沉积物的搬运和沉积学习教案.pptx
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1、会计学1沉积物的搬运沉积物的搬运(bnyn)和沉积和沉积第一页,共44页。一、流体一、流体(lit)的几个基本概的几个基本概念和基础知识念和基础知识n n一)牛顿流体和非牛顿流体n n内摩擦定律n n在温度不变的条件下,随着流速梯度变化,动力粘滞系数/运动粘滞系数始终保持一常数。n n服从内摩擦定律牛顿流体牵引流(含少量泥砂的流水:河流(hli)、波浪流、潮汐流、大气流等)。n n不服从内摩擦定律非牛顿流体-重力流(浊流、泥石流、风暴流、狂风流等)。第1页/共43页第二页,共44页。类别类别牵引流牵引流重力流重力流流体性质流体性质牛顿流体牛顿流体非牛顿流体非牛顿流体密度密度低低高(高(1.08
2、,海水比重),海水比重)液固相液固相不分不分搬运介质搬运介质流水流水沉积物沉积物搬运动力搬运动力推力、负荷力推力、负荷力重力重力搬运方式搬运方式滚动、跳跃、悬浮滚动、跳跃、悬浮悬浮悬浮运动关系运动关系水主动,颗粒被动水主动,颗粒被动水被动,颗粒主动水被动,颗粒主动搬运物质搬运物质碎屑物质、溶解物质碎屑物质、溶解物质碎屑物质为主碎屑物质为主沉积作用沉积作用流速、能量减小流速、能量减小能力减小转化或稀释能力减小转化或稀释沉积环境沉积环境地形变化较小地形变化较小山前或斜坡及其下游方向山前或斜坡及其下游方向沉积构造沉积构造各种类型层理各种类型层理粒序粒序/递变层理递变层理牵引流和重力牵引流和重力(zh
3、ngl)流的区别流的区别第2页/共43页第三页,共44页。二)沉积物机械搬运的方式二)沉积物机械搬运的方式(fngsh)和床沙形态和床沙形态(一)碎屑颗粒在流水中的受力分析1.有效重力(w):颗粒受到的重力和浮力两者之差2.粘结力(Pc):由颗粒表面的水膜所造成的粘结力 3.水平推移力(Px):水流作用于颗粒顺水流方向的力4.垂直上举(shn j)力(Py):垂直向上,产生原因:Py水体浮力(已计算在有效重力中);颗 粒 上 下 因 流 速 差 而 引 起 的 压 力 差;Pc Px紊流中存在涡流的扬举作用/上举(shn j)涡力 W 紊流的上举(shn j)力大于层流。第3页/共43页第四页
4、,共44页。n n(二)沉积物的搬运方式、载荷n n载荷:流体中被搬运的沉积物(Load)n n载荷量:单位时间内流经某一横断面的沉积物总量n n搬运方式:n n沉积物:n n 溶解物质-化学-溶解载荷(solutional load)n n 碎屑物质n n 滚动(gndng)、跳跃搬运-推移(床沙)载荷(bed load),粗n n 悬浮搬运悬移载荷(suspended load),细第4页/共43页第五页,共44页。n n(三)福劳德数(Fr)与床沙形态n n1.佛罗德数(Fr)-判断水流状态的参数n nFr惯性力/重力(V2/l)/gV2/(lg)n n 标志惯性力与重力之间的关系、描述
5、流体的运动强度n n明渠水流:河流(hli)、湖泊、海洋中的牵引流无压流n nFr1:缓流,水深流缓上部流动体制,低流态n nFr1:临界流,过渡流态n nFr1:急流,水浅流急下部流动体制,高流态n n2.床沙(bed)形态(底形)-bedformn n-流水在床沙表面流动时形成的几何形态,受流动强度(Fr)控制n n明渠水流随流动强度加大在床面依次出现下列床沙形态:n n 无颗粒运动的平坦床沙-沙纹-沙浪-沙丘-过渡型-平坦底床-逆行沙丘-槽、坑第5页/共43页第六页,共44页。n n(四)层流、紊流和雷诺数n n两种流动型态层流与紊流/涡流n n层流n n缓慢流动,流体质点平行线状流动,
