Линия разделения (также известная как линеация тока или первичная линия течения ) представляет собой тонкую осадочную структуру, в которой песчинки выровнены по параллельным линиям или канавкам на поверхности тела песка (или литифицированы как песчаник ). [1] Ориентация линии используется в качестве индикатора палеотока , хотя точное направление потока (т.е. вверх по течению или вниз по течению) часто невозможно определить. Они также являются первичным индикатором нижней части пласта верхнего режима потока .
Описание [ править ]
Линия разделения - это осадочная структура, обычно встречающаяся на поверхности песчаников с параллельными слоями. Он совмещен с текущим направлением, выравнивание растягивается местами на несколько квадратных метров. [2] Линия образована плоскими параллельными гребнями, разделенными углублениями или бороздками. Высота гребней редко превышает несколько диаметров зерен. В профиль впадины плоскодонные, гребни округлые. Гряды и впадины расположены эшелонированно, так что ниже по течению гребни переходят в понижения и наоборот. Поперечное расстояние между отдельными выступами обычно варьируется от 0,59 до 1,25 сантиметра. Длина, а также расстояние между гребнями увеличивается с увеличением размера зерна.: в мелкозернистых песках длина гребней составляет от 3,5 до 12 сантиметров, а в среднезернистых песках они могут достигать 30 сантиметров в длину. Таким образом, длина гребней в 5-20 раз превышает расстояние между ними в поперечном направлении. Фракция крупного (r) осадка накапливается в гребнях, тогда как темные тяжелые минералы и следы слюды занимают промежуточное положение между гребнями и бороздками.
Ткань [ править ]
Статистические исследования пространственного расположения песчинок ( ткани ) показывают, что в горизонтальной плоскости длинные оси песчинок образуют два симметричных максимума, ориентированных под углом от 10 до 20 ° к направлению течения. В вертикальной плоскости эти максимумы наклонены под углом от 8 до 10 ° к направлению течения, и песчинки имеют черепичный разрез .
Генезис конструкции [ править ]
Между тем широко распространено мнение, что разделительные линии образуются в турбулентном вязком пограничном слое непосредственно над границей раздела наносов и воды. [3] За формирование структур отвечают цепочки полосатых вихрей в пограничном слое. Нисходящие эти полосыначинают постепенно отрываться от поверхности отложений, пока в конце концов не «лопнут». Когда это происходит, жидкость устремляется внутрь с обеих сторон. Этот циклический процесс подъема, разрыва и напора жидкости вызывает напряжение сдвига на поверхности осадка, которое в конечном итоге находит свое выражение в пространственном расположении зерен осадка. В конце концов, именно этот боковой напор жидкости «сметает» зерна в канавках и повторно осаждает их длинными параллельными гребнями под поднимающимися турбулентностями. Этот ритмический процесс известен как всплеск и развертка .
Способ возникновения [ править ]
Линия разделения ограничивается крупными илами, а также мелкозернистыми и среднезернистыми песками (т.е. размером зерен от 16 до 500 мкм). [4] Эта структура очень редко встречается в более грубых отложениях. С гидравлической точки зрения это характерно для нижней части режима верхнего плоского дна и является результатом довольно высоких скоростей течения от 0,6 до 1,3 метра в секунду.
Линия разделения формируется в очень разных условиях осадконакопления . Структура чаще всего встречается на пляже, где она образуется в плоских влажных осадках из-за переката . Линия разделения также может быть создана в осушающих приливных каналах. [5] Геологические образования, такие как, например, Старый красный песчаник или Бунтсандштейн, также свидетельствуют о мелководном морском характере. [6] Линия разделения была описана даже по турбидитам . [7] Однако структура не ограничивается только морской средой, она также может образовываться в речных отложениях, особенно наточечные бары .
Расставание шаг линейной ориентировки , [8] , который характеризуется шагом, как разделяющие поверхности, сообщается на Banerjee из Vārves откладывается в ледниковых озерах . [9]
Линия разделения даже была искусственно воспроизведена в гидравлических экспериментах. [10] [11]
Примечание: в морской среде разделительная линия не обязательно должна быть связана исключительно с режимом верхнего плоского дна, например, сообщалось об этом со стороны эрозионного слоя ряби , мегаполисов и дюн . Это означает, что структура может формироваться уже при более низких скоростях течения.
