Bedform это функция , которая складывается на границе раздела жидкости и подвижной постели, результат материала слоя перемещается потоком жидкости. Примеры включают рябь и дюны на дне реки . Формы пластов часто сохраняются в летописи пород в результате присутствия в обстановке осадконакопления . Формы пластов часто характерны для параметров потока [1] и могут использоваться для определения глубины и скорости потока, и, следовательно, числа Фруда .
Инициирование форм кровати [ править ]
Слои повсеместно присутствуют во многих средах (например, речных, эоловых, ледниково-флювиальных, дельтовых и глубоководных), хотя до сих пор ведутся споры о том, как они развиваются. Существуют две отдельные, хотя и не исключающие друг друга [2] модели инициирования образования пласта: инициирование дефекта и мгновенное инициирование.
Возникновение дефекта [ править ]
Теория дефектов предполагает, что турбулентные волны, возникающие в турбулентных потоках [3] [4], увлекают отложения [5], которые при осаждении создают дефекты в несвязном материале. Эти отложения затем распространяются вниз по потоку посредством процесса разделения потока, тем самым образуя поля пластов. Считается, что происхождение дефектов связано с пакетами шпилечных вихревых структур. [6] Эти когерентные турбулентные структурыобразуют коридоры уноса на подвижном слое, образуя линии зерен, которые взаимодействуют с полосками, идущими на малой скорости, создавая агломерацию зерен. При достижении критической высоты зерен происходит разделение потока по новой структуре. Осадок будет размываться близко от точки повторного прикрепления и откладываться ниже по потоку, создавая новый дефект. Таким образом, этот новый дефект вызовет образование другого дефекта, и процесс будет продолжаться, распространяясь вниз по течению, в то время как скопления зерен быстро превращаются в небольшие пласты.
Мгновенное инициирование [ править ]
В общем, теория распространения дефектов играет большую роль при низких скоростях переноса наносов, поскольку при высоких скоростях дефекты могут смываться, и формы пласта обычно возникают по всему пласту спонтанно. [7] [8] Venditti et al. (2005) [7] : 1 сообщают, что мгновенное инициирование начинается с образования перекрестной штриховки, которая приводит к шевронным формам, которые мигрируют независимо от структуры рисунка. Эта шевронная структура реорганизуется, чтобы сформировать будущие гребни пластов. Venditti et al. (2006), [8] : 1основанный на более ранней модели Лю (1957), предположил, что мгновенное инициирование является проявлением межфазной гидродинамической нестабильности типа Кельвина-Гельмгольца между высокоактивным псевдожидкостным слоем осадка и флюидом над ним. Кроме того, Venditti et al. (2005) [7] : 2 подразумевают, что нет никакой связи между мгновенным инициированием и структурами когерентных турбулентных потоков, поскольку пространственно-временные случайные события должны фиксироваться на месте, чтобы генерировать перекрестную штриховку. Более того, нет четкого объяснения влияния турбулентности на формирование пластов, поскольку они могут возникать и при ламинарных потоках.. Важно отметить, что в исследованиях ламинарных форм пласта использовались усредненные по времени условия потока для определения степени турбулентности , что указывает на число Рейнольдса в ламинарном режиме. Однако мгновенный процесс, такой как всплеск и развертка, которые нечасты при низком числе Рейнольдса, но все еще присутствуют, могут быть движущими механизмами для создания пластов. Образование пластов пластов в ламинарных потоках все еще является предметом дискуссий в научном сообществе, поскольку, если это правда, это предполагает, что должны быть другие процессы для развития дефектов, кроме предложенного Бестом (1992). [6] : 1 Эта альтернативная модель развития пластов при низком переносе наносов. Скорость должна объяснять образование дефектов и гряд в случаях, когда поток не является турбулентным.
Фазовые диаграммы пласта [ править ]
Диаграммы фаз или устойчивости определяются как графики, которые показывают режимы существования одного или нескольких стабильных состояний слоя. Стабильность слоя может быть определена, когда форма слоя находится в равновесии и не изменяется во времени для тех же условий потока. Эту неизменность во времени не следует путать со статической морфологией или замороженным равновесием; напротив, пласт перемещается и регулируется в динамическом равновесии с потоком и переносом наносов для этих конкретных условий. Эти фазовые диаграммы [1] : 1 [9]используются для двух основных целей: i) для прогнозирования состояний пласта при известных условиях потока и переноса наносов, и, ii) как инструмент для реконструкции палеосреды на основе известного состояния пласта или осадочной структуры. Несмотря на большую полезность таких диаграмм, их очень сложно построить, что делает их неполными или очень трудными для интерпретации. Эта сложность заключается в количестве переменных, необходимых для количественной оценки системы.
