Piaskodenne rzeki meandrujące

Aluwia pozakorytowe piaskodennych rzek mean-drujących są najlepiej zbadanymi osadami spośród wszystkich deponowanych na równinach zalewo-wych. Na cechy ich uziarnienia mają wpływ wszystkie wymienione w rozdziale 2 czynniki, a w ich rozkła-dzie przestrzennym można zaobserwować niemal wszystkie prawidłowości, opisane także w rozdziale 2 (ryc. 6). Powszechna jest natomiast rytmika powo-dziowa przejawiająca się nie tylko w zróżnicowaniu frakcjonalnym pomiędzy sąsiadującymi warstwami

Depozycja w układach rzek meandrujących

lub laminami, ale równieżw zmiennym udziale ma-terii organicznej (Zwoliński 1985), której towarzyszy niewielka zmiana uziarnienia (Szmańda, 2006b). Rytmika jest czytelna najlepiej w strukturze aluwiów budujących wały przykorytowe. Występuje jednak teżw spągu serii wypełnień koryt przelewowych (Szmańda 2002, 2006a).

Opis warunków sedymentacji aluwiów pozakory-towych piaskodennych rzek meandrujących przepro-wadziłem w oparciu o interpretację wyników analiz uziarnienia 867 próbek dwóch rzek: (1) Tążyny w okolicy Aleksandrowa Kujawskiego i (2) Drwęcy pomiędzy Elgiszewem i Golubiem-Dobrzyniem (Szmańda 2002, 2004) (ryc. 15, 27, 28).

Depozycja badanych przeze mnie aluwiów poza-korytowych meandrujących rzek piaskodennych, jak wynika z rozmieszczenia próbek na diagramie zależ-ności średniej średnicy ziarna M1i skośności M3(ryc. 27), odbywała się podczas przepływów o reżimie spo-kojnym (69% próbek) lub przejściowym z tendencją do spokojnego (31% próbek). Na diagramie zależno-ści średniej średnicy ziarna (M1) i wysortowania (M2) (ryc. 27) próbki te tworzą dwa układy, 2a – układ, w którym występuje trend pogarszania się wysortonie wraz ze zmwysortoniejszawysortoniem się średnicy ziarna w wa-runkach dolnego ustroju przepływu i 1b – trend po-lepszania się wysortowania wraz ze zmniejszaniem się średnicy ziarna w warunkach dolnego ustroju

Tabela 11. Udział procentowy litotypów w typach badanych rzek Table 11. Percentage of lithotypes in researched rivers’ types

Litotyp Kod ^{Typ rzeki}

1

piaskodenna

meandrująca meandrująca^żwirodenna wielokorytowa^piaskodenna wielokorytowa^żwirodenna

Otoczaki B – 0,3 – – Otoczaki żwirowe BG – 0,6 – – Żwiry otoczakowo-piaszczyste GBS – 0,3 – – Żwiry G – 1,4 – 0,8 Żwiry piaszczyste GS – 3,4 – – Piaski żwirowe SG – 6,7 – 0,3 Piaski żwirowo-mułkowe SGFs – 2,0 – – Piaski mułkowo-żwirowe SFsG – 0,3 – – Piaski S 24,8 17,2 30,7 6,1 Piaski mułkowe SFs 29,9 15,4 30,7 24,2 Piaski mułkowo-ilaste SFsFc 0,2 1,1 0,3 – Piaski ilasto-mułkowe SFcFs – 0,3 0,1 – Piaski ilaste SFc 0,2 – 0,3 – Mułki żwirowe FsG – 0,3 – – Mułki piaszczyste FsS 14,5 20,6 21,4 30,5 Mułki piaszczysto-ilaste FsSFc 0,1 0,3 0,3 0,8 Mułki ilasto-piaszczyste FsFcS 0,2 1,1 – 0,6 Mułki Fs 24,2 10,1 12,9 26,7 Mułki ilaste FsFc 5,4 12,2 2,6 9,2 Mułki piaszczyste FcS 0,1 – – – Iły mułkowo-piaszczyste FcFsS – 0,6 – – Iły mułkowe FcFs – 1,4 – – Diamiktony piaszczyste DS – 1,1 – – Diamiktony mułkowe DFs 0,4 2,2 0,6 0,8 Diamiktony ilaste DFc – 1,1 0,1 – Ogółem 100,0 100,0 100,0 100,0

