2. Procese mecanice. Formarea, dinamica si acumularea clastelor.
Proprietatile mecanice ale curgerilor.
Conf dr. Relu D. ROBAN
Genezaclastelor
Procese mecanice(physical weathering)
Procese chimice(chemical weathering)
Procese biotice
Relaxare barica
Termoclastie
Crioclastie
Umectare-uscare
Haloclastie
Solubilizare (dizolvare)
Hidroliza-Hidratare
Oxidare
BioturbatieExcavatii (burows)
Sfredelire (borings)
Radacini
dudy
τ µ=
dydu /τµ =
ρµν =
τ- stres tangenţial,μ=vascozitate dinamică, ν = vascozitate cinematicăρ= densitatea fluidului
Proprietatile mecanice ale fluidelor
Cheel (2005)
Clasificarea curgerilor
• newtoniene – nu prezintă modificări de vâscozitate când rata deformărilor creşte
• nenewtoniene (Bingam) – incep sa curga dupa depasirea varorii tensiunii tangentialecritice (yeld stress). Pana la acel moment au comportament solid (plug flow)
τ c= tensiunea de forfecare critica = yield stress
in realitate fluidele prezinta vascozitate variabila în funcţie de rata deformărilor
cτ
in realitate fluidele prezinta vascozitate variabila în funcţie stress ( ) si rata deformarilor (dU/dy)
Shear thickening liquids, whose viscosity increases with the rate of shear strain.Vascozitatea creste cu cresterea deformarii(strain)Shear thinning liquids, whose viscosity decreases with the rate of shear strain.Vascozitatea scade cu scaderea deformariiThixotropic liquids, that become less viscous over time when shaken, agitated, or otherwise stressed.Rheopectic liquids, that become more viscous over time when shaken, agitated, or otherwise stressed.Bingham plastics that behave as a solid at low stresses but flows as a viscous fluid at high stresses.
τ
Fluidele care curg gravitaţional pot fi împarţie în mai multe categorii în funcţie de o serie de numere adimensionale determinate empiric.- Nr. Lui Reynolds- Nr. Lui Froudeµ
ρ=
UDRν
=UDR
undeμ=vascozitate dinamică,ν = vascozitate cinematică,ρ= m/V [g/cm3]- densitatea fluidului,U= viteza curgerii,D= adâncimea apei;τ- stres tangenţial
;
curgeri: laminare R<1000
de tranzitie 1000<R<2000
turbulente R>2000
Nr. Lui Reynolds (R)
Cheel (2005)
Nr. lui Froude (F)
Celeritatea (viteza de propagare) a valurilorgravitationale pe suprafata apei
F<1 regim subcriticF=1 regim critic F>1 regim supracritic
gDUF =
unde g = acceleraţia gravitaţională
gD
Deplasarea sedimentelor
• Curgeri fluidale (acvatice, eoliene) unidirectionale
• Curgeri fluidale acvatice oscilatorii sicombinate
• Curgeri gravitationale
Evaluare
• Definiti notiunile: • stress• strain • vascozitate• curgere fluidala• curgere plastica• curgere laminara• curgere turbulenta• regim de curgere subcritic si critic
3. Curenţi fluidali unidirectionali, acvatici si subaerieni.
Structuri sedimentare specifice.
Lect dr. Relu D. ROBAN
Curent liber- free stream
Stratul limita (boundary layer)=limita deformarilor interne.In zona de curent liber, τ=0
Subdiviziunile unei curgeri turbulente
(Cheel, 2005)
Structuri la scara mica in substratul vascos
i) Streaks – striatii, dungi
ii) Bursts and sweeps
Burst: Ejectarea unor portiunide viteza mica din substratulvascos in substratul extern
Sweep:.Injectia fluidului din substratul extern in substratul vascos
Cum pot fi clastele antrenate in miscare?
vitezapresiune
In timpul curgerii, deasupra unui clast, viteza fluidului creste iar prin compensarepresiunea scade. Apare o forta portanta care antreneaza particulele in miscare
Principiul conservarii masei
presiunea totală în lungul unei linii de curent într-un fluid incompresibil și lipsit de vâscozitate, aflat în curgere staționară, este constantă
Modalitatea deplasării clastelor în mediul fluid – curenti tractivi- unidirectionali
Segmentele liniare pe curba cumulativă şi semnificaţia acestora în termenii dinamicii sedimentelor, Visher, (1969) din Mc. Manus (1988).
