Термин проникновение гравитационного течения обозначает явление механики жидкости, при котором жидкость вторгается с преимущественно горизонтальным движением в отдельную стратифицированную жидкость, обычно вдоль плоскости нейтральной плавучести. Такое поведение отличает различие между вторжениями гравитационных и гравитационных течений , поскольку вторжения не ограничиваются четко определенной граничной поверхностью. [1] Как и в случае с гравитационными потоками , поток проникновения движется в пределах гравитационного поля за счет разницы плотностей, обычно достаточно небольшой, чтобы учесть приближение Буссинеска .
Разница в плотности движения между жидкостями, которая вызывает движение проникновения, может быть просто связано с химическим составом. Однако отклонения также могут быть вызваны различиями в соответствующих температурах флюидов, концентрациях растворенных веществ и взвешенных в потоках твердых частиц. [2] Примеры проникновения взвешенных частиц включают оттоки рек, нагруженных наносами, в океаны, вторжения в резервуары-отстойники сточных вод «короткого замыкания» [3] и потоки мутных потоков над гиперсолеными средиземноморскими бассейнами. [4] Существуют также примеры проникновения твердых частиц, вызванного боковым распространением термиков или шлейфов вдоль плоскостей нейтральной плавучести; такие как интрузии, содержащие металлоносные осадки, образованные из глубоководных гидротермальных источников океана. [5]Или столь же насыщенные кристаллами интрузии, образованные шлейфами внутри вулканических магматических очагов. [6] Пожалуй, самым поразительным из всех гравитационных вторжений является атмосферное гравитационное течение, образовавшееся в результате большого «плинейского» извержения вулкана. В этом случае нависающий «зонтик» вулкана является примером бокового вторжения в стратифицированную тропосферу .
Исследовать
Работа по анализу гравитационных течений, распространяющихся в пределах одного флюидного хозяина, была расширена Хойлером и Хуппером в 1980 году для рассмотрения интрузий внутри резко стратифицированных флюидов. [7] С тех пор исследователи, включая Боннеказе, сделали дальнейшие значительные аналитические и экспериментальные достижения в понимании конкретно нагруженных частицами вторжений. , et al. (1993, 1995, 1996), Rimoldi et al. (1996) и Rooij et al. (1999). По состоянию на 2012 год самый последний строгий аналитический анализ, предназначенный для определения скорости распространения классического вторжения, был выполнен Флинном и Линденом. [8] Практические эксперименты со вторжениями обычно используют обмен блокировками для изучения динамики вторжений.
Состав
Основная структура гравитационного вторжения приближена к структуре классического течения с примерно эллиптической `` головой '', за которой следует хвост, который тянется с увеличенной длиной тока, именно в задней половине интрузивной головки происходит большая часть смешивания с окружающей средой. жидкости имеет место. [9] Как и в случае гравитационных течений, вторжения демонстрируют те же «сползающие», «самоподобные» и «вязкие» фазы, что и гравитационные токи во время распространения. [3]
Рекомендации
- Перейти ↑ Simpson, JE (1997). Гравитационные течения . Кембридж: Издательство Кембриджского университета.
- ^ Монаган, Дж. Дж. (2007). «Взаимодействие гравитационного течения с интерфейсами». Ежегодный обзор гидромеханики . 39 (1): 245–61. Bibcode : 2007AnRFM..39..245M . DOI : 10.1146 / annurev.fluid.39.050905.110218 .
- ^ а б Rooij, FD; Липа, ПФ; Дазиэль, С.Б. (1999). «межфазные интрузии, вызванные отложениями и частицами». Журнал гидромеханики . 389 (1): 303–334. Bibcode : 1999JFM ... 389..303D . DOI : 10.1017 / S0022112099005078 .
- ^ Римольди, B; Александр, J .; Моррис, S (1996). «Экспериментальные течения мутности, поступающие в стратифицированную по плотности воду: аналоги турбидитов в гиперсоленых бассейнах Средиземного моря». Седиментология . 43 (3): 527–540. Bibcode : 1996Sedim..43..527R . DOI : 10.1046 / j.1365-3091.1996.d01-21.x .
- ^ Тиви, Дж. Э .; Делани-младший; Джонсон, HP; Тивей, МК (1985). «Увлечение и вертикальный перенос глубоководной воды плавучими гидротермальными шлейфами». Природа . 316 (6029): 621–625. Bibcode : 1985Natur.316..621L . DOI : 10.1038 / 316621a0 .
- ^ Кэри, С. Н.; Sigurdsson, H .; Спаркс, RS R (1998). «Экспериментальные исследования шлейфов, содержащих твердые частицы». Журнал геофизических исследований . 93 (B12): 314–349. Bibcode : 1988JGR .... 9315314C . DOI : 10,1029 / jb093ib12p15314 .
- ^ Хупперт, Герберт Э. (1980). «Гравитационные токи, входящие в двухслойную жидкость». Журнал гидромеханики . 100 (4): 739–767. Bibcode : 1980JFM ... 100..739H . DOI : 10.1017 / S0022112080001383 .
- ^ Флинн, MR; Линден, П.Ф. (2006). «Навязчивые гравитационные токи». Журнал гидромеханики . 568 : 193–202. Bibcode : 2006JFM ... 568..193F . DOI : 10.1017 / S0022112006002734 .
- ^ Лоу, Р.Дж.; Липа, ПФ; Роттман, Джеймс У. (2002). «Лабораторное исследование скоростной структуры интрузивного гравитационного течения». Журнал гидромеханики . 456 (1): 33–48. Bibcode : 2002JFM ... 456 ... 33L . DOI : 10.1017 / S0022112001007303 .