Гранулометрический состав взвешенных наносов: характеристики, классификации, пространственная изменчивость

Проанализированы подходы к исследованию гранулометрического состава взвешенных наносов. Рассмотрено соответствие механических, гидромеханических и миграционных классификаций, на этой основе обосновано определение речных наносов, к которым относят нерастворенные вещества с крупностью более 0,001 мкм, являющиеся продуктами разрушения горных пород, почв, органических соединений и трансформирующиеся под воздействием флокуляции и сорбционных процессов. При этом «методологическое» определение, связанное с характеристиками используемых фильтров, предполагает отнесение к речным наносам частиц, перемещаемых в толще воды и имеющих крупность более 0,45 мкм. На основании обработанной базы данных (736 определений на 36 реках) рассмотрены особенности взвешенных наносов рек разных природных территорий. Их средний диаметр составил 0,083 мм; доля фракций менее 0,001 мм – 4%; с диаметром 0,001–0,01 мм – 37%; с диаметром 0,01–0,1 мм – 44%. Среди рек разных природных условий преобладает двумодальный (49% случаев) и одномодальный (46%) гранулометрические составы взвешенных наносов. Равнинные реки имеют преимущественно двумодальные и в некоторых случаях трехмодальные распределения фракций, связанные с наличием третьего максимума крупных фракций (>0,75 мм). Для горных ледниковых рек характерно наличие примерно одинаковых пиков мутности (0,005–0,01 и 0,05– 0,1 мм), для полугорных и равнинных рек пики мутности смещаются в сторону более мелких фракций (0,001–0,005 и 0,01–0,03 мм). У полугорных рек максимально выражен пик 0,01–0,03 мм (до 35– 50% от общего содержания наносов), который уменьшается по мере роста расходов воды и смены типа русла вниз по течению. Наибольшая степень дискриминации фракций характерна для равнинных и полугорных рек относительно горных ледниковых. Особые группы образуют распределения фракций взвешенных наносов рек лахаровых долин, Терека, Колымы и Лены.

1. Алексеевский Н.И. Формирование и движение речных наносов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 202 с.

2. Глазовская М.А., Геннадиев А.Н. География почв с основами почвоведения. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1995. 463 с.

3. Заславский М.Н. Эрозиоведение. М.: Высшая школа, 1983. 320 с.

4. Караушев А.В. Теория и методы расчетов речных наносов. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 272 с.

5. Касимов Н.С., Лычагин М.Ю., Чалов С.Р., Шинкарева Г.Л., Пашкина М.П., Романченко А.О., Промахова Е.В. Бассейновый анализ потоков веществ в системе Селенга–Байкал // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2016. № 3. C. 67–81.

6. Касимов Н.С. Экогеохимия ландшафтов. М.: ИП Филимонов М.В., 2013. 208 с.

7. Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 272 с.

8. Лопатин Г.В. Наносы рек СССР. М.: Географгиз, 1952. 366 с.

9. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. М.: АН СССР, 1955. 353 с.

10. Мельников П.Ф. Исследования по разработке метода подготовки засоленных и карбонатных грунтов к гранулометрическому анализу // Ученые записки МГУ. 1956. Вып. 177. Кн. 4. С. 81–94.

11. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 610 с.

12. Поздняков Ш.Р. Наносы в реках, озерах и водохранилищах в расширенном диапазоне размера частиц: автореф. … докт. геогр. наук. СПб., 2011. 40 с.

13. Россинский К.И., Дебольский В.К. Речные наносы. М.: Наука, 1980. 216 с.

14. Савенко В.С. О подобии интегрального химического состава материкового стока и верхней части континентальной коры // Геохимия. 2010. № 4. С. 446–448.

15. Современные проблемы эрозиоведения: монография / Ф.Н. Лисецкий, А.А. Светличный, С.Г. Черный // А.А. Светличный; НИУ БелГУ. Белгород : Константа, 2012. 456 с.

16. Халяфян А.А. Statictica 6. Статистический анализ данных. М.: Бином, 2007. 512 с.

17. Чалов С.Р., Школьный Д.И., Промахова Е.В., Леман В.Н., Романченко А.О. Формирование стока наносов в районах разработок россыпных месторождений // География и природные ресурсы. 2015. № 2. С. 22–30.

