Нередко полосы песка в форме полумесяца усеивают береговую линию извилистых рек. Эти полосы обычно появляются вдоль внутренней стороны излучины реки, где берег огибает песчаный участок, образуя отложения, известные как «точечные отмели».
Когда они появляются вдоль внешнего берега, который изгибается в противоположном направлении, они образуют «контрточечные» бары, которые геологи обычно интерпретируют как аномалию: признак того, что что-то - например, пятно эрозии - устойчивые породы - мешают обычному способу речного отложения наносов.
Но, согласно исследованию, проведенному Техасским университетом в Остине, контрапунктовые стержни не являются чем-то странным, как их часто изображают. На самом деле, это совершенно нормальная часть блуждающего процесса.
«Вам не нужен устойчивый субстрат, вы можете получить красивые [контр-точки] бруски и без него», - сказал Золтан Сильвестр, научный сотрудник Бюро экономической геологии UT, который руководил исследованием.
Находка свидетельствует о том, что бары с противоположными точками и уникальная геология и экология, связанные с ними, встречаются чаще, чем считалось ранее. Осведомленность об этом факте может помочь ученым-геологам выявлять контрапункты в геологических образованиях, отложенных реками в прошлом, и понимать, как они могут влиять на потоки углеводородов и воды, проходящие через них.
Исследование было опубликовано в бюллетене Геологического общества Америки 12 марта.
Соавторы: Дэвид Мориг, профессор Школы наук о Земле Джексона при Техасском университете; Пол Даркин, профессор Университета Манитобы; и Стивен Хаббард, профессор Университета Калгари.
Реки постоянно находятся в движении. Для извилистых рек это означает прокладывание новых путей и активацию старых, поскольку они со временем извиваются по ландшафту.
Исследователи наблюдали такое поведение как в идеализированной компьютерной модели, так и в природе, используя спутниковые фотографии участка реки Маморе в Боливии, которая известна тем, что быстро меняет свое направление. На спутниковых фотографиях запечатлено, как менялась река за 32 года, с 1986 по 2018 год.
И в модели, и в Маморе появились контрапункты. Исследователи обнаружили, что внешний вид был напрямую связан с короткими изгибами с высокой кривизной: маленькие шипы на пути реки.
Исследователи заметили, что эти всплески часто образуются при резком изменении русла реки, например, когда через обрыв образуется новое старичное озеро или после воссоединения со старым старичным озером.
Но острые изгибы не остаются на месте, они начинают мигрировать вниз по течению. И поскольку они быстро движутся вниз по течению, они создают условия для накопления наносов вокруг поворота в виде контрапункта..
Исследование показывает ряд случаев, когда это происходило в Маморе. Например, в 2010 г. резкий изгиб (изгиб 2 на изображении) образуется, когда старица снова соединяется с частью реки ниже по течению. К 2018 году излучина сместилась примерно на 1,5 мили вниз по течению, и вдоль береговой линии на ее пути были отмечены отложения контрапунктов.
Геоморфологи и инженеры в течение некоторого времени знали, что долгосрочные изменения вдоль реки можно описать с точки зрения местных и верхних значений кривизны (места, где река, кажется, огибает небольшой круг, имеют большие кривизны). В своем исследовании исследователи использовали формулу, которая использует эти значения кривизны для определения вероятности формирования контрапунктовой полосы в определенном месте.
Сильвестр сказал, что был удивлен тем, насколько хорошо эта формула и упрощенные модели, использованные частично для ее вывода, работают для объяснения того, что считалось сложным явлением.
"Естественные реки, они на самом деле не так уж далеки от того, что предсказывают эти очень простые модели", - сказал Сильвестр.
Это не первый случай, когда исследования Сильвестра показывают, что поведение реки можно регулировать относительно простыми правилами. В 2019 году он руководил исследованием, опубликованным в журнале Geology, в котором описывалась прямая связь между резкостью изгиба и миграцией рек.
На первый взгляд, точечные и контрточечные полосы выглядят очень похоже и часто сливаются друг с другом. Но противоположные бары представляют собой особую среду: по сравнению с точечными барами они имеют более мелкие отложения и более низкую топографию, что делает их более подверженными наводнениям и вмещающим озера. Эти характеристики создают уникальные экологические ниши вдоль рек. Но они также важны с геологической точки зрения, поскольку под землей сохранились древние баровые отложения, влияющие на потоки жидкостей, таких как вода, нефть и газ..
Матье Лапотр, геолог и доцент Стэнфордского университета, сказал, что признание того, что противоположные бары могут легко образовываться в извилистых реках, и наличие формулы для предсказания того, где они будут формироваться, является значительным достижением.
"В целом, результаты Сильвестра и др. имеют важное значение для ряда научных и инженерных вопросов", сказал он.
Исследование финансировал исследовательский консорциум Лаборатории количественных обломочных пород.