przepływu (por. ryc. 8, 19C). Są to układy, które tworzą aluwia pozakorytowe (Mycielska-Dowgiałło 2007). Mady Tążyny są bardziej gruboziarniste niż Drwęcy. Można zatem przypuszczać, że powstawały one w warunkach przepływów o wyższej energii, na co wskazuje m.in. większy udział próbek Tążyny niż Drwęcy w strefie przepływów przejściowych (ryc. 27). O bardziej wysokoenergetycznych przepływach pozakorytowych w dolinie Tążyny niż w dolinie Drwęcy świadczy także to, że większość próbek Tążyny znajduje się w segmencie O3-P3(trakcji z do-mieszką zawiesiny) na diagramie zależności C i M (ryc. 28). Główną przyczyną bardziej energetycznych przepływów w dolinie Tążyny niż w dolinie Drwęcy

jest większy spadek dna pierwszej z wymienionych rzek, Tąż yna S = 2,3‰, Drwęca S = 0,41‰ (Szmań-da 2002, Kostrzewski i in. 2008).

Jak wynika z szacunków prędkości depozycyjnych wykonanych w oparciu o średnią średnicę ziaren osa-dów powstających podczas przepływów o reżimie przejściowym i spokojnym, aluwia pozakorytowe tych rzek powstawały przy prędkościach płynięcia wody poniżej 50 cm/s (tab. 5). Natomiast prędkości nie-zbędne do uruchomienia najgrubszych ziaren w bada-Zapis sedymentacji w aluwiach pozakorytowych równin zalewowych

Ryc. 27. Rozmieszczenie próbek aluwiów pozakorytowych

Drwęcy i Tążyny na diagramach zależności M1i M3oraz M1i M2

1 – linia podziału rozkładu próbek zaliczanych do trendu c1i trendu c2(objaśnienia w rozdz. 6), a – pole rozkładu próbek deponowanych w warunkach górnego reżimu przepływu, b – pole rozkładu próbek deponowanych w warunkach przejścio-wego reżimu przepływu z tendencją do górnego reżimu przepływu, c – pole rozkładu próbek deponowanych w warun-kach przejściowego reżimu przepływu z tendencją do dolnego reżimu przepływu, d – pole rozkładu próbek deponowanych w warunkach dolnego reżimu przepływu; 1b – trend polepszania się wysortowania wraz ze zmniejszaniem się średnicy ziarna w warunkach dolnego ustroju przepływu, 2a – trend pogarszania się wysortowania wraz ze zmniejszaniem się średnicy ziarna w warunkach dolnego ustroju przepływu

Fig. 27. Distribution of samples of Drwęca and Tążyna

rivers overbank alluvia on M1versusM3and M1versusM2

diagrams

1 – division line of samples distribution classified as trend c1 and trend c 2 (explanation in chapter 6), a – field of samples distribution deposited under high energy flow regime condi-tion, b – field of samples distribution deposited under transi-tional energy flow regime condition with tendency towards high energy flow regime, c – field of samples distribution de-posited under transitional energy flow regime condition with tendency towards low energy flow regime, d – field of samples distribution deposited under low energy flow regime condi-tion; 1b – tendency of sorting increasing along with mean gra-in size decreasgra-ing under low energy flow regime condition, 2a – tendency of sorting decreasing along with mean grain size decreasing under low energy flow regime condition

Ryc. 28. Rozmieszczenie próbek aluwiów pozakorytowych

badanych piaskodennych rzek meandrujących na diagra-mie zależności C i M

a – aluwia akumulowane w warunkach ustroju przejściowego z tendencją w kierunku podkrytycznego, b – aluwia akumulo-wane w warunkach ustroju podkrytycznego, 1 – segmenty O-P, 2 – segmenty P-Q, 3 – segmenty Q-R, 4 – segment R-S, 5 – granica segmentu T, 6 – tendencja zmian wartości C i M nawiązująca do pola Tc

Fig. 28. Distribution of researched overbank alluvia of

sand-bed meandering river samples on CM diagram

a – alluvia accumulated under intermediate energy flow regi-me with tendency to low energy flow regiregi-me condition, b – al-luvia accumulated under low energy flow regime

1 – O-P segment, 2 – P-Q segments, 3 – Q-R segments , 4 – R-S segment, 5 – T segments, 6 – tendency of C and M values chan-ges referring to Tc field

nych aluwiach pozakorytowych piaskodennych rzek meandrujących, określone na podstawie najgrubszych ziaren o najmniejszej wartości C (ryc. 28), w warun-kach przepływu przejściowego z tendencją w kierunku spokojnego (–0,73 phi) i podczas przepływów podkry-tycznych (–0,71 phi), wynosiły nie mniej niż70 cm/s.

