Курс седіментології - глава 4
ТРАНСПОРТУВАННЯ МАТЕРІАЛІВ
Матеріали, що утворюються під впливом ерозійних явищ, як правило, переміщуються під дією сили тяжіння та води, більш випадково під дією вітру.
1. ТРАНСПОРТУВАННЯ ЧИСТОЮ ТЯЖІСТЮ
Цей вид транспорту зустрічається в регіонах з перепадами висот, що створюють схили, і там, де механічний розпад сильний, тобто переважно в гірських і пустельних регіонах. Елекуттанья і в пустельних районах. Елементи переміщуються на невелику відстань, кілька сотень метрів, винятково на кілька км, і накопичуються в осіпчатих конусах: наприклад, в пустелі Кассе біля Коль-де-ль-Ізоарта. Вони неношені та будь-якого розміру; більші опускаються далі і утворюють бахрому конуса: встановлюється певна горизонтальна грано-класифікація. Пористість осипу велика, а просочування води добре. Цементація є швидкою, особливо в країнах з вапняком, і дає порушення ухилу кутовими елементами.
Дуже часто, наприклад, після сильних дощів, дія води додається до чистої сили тяжіння. Ситоми, що містять дрібну глинисту фазу, утворюють мутні потоки, які ковзають по схилах і можуть завдати значної шкоди. Елементи кутові, неправильно класифіковані (вільні) та упаковані в глиняну матрицю. Це повітряні «сміттєві потоки» або «потоки соліфлюкції», які можуть з’являтися в будь-якому пухкому матеріалі з дрібними елементами, розташованими на схилі та повторно іммобілізованими дощами: грунт, вулканічний попіл. Потоки соліфлюксу утворюють колювій дна долини.
Коли кількість включеної води більша, потоки стають більш текучими і переходять до "уламкової лави", що тече в руслах потоків під час грози: таким чином кемпінг Гран-Борнан (Савойя) вторгся потоком грязі, який збив ліжко потоку Борна після сильної грози в 1987 році. Води, дуже завантажені матеріалами річок пустельних країн ("ваді"), становлять проміжні потоки між поточним класичним осадком потоку та потоком уламків.
2. ТРАНСПОРТУВАННЯ ЛЕДОМ
У холодному та вологому кліматі сніг перетворюється на лід шляхом ущільнення та танення. Лід тече, як в'язка рідина, і утворює льодовик. Вантаж, що транспортується, залежить від постачання матеріалу. У горах льодовик може транспортувати осипи в такій кількості, що вони повністю покривають і приховують лід (випадок Чорного льодовика в Ойзанах). Навантаження значно менше для полярних крижаних шапок. Компетенція льодовика також велика: деякі блоки перевищують кілька метрів. Від них відмовляються, коли лід тане, і становлять "нестабільні блоки", характерні для проходження льодовиків. Приведемо тих, хто з району Ліона, привезений з Альп льодовиком Рфне під час четвертинних зледенінь.
Матеріали, що транспортуються, сильно гетерометричні та не мають розмірів. Елементи не зношуються серіями ударів між ними, як це відбувається при вітрі або водному транспорті, але вони можуть бути роздавлені між собою або об стіни долини під впливом тиску льоду, поки він не утворить " льодовикове борошно ", виготовлене з кварцу та інших дуже тонких елементів, які є легкою здобиччю для проливної або вітрової ерозії. Транспортна відстань становить кілька десятків км для гірських льодовиків, але може перевищувати сотні км для великих льодовикових систем (льодовики Гренландії).
3. ВОДНИЙ ТРАНСПОРТ
3.1 Дика вода та каналізована вода
Вода містить важкі матеріали в суспензії та елементи у розчині. Навантаження річки становить у середньому 120 грамів на елемент у розчині для 510 г на м3 суспензії. Його компетенція також набагато слабша, ніж у льодовика, і рідко перевищує кілька десятків см. Сміттєві матеріали транспортуються ще далі, оскільки вони менші, тисячі км для великих річок: встановлена поздовжня класифікація. Вони ударяють і зношуються під час транспортування. Існує два основних типи потоку:
* неканалізований потік, або "дика вода", що відповідає стоку на схилі. Ерозія важлива, але транспортна довжина невелика; дуже швидко потоки води збираються і утворюють русло. Стік з’являється після сильних дощів; вона розвинена в горах, зокрема в приймальних басейнах потоків; коли навантаження велика, вона еволюціонує в реальних грязьових потоках. Дрібні матеріали зриваються, ті, що захищені блоком, можуть бути пошкодовані, тоді вони становлять стовп під блоком, який називають "панночкою з ковпаком" або "феєрним димоходом". У пустельному кліматі грози спричиняють течії в слабоканалізованих простирадлах, або листові паводки, які охоплюють значні території, але дуже короткочасні.
