Курс по седиментология - глава 4
ТРАНСПОРТ НА МАТЕРИАЛИ
Материалите, получени от ерозионни явления, обикновено се движат под действието на гравитацията и водата, по-случайно под действието на вятъра.
1. ТРАНСПОРТ С ЧИСТА ГРАВИТАЦИЯ
Този начин на транспорт се среща в региони с височинни разлики, създаващи склонове, и където механичното разпадане е силно, тоест главно в планинските и пустинните райони. Елекутаня и в пустинните райони. Елементите се преместват на кратко разстояние, няколкостотин метра, по изключение на няколко километра и се натрупват в конуси от сипеи: например тези от Пустата касета в Col de l'Izoart. Те са неносени и от всякакъв размер; по-големите се спускат по-нататък и образуват ресни на конуса: установява се определена хоризонтална грано-класификация. Порьозността на сипея е голяма, а просмукването на водата добро. Циментирането е бързо, особено във варовикови страни, и дава пробив в наклона с ъглови елементи.
Много често, след обилни дъждове например, действието на водата се добавя към чистата гравитация. Сипеите, съдържащи фина глинеста фаза, образуват кални потоци, които се плъзгат по склонове и могат да причинят значителни щети. Елементите са ъглови, погрешно класифицирани (разхлабени) и опаковани в глинена матрица. Това са въздушните „потоци от отломки“ или „потоци на солифукция“, които могат да се появят във всеки насипен материал с фини елементи, разположени на наклон и повторно обездвижени от дъждовете: почва, вулканична пепел. Солифлуксийните потоци образуват колувиума на дъното на долината.
Когато количеството вложена вода е по-голямо, потоците са по-течни и преминават към "отломки от лава", течащи в коритата на пороите по време на гръмотевична буря: по този начин къмпингът в Гранд Борнан (Савойя) е нападнат от кален поток, който събори коритото на пороя Борн след силна гръмотевична буря през 1987 г. Водите, много натоварени с материали от реките на пустинните страни ("вади"), представляват междинни потоци между сегашния класически проект на поток и отломките.
2. ТРАНСПОРТ С ЛЕД
В студен и влажен климат снегът се превръща в лед чрез уплътняване и топене. Ледът тече като вискозна течност и образува ледник. Транспортираният товар зависи от доставката на материал. В планините ледникът може да транспортира сипеи в такова количество, че те напълно да покрият и скрият леда (случаят с Черния ледник в Ойзанс). Натоварването е много по-малко за полярните ледени шапки. Компетентността на ледника също е голяма: някои блокове надвишават няколко метра. Те са изоставени, когато ледът се стопи и съставляват „непостоянни блокове“, характерни за преминаването на ледниците. Нека цитираме тези от района на Лион, донесени от Алпите от ледника Рен по време на кватернерните заледявания.
Транспортираните материали са силно хетерометрични и не показват оразмеряване. Елементите не се износват от поредица от удари помежду им, както се случва при вятър или воден транспорт, но те могат да бъдат смачкани помежду си или в стените на долината под въздействието на натиска на леда, докато той образува " ледниково брашно ", изработено от кварц и други много фини елементи, които са лесна плячка за проливна или ветрова ерозия. Транспортното разстояние е няколко десетки км за планински ледници, но може да надвишава 100 км за големи ледникови системи (ледници Гренландия).
3. ВОДЕН ТРАНСПОРТ
3.1 Дива вода и канализирана вода
Водата носи важни материали в суспензия и елементи в разтвор. Натоварването на река е средно 120 грама на елемент в разтвор за 510 g на m3 суспензия. Неговата компетентност също е много по-слаба от тази на ледника и рядко надхвърля няколко десетки см. Отпадъчните материали се транспортират дори по-далеч, тъй като те са по-малки, хиляди километри за големи реки: установена е надлъжна класификация. Те шокират и се износват по време на транспортиране. Има два основни типа потоци:
* неканализиран поток или "дива вода", съответстващ на оттичане по наклон. Ерозията е важна, но транспортната дължина е малка; много бързо водните потоци се събират и образуват канал. Оттокът се появява след обилни дъждове; тя е развита в планините, по-специално в приемните басейни на пороите; когато натоварването е голямо, тя се развива в реални кални потоци. Фините материали се откъсват, тези, които са защитени от блок, могат да бъдат пощадени, след което те представляват стълб под блока, наречен "млада дама с капак" или "приказен комин". В пустинен климат гръмотевичните бури предизвикват потоци в слабо канализирани листове, или листни наводнения, които обхващат големи площи, но са много краткотрайни.