Кровельные формы против потока [ править ]
Типичные однонаправленные представляют собой пласты скорости конкретного потока, предполагая , что типичные отложения (пески и илы) и глубину воды, а также блок - схема , такие как ниже , может быть использована для интерпретации обстановки осадконакопления , [10] с увеличением скорости воды , спускаясь диаграммой.
| Режим потока | Форма кровати | Возможность сохранения | Советы по идентификации |
| Ниже | |||
| Нижняя плоская кровать | Высоко | Плоские пластинки, почти полное отсутствие тока | |
| Следы ряби | Высоко | Мелкие волнистости сантиметрового масштаба | |
| Песчаные волны | От среднего до низкого | Редкие, длиннее волны, чем рябь | |
| Дюны / Мегариппы | Высоко | Крупная рябь метрового масштаба | |
| Верхний | |||
| Кровать верхняя | Высоко | Плоские пластинки, +/- ровные зерна ( линии разделения ) | |
| Antidunes | Низкий | Вода в фазе с формой пласта, низкий угол, тонкие пластинки | |
| Бассейн и желоб | Очень низкий | В основном эрозионные особенности |
Эта диаграмма предназначена для общего использования, потому что изменения размера зерен и глубины потока могут изменить имеющуюся форму пласта и пропустить ее в определенных сценариях. Двунаправленные среды (например, приливные отмели) создают аналогичные формы пластов, но переработка отложений и противоположные направления потока усложняют структуры.
Эту последовательность форм кровати также можно проиллюстрировать схематично:
Типы кроватных форм [ править ]
Нижняя плоскость кровати [ править ]
«Нижнее плоское русло» относится к плоской конфигурации русла реки, которое образуется за счет низкой скорости переноса наносов . [11]
Кровать в верхней плоскости [ править ]
Элементы «дна верхней плоскости» плоские и характеризуются однонаправленным потоком с высокой скоростью переноса наносов как нагрузки на пласт, так и в виде подвешенной нагрузки . Условия верхнего слоя слоя могут создавать линии разделительного тока , которые обычно представляют собой тонкие полосы на поверхности слоя из-за потока высокой энергии. [11]
См. Также [ править ]
- Бурный турбулентный поток
- Седиментация
- Осадочные структуры
Ссылки [ править ]
- ^ а б Саутард, JB (1991). «Экспериментальное определение устойчивости грядки». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 19 : 423–455. Bibcode : 1991AREPS..19..423S . DOI : 10.1146 / annurev.ea.19.050191.002231 .
- ^ a b Перилло, Маурисио М. (2013). Течение, перенос наносов и формы пластов при смешанных потоках (доктор философии). Университет Иллинойса в Урбане-Шампейн.
- ^ Уиллмарт, WW; Лу, СС (1972). «Структура напряжения Рейнольдса у стенки». Журнал гидромеханики . 55 (1): 65–92. Bibcode : 1972JFM .... 55 ... 65 Вт . DOI : 10.1017 / S002211207200165X .
- ^ Лу, СС; Уиллмарт, WW (1973). «Измерения структуры напряжения Рейнольдса в турбулентном пограничном слое». Журнал гидромеханики . 60 (3): 481–511. Bibcode : 1973JFM .... 60..481L . DOI : 10.1017 / S0022112073000315 .
- Перейти ↑ Grass, AJ (1983). «Влияние турбулентности пограничного слоя на механику переноса наносов». В Шумере, БМ; Мюллер, А. (ред.). Механика переноса наносов . А.А. Балкема. С. 3–18.
- ^ a b Бест, JL (1992). «О захвате наносов и возникновении дефектов пласта: выводы из последних разработок в области исследования турбулентного пограничного слоя». Седиментология . 39 (5): 797–811. Bibcode : 1992Sedim..39..797B . DOI : 10.1111 / j.1365-3091.1992.tb02154.x .
- ^ а б в Вендитти, JG; Церковь, Массачусетс; Беннет, SJ (2005). «Зарождение грядки с плоского песчаного слоя». Журнал геофизических исследований . 110 : F01009. Bibcode : 2005JGRF..110.1009V . DOI : 10.1029 / 2004jf000149 .
- ^ а б Вендитти, JG; Церковь, Массачусетс; Беннет, SJ (2006). «О межфазной нестабильности как причине поперечных докритических пластов» . Исследование водных ресурсов . 42 : W07423. Bibcode : 2006WRR .... 42.7423V . DOI : 10.1029 / 2005wr004346 .
- ^ Perillo, Mauricio M .; Бест, Джеймс Л .; Гарсия, Марсело Х. (2014). «Новая фазовая диаграмма для комбинированных пластов». Журнал осадочных исследований . 84 : 301–313. Bibcode : 2014JSedR..84..301P . DOI : 10,2110 / jsr.2014.25 .
- ^ Протеро, Д. Р. и Шваб, Ф., 1996, Геология осадочных пород, стр. 45-49, ISBN 0-7167-2726-9
- ^ a b Клаус К. Э. Нойендорф; Джеймс П. Мель младший; Джулия А. Джексон, ред. (2005). Глоссарий геологии . Александрия: Американский геологический институт. п. 382. ISBN. 0-922152-76-4.
