18.3: Геологічна робота потоків

Last updated
Save as PDF

Page ID: 38245

Michael E. Ritter
University of Wisconsin-Stevens Point via The Physical Environment

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Вода, що протікає через потік, виконує три види геологічних робіт. Рухома вода розмиває матеріал з ліжка і бічних сторін каналу, вона транспортує еродирований матеріал на нове місце, а потім відкладає його. Матеріал, що осідає потоками, називається алювієм. Здатність потоку виконувати роботу - це функція швидкості потоку і розряду.

Ерозія

Струменева ерозія - це відшарування матеріалу від ложа або боків каналу. Приблизно 95% енергії потоку використовується для подолання фрикційних ефектів, накладених каналом і внутрішнім молекулярним тертям. Це залишає лише 5% енергії потоку для вертикального та бічного різання. Проточна вода розмивається трьома способами. По-перше, проточна вода розчиняє матеріали з каналу, сприяючи розчиненню потоку або, завантаженню розчину. По-друге, вплив води, або гідравлічного впливу на боки і русло каналу вибиває матеріали і робить їх доступними для транспортування в складі потоку навантаження. Матеріали занадто важкі для підвішування, скочування і перекочування по ліжку, розмиваючи канал стиранням.

вибоїни — Малюнок\(\PageIndex{1}\): Вибоїни, створені шляхом чищення корінної породи, Чортове озеро, WI. (Люб'язно М.Ріттер)

Перевезення

Після того, як матеріал від'єднується від каналу, його можна транспортувати. Транспортування - це переміщення земляного матеріалу, в даному випадку, по воді. Зі збільшенням розміру частинок зростає і швидкість, необхідна для його транспортування. Матеріалом, що транспортується через потік, є його потоковим навантаженням. Завантаження потоку складається з розчиненого або розчину навантаження, підвішеного навантаження та навантаження на ліжко. Розчинене навантаження надходить в першу чергу від просочування грунтових вод в потік. Іони в розчині також надходять з розчину матеріалів, які вирівнюють канал.

Підвішений вантаж складається з осаду, підвішеного і транспортуваного через потік. Турбулентний потік призупиняє глину і мул в потоці. Підвісна навантаження надходить від матеріалу, розмитого з поверхні, що межує з каналом і осідає в потоці, а також, ерозія самого каналу.

Потік завантаження — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Завантаження потоку

Ємність потоку - це максимальне навантаження осаду, яке потік може нести для даного скидання. Як і слід було очікувати, пропускна здатність потоку збільшується зі збільшенням швидкості потоку. Збільшена швидкість води надає більший фрикційний опір на ліжку, щоб розмивати його. Турбулентний потік відбувається при більшій швидкості, тим самим збільшуючи здатність води виштовхувати матеріал з шару або боків потоку. Потік компетенції - це найбільший розмір матеріалу, який потік може рухатися під заданим розрядом.

Навантаження ліжка - це та, яка переміщується поперек русла русла. Завантаження ліжка транспортується двома шляхами, тягою, яка являє собою скутування і перекочування частинок уздовж шару. Друге - засолювання, стрибаюче рух. Засолювання відбувається, коли частинки підвішуються в потоці на невелику відстань, після чого вони падають на русло, виштовхуючи частинки з ложа. Вигнані частинки рухаються вниз за течією на невелику відстань, де вони падають на ліжко, знову виштовхуючи частинки при ударі.

Осадження

У міру зменшення швидкості і скидання здатність потоку переміщати по ньому осад зменшується. Найважчі частинки спочатку осідають на ліжку, а менші та легші частинки транспортуються набагато далі перед накопиченням. Аградація піднімає піднесення пласта за рахунок скупчення осаду в руслі. Поклади піску та гравію у вигляді брусків можуть розділити канал на численні менші канали, що призводить до плетіння каналу.

Відео: «Стрім Аградація».

Потік потоку і робота

\(\PageIndex{3}\)На малюнку показана залежність між розміром частинок і мінімальною швидкістю потоку для трьох типів геологічних робіт, що виконуються водою. Вивчіть мінімальну швидкість потоку на предмет ерозії. Відзначимо, що розмивати матеріали з каналу набагато складніше, ніж транспортувати або депонувати їх. Для найтонших частинок, таких як глина, потрібна дуже висока швидкість потоку, щоб вибити їх з шару каналу через їх міцного молекулярного зв'язку. Дрібні частинки не виступають над шаром каналу, тому рухома вода ковзає над ними легше, ніж більші частинки, які більше стоять над шаром. На іншому кінці спектра найбільша частинка вимагає високих швидкостей потоку, щоб розмивати їх.

Рисунок\(\PageIndex{3}\): Критична швидкість (см/сек) для ерозії, транспортування та осадження

Вивчіть площу графіка з написом «Транспорт». Зверніть увагу, що після того, як глини розмиваються, їх можна транспортувати в широкому діапазоні швидкостей, навіть дуже повільних, перш ніж відкладатися. Площа графіка для транспортування звужується при переміщенні до більших розмірів частинок. Більші за розміром матеріал важче транспортувати через свою вагу.

Погляньте на область графіка з написом «Осадження». Зверніть увагу, що осадження не поширюється на найменший розмір зліва. Найдрібніші частинки легко транспортуються навіть при низькій швидкості потоку і не осідуть. Мінімальна швидкість осадження (лінія, яка розділяє транспортування і осадження) стабільно піднімається вправо. Це вказує на те, що зі збільшенням розміру і ваги частинок транспортувати матеріал складніше і осадження буде відбуватися з невеликим падінням швидкості потоку.