Gravitační tok sedimentu - Sediment gravity flow

Tento turbidit z devonského pískovce Becke-Oese v Německu je příkladem ložiska z gravitačního toku sedimentu. Všimněte si kompletní sekvence Bouma .

Sediment gravitačně je jedním z několika druhů splavenin mechanismů, z nichž většina geologové rozpoznají čtyři hlavní procesy. Tyto toky se liší podle jejich dominantních mechanismů podpory sedimentů, které lze obtížně odlišit, protože toky mohou být při přechodu od jednoho typu k druhému, jak se vyvíjejí dolů.

Mechanismy podpory sedimentů

Gravitační toky sedimentů jsou reprezentovány čtyřmi různými mechanismy udržování zrn v proudu v suspenzi.

  • Tok zrna - Zrna v toku jsou udržována v suspenzi interakcemi zrna k zrnu, přičemž kapalina působí pouze jako mazivo. Srážky mezi zrny jako takové generují disperzní tlak, který pomáhá zabránit usazování zrn ze suspenze. Ačkoli jsou běžné v suchozemských prostředích na kluzkých plochách písečných dun , proudy čistého obilí jsou v podvodních podmínkách vzácné. Interakce zrn na zrno v proudech zákalu s vysokou hustotou jsou však velmi důležité jako přispívající mechanismus podpory sedimentu.
  • Zkapalněný / fluidní tok - forma v soudržných granulovaných látkách. Když se zrna na základně suspenze usazují, tekutina, která je usazováním vytlačována nahoru, vytváří tlaky na pórovou tekutinu, které mohou pomoci suspendovat zrna v horní části toku. Působení vnějšího tlaku na suspenzi zahájí tok. Tento vnější tlak lze vyvinout seismickým šokem , který může přeměnit sypký písek na vysoce viskózní suspenzi jako v tekutém písku . Obecně, jakmile se tok začne pohybovat, dojde k turbulenci kapaliny a tok se rychle vyvine do proudu zákalu. Říká se, že toky a suspenze jsou zkapalněné, když se zrna usazují dolů skrz tekutinu a vytlačují tekutinu nahoru. Naproti tomu se říká, že toky a suspenze fluidizují, když se tekutina pohybuje nahoru skrz zrna, čímž je dočasně suspenduje. Většina toků je zkapalněná a mnoho odkazů na gravitační proudění fluidního sedimentu je ve skutečnosti nesprávné a ve skutečnosti se týká zkapalněných toků.
  • Tok nečistot nebo mudflow - Zrna jsou podporována silou a vztlakem matrice. Mudflow a toky trosek mají soudržnou sílu, což ztěžuje předvídání jejich chování pomocí fyzikálních zákonů. Tyto toky tedy vykazují nenewtonské chování. Protože toky bahna a trosek mají soudržnou sílu, neobvykle velké klasty mohou být schopny doslova plavat na matrici bahna v toku.
  • Turbidní proud - Zrna jsou pozastavena turbulencí tekutin v toku. Protože chování zakalených proudů je do značné míry předvídatelné, vykazují newtonovské chování, na rozdíl od toků s kohezní silou (tj. Mudlfows a toky trosek). Chování turbidních proudů v prostředí pod vodou je silně ovlivněno koncentrací toku, protože u těsně zabalených zrn v tokech s vysokou koncentrací je větší pravděpodobnost, že projdou srážkami mezi zrny a vytvoří disperzní tlaky jako mechanismus podpory sedimentu, čímž udržujte další zrna v suspenzi. Je tedy užitečné rozlišovat mezi proudy zákalu s nízkou a vysokou hustotou . Prášek sníh lavina je v podstatě zákal proud, v němž je vzduch nosné tekutiny a pozastavení sněhové granule namísto pískových zrn.

Výsledné vklady

Diagram znázorňující tok trosek, proud zákalu a trakční procesy v jediném gravitačním toku sedimentu. Výsledné ložisko, které někteří geologové nazývají spojeným úlomkem, vykazuje vlastnosti všech tří procesů.

