沉积物的搬运和沉积

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1、第二节机械沉积物的搬运和沉积作用风化作用的产物及其它来源的沉积物质除了少量残留原地以外，大部分将进入搬运状态向沉积盆地转移。母岩风化：碎屑物质、新生成物质、溶解物质生物来源：生物硬体、生物软体深部来源：岩浆、卤水、气热液宇宙来源：陨石-----搬运、沉积作用的类型：物理、化学、生物沉积物发生物质搬运和沉积作用的介质（搬运介质）------流水、风（大气）、冰川搬运动力：--------风、重力、流水、波浪、潮汐--------流体一、流体的几个基本概念和基础知识一）牛顿流体和非牛顿流体内摩擦定律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。服从内

2、摩擦定律——牛顿流体—牵引流（含少量泥砂的流水：河流、波浪流、潮汐流、大气流等）。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）。类别牵引流重力流流体性质牛顿流体非牛顿流体密度低高（>1.08，海水比重）液固相不分搬运介质流水沉积物搬运动力推力、负荷力重力搬运方式滚动、跳跃、悬浮悬浮运动关系水主动，颗粒被动水被动，颗粒主动搬运物质碎屑物质、溶解物质碎屑物质为主沉积作用流速、能量减小能力减小转化或稀释沉积环境地形变化较小山前或斜坡及其下游方向沉积构造各种类型层理粒序/递变层理牵引流和重力流的区别二）沉积物机械搬运的方式和床沙形态（一）碎屑颗粒在流水中的

3、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.垂直上举力（Py）：垂直向上，产生原因：Py①水体浮力（已计算在有效重力中）；②颗粒上下因流速差而引起的压力差；PcPx③紊流中存在涡流的扬举作用/上举涡力W——紊流的上举力大于层流。（二）沉积物的搬运方式、载荷载荷：流体中被搬运的沉积物（Load）载荷量：单位时间内流经某一横断面的沉积物总量搬运方式：沉积物：溶解物质-----化学---溶解载荷（solutionalload)碎屑物质滚动、跳跃搬运---推移（床沙）载荷

4、(bedload),粗悬浮搬运——悬移载荷（suspendedload）,细（三）福劳德数（Fr）与床沙形态1.佛罗德数（Fr）--判断水流状态的参数Fr＝惯性力/重力＝（V2/l）/g＝V2/（lg）——标志惯性力与重力之间的关系、描述流体的运动强度明渠水流：河流、湖泊、海洋中的牵引流——无压流Fr＜1：缓流，水深流缓——上部流动体制，低流态Fr＝1：临界流，过渡流态Fr＞1：急流，水浅流急——下部流动体制，高流态2.床沙（bed）形态（底形）-bedform--流水在床沙表面流动时形成的几何形态，受流动强度（Fr）控制明渠水流随流动强度加大在床面依次出现下列床沙形态：无颗粒运

5、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（四）层流、紊流和雷诺数两种流动型态——层流与紊流/涡流层流缓慢流动，流体质点平行线状流动，彼此不相掺混。紊流充满旋涡的流动，流速大小和流动方式随时间变化，流体质点运动轨迹极不规则，彼此掺混。层流紊流雷诺数（Re,Reynoldsnumbers）--判断层流和紊流的参数惯性力与粘滞力之间的关系，描述流体的流动状态Re＝惯性力/粘滞力＝V2d2ρ/Vdμ＝Vdρ/μRe＝1±层流、Re＝1～40临界流、Re>40紊流流速流面扬举力剪切力搬运能力分布层流小稳定小小弱下紊流大变化大大强上自然界

6、中流水多为紊流，使沉积物得以搬运，层流类似于静水，易发生沉积二、碎屑颗粒在牵引流中的搬运和沉积作用一）碎屑颗粒在单向水流中的搬运、沉积作用1。碎屑颗粒的搬运、沉积作用的条件受力分析：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力水平推力阻力有效重力碎屑颗粒在流水中的搬运和沉积与流速和颗粒大小的关系——尤尔斯特隆图解几个概念：开始搬运速度（V开）：流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬运走所需的流速继续搬运速度（V继）：流水维持碎屑物质继续搬运所需要的流

7、速。V开>V继尤尔斯特隆图解两条曲线：开始搬运曲线继续搬运曲线三个区：剥蚀区，搬运区和沉积区三个段：砾级难搬易沉山区d>2mm，V开大，V继大，ΔV＝V开—V继，小。粉砂和泥级易搬难沉深水d<0.01mm，V开大，V继很小，ΔV很大，砂级易搬易沉跳跃分布最广0.1～2mm，V开最小，V继中等，ΔV不大。剥蚀区搬运区沉积区搬运和沉积的决定因素粒径和流速2.碎屑颗粒在流水中的沉积作用斯托克实验公式：V=(2(d1-d2)/(9μ))*gr2适用于静水、室温、r<0.1mm（细砂以下）