Из-за своего разнообразия и довольно широкого распространения линия разделения не является единодушным индикатором для обстановок осадконакопления.
Теоретические соображения [ править ]
Чтобы получить выражение для поперечного шага линии разделения, полезно начать с закона квадратичного напряжения:
τ = 1/8 * f * ρ * U м 2
Напряжение сдвига τ , оказываемый ток в пограничном слое пропорционален квадрату скорости течения У. Дарси-Вейсбы коэффициент трения ф и плотность текучей среды р являются константами.
Эмпирические исследования нашли безразмерное значение Z = 100 для параллельных полос / гребней. Это можно приравнять:
Z = 100 = ρ / η * U t * λ
где λ представляет собой измеренное расстояние, U t скорость сдвига и η вязкость жидкости.
Также имеем следующее равенство:
U t = (τ / ρ) 1/2, что дает после решения относительно τ:
τ = U t 2 * ρ
После приравнивания двух выражений для τ и некоторых перестановок получаем выражение для поперечного расстояния λ:
λ = 100 * (η / ρ) * (8 / U м 2 * f) 1/2
Подставляя следующие реалистичные значения, мы получаем для λ:
η = 1,06 * 10 −3 [Па * с]
ρ = 1000 [кг / м 3 ]
f = 0,01
U m = 1 [м / с]
λ = 100 * 1,06 * 10 −6 * (800) 1/2 = 1,06 * 10 −4 * 28,28
λ = 2,998 * 10 −3 [м]
Расчетное поперечное расстояние λ составляет 3 миллиметра. Это значение довольно близко согласуется с экспериментальными значениями, измеренными Алленом, которые, тем не менее, обычно в 2–4 раза выше. Расхождение можно объяснить, если предположить, что только сильно развитые полосы оставляют заметный гребень.
Выводы [ править ]
Линия разделения - очень хороший индикатор направления господствующего течения (и, следовательно, также хороший индикатор палеотока ). [12] Кроме того, анализ структуры зерна приводит к определению направления молодости в осадочной последовательности. Гидравлический режим нижней части верхнего плоского ложа относительно быстрых течений характеризуется разделительной линией.
Ссылки [ править ]
- ^ Боггс, С., Принципы седиментологии и стратиграфии, 3-е изд., Стр. 125–126
- ^ Аллен, JRL (1964a). Седиментология, 3 , стр. 89 - 108
- ^ Аллен, JRL (1970 г). Физические процессы седиментации. Аллен и Анвин, Лондон
- Перейти ↑ Picard, MD, Hulen, JB (1969). Геол. Soc. Являюсь. Бюл., 80 , стр. 2631–2636
- ^ Райт, П. (1976). Седиментология, 23 , стр. 705 - 712
- ^ Brynhi, И. (1978). Norsk Geol. Тидсскр., 58 , стр. 273 - 300
- ^ Стэнли, ди-джей (1974). Бык. Cent. Речь. По, 8 , стр. 351 - 371
- ^ McBride, EF & Yeakel, LS (1963). Связь линий пробора и рок-ткани. J. Sediment. Бензин., 33 , стр.779 - 782
- Перейти ↑ Banerjee, I. (1973). Бык. Геол. Серв. Кан., № 226, стр. 1 - 44
- ^ Karcz, И. (1974). Речная геоморфология. Государственный университет Нью-Йорка, Бингемтон, стр. 149 - 173. Под редакцией М. Морисавы
- ^ Mantz, PA (1978). Формы слоев, образованные мелкими, несвязными, зернистыми и чешуйчатыми отложениями при докритических потоках воды. Седиментология, 25 , стр. 83 - 103
- ^ Шелтон, JW et al. (1974). Направленные элементы в отложениях плетисто-извилистого ручья, река Симаррон, Северо-Центральная Оклахома. J. Sediment. Бензин., 44 , стр.742 - 749