Popis

Ačkoli se v přírodě nacházejí ložiska všech čtyř typů mechanismů podporujících sedimenty, toky čistého zrna jsou z velké části omezeny na aolické prostředí, zatímco prostředí pod vodou jsou charakterizována spektrem typů toků s toky trosek a bahna na jednom konci spektra, a proudy zákalu s vysokou a nízkou hustotou na druhém konci. Je také užitečné v prostředí pod vodou rozpoznat přechodné toky, které jsou mezi proudy zákalu a toky bahna. Vklady těchto přechodových toků jsou označovány řadou jmen, z nichž nejoblíbenější jsou „hybridní lože (HEB)“, „spojené debrity“ a „kejdové lože“. Laviny v prašném sněhu a zářící laviny (v plynovém stavu) toky přehřátého vulkanického popela) jsou příklady turbidních proudů v jiných než mořských podmínkách.

  • Vklady toku zrna jsou charakterizovány zhrubnutím nahoru distribuce velikostí zrn ( inverzní třídění ) uvnitř lože. To je výsledkem toho, že menší zrna v toku padají mezi větší zrna během srážek mezi zrny a tím se přednostně ukládají na základně toku. I když jsou přítomny jako laviny obilí v suchozemských písečných dunách, toky obilí jsou v jiných prostředích vzácné. Lůžka s inverzní gradací, která jsou výsledkem procesů proudění zrn, však tvoří takzvané „trakční koberce“ v nižších intervalech některých turbidů s vysokou hustotou.
  • Zkapalněné tokové usazeniny jsou charakterizovány odvodňovacími prvky, jako jsou struktury misek , které jsou výsledkem kapaliny unikající vzhůru v proudu. Stejně jako u toků čistého zrna, i zde se čisté tekuté toky zřídka vyskytují samy. Procesy zkapalněného toku jsou však velmi důležité, protože zrna v proudech zákalu se začínají usazovat a vytlačovat tekutinu nahoru. Tato mísa a související funkce, jako jsou odvodňovací potrubí, se často vyskytují v turbiditech.
  • Usazeniny toku trosek se vyznačují bimodálním rozdělením velikostí zrn, ve kterém se v zrnu jemnozrnného jílu vznášejí větší zrna nebo klasty. Protože blátivá matrice má soudržnou sílu, mohou být neobvykle velké klasty schopné plavat na bahnitém materiálu tvořícím matici toku, a tak nakonec zůstat zachovány na horní hranici lože výsledného nánosu.
  • Základy proudu s nízkou hustotou zákalu (turbidity) jsou charakterizovány řadou sedimentárních struktur označovaných jako Boumova sekvence , které jsou výsledkem snižování energie v toku (tj. Klesajícího toku), jak se proud zákalu pohybuje dolů.
  • Vysoce husté proudové vklady s vysokou hustotou se vyznačují mnohem hrubší velikostí zrn než v turbiditech s nízkou hustotou, přičemž bazální části usazenin se často vyznačují vlastnostmi, které vyplývají z těsné blízkosti zrn k sobě navzájem. Ve spodních částech těchto ložisek jsou tedy obvykle přítomny náznaky interakcí mezi zrny (tj. Procesy toku zrna) a interakce zrn se substrátem (tj. Trakcí ). Kompletní sekvence Bouma jsou vzácné a obecně jsou patrné pouze vrstvy Bouma A a B.
  • Přechody mezi hybridními ložisky (HEB) mezi prouděním bahna a proudy zákalu jsou charakterizovány vlastnostmi, které svědčí jak pro soudržný (podporovaný turbulence), tak pro soudržný (podporovaný blátem) tok bez hranice oddělovacího lože mezi nimi. Ve většině případů jsou reprezentovány texturami podporovanými zrny, které se v posteli posouvají vzhůru do textur podporovaných blátem. Není neobvyklé, že toky trosek a toky bahna se vyvinou dolů z proudu do zákalu a naopak. Toky interně také mohou přecházet nahoru z jednoho procesu toku do druhého.

Moderní a starověké příklady

Moderní a starodávné (výchozy) příklady ložisek vyplývajících z různých typů gravitačních toků sedimentů.

Význam

Gravitační toky sedimentů, především proudy zákalu, ale v menší míře toky trosek a toky bahna, jsou považovány za primární procesy odpovědné za ukládání písku na dno hlubokého oceánu. Protože anoxické podmínky v hloubce hlubokých oceánů přispívají k uchování organické hmoty , která při hlubokém zakopání a následném zrání absorpcí tepla může generovat ropu a plyn , může ukládání písku v prostředí hlubokých oceánů nakonec srovnat ropné nádrže a zdrojové horniny . Ve skutečnosti se významná část ropy a zemního plynu produkovaného v dnešním světě nachází v ložiskách (zásobnících) pocházejících z gravitačních toků sedimentů.

Viz také

Reference