金博体育(岩石学课件〕第十五章搬运作用三、机械搬运与沉积作用三、机械搬运与沉积作用〔一〕牵引流搬运与沉积作用〔一〕牵引流搬运与沉积作用1.水的机械搬运与沉积作用水的机械搬运与沉积作用5450cm〔〔33〕碎屑物沉降速度〕碎屑物沉降速度斯托克斯〔，斯托克斯〔，18501850〕沉降公式：〕沉降公式：〔实验条件：实验室、静水、恒温〔实验条件：实验室、静水、恒温2020、球体＜、粘度、密度不变〕。、球体＜、粘度、密度不变〕。——球体沉降速度球体沉降速度gg————重力加速度重力加速度——球体半径球体半径——水的粘度水的粘度——球体和水的密度球体和水的密度意义：意义：11〕当介质、碎屑一定后，颗粒直径与沉降速度呈正相关。〕当介质、碎屑一定后，颗粒直径与沉降速度呈正相关。22〕当介质、粒度一定后，颗粒密度与沉降速度呈正相关。〕当介质、粒度一定后，颗粒密度与沉降速度呈正相关。故自然界中，大而轻的常与小而重的颗粒沉积在一起。故自然界中，大而轻的常与小而重的颗粒沉积在一起。33〕可以进行粒度分析〕可以进行粒度分析————莎巴宁法〔吸管法〕。莎巴宁法〔吸管法〕。魏德尔认为碎屑是不规那么的颗粒，沉降速度应改为：魏德尔认为碎屑是不规那么的颗粒，沉降速度应改为：——碎屑沉降速度碎屑沉降速度——重力加速度重力加速度rprp——碎屑半径碎屑半径——水的粘度水的粘度——碎屑和水的密度碎屑和水的密度两个公式比较：两个公式比较：νp=64%ννp=64%ν比较后看出，碎屑颗粒因形状不规那么，外表积增大，沉降速度仅为规那么比较后看出，碎屑颗粒因形状不规那么，外表积增大，沉降速度仅为规那么2.风的机械搬运与沉积作用风的机械搬运与沉积作用是仅次于水的搬运与沉积介质。是仅次于水的搬运与沉积介质。可以将内陆砂尘搬运到海洋，也可以将海滩砂搬运到内陆。可以将内陆砂尘搬运到海洋，也可以将海滩砂搬运到内陆。仅能搬运碎屑。仅能搬运碎屑。密度和粘滞性小于水。密度和粘滞性小于水。ρw=1000kg/m3ρw=1000kg/m3，，ρa3ρa3，〔，〔1515〕〕在相同流速里，风搬运的粒度约为水体的在相同流速里金博体育，风搬运的粒度约为水体的1/301/30，大大小于水体。，大大小于水体。一般仅搬运砂级以下颗粒，故往往砾石滞留于原地，粗砂靠近物源地。一般仅搬运砂级以下颗粒，故往往砾石滞留于原地，粗砂靠近物源地。作用的空间范围大，从低处到高处。作用的空间范围大，从低处到高处。2第十章第十章风的地质作用风的地质作用风的搬运作用风的搬运作用沙尘暴搬运方式搬运方式〔〔11〕〕跳跃：占跳跃：占7070～～8080%%，，一般是＜颗粒一般是＜颗粒，，尤其细砂尤其细砂〔〔～～〕〕最为活泼最为活泼，，呈弓形轨迹呈弓形轨迹，，角角度一致度一致〔〔1010～～1616〕〕。。〔〔22〕〕蠕动蠕动〔〔滚动滚动〕〕：＜：＜2020%%，，一般是～一般是～22mmmm，，更大的颗粒一般原地不动更大的颗粒一般原地不动。。跳跃和蠕动的搬运距离跳跃和蠕动的搬运距离近近，，多在源地附近堆积形成砂丘多在源地附近堆积形成砂丘。。〔〔33〕〕悬浮：＜悬浮：＜1010%%，，小于毫米的颗粒小于毫米的颗粒，，可可搬运很远搬运很远。。空气密度小空气密度小，，风速变化快风速变化快，金博体育，搬运的砂粒粒径范围窄搬运的砂粒粒径范围窄，，一旦减速便沉积一旦减速便沉积，，故颗粒大小较均匀故颗粒大小较均匀——分选好分选好。。颗粒活泼颗粒活泼，，碰撞较多碰撞较多，，外表较圆外表较圆，，具具““沙漠漆沙漠漆〞〞。。