河川堆積プロセス

地理学と地質学において、河川堆積作用または河川堆積物輸送は、河川や小川、および堆積物によって形成された堆積物と地形に関連付けられています。河川堆積作用は、さざ波や砂丘の形成、フラクタル状の浸食パターン、自然河川システムの複雑なパターン、氾濫原の発達や鉄砲水の発生につながる可能性があります。水は密度と粘性の両方が高いため、水によって運ばれる堆積物は空気によって運ばれる堆積物よりも大きくなります。一般的な河川では、運ばれる最大の堆積物は砂と砂利の大きさですが、より大きな洪水では玉石や巨石さえも運ばれることがあります。小川または河川が氷河、氷床、または氷冠に関連付けられている場合は、周氷河流や氷河湖決壊洪水の場合のように、氷河流または流氷河という用語が使用されます。^{[1] [2]}河川堆積プロセスには、堆積物の動きと河床の侵食または堆積が含まれます。^{[3] [4]}

川床を横切る水の動きは、川床に直接せん断応力を及ぼします。基質の凝集力が及ぼされるせん断応力よりも低い場合、または川床がそのような応力によって流動化される可能性のある緩い堆積物で構成されている場合、川床は清水の流れによってのみ低下します。さらに、川が大量の堆積物を運ぶ場合、この物質は川床の摩耗を増す道具として作用する可能性があります（摩耗）。同時に、破片自体が磨耗し、より小さく丸くなります（摩耗）。

河川の堆積物は、掃流土砂（河床近くを移動する粗い破片）または懸濁土砂（水中で運ばれる細かい破片）として運ばれます。溶解物質として運ばれる成分もあります。

それぞれの粒径には、粒子が動き始める特定の流速があり、これをエントレインメント速度と呼びます。しかし、粒子と川底の間の摩擦が減少（または除去）されるため、速度がエントレインメント速度を下回ったとしても、粒子は輸送され続けます。最終的に、速度は粒子が堆積するのに十分低くなります。これは、ヒュルストローム曲線によって示されます。

川は全長にわたって、川底から岩や土の固形粒子を絶えず拾い上げ、落としています。川の流れが速い場所では、落とした粒子よりも拾い上げた粒子の方が多いです。川の流れが遅い場所では、落とした粒子よりも拾い上げた粒子の方が多いです。落とした粒子が多い地域は沖積平野または氾濫原と呼ばれ、落とした粒子は沖積層と呼ばれます。

小さな川でも沖積堆積物は形成されますが、地質学的に重要な大きな沖積堆積物は、大河の 氾濫原や三角州で見つかります。

大河川が運ぶ物質の量は膨大です。ミシシッピ川は年間4億600万トンの堆積物を海に運び、^[5]黄河は7億9600万トン、イタリアのポー川は6700万トンと推定されています。^[6]多くの川の名前は、運ばれる物質が水に与える色に由来しています。たとえば、中国の黄河は川が運ぶ堆積物の色にちなんで名付けられ、^[7]白ナイル川は川が運ぶ粘土にちなんで名付けられています。

主な河川プロセスの種類は次のとおりです。

主要な河川（川や小川）の堆積環境には以下のものがあります。

• デルタ（河川と海洋の中間環境とも言える）
• ポイントバー
• 扇状地
• 網状河川
• オックスボウ湖
• 堤防
• 滝

河川は流れの中に堆積物を運びます。この堆積物は、粒子の上向きの速度（抗力と揚力）と粒子の沈降速度のバランスに応じて、流れの中のさまざまな場所に存在する可能性があります。これらの関係は、堆積物の沈降速度（落下速度）と上向きの速度の比であるルース数について次の表に示されています。^{[8] [9]}

$${\displaystyle {\textbf {Rouse}}={\frac {\text{Settling velocity}}{\text{Upwards velocity from lift and drag}}}={\frac {w_{s}}{\kappa u_{*}}}}$$

どこ

• ${\displaystyle w_{s}}$沈降速度は
• ${\displaystyle \kappa }$フォン・カルマン定数
• ${\displaystyle u_{*}}$せん断速度は

上昇速度が沈降速度とほぼ等しい場合、堆積物は完全に浮遊物として下流に運ばれます。上昇速度が沈降速度よりはるかに遅いが、堆積物が移動するのに十分な速さである場合（動きの開始を参照）、堆積物は転がり、滑り、跳躍（流れに飛び込み、短い距離を運ばれて再び沈降する）によって底質として河床に沿って移動します。上昇速度が沈降速度よりも速い場合、堆積物は洗浄物として流れの高いところまで運ばれます。^[10]

一般に、流れの中にはさまざまな粒子サイズが存在するため、特定の流れの条件では、さまざまなサイズの物質が流れのすべての領域を移動するのが一般的です。

堆積物の動きによって、川床や河床にさざ波、砂丘、反砂丘などの自己組織化構造が形成されることがあります。これらの河床形態は堆積岩に保存されることが多く、堆積物を堆積させた流れの方向と大きさを推定するために使用できます。

地表流は土壌粒子を侵食し、斜面下方へ運ぶことがあります。地表流に伴う侵食は、気象条件や流れの状況に応じてさまざまな方法で発生する可能性があります。

• 雨滴の最初の衝撃で土壌が剥がれる現象を雨しぶきによる浸食といいます。
• 地表流が堆積物の巻き込みを直接引き起こすが、溝を形成しない場合は、「面状侵食」と呼ばれます。
• 流れと基質が流路形成を許す場合、溝が形成されることがあります。これは「溝侵食」と呼ばれます。

• 水域
• チャネルパターン
• ソート
• 河川地形の一覧