* каналізовані води, які протікають одним або кількома руслами залежно від схилу, ми, як правило, говоримо про потік для схилу та сильної швидкості, про річку за схилом та низьку швидкість.
3.2 Фізичні характеристики потоку
Основними параметрами є швидкість і в'язкість рухомої рідини; вони визначають тип потоку.
а) В'язкість залежить від кількості матеріалу, що транспортується у суспензії та у розчині; він має мінімальне значення для чистої води. Це обумовлює компетентність рідини. Високий потік навантаження дуже в’язкий і може нести великі матеріали.
б) Швидкість - це функція нахилу та в’язкості рідини: на цьому ж схилі чиста вода тече швидше, ніж завантажена вода. Градієнт швидкості існує знизу, де швидкість дорівнює нулю, до поверхні, де швидкість максимальна, погіршується; поверхня, де швидкість найбільша. Глибокий потік, наприклад, кілька метрів, мало впливає на дно; навпаки, дуже поверхневий потік, декілька дециметрів, має сильну ерозійну дію на дно, яке знаходиться близько до поверхні, де висока швидкість. При швидкості, що дорівнює поверхні, ерозійна дія ваді в посушливих регіонах набагато більша, ніж у річок помірних країн.
в) Тип потоку ламінарний або турбулентний. Коли швидкість потоку мала, потоки води паралельні один одному, вектор їх швидкості однаковий: потік ламінарний. Середня швидкість дорівнює миттєвій швидкості. При високій швидкості виникають вихори, вектори швидкості змінюються за інтенсивністю, напрямком та напрямком; За мить t частинки води мають різну миттєву швидкість: потік турбулентний. Середня швидкість потоку дорівнює алгебраїчній сумі миттєвих швидкостей. Варіація миттєвої швидкості в точці визначає рух предмета на дні. Коли швидкість збільшується, предмет піднімають і переносять, коли він зменшується, він падає: предмет стрибає, зменшується, падає: предмет стрибає на дно (засолення). Зміна від ламінарного потоку до турбулентного потоку залежить від значення формули (число Рейнольдса):
H = висота води V = середня швидкість µ = в'язкість
Велика швидка річка матиме бурхливий потік.
Малюнок 4-1: Поперек водних потоків та розріз у меандрі.
Будь-яка нерівність стінки каналу та будь-яка перешкода спричиняють турбулентність. Швидкість зростає перед перешкодою, це зона ерозії, вихори, це зона ерозії, за перешкодою утворюються вихори, і матеріал може осідати в районі. Тінь (вихри за мостовими опорами, відповідальними за потоплення в річках).
3.3 Дія потоку на дні каналу
Будь-яка перешкода або нерівність на дні спричиняє місцеве збільшення швидкості, отже, ерозію. Якщо загальна швидкість потоку згодом зменшується, порожнини нижнього шару заповнюються і формуються наступними відкладеннями; вони збереглися у відбитках біля основи осадового тіла, яке дасть лавку після діагенезу. Серед багатьох фігур ерозії можна назвати флейти (відливи флейти), струми струму (формування порожнини ерозії перед перешкодою.
Рисунок 4-2: Дія нерівностей стін та перешкод на потоці. Утворення потоку і півмісяця течії .
Предмети на дні можна переміщати та накопичувати залежно від їх розміру, поточної швидкості та глибини потоку та глибини потоку. На поверхні родовища представлені конкретні форми, поточні цифри. Візьмемо приклад річки, дно якої вкрите піщинками розміром 0,2 мм. Тип фігур залежить від швидкості струму і дозволяє визначити 2 режими потоку: швидкісний, швидкий, низький, повільний.
Рисунок 4-3: Осадові фігури, що утворюються на дні відповідно до режиму потоку.
Ці осадові фігури можуть зберігатися в древніх відкладах, за винятком антидунів, збереження яких є винятковим. Їх можна знайти на поверхні лавки або на відбитках біля основи наступної лавки. Таким чином, ми зможемо знати швидкість старого потоку, його напрямок (плоске дно високої швидкості, що дає лінію деліту) та його напрямок (дисиметрія бриж і дюн).
