沉積物重力流

沉積物重力流

沉積物重力流,又稱沉積物流、慣性流,是指一種在重力作用下發生流動的,彌散有大量沉積物的高密度流體。沉積物重力流是陣發性的、瞬間的、短暫的、快速的沉積事件的產物,物流中含有大量懸浮物質,因而密度大。

基本介紹

  • 中文名:沉積物重力流
  • 外文名:sediment gravity flow
  • 又稱:沉積物流
  • 簡介:高密度流體
  • 特點:陣發性的、瞬間的、短暫的
  • 學科:沉積學
簡介,分類,基本特徵,

簡介

沉積物重力流(Sediment gravity flow)是一種在重力作用下發生流動的,彌散有大量沉積物的高密度流體。沉積物重力流是陣發性的、瞬間的、短暫的、快速的沉積事件的產物,物流中含有大量懸浮物質,因而密度大,最大可達1.5~2.0g/cm3,其中懸浮物質為砂、粉砂和泥質物,有時還挾帶礫石。換句話說,沉積物重力流就是以液化的礫、粉砂和粘土為主體,借重力由高向低流動的塊體流。沉積物重力流是不服從內摩擦定律的非牛頓流體,其剪下應力於剪下變形率之間的關係為:
中,
為屈服應力,
為塑性粘滯係數或稱剛性粘滯係數。

分類

1、按性質分類
沉積物重力流可以分為水下的和陸上的兩大類。水下沉積物重力流是指在水體底部流動的沉積物與水混合的高密度流體。由其定義不難得出:
①這種流動必然是整體的塊狀運動,分選差或無分選。在沉積物重力流中必然會發生頻譜的演變,只有濁流的湍(紊、渦)流機制及其高含水性,才是介於沉積物重力流與流體重力流之間的過渡類型。
②這種流動必然是碎屑顆粒靠雜基強度,或靠顆粒之間碰撞、彈跳,或靠湍流懸浮以及幾種支撐機理的聯合支撐作用進行搬運。重力流沉積物的粒度機率圖必呈均勻懸浮的直線段,或呈遞變懸浮的由陡變緩弧形線段,重力流沉積物的C—M圖必呈平行C=M基線的特有圖形。
③這種流動必然對流過的斜坡或溝谷產生侵蝕沖刷作用,由於其對斜坡或溝谷的垂向和側向上的侵蝕,常形成截切構造或揉皺構造。
④這種流動既可以發生在陸上,也可以發生在水下。陸地上的沉積物重力流以碎屑流為主。由於地表的風化剝蝕作用,陸上沉積物重力流極容易破壞而不能很好地保存;水下的沉積物重力流形成在湖泊、海洋等地球表面的低洼地帶,因未遭受剝蝕而得以長期保存下來。
2、按解體程度分類
沉積物重力流
根據運移的沉積物塊體內部解體程度,可將塊體—重力搬運作用及其沉積產物區分為以下幾類:岩崩(Rock fall)、滑動(Sliding)和沉積物重力流。Middleton和Hampton(1973)根據碎屑支撐機理,即碎屑呈懸浮狀態的機理,將重力流分為碎屑流或土石流(Debris flow)、顆粒流(Grain flow)、液化流(Fluidized flow)和濁流(Turbidity currents)四種類型。上述這些作用,在一次塊體搬運事件中,可能一起發生,且可以相互轉化。

基本特徵

一)碎屑流沉積
在碳酸鹽重力流中是最重要的一類,在陸屑重力流中也常見。碎屑流沉積常由粒徑範圍寬廣(數毫米至數米)的沉積物組成,通常呈塊狀,無分選,無粒序,其頂部有時可顯正粒序。碎屑流沉積既可以是水道的充填體,也可以呈席狀產出。按基質含量可將碎屑流分為富泥質的和貧泥質的兩類。
1、富泥質型
沉積物重力流
此類碎屑流中富含粘土或灰泥基質,呈典型的雜基支撐(圖A),礫石級顆粒飄浮其中,這反映碎屑流流動時完全靠基質強度和浮力支撐,是典型的碎屑流。
2、貧泥質型
此類碎屑流沉積的泥質含量較低,通常具顆粒支撐(圖B)。這反映在碎屑流流動過程中顆粒的相互接觸也是一種支撐因素,含量不高的泥、水基質除了提供浮力和屈服強度作用外,還能起到潤滑作用。
二)顆粒流沉積
沉積物重力流
由於顆粒流的形成要求相當高的坡度,而這在沉積盆地中通常並不具備,故顆粒流沉積不很常見;即使出現,規模通常也不大。
砂級顆粒流沉積的厚度通常僅數厘米,含礫的顆粒流沉積的厚度一般也僅數十厘米。顆粒流沉積最顯著的特徵之一是發育逆粒序(反粒序)或粗尾遞變層理,但一般僅以層序中、下部為限,層序頂部則仍常出現正粒序。撕裂礫石多見於中部最粗層段。特徵之二是基質含量很少,碳酸鹽顆粒流沉積中常出現亮晶膠結物。多見於碳酸鹽沉積中。此類沉積數量稀少,但它的出現有重要的古地貌意義。
三)液化流沉積
形成液化流沉積的關鍵條件是沉積物中飽含水和快速堆積,並多發生在供給沉積物較細的情況下。我國已發現的少量液化流沉積主要限於陸屑沉積中,整層通常為塊狀,單元層底部稍顯正粒序,向上有不太發育的平行紋理,再向上為盤碟(或碟狀)構造發育段,自下而上常表現出“盤碟”寬度減小、彎曲度變大的趨勢。因而變形構造,尤其是碟狀構造是其主要標誌之一。向上盤碟構造逐漸消失,變為無構造段,而在液化作用強烈時,可見泄水管構造。單元層頂底界面清楚,與上下層呈突變接觸,但無明顯的侵蝕面,底部可具溝模。以中、細砂岩為主,成分與結構成熟度均低。

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