沉积相的研究方法与沉积作用.doc

第三章 沉积相的研究方法与沉积作用 沉积环境和沉积相的鉴别主要是依据各种相标志；然而，这些相标志的获取和确定则主要来自三个方面：；；，，current） 定义：“服从牛顿内摩擦定律使碎屑物质作牵引运动的流体”，如含有少量碎屑物的水流（）fluid gravity flow）。 2）重力流（Gravity current or gravity flow） 定义：“在重力作用下使碎屑物质与流体高度混合，sediment gravity flow），它可进一步划分为①碎屑流（）；（Turbidity current）：，），，，，（），，，，，：ν2d2ρ； 然而，粘性力则由粘性剪切应力与作用面积的乘积来确定，即：粘性力∝νdμ 雷诺数Re≈∝= 式中：ρ－密度，d－直径，ν－速度，μ－粘度。 由此可见，，，e增大，背流尾迹越来越不规则；当Re40时，则出现“卡门涡街”，这时的流动称为紊流。随着雷诺数的增大（图3－1），在球形颗粒的背流方向逐渐发育起来背流尾迹；与此同时，流水也由层流型逐步变为紊流型。 紊流旋涡内流体的面上流动是运动着颗粒的能量来源，只要是旋涡内向上的流速超过了颗粒的沉降速度，，latt等，1972） 在自然界的各类流体中，按其流动强度的差异可分为缓流、急流及临界流3种流态，其判别标准为福劳德数（Fr）。 福劳德数（Fr-Froude number），ν的单位流体（水）的质量来说，惯性力应等于使单位水体在L距离内减速到停息状态所需的力，这个力应等于ν/t（因单位水体的质量为1），而所需的时间为t=L/ν，故惯性力与ν/t成正比，即与ν 2/L成正比，g，所以： Fr=== 大多数人把福劳德数定义为一数量的平方根： 即：Fr= 如果是在明渠中流动，水深为D时，则福劳德数可定义为： Fr= 式中ν为水的平均流速，可以看出，如果重力波的波长可以和水深相比拟的时候，即当重力波之长等于水深（D）时，则此重力波的速度等于，此时Fr=1。这样就提出了福劳德数的一个重要含义，如果福劳德数大于1时，则由于向下游的流速大于向上游传播的波速，就不可能有向上游传播的波。因此，r1时，regime，上流动体制）。而在Fr1时所出现的则是缓流或临界下的流动，，（Lower flow regime）r普遍用于碎屑物质以床沙载荷方式搬运和沉积作用的解释中，尤其是对沉积构造形成的水动力条件分析中。 二、水流的主要类型及其沉积物特征 根据水流对底床物质的作用，可将水流分为4种主要类型：（1）中性水流（Neutral currents）；（2）侵蚀－改造水流（Eroding/Reworking currents）（Depositing/Reworking currents）（Depositing/Reforming currents）julstr?m effect） 要想侵蚀比细砂更细的粘性沉积物，水流得有能够搬运卵石的速度才行。细粒沉积物抗侵蚀的这种能力称为尤斯特龙效应。侵蚀、搬运和沉积三者之间关系用尤斯特龙图解（Hjulstr?ms diagram）表示（图3－2），说明颗粒大小与水流速度有着密切的关系，二者的相互关系决定着流体对沉积物和床底的方式，即侵蚀、搬运及沉积。 图3－2 尤斯特龙图解，沉积物粒度与流速的变化所表现出 的侵蚀、搬运与沉积的临界速度（D．McGeary，1996）。 2、粘性底质上的流痕 侵蚀－改造水流在粘性沉积物底质上所形成的各种痕迹统称为流痕（Current marks）。包括冲刷痕（Scour marks）和压刻痕（Tool marks）。水流往往带来砂级沉积物覆盖在这些痕迹之上，在粘性底质上生成的这种痕迹就称为底痕（Sole marks）。 3、床沙底形与流态 1）床沙底形系列 沉积物被搬运和沉积时沿底面非粘性沉积物与流体之间造成的几何形态称之为床沙形体（Bedform or Bed Configuration，简称底形）。它的大小和形状、类型，取决于流动深度、动力强度、平均流速、流动粘度、液体密度、沉积颗粒大小、沉积物密度和重力加速度。其中最重要的是流动深度、流动强度、平均流速和颗粒大小。 侵蚀－改造水流流过非粘性颗粒组成的底床时，随着流速的增加，产生从较粗沉积物中平行于水流的线性条纹直到各种底形的有规律系列。 ①小型沙纹（Ripples）：这是一种小型底形，当清水以20cm/s左右的速度流动，并施剪切力于细砂上方时，这种沙纹的波长为10～30cm，波高0.6～30cm；所有的沙纹都缓慢地向下游方向迁移。在粒度中值大于0.6mm（d50=1.25Φ）的沉积物中未发现过，主要形成于中细砂以下的粒径。 ②沙浪或沙波（Sand Waves）：有两种形成方式：当流速为50cm／s时，由沙纹沉积物变来；当沉积物粒度粗