6、彼此不相掺混。n n紊流n n充满旋涡的流动,流速大小和流动方式随时间(shjin)变化,流体质点运动轨迹极不规则,彼此掺混。n n n n 层流 紊流第6页/共43页第七页,共44页。n n雷诺数(Re,Reynolds numbers)-判断层流和紊流的参数(cnsh)n n惯性力与粘滞力之间的关系,描述流体的流动状态n nRe惯性力/粘滞力V2d2/VdVd/n nRe1 层流、Re140 临界流、Re 40 紊流n n 流速 流面 扬举力 剪切力 搬运能力 分布n n 层流 小 稳定 小 小 弱 下n n 紊流 大 变化 大 大 强 上 自然界中流水多为紊流,使沉积物自然界中流水多为紊
7、流,使沉积物得以搬运,层流类似得以搬运,层流类似(li s)于静于静水,易发生沉积水,易发生沉积第7页/共43页第八页,共44页。二、碎屑颗粒在牵引二、碎屑颗粒在牵引(qinyn)流中的搬运和流中的搬运和沉积作用沉积作用一)碎屑颗粒在单向水流中的搬运、沉积作用(chn j zu yn)1。碎屑颗粒的搬运、沉积作用(chn j zu yn)的条件受力分析:动力:上举力:流速、水深 水平推力:大小、密度 -流速、颗粒大小-尤尔斯特隆用图解方式定量表示了颗粒大小、流速与搬运、沉积的关系 -尤尔斯特隆图解上举(shn j)力水平推力阻力有效重力第8页/共43页第九页,共44页。n n碎屑颗粒在流水中的
8、搬运和沉积与流速和颗粒大小的关系尤尔斯特隆图解n n几个概念:n n开始搬运速度(sd)(V开):n n流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬运走所需的流速n n继续搬运速度(sd)(V继):n n流水维持碎屑物质继续搬运所需要的流速。n nV开V继第9页/共43页第十页,共44页。尤尔斯特隆图解尤尔斯特隆图解(tji)(tji)n n两条曲线:n n开始搬运曲线n n继续搬运曲线n n三个区:n n剥蚀区,搬运区和沉积区n n三个段:n n砾级 难搬易沉 山区d2mm,V开大,V继大,VV开V继,小。n n粉砂和泥级 易搬难沉 深水 d0.01mm,V开大,V继很小,V很大,n n砂级 易搬易沉
9、 跳跃 分布最广 0.12mm,V开最小,V继中等(zhngdng),V不大。剥蚀剥蚀(bsh)区区搬运区搬运区沉积区沉积区搬运和沉积的决定因素搬运和沉积的决定因素粒径和流速粒径和流速第10页/共43页第十一页,共44页。n n2.碎屑颗粒在流水中的沉积作用n n斯托克实验(shyn)公式:n nV=(2(d1-d2)/(9)*gr2 n n 适用于静水、室温、r0.1mm 的颗粒,下沉速度与其半径平方根成正比。根据实验(shyn)极细砂下沉30m约2小时,细粘土则需要1年;下沉30004000m,极细砂需要10天,细粘土需要100年。第11页/共43页第十二页,共44页。二)、碎屑物质在空气
10、中的搬运二)、碎屑物质在空气中的搬运(bnyn)和沉积和沉积作用作用1.1.特点(tdin):2.2.1)风只搬运碎屑物质3.3.2)搬运能力小,只搬运细颗粒,相同速度,搬运能力只有流水1/300。4.4.3)颗粒分选、磨圆好,常具霜面、棱面。5.5.4)作用空间大第12页/共43页第十三页,共44页。二)、碎屑物质在空气中的搬运二)、碎屑物质在空气中的搬运(bnyn)和沉积和沉积作用作用2.2.搬运方式:搬运方式:跳跃跳跃(tioyu)0.5mm(tioyu)0.5mm(70-80%70-80%););滚动滚动0.50.52mm2mm(20%20%););悬移悬移0.10.10.2mm0.2
