Slyngende floder skaber kontrapunktstænger uanset underliggende geologi

Det er ikke ualmindeligt, at halvmåneformede skår af sand ligger rundt om kystlinjerne af bugtende floder. Disse skår vises normalt langs indersiden af ​​et flodsving, hvor bredden vikler sig om den sandede plet, danner aflejringer kendt som "punktstænger".

Når de dukker op langs en ydre bred, som krummer den modsatte vej, de danner "modpunkt"-stænger, som normalt tolkes af geovidenskabsfolk som en anomali:et tegn på, at noget – såsom en plet af erosionsbestandige sten – forstyrrer flodens sædvanlige måde at sedimentaflejre på.

Men ifølge forskning ledet af University of Texas i Austin, Kontrapunktstænger er ikke de mærkværdigheder, de ofte fremstilles for at være. Faktisk, de er en helt normal del af bugtningsprocessen.

"Du behøver ikke et modstandsdygtigt underlag, du kan få smukke [kontrapunkt] barer uden det, " sagde Zoltán Sylvester, en forsker ved UT's Bureau of Economic Geology, der ledede undersøgelsen.

Fundet tyder på, at kontrapunktstænger - og den unikke geologi og økologi, der er forbundet med dem - er mere almindelige end tidligere antaget. Opbygning af bevidsthed omkring dette faktum kan hjælpe geovidenskabsmænd med at være på udkig efter kontrapunktstænger i geologiske formationer aflejret af floder i fortiden, og forstå, hvordan de kan påvirke strømmen af ​​kulbrinter og vand, der passerer gennem dem.

Forskningen blev offentliggjort i Geological Society of America Bulletin den 12. marts.

Medforfatterne er David Mohrig, en professor ved UT Jackson School of Geosciences; Paul Durkin, en professor ved University of Manitoba; og Stephen Hubbard, professor ved University of Calgary.

Floder er konstant i bevægelse. For bugtende floder, det betyder, at man udskærer nye stier og genaktiverer gamle, når de slanger sig hen over et landskab over tid.

Forskerne observerede denne adfærd i både en idealiseret computermodel og i naturen, ved hjælp af satellitbilleder af en strækning af Bolivias Mamoré-flod, som er kendt for hurtigt at ændre sin vej. Satellitbillederne fangede, hvordan floden ændrede sig over 32 år, fra 1986-2018.

I både modellen og Mamoré, kontrapunktsbjælker dukkede op. Forskerne fandt ud af, at udseendet var direkte forbundet med kort, høje krumningsbøjninger:små pigge i en flods vej.

Forskerne observerede, at disse pigge ofte dannes, når flodens løb pludselig ændres, som når en ny oxbow-sø dannes gennem afskæring, eller efter genforbindelse med en gammel oxbow sø.

Men de skarpe sving bliver ikke siddende, de begynder at migrere i nedstrøms retning. Og da de hurtigt bevæger sig nedstrøms, de skaber betingelserne for, at sediment kan samle sig rundt om svinget som en modpunktsstang.

Undersøgelsen viser en række tilfælde af, at dette sker i Mamoré. For eksempel, i 2010, en skarp bøjning (bøjning 2 på billedet) dannes, når en oksebue-sø genforbinder sig med en nedstrøms del af floden. Inden 2018, svinget har bevæget sig omkring 1,5 miles nedstrøms, med modpunktsaflejringer langs kystlinjen, der markerer dens vej.

Geomorfologer og ingeniører vidste i nogen tid, at langsigtede forandringer langs en flod kan beskrives i form af lokale og opstrøms værdier af krumning (steder, hvor floden ser ud til at vikle sig om en lille cirkel, har høje krumninger). I undersøgelsen, forskerne brugte en formel, der bruger disse krumningsværdier til at bestemme sandsynligheden for, at der dannes en kontrapunktstang på et bestemt sted.

Sylvester sagde, at han var overrasket over, hvor godt denne formel - og de forenklede modeller, der til dels blev brugt til at udlede den - arbejdede for at forklare, hvad der menes at være et komplekst fænomen.

"Naturlige floder, de er faktisk ikke så langt fra, hvad disse virkelig simple modeller forudsiger, " sagde Sylvester.

Det er ikke første gang, at Sylvesters forskning har afsløret, at flodens adfærd kan styres af relativt simple regler. I 2019, han ledede en undersøgelse offentliggjort i Geology, der beskrev en direkte sammenhæng mellem bøjningsskarphed og flodvandring.

Overfladisk, punktstænger og modpunktstænger ser ret ens ud og blander sig ofte ind i hinanden. Men kontrapunktstænger er forskellige miljøer:sammenlignet med punktstænger, de har finere sedimenter og lavere topografi, gør dem mere tilbøjelige til at oversvømme og være vært for søer. Disse egenskaber skaber unikke økologiske nicher langs floder. Men de er også geologisk vigtige, med ældgamle stangaflejringer bevaret under jorden, som påvirker væskestrømmen, såsom vand og olie og gas.

Mathieu Lapôtre, en geovidenskabsmand og assisterende professor ved Stanford University, sagde, at det at erkende, at kontrapunktstænger let kan dannes i bugtende floder - og at have en formel til at forudsige, hvor de vil dannes - er et betydeligt fremskridt.

"Alt i alt, resultaterne af Sylvester et al. har vigtige konsekvenser for en række videnskabelige og tekniske spørgsmål, " han sagde.