* канализирани води, които текат в един или повече канали в зависимост от наклона, обикновено говорим за порой за наклон и силна скорост, за река за наклон и ниска скорост.
3.2 Физически характеристики на потока
Основните параметри са скоростта и вискозитетът на движещата се течност; те определят вида на потока.
а) Вискозитетът зависи от количеството материал, транспортиран в суспензия и в разтвор; има минимална стойност за чиста вода. Това обуславя компетентността на течността. Потокът с голямо натоварване е много вискозен и може да носи големи материали.
б) Скоростта е функция на наклона и вискозитета на течността: на същия наклон чистата вода тече по-бързо от натоварената вода. Съществува градиент на скоростта от дъното, където скоростта е нула, до повърхността, където скоростта е максимална, се влошава; повърхността, където скоростта е най-голяма. Дълбокият поток, например няколко метра, има малък ефект върху дъното; напротив, много повърхностният поток, няколко дециметра, има силно ерозивно действие върху дъното, което е близо до повърхността, където скоростта е висока. При скорост, равна на повърхността, ерозивното действие на вади в сухите райони е много по-голямо от това на реките в умерените страни.
в) Типът на потока е ламинарен или турбулентен. Когато скоростта на потока е малка, водните потоци са успоредни един на друг, векторът им на скоростта е един и същ: потокът е ламинарен. Средната скорост е равна на моментната скорост. При висока скорост се появяват вихри, векторите на скоростта се различават по интензивност, посока и посока; В един момент t водните частици имат различни моментни скорости: потокът е бурен. Средната скорост на потока е равна на алгебричната сума на моментните скорости. Вариацията на моментната скорост в дадена точка определя движението на обект на дъното. Когато скоростта се увеличи, обектът се вдига и отнася, когато намалява, пада: обектът скача намалява, пада: обектът скача на дъното (осоляване). Промяната от ламинарен поток към турбулентен поток зависи от стойността на формулата (число на Рейнолдс):
H = височина на водата V = средна скорост µ = вискозитет
Голяма бърза река ще има бурен поток.
Фигура 4-1: Пресичане на водни потоци и изрязване в меандър.
Всяка неравномерност в стената на канала и всяка пречка причиняват турбуленция. Скоростта се увеличава пред препятствието, това е зона на ерозия, вихри, тя е зона на ерозия, вихри се образуват зад препятствието и материалът може да се отлага в района. Сянка (случай на вихри зад мостови стълбове, отговорни за удавяне в реки).
3.3 Действие на поток в дъното на канал
Всяко препятствие или неравномерност в дъното причинява локално увеличение на скоростта, следователно ерозия. Ако общата скорост на потока впоследствие намалее, дънните кухини се запълват и формоват от следващите отлагания; те са запазени в отпечатъци в основата на седиментното тяло, което ще даде пейка след диагенезата. Сред многото фигури на ерозия могат да се цитират флейтите (флейта), токовете на тока (формоване на кухина на ерозия пред препятствие.
Фигура 4-2: Действие на неравности по стените и препятствия върху поток. Образуване на поток и полумесец на течение .
Обектите на дъното могат да се преместват и натрупват в зависимост от техния размер, скоростта на тока и дълбочината на потока и дълбочината на потока. Повърхността на находището представя конкретни форми, настоящите цифри. Да вземем за пример река, чието дъно е покрито с пясъчни зърна с размер 0,2 мм. Типът фигури е функция на скоростта на тока и позволява да се дефинират 2 режима на потока: висока скорост, бърза, ниска скорост, бавна.
Фигура 4-3: Седиментни фигури, образувани на дъното според режима на потока.
Тези седиментни фигури могат да се запазят в древни седименти, с изключение на антидюните, чието опазване е изключително. Те могат да бъдат намерени на повърхността на пейка или в контрапечатки в основата на следващата пейка. По този начин ще можем да знаем скоростта на стар поток, неговата посока (плоско дъно с висока скорост, даваща линия на делит) и неговата посока (дисиметрия на вълни и дюни).
