Самотечный поток осадка - Sediment gravity flow

Этот турбидит от Девонский Becke-Oese Песчаник из Германия является примером отложения от гравитационного потока наносов. Обратите внимание на полный Последовательность Баума.

А гравитационный поток наносов один из нескольких типов перенос наносов механизмы, из которых большинство геологи признать четыре основных процесса. Эти потоки различаются по доминирующим механизмам поддержки наносов,[1][2] которые может быть трудно различить, поскольку потоки могут переходить от одного типа к другому по мере того, как они развиваются вниз по склону.[3]

Механизмы поддержки осадка

Гравитационные потоки наносов представлены четырьмя различными механизмами удержания зерен в потоке во взвешенном состоянии.

  • Поток зерна - Зерна в потоке удерживаются во взвешенном состоянии за счет взаимодействия зерна с зерном, при этом жидкость действует только как смазка. По существу, столкновения зерна с зерном создают дисперсионное давление, которое помогает предотвратить выпадение зерен из суспензии. Хотя распространено в земной среды на скользких поверхностях песчаные дюны, чистые зерновые потоки в субаквальных условиях редки. Однако взаимодействие зерна с зерном в потоках высокой плотности мутности очень важно как способствующий механизм поддержки отложений.[4]
  • Сжиженный /псевдоожиженный поток - Форма в несвязных гранулированных веществах. Когда зерна в основании суспензии оседают, жидкость, которая вытесняется вверх за счет осаждения, создает давление поровой жидкости, которое может помочь приостановить зерно в верхней части потока. Приложение внешнего давления к суспензии инициирует поток. Это внешнее давление может быть приложено сейсмический удар, который может превратить рыхлый песок в высоковязкую взвесь, как в зыбучие пески. Обычно, как только поток начинает двигаться, возникает турбулентность жидкости, и поток быстро превращается в поток мутности. Говорят, что потоки и суспензии сжижаются, когда зерна оседают вниз через жидкость и вытесняют жидкость вверх. Напротив, считается, что потоки и суспензии псевдоожижаются, когда текучая среда движется вверх через зерна, тем самым временно приостанавливая их. Большинство потоков являются сжиженными, и многие ссылки на гравитационные потоки псевдоожиженных отложений на самом деле неверны и относятся к потокам сжиженного газа.[5]
  • Селевой поток или же селевой поток - Зерна поддерживаются прочностью и плавучестью матрицы. Сели и селевые потоки обладают силой сцепления, что затрудняет прогнозирование их поведения с помощью законов физики. Таким образом, эти потоки демонстрируют неньютоновский поведение.[6] Поскольку селевые потоки и селевые потоки обладают прочностью сцепления, необычно большие обломки могут буквально плавать на поверхности матрицы бурового раствора в потоке.
  • Ток мутности - Зерна задерживаются турбулентностью жидкости в потоке. Поскольку поведение токов мутности в значительной степени предсказуемо, они проявляют ньютоновский поведение, в отличие от потоков с когезионной силой (т. е. селей и селевых потоков).[6] На поведение потоков мутности в субаквальных условиях сильно влияет концентрация потока, поскольку плотно упакованные зерна в потоках с высокой концентрацией с большей вероятностью будут подвергаться столкновениям между зернами и создавать дисперсионные давления в качестве вспомогательного механизма поддержки отложений, тем самым держать дополнительные зерна во взвешенном состоянии. Таким образом, полезно различать низкую плотность и токи высокой плотности мутности.[4] А снежная лавина по существу представляет собой поток мутности, в котором воздух является поддерживающей жидкостью и взвешивает гранулы снега вместо песчинок.

Результирующие депозиты

Диаграмма, показывающая селевой поток, течение мутности и тяговые процессы в одном гравитационном потоке наносов. Образовавшееся месторождение, которое некоторые геологи называют связанным обломком, демонстрирует черты всех трех процессов.