形成大型交错层理形成大型交错层理，，层系厚度达几十厘米～几米层系厚度达几十厘米～几米。。沉积：沉积：〔〔11〕〕风速降低风速降低。。〔〔22〕〕遇障碍遇障碍。。莫斯〔〔，，19631963〕〕““推移障碍推移障碍〞〞：松散砂粒容易移动：松散砂粒容易移动，，一旦聚集一旦聚集、、彼此相靠彼此相靠，，便稳定下来形成沙丘便稳定下来形成沙丘。。供给缺乏时供给缺乏时，，迎风坡遭侵蚀迎风坡遭侵蚀，，背风坡沉积背风坡沉积，，导致沙丘向导致沙丘向前移动；当砂粒足量供给时前移动；当砂粒足量供给时，，迎风坡和背风坡均有沉积迎风坡和背风坡均有沉积。。砂丘迁移示意图风成砂的跳跃轨迹（风成砂的跳跃轨迹（R.A.BagnoldR.A.Bagnold，，19411941））3.沉积分异作用沉积分异作用是指依据沉积物的物理、化学性质有规律地依次沉积。是指依据沉积物的物理、化学性质有规律地依次沉积。具体分为机械沉积分异作用、化学沉积分异作用。具体分为机械沉积分异作用、化学沉积分异作用。机械沉积分异作用机械沉积分异作用碎屑物随流速和运移能力降低，按其物理特性〔大小、形状、比碎屑物随流速和运移能力降低，按其物理特性〔大小、形状、比重等〕在地表依次沉积。重等〕在地表依次沉积。〔〔11〕颗粒大小〕颗粒大小水流方向水流方向砾岩砾岩砂岩砂岩粘土岩粘土岩〔〔22〕形状〕形状粒状近源沉积，片状远源沉积，常与粘土沉积一起，沉积岩层面粒状近源沉积，片状远源沉积，常与粘土沉积一起，沉积岩层面常见白云母碎片。常见白云母碎片。〔〔33〕比重〕比重粒度相同时，重者先沉积金博体育。粒度不相同时，比重大而体积小者可粒度相同时，重者先沉积。粒度不相同时，比重大而体积小者可以与比重小而体积大者沉积一起，例如金、锆石等重矿物与石英砂堆积。以与比重小而体积大者沉积一起，例如金、锆石等重矿物与石英砂堆积。碎屑物质在流水搬运过程中的变化：随着碎屑物质被搬运的时间和距离增长逐渐变好碎屑物质在流水搬运过程中的变化：随着碎屑物质被搬运的时间和距离增长，不稳定成分逐渐变少、粒度逐渐变小、圆度逐渐变好、球度有所增高。碎屑湖泊沉积的理想模式碎屑湖泊沉积的理想模式〔据特温霍费尔，〔据特温霍费尔，19321932〕〕现代青海湖沉积物分布现代青海湖沉积物分布〔据中国科学院兰州地质研究所，〔据中国科学院兰州地质研究所，19791979〕〕〔二〕沉积物重力流搬运与沉积作用〔二〕沉积物重力流搬运与沉积作用是指介质里含有大量沉积物质，呈悬浮态是指介质里含有大量沉积物质，呈悬浮态〔自悬浮〕高密度与介质混合一起，在重力〔自悬浮〕高密度与介质混合一起，在重力下沉积物沿斜坡由高处向低处运移，沉积物下沉积物沿斜坡由高处向低处运移，沉积物处于主动状态。例如泥石流、浊流等。处于主动状态。例如泥石流、浊流等。沉积物重力流是一种密度流。密度流还沉积物重力流是一种密度流。密度流还包括海洋因温度差异形成的寒流、等深流，包括海洋因温度差异形成的寒流、等深流，因盐度差异形成的盐水楔等。因盐度差异形成的盐水楔等。1.分类分类米德尔顿和汉普顿根据颗米德尔顿和汉普顿根据颗〔〔11〕泥石流〔碎屑流〕〕泥石流〔碎屑流〕水介质中含有大量的粘土和砂〔水含量仅水介质中含有大量的粘土和砂〔水含量仅40 40～～60% 60%〕， 高度混合，形成具有一定密度和支撑强度〔屈服强度〕的高度混合，形成具有一定密度和支撑强度〔屈服强度〕的 载体〔砂泥浆〕，将砾石、岩块悬浮搬运。 