Фигура 4-4: Разпределение на седиментни фигури по дъното на 20 см дълбок поток в зависимост от скоростта.
3.4 Транспортиране на разтвори
Този аспект на транспортирането на река често се пренебрегва. И все пак количеството материал, транспортиран в разтвор, е значително. В умерен климат обикновената река пренася повече материя в разтвор, отколкото в суспензия: това е случаят със Сена, чиято вода съдържа голямо количество промишлени отпадъчни води. Общото количество разтворен материал, донесен от реките в океаните, се изчислява на милиарди тона годишно. Разпределението на химичните елементи се различава от това на морската вода: речната вода е сравнително по-богата на разтворен силициев диоксид и карбонати.
| морска вода | чиста вода | |
| Cl | 19000 | 8 |
| Br | 65 | _ |
| SO4 | 2650 | 11. |
| HCO3 | 140 | 58 |
| H3BO3 | 26 | _ |
| Mg | 1270 | 4 |
| То | 400 | 15 |
| Старши | 8 | _ |
| К | 380 | 2 |
| Неприложимо | 10560 | 6 |
| Fe | _ | 2 |
| SiO2 | 6 | 13 |
| ОБЩА СУМА | 34500 | 120 ppm |
Тази разлика в състава обяснява защо отлаганията на изпарения на ендорични басейни, захранвани от континентални води, имат различен състав от този на крайбрежните лагуни.
3.4 Транспорт на твърди елементи
Фигура 4-5: Диаграма на Hjustrcm (опростена).
По време на транспортирането им зърната се сблъскват и износват: това е абразия. Това явление е слабо за пясъците; масата им варира малко, формата им остава повече или по-малко ъглова, повърхността им показва следи от удари на нокти. Износването е нула за фини частици; от друга страна е важно за чакъл и камъчета, които намаляват по размер чрез разбиване, смилане, разбиване, раздробяване, натрошаване или разтваряне и стават заоблени. Абразията зависи от естеството и размера на камъчетата, енергията на реката, нейното твърдо натоварване и естеството на дъното на нейното легло. примери: дециметровите гранодиоритови скали се закръгляват след транспортиране на порой от 10 км. От друга страна, кварцовите зърна, по-малки от 1 mm, не показват никаква забележима разлика след транспорт над 200 km.
3.6 Плътност на текущия транспорт
Тази позиция включва токове на мътност и потоци от отломки. Това са подводни потоци, също въздушни за отломки, движещи силно твърдо натоварване. Оригиналните материали са в нестабилно положение на наклон. Тяхното движение се предизвиква от дисбаланс, дължащ се на добавянето на нови елементи, земетресение, високоенергично хидродинамично събитие (буря). Потокът на мътност започва внезапно, той ерозира склона и откъсва нов материал, който образува нещо като облак, който се търкаля във водовъртеж (вихър), развива се и се разпространява в околната вода. Стартовата му скорост може да бъде от порядъка на 50 км/ч. Скоростта намалява от порядъка на 50 км/ч. След това скоростта намалява и цялото се успокоява. Разграничават се токове с ниска плътност (до 150 g/l утайка) и токове с висока плътност със заряд, достигащ 250 g/l. Потокът на мътност, който започна на брега на Ница през 1979 г. и чиято основна причина беше претоварването, произведено от изкуственото засипване на площадката на летището, се премести над 100 км към Корсика.
Фигура 4-6: чаша ерозия, произведена от мътност; След това кухините се запълват и образуват "флейта" в основата на банките.
Отпадъчните потоци имат концентрации над 250 g/l. Те могат да преместват големи камъни, които се поддържат от вискозната глинеста матрица („опора за матрица“). Те често придружават вулканични изригвания от експлозивен тип. Проливните дъждове по вулкана влачат пепел и неконсолидирани камъни по склоновете и образуват кални свлачища, които се стичат по долините (лахар). През 1985 г. лахар след изригването на Невадо дел Руис отне 20 000 живота; Невадо дел Руиз отне 20 000 живота в Колумбия.
4. ТРАНСПОРТ ПО ВЯТЪР