Описание

Хотя отложения всех четырех типов механизмов поддержки наносов встречаются в природе, чистые зерновые потоки в значительной степени ограничены эоловой обстановкой, тогда как субаквальная среда характеризуется спектром типов потоков с селевыми потоками и селевыми потоками на одном конце спектра, и токи высокой и низкой плотности на другом конце. В подводных средах также полезно распознавать переходные потоки, которые находятся между потоками мутности и грязевыми потоками. Отложения этих переходных потоков упоминаются под разными названиями, некоторые из наиболее популярных - «пласты гибридных явлений (HEB)», связанные дебриты »и« пласты шлама ».[7] Снежные лавины и светящиеся лавины (газовые потоки перегретого вулканического пепла) являются примерами мутных течений в неморских условиях.

  • Зерновые отложения характеризуются укрупненно-восходящим распределением размеров зерен (обратная оценка ) внутри кровати. Это происходит из-за того, что более мелкие зерна внутри потока падают между крупными зернами во время столкновений между зернами и, таким образом, осаждаются преимущественно в основании потока.[1] Хотя потоки зерна присутствуют в наземных песчаных дюнах в виде лавин, в других местах они редки. Тем не менее, слои с обратным градиентом, возникающие в результате процессов потока зерна, действительно образуют так называемые «тяговые ковры» в нижних интервалах некоторых турбидитов высокой плотности.[4]
  • Сжиженные отложения потока характеризуются особенностями обезвоживания, такими как конструкции посуды, которые возникают в результате утечки жидкости вверх в потоке.[1] Как и потоки чистого зерна, потоки чистого сжиженного зерна редко возникают сами по себе. Однако процессы сжиженного потока очень важны, поскольку зерна в потоках мутности начинают оседать и вытеснять жидкость вверх. Эти тарельчатые конструкции и связанные с ними элементы, такие как трубы для обезвоживания, часто встречаются в турбидитах.
  • Отложения селевого потока характеризуются бимодальным распределением размеров зерен, при котором более крупные зерна и / или обломки плавают в матрице мелкозернистой глины. Поскольку илистая матрица обладает когезионной прочностью, необычно большие обломки могут плавать поверх илистого материала, составляющего матрицу потока, и, таким образом, в конечном итоге сохраняться на верхней границе пласта образовавшегося отложения.[1]
  • Текущие отложения с низкой плотностью мутности (турбидиты) характеризуются последовательностью осадочные структуры называется Последовательность Баума, которые возникают в результате уменьшения энергии в потоке (т. е. уменьшения потока) по мере того, как ток мутности движется вниз по склону.[4]
  • Текущие отложения с высокой плотностью мутности характеризуются гораздо более крупным размером зерен, чем в турбидитах с низкой плотностью, при этом базальные части отложений часто характеризуются особенностями, которые являются результатом непосредственной близости зерен друг к другу. Таким образом, признаки взаимодействия зерен (т. Е. Процессов потока зерен) и взаимодействия зерен с субстратом (т. Е. тяга ) обычно присутствуют в нижних частях этих отложений. Полные последовательности Баума редки, и обычно видны только слои Баума A и B.[4]
  • Гибридные пласты событий (HEB), переходящие между грязевыми потоками и мутными потоками, характеризуются особенностями, указывающими как на несвязное (поддерживаемое турбулентностью), так и связное (поддерживаемое грязью) течение без разделительной границы между ними. В большинстве случаев они представлены текстурами с опорой на зерно, которые переходят вверх в пласте в текстуры с опорой на грязь. Нередки случаи, когда селевые потоки и грязевые потоки переходят вниз по склону в мутные потоки, и наоборот. Кроме того, потоки внутри могут переходить вверх от одного потокового процесса к другому.[7][8]

Современные и древние примеры

Современные и древние (обнаженные) примеры отложений, образовавшихся в результате различных типов гравитационных потоков наносов.

  • Зерновые потоки (песчаные лавины) на скользящих поверхностях песчаные дюны в Келсо в Пустыня Мохаве, Калифорния

  • Блюдо конструкции в депозите (Баума А, Лоу S3) древнего потока жидких наносов, сохранившегося в обнажении.

