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 горных 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 ложных форм
Слоистые образования вездесущи 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, но не исключающие друг друга [2] модели инициирования образования пласта: инициирование дефекта и мгновенное инициирование.
Возникновение дефекта
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, образуя таким образом поля пластов. Считается, что происхождение дефектов связано с пакетами шпилечных вихревых структур. [6] Эти когерентные турбулентные структуры приводят к появлению коридоров уноса на подвижном слое, образуя линии зерен, которые взаимодействуют с полосками с низкой скоростью, вызывая 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 потоку, в то время как скопления зерен быстро превращаются в небольшие пласты.
Мгновенное инициирование
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 самопроизвольно. [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 шевроноподобная структура реорганизуется, чтобы сформировать будущие гребни пластов. Venditti et al. (2006), [8] : 1, основанная на более ранней модели Лю (1957), предположила, 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 когерентного турбулентного потока, поскольку пространственно-временные случайные события должны фиксироваться на месте, чтобы генерировать перекрестную штриховку. Более того, нет четкого объяснения влияния турбулентности на формирование пластов, так как они могут возникать и при ламинарных потоках . Важно отметить, что исследования ламинарных пластов использовали усредненные по времени условия потока для определения степени турбулентности , указывая число Рейнольдса в ламинарном режиме. Однако мгновенный процесс, такой как всплеск и развертка, которые нечасты при низком числе Рейнольдса, но все же присутствуют, могут быть движущими механизмами для создания пластов. Образование 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 низких скоростях переноса наносов должна объяснять образование дефектов и пластов в случаях, когда поток не является турбулентным.
Фазовые диаграммы пластовой формы
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 движется 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) в качестве инструмента для реконструкции палеосреды из известного пласта. состояние или осадочная структура. 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.
Слои против потока
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 | Кровать | Возможность сохранения | Советы по идентификации |
Ниже | |||
Нижняя плоская кровать | Высокая | Плоские пластинки, почти полное отсутствие тока | |
Следы ряби | Высокая | Мелкие волнистости в сантиметрах | |
Песчаные волны | От среднего до низкого | Редкие, длиннее волны, чем рябь | |
Дюны / Мегариппы | Высокая | Крупная рябь метрового масштаба | |
Верхний | |||
Кровать верхняя | Высокая | Плоские пластинки, +/- ровные зерна ( линии разделения ) | |
Antidunes | Низкий | Вода в фазе с формой пласта, низкий угол, тонкие пластинки | |
Бассейн и желоб | Очень низкий | Преимущественно эрозионные особенности |
Эта диаграмма предназначена для общего использования, поскольку 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 можно также проиллюстрировать схематично:
Типы кроватных форм
Нижняя плоскость кровати
«Нижнее плоское русло» относится к плоской конфигурации русла реки, которое образуется за счет низких скоростей переноса наносов . [11]
Верхняя плоская кровать
Элементы «пласта в 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]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ 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 .
- ^ а б Перилло, Маурисио М. (2013). Течение, перенос наносов и формы пластов при комбинированных потоках (доктор философии). Университет Иллинойса в Урбана-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 .
- ^ Грасс, 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.
- ^ а б 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 Venditti, 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 Venditti, 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 пластов с комбинированным потоком». 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
- ^ а б 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.