Prometheus_Terra_fan.jpg

Stożek napływowy

Stożki napływowe także określane jako bajada, stożki piedmontowe lub aluwialne (ang. alluvial fans) to formy depozycyjne, środowiska i systemy depozycyjne, które w planie często mają kształt wachlarza i powstają u podnóża stoków w wyniku transportu i depozycji przez wody płynące i spływy kohezyjne w wyniku utraty energii transportu. Na zdjęciu po prawej stronie widoczny stożek napływowy w rejonie Prometheus Terra na Marsie (dostępne dzięki uprzejmości NASA).

Zlepieniec

Stożki napływowe tworzą jedne z najważniejszych osadów w środowisku kontynentalnym, szczególnie na obszarach ubogich w roślinność w klimacie suchym i półsuchym z okresowymi nawałnicami, stąd częsty zapis tego środowiska m.in. w osadach kontynentalnych prekambru i wczesnego paleozoiku a także w permu i wczesnego triasu. W zapisie kopalnym większość osadów stożków napływowych związana jest z krawędziami basenów sedymentacyjnych. Stożki napływowe także tworzą się u czoła lodowców i u podnóża wielkich łańcuchów górskich w klimacie wilgotnym. Współczesnymi przykładami mogą być tu obszary u podnóża pasów fałdowo-nasuwczych (np. Himalajów, czy Alpidów w Europie).

Na zdjęciu po lewej stronie zlepieniec zygmuntowski, Góry Świętokrzyskie, osady permskiego stożka napływowego.

Termin stożek napływowy po raz pierwszy został użyty przez francuskiego geologa Alexandre Surell w roku 1841, który opisał osady alpejskiego stożka jako cone de dejection (Chorley 1964). Wczesna klasyfikacja stożków napływowych z 1977 roku według Schumma dzieli je na stożki suchego i wilgotnego klimatu. Stożki aluwialne charakteryzują się bardzo dużą zmiennością litofacjalną, co jest spowodowane przez złożoność procesów transportu i depozycji. Ze względu na dominujący rodzaj transportu Kochel (1990) wyróżnił natomiast stożki napływowe:
- zdominowane przez spływy kohezyjne (ang. debris-flow dominated, dry-type fans) oraz
- zdominowane przez transport wodny (ang. fluvially dominated, wet-type fans).

Często stożki zdominowane przez spływy grawitacyjne stanowią pierwszy etap tworzenia się stożku napływowego. Nemec i Postma (1993) opisują jednak obecność osadów z dużą ilością matriks ilastego wynik spływów kohezyjnych, jak i osadów o dominacji frakcji żwirowej i kamienistej, wynik niekohezyjnych spływów grawitacyjnych. Osady spływów grawitacyjnych są często przykryte przez osady fluwialne o znacznie łagodniej nachylonych paleopowierzchniach. Stożki napływowe zdominowane przez spływy kohezyjne są raczej częściej spotykane w klimacie wilgotnym (Harvey et al. 2005). Mają bardzo różnorodny charakter, który zależy od klimatu (a więc także roślinności) i litologii obszaru, z którego pochodzi transportowany materiał. Ich nachylenie waha się od dziesięciu do kilkunastu stopni, czasem do 22 stopni (Nemec i Postma 1993).

Spływy kohezyjne i lawiny uruchamiane są w okresach burz z bardzo intensywnymi opadami deszczu. Osady stożków zdominowanych przez spływy kohezyjne są zazwyczaj gruboziarniste, o niskiej dojrzałości teksturalnej i często są to żwiry z dużą ilością matriks i możliwymi głazami. Jedynymi strukturami sedymentacyjnymi w obrębie osadów spływów rumoszowych może być niewyraźne warstwowanie, najczęściej nachylone zgodnie z kierunkiem transportu. W dystalnych i środkowych odcinkach u ich podstawy może zaznaczać się ogólny wzrost średnicy klastów ku górze (porównaj koluwium), który może być związany z depozycją na łachach korytowych (ang. bar lag). Brak wyraźnych struktur może charakteryzować bruk korytowy (ang. channel lag).

Glen_Coi.JPG
Alluvial_Fan_Deposits.jpg

Zdjęcie po lewej stronie na dole przedstawia przekop przez osady stożka napływowego zdominowanego przez spływy kohezyjne w dolinie Glen Coe, Szkocja. Widoczne niewyraźne warstwowanie i wzrost średnicy klastów ku górze. Wysokość przekroju ok. 1,8 m transport z prawej strony do lewej. Zdjęcie po prawej stronie przedstawia przekop przez osady stożka napływowego w Death Valley, USA zdominowanego przez transport fluwialny. Widok w stronę proksymalnej części stożka, głazy są nachylone zgodnie z kierunkiem transportu. Okulary słoneczne na głazie umieszczone dla skali (image courtesy of Nicola Scarselli - http://www.flickr.com/photos/nikguitar)

Stożki zdominowane przez transport wodny są częstsze w klimacie suchym. Powstają, gdy strumień płynący po stromej powierzchni wkracza u podnóża stoku na bardziej połogi teren. W wyniku nagłego spadku energii transportu następuje depozycja niesionego przez wodę materiału osadowego. Materiał jest transportowany przez przepływ powierzchniowy (ang. sheet flow) lub w obrębie koryt. Ten drugi rodzaj przepływu w proksymalnej części ma charakter roztokowy, natomiast w dystalnej (dalej od krawędzi basenu) mają charakter meandrujący z depozycją na zewnątrz koryt w okresach powodzi. Takie stożki mogą mieć znacznie większe rozmiary (do kilku lub kilkudziesięciu kilometrów) i znacznie mniejsze nachylenie rzędu kilku stopni, maksymalnie parunastu (Nemec i Postma 1993). Ich osady najczęściej obejmują średnio wysortowane żwiry (ubogie w matriks) z niewyraźną imbrykacją i jedynie w dystalnej części piaski.

W przypadku obu rodzajów stożków, struktury sedymentacyjne obejmują lokalnie zaznaczone płaskie horyzontalne lub prawie horyzontalne warstwowanie związane z powierzchniowym przepływem laminarnym, rzadziej korytowe i przekątne warstwowanie, które związane jest z przepływem w obrębie koryt (forma rzek roztokowych). Grubość warstw wzrasta ku górze w przypadku progradacji (rozprzestrzeniania się), zaś w przypadku stożków retrogradujących, miąższość warstw maleje ku górze. Podobnie wielkość największych klastów i głębokość koryt wzrasta ku górze w przypadku progradacji i maleje przy cofaniu się (Leeder 1999). Ze względu na wysoką porowatość, gruboziarniste osady proksymalnej części stożków napływowych często tworzą ważne poziomy wodonośne, rzadziej skały zbiornikowe z pułapkami stratygraficznymi z wyklinowania warstw.

Literatura

Chorley R.J. 1964. The history of the study of landforms: The development of geomorphology, Methuen
Harvey, A.M., Mather, A.E., Stokes, M.R. 2005. Alluvial fans: geomorphology, sedimentology, dynamics. A review of alluvial-fan research, Special Publication of the Geological Society of London
Kochel, R.C. 1990. Humid Fans of the Appalachian Mountains w Rachocki, A., Church, M.A. (ed.) Alluvial fans: a field approach, John Wiley & Sons. Artykuł dostępny online dzięki Western Oregon University.
Leeder, M.R. 1999. Sedimentology and sedimentary basins: from turbulence to tectonics, John Wiley & Sons
Nemec, W., Postma, G. 1993. Quaternary alluvial fans in southwestern Crete: sedimentation processes and geomorphic evolution, w: Alluvial sedimentation, IAS Special Publication