Рисунок 4-4: Розподіл осадових фігур на дні потоку глибиною 20 см як функція швидкості.
3.4 Транспортування розчинів
Цей аспект транспортування річки часто ігнорується. Проте кількість матеріалу, що транспортується в розчині, значна. У помірному кліматі рівнинна річка транспортує більше речовини в розчині, ніж у суспензії: це випадок із Сеною, вода якої містить велику кількість промислових стоків. Загальна кількість розчинного матеріалу, що надходить річками до океанів, оцінюється в мільярди тонн на рік. Розподіл хімічних елементів відрізняється від розподілу морської води: річкова вода порівняно багатша на розчинений кремній та карбонати.
| морська вода | чиста вода | |
| Кл | 19000 | 8 |
| Br | 65 | _ |
| SO4 | 2650 | 11 |
| HCO3 | 140 | 58 |
| H3BO3 | 26 | _ |
| Mg | 1270 | 4 |
| Це | 400 | 15 |
| Старший | 8 | _ |
| К | 380 | 2 |
| Не застосовується | 10560 | 6 |
| Fe | _ | 2 |
| SiO2 | 6 | 13 |
| ВСЬОГО | 34500 | 120 ppm |
Ця різниця у складі пояснює, чому відкладення евапоритів ендоріальних басейнів, що живляться континентальними водами, мають інший склад, ніж склад прибережних лагун.
3.4 Транспортування твердих елементів
Рисунок 4-5: Діаграма Хьюстрем (спрощена).
Під час їх транспортування зерна стикаються і зношуються: це стирання. Це явище слабке для пісків; їх маса мало коливається, форма залишається більш-менш кутовою, на їх поверхні видно сліди удару нігтя. Знос дрібних частинок дорівнює нулю; з іншого боку, це важливо для гравію та гальки, які зменшуються в розмірах, розбиваючись, подрібнюючи, подрібнюючи, подрібнюючи, подрібнюючи або розчиняючись і стаючи округлими. Стирання залежить від природи та розміру гальки, енергії річки, її твердого навантаження та характеру дна її русла. приклади: дециметрові граніодіоритові гірські гірські породи стають округлими після транспортування потоку 10 км. З іншого боку, кварцові зерна розміром менше 1 мм не демонструють помітної різниці після транспортування більше 200 км.
3.6 Щільність поточного транспорту
Ця рубрика включає струми помутніння та потоки сміття. Це підводні потоки, також повітряні для сміттєвих потоків, що рухаються сильним твердим навантаженням. Оригінальні матеріали знаходяться в нестійкому положенні на схилі. Їх рух викликаний дисбалансом внаслідок надходження нових елементів, землетрусу, високоенергетичної гідродинамічної події (бурі). Потік помутніння починається раптово, він розмиває схил і відриває новий матеріал, який утворює якусь хмару, яка котиться у вирі (вихорі), розвивається і дифундує в навколишню воду. Його початкова швидкість може становити близько 50 км/год. Швидкість зменшується приблизно на 50 км/год. Потім швидкість зменшується і все осідає. Розрізняють струми низької щільності (до 150 г/л осаду) та струми високої щільності із зарядом, що досягає 250 г/л. Потік каламутності, який розпочався на узбережжі Ніцци в 1979 році і основною причиною якого було перевантаження, спричинене штучним засипанням ділянки аеропорту, перемістився на 100 км у напрямку до Корсики.
Малюнок 4-6: чашка ерозії, що утворюється струмом помутніння; Потім порожнини заповнюються і утворюють "відливки для флейти" біля основи берегів.
Концентрація сміттєвих потоків перевищує 250 г/л. Вони можуть переміщати великі брили, які підтримуються в'язкою глинистою матрицею ("опора матриці"). Вони часто супроводжують виверження вулканів вибухового типу. Проливні дощі на вулкані тягнуть попіл і неконсолідовані валуни на схилах і утворюють селеві потоки, що стікають по долинах (лахар). У 1985 році лахар після виверження Невадо-дель-Руїс забрав 20 000 життів; Невадо-дель-Руїс забрав 20 000 життів у Колумбії.
4. ТРАНСПОРТУВАННЯ ВІТРОМ