11、mm(10%10%)视风速可互相转化视风速可互相转化搬运作用的控制因素:搬运作用的控制因素:1 1)风速)风速2 2)碎屑颗粒的湿度)碎屑颗粒的湿度3 3)颗粒的大小)颗粒的大小尘暴的搬运和沉积尘暴的搬运和沉积(chnj)(chnj):0.05mm0.05mm的粉砂和粘土的粉砂和粘土第13页/共43页第十四页,共44页。3.沉积作用 风速降低:障碍物-障碍堆积 两股风相遇 问题:在平坦的沙漠(shm)中沙丘如何形成?沙丘形成以后,沙丘形成以后,起到障碍作用,起到障碍作用,可逐渐可逐渐(zhjin)加高。加高。沙丘的沉积:沙丘的沉积:砂供给充足时,砂供给充足时,迎风面和背风迎风面和背风面均发生沉
12、积面均发生沉积不足时,不足时,迎风面侵蚀迎风面侵蚀背风面沉积背风面沉积第14页/共43页第十五页,共44页。三三)碎屑物质碎屑物质(wzh)在海湖水体中的搬运和沉积在海湖水体中的搬运和沉积作用作用n nQuestion:n n流水搬运的碎屑物质(wzh)最终都要流入海洋、湖泊,那么是否这些物质(wzh)流入海洋、湖泊中就立即发生沉积呢?n n海洋、湖泊中除了流水搬运来的碎屑物质(wzh)外,是否还有其它来源的碎屑物质(wzh)呢?第15页/共43页第十六页,共44页。三)碎屑物质在海湖水体中的搬运三)碎屑物质在海湖水体中的搬运(bnyn)和沉积作用和沉积作用海洋主要营力:波浪(blng)潮汐近
13、岸流风暴流浊流等深流湖泊主要营力湖泊主要营力:波浪波浪湖流湖流风暴风暴(fngbo)流流浊流浊流第16页/共43页第十七页,共44页。三、沉积物重力流的三、沉积物重力流的 机械机械(jxi)搬运与沉积搬运与沉积作用作用沉积物重力流(sediment gravity flow):在重力作用下,发生(fshng)流动的弥散有大量沉积物的高密度流体。类型:水上重力流:岩崩、颗粒流(火山碎屑流)水下重力流:泥石流、颗粒流、沉积物液化流、浊流第17页/共43页第十八页,共44页。四、碎屑物质在冰川中的搬运四、碎屑物质在冰川中的搬运(bnyn)和沉积作和沉积作用用现代冰川覆盖面积约占陆地面积的10%,在地
14、质历史中的一些时期(shq)地球上曾有广泛的冰川分布。特点:1.冰川和浮冰固体搬运和沉积 2.能力巨大,碎屑为主,数十数千吨浮于冰上或包于冰中 3.搬运作用:1)塑性流动冰川自身重力使其下部处于塑性状态。2)滑动底部存在冰融水的现象 3)破裂面内部 整体搬运第18页/共43页第十九页,共44页。4.沉积作用:冰川消融,碎屑沉积-冰碛物。特点:1)混杂堆积(duj),没有分选和磨圆2)冰川擦痕,特征“丁”字痕、“V”形刻蚀坑。第19页/共43页第二十页,共44页。五、碎屑颗粒在搬运和沉积作用五、碎屑颗粒在搬运和沉积作用(chn j zu yn)中变化中变化1.矿物成分不稳定组分减少,稳定组分增加
15、2.粒度(颗粒(kl)大小)变细,分选变好3.颗粒(kl)形状圆度与球度变好第20页/共43页第二十一页,共44页。第三节第三节 溶解溶解(rngji)(rngji)物质的搬运和沉物质的搬运和沉积作用积作用化学搬运和沉积作用化学搬运和沉积作用n n搬运物质(wzh):溶解物质(wzh)及部分新生成物质(wzh)n n搬运方式:胶体溶液或真溶液n nAl、Fe、Mn、Si的氧化物难溶于水,常呈胶体溶液搬运;n nCa、Na、Mg的盐类则常呈真溶液搬运 第21页/共43页第二十二页,共44页。(一)胶体溶液的特点(一)胶体溶液的特点受重力影响极其微弱;受重力影响极其微弱;扩散能力扩散能力(nngl
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