  • Селевые потоки, заполнившие овраг после сильных штормов 2010 г. Ладакх в Гималаи.

  • Отложения селевого потока в обнажении, демонстрирующие свободно плавающие крупные обломки, взвешенные в глинистой матрице.

  • А снежная лавина представляет собой форму потока мутности, в которой воздух является поддерживающей жидкостью.

  • Мелкозернистые турбидиты в обнажениях Баума Слои B-D, нанесенные методом низкой плотности токи мутности.

  • Турбидит высокой плотности (Баума А, Лоу S1) врезание в турбидиты низкой плотности, Горы Топатопа, Калифорния.

Значимость

Гравитационные потоки наносов, в первую очередь течения мутности, но в меньшей степени селевые потоки и грязевые потоки, считаются основными процессами, ответственными за отложение песка на глубоком океанском дне. Потому что аноксический условия на глубине в глубоких океанах способствуют сохранению органическая материя, которые с глубоким захоронением и последующим созревание за счет поглощения тепла может генерировать нефть и газ, отложение песка в глубоководных условиях океана может в конечном итоге сопоставить нефтяные резервуары и материнские породы. Фактически, значительная часть нефти и газа, добываемых сегодня в мире, находится в отложениях (резервуарах), возникающих в результате гравитационных потоков наносов.[9]

Рекомендации

  1. ^ а б c d Миддлтон, Г. И Хэмптон, М.А. (1973). «Гравитационные течения наносов: механика течения и отложения». Турбидиты и глубоководная седиментация. Тихоокеанская секция Общества экономических палеонтологов и минералогов. Краткие конспекты лекций, стр. 1–38.
  2. ^ Постма, Г. (1986). «Классификация наносов самотечных отложений по условиям потока во время отложения» (PDF). Геология. Геологическое общество Америки. 14 (4): 291–294. Bibcode:1986Гео .... 14..291П. Дои:10.1130 / 0091-7613 (1986) 14 <291: cfsgdb> 2.0.co; 2. Получено 6 декабря 2011.
  3. ^ Вишер, Г.С. (1999). Стратиграфические системы: происхождение и применение. 1. Академическая пресса. 521. ISBN  978-0-12-722360-5. Получено 28 декабря 2011.
  4. ^ а б c d е Лоу, Д. (1982). «Гравитационные потоки наносов: II. Модели осадконакопления с особым акцентом на отложениях потоков высокой плотности мутности». Журнал осадочной петрологии. Общество экономических палеонтологов и минералогов. 52: 279–297. Дои:10.1306 / 212f7f31-2b24-11d7-8648000102c1865d.
  5. ^ Лоу, Д. (1976). «Подводные потоки сжиженных и псевдоожиженных наносов и их отложения». Седиментология. 23 (3): 285–308. Bibcode:1976Седим..23..285л. Дои:10.1111 / j.1365-3091.1976.tb00051.x.
  6. ^ а б Гани, М.Р. (2004). «От мутного к прозрачному: простой подход к гравитационным потокам наносов и их отложениям». Осадочная запись. Публикация Общества осадочной геологии SEPM. 2 (3 (сентябрь)): 4–8. Дои:10.2110 / sedred.2004.3.4.
  7. ^ а б Хотон, П., Дэвис, К., Маккаффри, В., и Баркер, С. (2009). «Отложения гибридных наносов самотеком - классификация, происхождение и значение». Морская и нефтяная геология. Эльзевир. 26 (10): 1900–1918. Дои:10.1016 / j.marpetgeo.2009.02.012.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  8. ^ Хэмптон, М.А. (1972). «Роль подводных селевых потоков в создании токов мутности». Журнал осадочной петрологии. 42: 775–793. Дои:10.1306 / 74d7262b-2b21-11d7-8648000102c1865d.
  9. ^ Веймер П. и Линк М. Х., ред. (1991). Сейсмические фации и осадочные процессы подводных вееров и турбидитовых систем. Springer-Verlag. 447 с.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь) CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)

Смотрите также