Analizując rozkład próbek aluwiów pozakoryto-wych Drwęcy i Tążyny na diagramie zależności C i M (ryc. 28), należy stwierdzić, że próbki pochodzące z równin zalewowych tych rzek tworzą S-kształtny ze-staw segmentów oznaczony literami O3-P3-Q2-R2-S2, w którym występują dwa punkty załamania Cr5i Cr6 o wartości odpowiednio 0,5 i 0 phi oraz punkt zała-mania Cs o wartości 0,6 phi i punkt załazała-mania Cu o wartości 2 phi (por. ryc. 21). Większość badanych próbek reprezentuje aluwia deponowane z ładunku zawieszonego, łączny udział próbek w segmentach Q2-R2-S2i segmencie T wynosi 71% (tab. 12). Prze-ważająca część osadów powstałych podczas przepły-wów przejściowych z tendencją do spokojnego była deponowana z trakcji ze zmiennym udziałem mate-riału przemieszczanego w zawieszeniu (segmenty O3-P3i P3-Q2), natomiast większość aluwiów depono-wanych w trakcie przepływu spokojnego tużprzed unieruchomieniem transportowana była w zawiesi-nie jednorodnej (segmenty R2-S2 i T) (ryc. 28). Z analizy kształtu krzywych kumulacyjnych uziarnienia próbek aluwiów Drwęcy i Tążyny wynika jednak, że większość ziaren przemieszczana była w saltacji (tab. 12), przy czym przeważał ruch ziaren w krótkich przeskokach saltacyjnych. W saltacji przemieszczane były głównie ziarna frakcji piasku i mułku. Anali-zując zmianę średnicy ziaren w punktach załamania (tab. 12) kolejno w segmentach, w których zwiększa się udział zawiesiny, należy zwrócić uwagę, że w ru-chu saltacyjnym znajdowały się coraz drobniejsze ziarna. W segmencie O3-P3zakres rozmiarów ziaren przemieszczanych saltacyjnie wynosi od 0 do 8 phi, natomiast w segmentach R2-S2i T od 1 do 9 phi. War-to dodać, że analizując kształt części krzywych kumu-lacyjnych uziarnienia próbek lokujących się w seg-mentach zawiesiny jednorodnej typu pelagicznego

(T), nie stwierdziłem wartości CT i FT (tab. 12, por. ryc. 25 F), co oznacza, że występuje w nich tylko odci-nek A. W próbkach tych, na podstawie punktu załamania ST o wartości 9 phi, wyznaczyłem dwie sub-populacje – ziaren transportowanych w krótkich prze-skokach saltacyjnych i w chwilowym zawieszeniu.

Prawie 1/5 spośród badanych próbek na diagra-mie zależności C i M znajduje się poza wyznaczony-mi segmentawyznaczony-mi O3-P3-Q2-R2-S2i T (ryc. 28). Część z nich lokuje się w polu Tc, które według Passegi (1957) tworzą osady prądów zawiesinowych (por. ryc. 12). Rozkład tych osadów nawiązuje do linii C=M oraz do trendu rozmieszczenia próbek w seg-mencie Q-R. Ten sam rozkład próbek można zauwa-żyć w polu T, które pokrywa się także z drugim z pól Tc wyznaczonym przez Passegę (1957) na diagramie C/M (ryc. 12). Fakty te mogą świadczyć o tym, że ba-dane aluwia pozakorytowe mogły być transportowa-ne przy przepływach wysokoskoncentrowanych. O dużej koncentracji materiału klastycznego podczas przepływów pozakorytowych może też świadczyć to, że w kilkunastu próbkach, których mediana jest wię-ksza od 4 phi (odpowiadających frakcji mułków), znajduje się co najmniej 1% frakcji o średnicy ziarna większej od 1 mm (C<0 phi) (ryc. 28). Jak wynika z diagramu Sundborga (1967), ziarna o średnicy 0 phi są unieruchamiane przy prędkości przepływu wody 35 cm/s, natomiast osady o średniej średnicy ziaren 4 phi według obliczeń z wzoru Millera i in. (1977) de-ponowane były przy prędkości 16 cm/s, a według wzoru Kostera (1978) przy prędkości 7 cm/s. Obec-ność ziaren o średnicy powyżej 0 phi w aluwiach o wartości mediany poniżej 4 phi można zatem wyja-śnić transportem materiału w warunkach wysokiej koncentracji zawiesiny.