, amelyeket ártereknek neveznek (10z-7. ábra). Az árterek akkor alakulnak ki, amikor a patakok túllépik gátjaikat, és áradáskor a lefolyást és a lebegő üledékeket a szárazföld felszínére terítik. A töltések a patakcsatorna mentén található, homokból vagy kavicsból álló gerincek. A gátak átmérője körülbelül a csatorna szélességének felétől négyszerese. Az árvíz visszahúzódása után a patak sebessége csökken, ami az allúvium lerakódását okozza. Az ismétlődő árvízi ciklusok idővel sok egymást követő alluviális anyagréteg lerakódását eredményezhetik. Az árterületi lerakódások megemelhetik a patakmeder magasságát. Ezt a folyamatot aggradációnak nevezik.
10z-7. ábra: Az alábbi, 1992 szeptemberében készült Landsat 5 felvétel a Missouri folyó egy szakaszát mutatja a Missouri állambeli Rocheportnál. A kép ferde perspektívája nyugat felé, illetve felfelé néz. Ezt a képet színjavították és módosították, hogy a topográfiai domborzatot eltúlzottan ábrázolja. A csupasz talaj és a szántóföld vörös, a növényzet zöld, a víz pedig sötétkék színű. A kép közepén egy lapos folyó árterülete látható. Az évszak miatt az árterület gazdag és termékeny talaján fekvő mezőgazdasági területek nagy része fel van szántva és növényzet nélküli. (Forrás: NASA Scientific Visualization Studio).
Az árterek a folyócsatorna oldalirányú vándorlása során lerakódott üledékeket is tartalmazhatnak. Ez a folyamat mind a fonatos, mind a meanderező csatornákban gyakori. A fonatos csatornák vízszintes homoklerakódásokat hoznak létre a csökkent vízhozam idején. A kanyargós folyókban a csatorna vándorlása a pontonként elhelyezkedő sávok függőleges lerakódásához vezet. Mind a fonatos, mind a meanderező csatorna lerakódásai durvábbak, mint az árvíz által lerakott anyagok.
A hullámtéren számos más geomorfológiai jellemző is megtalálható. A gátakat keresztező keskeny hasadékok, úgynevezett hasadékok. Ezek a jellemzők lehetővé teszik a víz mozgását az árterületre és vissza az áradások idején. Az árterületen elszórtan topográfiai mélyedések találhatók. A mélyedések tartalmazzák az árterületen található legfinomabb lerakódásokat, mivel magasan helyezkednek el. Az ököríves tavak olyan elhagyott csatornák, amelyek akkor jönnek létre, amikor a kanyarulatok az oldalirányú patakerózió miatt elvágódnak a csatorna többi részétől.
Alluviális legyezők és delták
Az állóvízbe ömlő patakok általában deltát hoznak létre (10z-8. és 10z-9. ábra). A delta olyan üledéktest, amely számos vízszintes és függőleges réteget tartalmaz. Delták akkor jönnek létre, amikor a patak által szállított üledékterhelés a patak sebességének hirtelen csökkenése miatt lerakódik. A delták felszínét a legtöbb deltában kis mozgó csatornák jelzik, amelyek a vizet és az üledékeket a fő folyócsatornától távolabb szállítják. Ezek a kis csatornák a patak hordalékterhelését is eloszlatják a delta felszínén. Egyes delták, mint például a Nílus, háromszög alakúak. A magas üledéktartalmú és viszonylag nyugodt vizekbe torkolló folyók, mint például a Mississippi, madárláb alakú delta kialakulását okozzák.
10z-8. ábra: Nílus-delta (Forrás: NASA).
10z-9. ábra: Mississippi madárláb alakú deltája (Forrás: NASA).
A legtöbb deltában három különböző típusú lerakódás található: elülső, felső és alsó rétegek. Az elülső rétegek alkotják a delták fő részét. Ezek a delták külső peremén rakódnak le 5-25 fokos szögben. A finomabb üledékekben meredekebb szögek alakulnak ki. Az elülső rétegek tetején helyezkednek el a közel vízszintes felső rétegek. Ezek a rétegek különböző szemcseméretűek, és a delta felszínén található apró elmozduló csatornák lerakódásából keletkeztek. Az elülső rétegek előtt és alatt helyezkednek el a fenékrétegek. Ezek a rétegek finom iszapból és agyagból állnak. A fenékrétegek akkor keletkeznek, amikor a finomabb anyagot az áramlás a tengerbe hordja.
Az alluviális legyező egy nagy, legyező alakú üledéklerakódás, amelyen egy fonatos folyam átfolyik (10z-10). Az alluviális ventilátorok akkor alakulnak ki, amikor a nagy terhelést szállító patakok csökkentik sebességüket, amint a hegyvidéki terepből közel vízszintes síkságra lépnek. A legyező úgy jön létre, hogy a fonatos patakok áthaladnak a felszínen, hordalékot raknak le és megváltoztatják az útvonalukat. Az alábbi képen több olyan alluviális ventilátor látható, amelyek a hirtelen tengerszint feletti magasságváltozás miatt alakultak ki.