18. Чалов Р.С. Русловедение: теория, география, практика. Т. 1: Русловые процессы: факторы, механизмы, формы проявления и условия формирования речных русел. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 608 с.

19. Чалов С.Р., Цыпленков А.С. Сток наносов малых рек районов современного вулканизма (р. Сухая Елизовская, Камчатка) // Геоморфология. 2017. № 1. С. 104–116.

20. Шамов Г.И. Речные наносы. Л.: Гидрометеоиздат, 1959. 378 с.

21. Янин Е.П. Русловые отложения равнинных рек (геохимические особенности условий формирования и состава). М.: ИМГРЭ, 2002. 139 с.

22. Bouchez J., Gaillardet J., France-Lanord C., Maurice L., Dutra-Maia P. Grain size control of river suspended sediment geochemistry: Clues from Amazon River depth profiles, Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2011, vol. 12(3), p. 1–24, DOI: 10.1029/2010GC003380.

23. Chalov S., Moreido V., Sharapova E., Efimova L., Efimov V., Lychagin M., Kasimov N. Hydrodynamic controls of particulate metals partitioning along the lower Selenga river – main tributary of the lake Baikal, Water, 2020, vol. 12(1345), p. 1–17.

24. Friedman G.M., Sanders J.E. Principles of Sedimentology, NY., Wiley & Sons Publ., 1978, 792 p.

25. Guy H.P. Laboratory theory and methods for sediment analysis. Washington, DC, USA: US G. P. O., 1969, 58 p.

26. Hinds W.C. Properties, Behavior, and Measurement of Airborne Particles, Journal of Aerosol Science, 1999, vol. 14(2), 175 p., DOI: 10.1016/0021-8502(83)90049-6.

27. Horowitz A.J., Elrick K.A. The relation of stream sediment surface area, grain size and composition to trace element chemistry, Applied Geochemistry, 1987, vol. 2(4), р. 437–451, DOI: 10.1016/ 0883-2927(87)90027-8.

28. IUSS Working Group WRB. 2015. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015, International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps, World Soil Resources Reports, no. 106, FAO, Rome, 2015, 192 р.

29. Julien P.Y. Erosion and sedimentation, Second edition, Cambridge University Press, 2010, vol. 9780521830386, 371 p.

30. Knighton D. Fluvial forms and processes, London, John Wiley & Sons, 1998, 218 p.

31. Lupker M., France-Lanord C., Lavй J., Bouchez J., Galy V., Mйtivier F., Gaillardet J., Lartiges B., Mugnier J.-L.A Rouse-based method to integrate the chemical composition of river sediments: Application to the Ganga basin, Journal Geophys. Res., 2011, vol. 116, p. 1–24, DOI: 10.1029/2010JF001947.

32. Petersen L.W., Moldrup P., Jacobsen O.H., Rolston D.E. Relations between specific surface area and soil physical and chemical properties, Soil Science, 1996, vol. 161(1), p. 9–21, DOI: 10.1097/00010694-199601000-00003.

33. Sediment Cascades: An Integrated Approach, T.P. Burt, R.J. Allison (eds.), NY., Wiley & Sons Publ., 2010, 471 p., DOI: 10.1002/9780470682876.

34. Tipping E. Colloids in the aquatic environment, Chem. Ind., 1988, vol. 15, p. 485–490.

35. Vanmaercke M., Zenebe A., Poesen J., Nyssen J., Verstraeten G., Deckers J. Sediment dynamics and the role of flash floods in sediment export from medium-sized catchments: A case study from the semi-arid tropical highlands in northern Ethiopia, Journal of Soils and Sediments, 2010, vol. 10(4), p. 611–627, DOI: 10.1007/s11368-010-0203-9.

36. Wentworth C.K. A Scale of Grade and Class Terms for Clastic Sediments, Journal Geol., 1922, vol. 30(5), p. 377–392.

37. Wilkinson K.J., Lead J.R. Environmental Colloids and Particles: Behaviour, Separation and Characterisation, NY., Wiley & Sons Publ., 2007, 687 p., DOI: 10.1002/9780470024539.