Diagrama Hjulstrom. Se poate vedea viteza critică necesară pentru granulometia dată. Diagrama estevalabilă pentru adâncimi de max. 1 m. După Sundborg (1956), în Miall (note de curs)
Pragul antrenării în mişcare a sedimentelor
Pentru a mentine clastele in suspensie este necesar caV (componenta verticala a turbulentei) sa fie mai mare sau egala cu ω(viteza de decantare)
Tipuri de structuri sedimentare
Criteriul descriptiv: • structuri interne• structuri ale suprafetelor de strat
Criteriul genetic (modul formarii): • structuri erozionale• constructionale (interne)
Criteriul genetic (momentul formarii): • sindepozitionale• postdepozitionale (deformationale)
Bara de bioclaste -plaja- < 15 grade inclinare imbricatie plan dL-dI
Biocaste imbricate – plaja (photo by J. Sents - 2011)
Tipuri de imbricatie a galetilor
pseudoimbricatieimbricatie inversa
imbricatie normala Fara imbricatie
Anastasiu si Jipa (1973)
Nichols (2007)
Structuri erozionale conservate ca mulaje pe substrat malos (lutit +silt)- Caneluri de eroziune (flute marks)- Urme de dragaj (grooves)
Structuri lutitice si siltice
Caneluri de eroziune(pastrate pe suprafata inferioara a stratelor)
Structuri erozionale – suprafata de strat (mulaje)
Bed forms are not in phase with the water surface.
Bed forms are in phase with the water surface.
Structuri areniticeforme de fund (bed forms)
F– Froude nr.
Geneza ondulatiilor: separarea curgerii
AvalansaDecantarefallout
Punct de separarePunct de atasare
eroziune
Termenii folosiţi în descrierea formelor de fund (vedere în plan) asimetrice (ondulaţii şi dune). După Allen, (1968), Blatt, Middleton şi Murray
(1980) în Cheel (2005).
Dunele
Diferenţa dimensională înălţime vs spaţiere (lungime de undă) dintre ondulaţii şi dune în Cheel (2005)
Relaţia dintre adâncime şi formarea dunelor 2 D şi 3D
Miall, note de curs
Arkansas River near Tulsa, Oklahoma
Approximately two-dimensional dunes, formed at relatively low flow velocity. The superimposed ripples probably formed during waning flow.
Formarea stratificatiei-laminatiei incrucisate
Cheel (2005)
De ce percepem laminatia?-contrast granulometric (A, B) -contrast litologic (C)
Semnificatia stratificatiilorincrucisate
Angulare: avalansa
Tangentiale: avalansa +decantaredin suspensii
Sigmoidale: avalansa+ decanare+ rata de sedimentare>
Cheel, 2005
Forme de stratificaţii/laminatii interne construcţionaleîncrucişaterezulate ca efectal agradării şimigrării lateraleale ondulaţiilor2D, în Cheel(2005).
Structuri arenitice constructionale – ondulatii 2D
Forme de stratificaţie încrucişată la scară mare rezultate prin migrarea şi agradareadunelor 2D şi 3D. După Allen, (1970) în Cheel (2005).
Regim de curgere superior – arenit cu laminatii paralele
Laminatii paralele in regim superior - upper plane bed (traction carpet):- nu exista forme de fund sau neregularitati mai mari decat diametrul granulelor- granulele se deplaseaza continuu- grosime: de la una la cateva particule
Antidune:- granulometrie– nisip, de la fin la grosier- forme de fund- in faza cu suprafata curentului (F=1, sau F>1)- Standing waves – valuri stationare, sedimentul migreaza in aval sau creste
agradant- Breaking waves – valuri in spargere -migrare in amonte a sedimentului- inaltime: milimetri pana la 50 cm- lungime ~ 12x inaltime- se pastreaza rar
Breaking WavesStanding Waves
Modern river in AlaskaShowing standing waves and breaking waves
Antidunes on modern beach,S. Carolina
Flow direction(both pictures)
Antidunes
Evaluare
• Subdiviziunile unei curgeri turbulente• Curgere pe pat rugos si fin• Ciclurile burst and sweep• Separarea curgerii• Antrenarea clastelor in miscare. Principiul
conservarii masei. Efectul Bernoulli• Eroziunea substratului- Diagrama Hjulstrom• Forme de fund generate de curenti fluidali
unidirectionali• Anatomia unei ondulatii• Mecanism de micrare si agradare a
ondulatiilor. Procese si morfologii structuralede detaliu
• Structuri sedimentare generate de curentiunidirectionali fluidali: rudite, lutite, arenite
Top Related