Eroziunea, transportul si acumularea clastelor Proprietatile fluidelor

• Eroziunea, transportul si acumularea clastelor• Proprietatile fluidelor• Curgeri fluidale unidirecţionale si structuri

specifice

Curs 04 Structofaciesul sedimentar.

Dinamica sedimentelor. Curenţi fluidali unidirectionali

Sedimentologie si sisteme depozitionaleLect. dr. Relu D. Roban

• Eroziune, - apa, gheata - eroziune, abraziune

- aerul -coraziune

• Mediul de transport: - apa- gheata - aerul

• Cauzele deplasării clastelor sunt forţele induse de:- gravitatie- contrast: termic, baric, halin

• Modalitatea de deplasare a sedimentelor poate fi:- individuală, prin intermediul curenţilor unidirecţionali,

oscilanţi şi combinaţi; -colectivă (în masă), ca efect al gravitaţiei.

• Dezagregarea• Eroziunea , transportul si acumularea clastelor

• Proprietatile fluidelor• Curgeri fluidale unidirecţionale si structuri

specifice• Curgeri fluidale oscilatorii si structuri

specifice• Curgeri fluidale oscilatorii si combinate:

structuri specifice

dudy

dydU /

ρ= densitatea fluiduluiτ- stres tangenţial,μ=vâscozitate dinamică,

Proprietaţile fluidelor

Fluidele care curg gravitaţional pot fi împarţie în mai multe categorii în funcţie de o serie de numere adimensionale determinate empiric.

UDR

UDR

unde μ=vâscozitate dinamică, ν = vâscozitate cinematică,ρ= m/V [g/cm3]- densitatea fluidului, U= viteza curgerii, D= adâncimea apei; diametrul tubului

;

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 valurilor gravitationale pe suprafata apei

F<1 regim subcriticF=1 regim critic F>1 regim supracritic

gDUF

unde g = acceleraţia gravitaţională

gD

Distributia vitezelor in curgerile laminare si turbulente (Cheel, 2005)

Distributia vitezelor in curgerile laminare si turbulente

Distributia vitezelor si astresului de forfecare lateral intr-o curgere laminara (Schamungam 2010)

Layers within a flow and flow surface roughness: the viscous subl ayer, the boundary layer within the flow andthe flow depth.

Subdivisions of turbulent flows

Structuri la scara mare in stratul extern

i) Curgeri secundare- cicloide

ii) Eddies- vortexuri

Small scale structures of the viscous sublayer.

i) Streaks - striuri

ii) Bursts and sweeps

Burst: ejection of low speed fluid from the VSL into the outer layer.

Sweep: injection of low speed fluid from the outer layer into the VSL.

Forme de fund

Bed forms are not in phase with the water surface.

Bed forms are in phase with the water surface.

Flow over a bedform: imaginarystreamlines within the flow illustrate theseparation of the flow at the brink of thebedform and the attachment point wherethe streamline meets the bed surface,where there is increased turbulence anderosion. A separation eddy may form inthe lee of the bedform and produce aminor counter-current (reverse) flow.

• Dezagregarea• Eroziunea , transportul si acumularea clastelor

• Proprietatile fluidelor• Curgeri fluidale unidirecţionale si structuri

specifice• Curgeri fluidale oscilatorii si combinate:

structuri specifice

Modalitatea deplasării clastelor in cadrul curentilor 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 a antrena în mişcare sedimentele cu o granulometrie dată. Diagrama este valabilă pentru adâncimi de max. 1 m. După Sundborg (1956), în Miall (note de curs)

Pragul antrenării în mişcare a clastelor

Structuri ruditice Imbricatia

Clast imbrication in ephemeral stream,Ellesmere Is.

Cars imbricated in flash flood,Rapid City, South Dakota

Structuri arenitice

-structuri erozionale- mulaje ale curentilor si ale obiectelor aflate in miscare

-forme de fund

-structuri constructionale rezultate prin migrarea si agradarea formelor de fund

Sole marks found on the bottoms of beds: flute marks and obstacle scours are formed by flow turbulence; groove and bounce marks are formed by objects transported at the base of the flow.

-structuri erozionale- mulaje ale curentilor si ale obiectelor aflate in miscare

Scour marksFlute castsCaneluri de eroziune

Tool marksCreste de dragaj

Tool marksBounce marks-Urme de lovire

Forme de fund în regim de curgere inferior

Forme de fund în regim de curgere superior Cheel (2005)

Definiţia şi termenii folosiţi în descrierea formelor de fund asimetrice şi simetrice, ale curgerilor unidirecţionale (Cheel, 2005)

FilmMigrarea dunelor

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).

2D 3D

Ondulatii de curent

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

2D 3D

Dune

Shallow, plane-bed flow, Platte R.

Antidune film

Diagrame de stabilitate a formelor de fund

Diagrame viteză/granulometrie unde sunt arătate câmpurile de stabilitate ale formelor de fund pentru adâncimea de 0,30 m la temperatura de 10oC. După Southard and Boguchwal (1990) în Cheel (2005).

Structuri arenitice constructionale

Forme de stratificaţii interne construcţionale încrucişate rezulate ca efect al agradării şi migrării laterale ale ondulaţiilor, în Cheel (2005).

Climbing ripples, Quaternary, Ottawa, în Miall, note de curs

Forme de stratificaţie încrucişată la scară mare rezultate prin migrarea şi agradarea dunelor 2D şi 3D. După Allen, (1970) în Cheel (2005).

Large-scale planar crossbedding

Trough cross bedding

Regim de curgere superior – arenit cu laminatii paralele

Antidunele

Antidunes on modern beach,S. CarolinaFlow direction

(both pictures)Miall, note de curs