载体〔砂泥浆〕，将砾石、岩块悬浮搬运。 如含砾泥岩。 如含砾泥岩。 〔〔22〕颗粒流 〕颗粒流 介质中主要含有砂粒，少量粘土和砾石，由于颗粒之 介质中主要含有砂粒，少量粘土和砾石，由于颗粒之 间相互碰撞产生的支撑应力，使颗粒悬浮于流体中。例如： 间相互碰撞产生的支撑应力，使颗粒悬浮于流体中。例如： 西部地区的岩块崩塌流、雪崩流〔底部气垫、前部气 西部地区的岩块崩塌流、雪崩流〔底部气垫、前部气 火山碎屑流〔底部气垫、前部气浪〕火山碎屑流〔底部气垫、前部气浪〕；； 风成砂丘突然崩塌，沿坡体形成的砂流； 风成砂丘突然崩塌，沿坡体形成的砂流； 水底坡度变陡地带，沉积物因断层、地震或暴风浪的 水底坡度变陡地带，沉积物因断层、地震或暴风浪的 〔〔33〕液化沉积物流 〕液化沉积物流 当碎屑缓慢堆积时，其重量由下覄沉积物所支撑，孔隙压力等于静水压力。 当碎屑缓慢堆积时，其重量由下覄沉积物所支撑，孔隙压力等于静水压力。 负荷增大，孔隙减小，孔隙水向侧方挤压出去，到达固结。 负荷增大，孔隙减小，孔隙水向侧方挤压出去，到达固结。 当大量碎屑快速堆积，下覄沉积物难以支撑上覆急剧增加的重量，局部碎屑 当大量碎屑快速堆积，下覄沉积物难以支撑上覆急剧增加的重量，局部碎屑 重量传递给孔隙流体，孔隙压力大于静水压力金博体育，形成超孔隙压力，使颗粒悬浮、 重量传递给孔隙流体，孔隙压力大于静水压力，形成超孔隙压力，使颗粒悬浮、 “沸腾〞、液化，形成高密度流体。 “沸腾〞、液化，形成高密度流体。 砾石孔隙大，粉砂、粘土凝聚性较好，不易形成超孔 砾石孔隙大，粉砂、粘土凝聚性较好，不易形成超孔 隙压力。液化沉积物流常发育于中细碎屑岩中。 隙压力。液化沉积物流常发育于中细碎屑岩中。 〔〔44〕浊流 〕浊流 沉积物靠紊流或由紊流的向上分力〔上举力〕支撑悬浮，在重力作用下搬运， 沉积物靠紊流或由紊流的向上分力〔上举力〕支撑悬浮，在重力作用下搬运， 与介质组成高密度流体。如砾、砂、泥的沉积组合体。 与介质组成高密度流体。如砾、砂、泥的沉积组合体。 引发原因：地震、海啸、暴风浪、构造运动等震动、或失重。 引发原因：地震、海啸、暴风浪、构造运动等震动、或失重。 浊流、紊流与沉积物悬浮三者相互作用、互相影响。三者关系为： 浊流、紊流与沉积物悬浮三者相互作用、互相影响。三者关系为： 紊流 紊流 沉积物悬浮 沉积物悬浮 浊流 浊流 扰动作用 扰动作用 重力作用 重力作用 紊流作用 紊流作用 2.浊流内部构造浊流内部构造 一般分为三局部： 一般分为三局部： 头部：呈舌状、比体部厚，粒度最粗、密度最高、流速 头部：呈舌状、比体部厚，粒度最粗、密度最高、流速 最快， 最快， 侵蚀能力最强，冲刷痕与刻痕发育，以侵蚀搬运 侵蚀能力最强，冲刷痕与刻痕发育，以侵蚀搬运 为主。 为主。 体部：厚度较均匀，粒度较细，密度降低，流速减缓。 体部：厚度较均匀，粒度较细，密度降低，流速减缓。 尾部：厚度迅速变薄，粒度变细，密度最低，流速减缓， 尾部：厚度迅速变薄，粒度变细，密度最低，流速减缓， 积作用为主。积作用为主。 高速浊流内部划分图 高速浊流内部划分图 〔金博体育，19731973〕〕 3.浊流发育阶段浊流发育阶段 鲍玛〔，19621962〕提出四个发育阶段： 〕提出四个发育阶段： a.三角洲阶段：河流将大量沉积物带到湖、海盆地，堆积成三三角洲阶段：河流将大量沉积物带到湖、海盆地，堆积成三 b.滑动阶段：因某种作用震动，开始液化，整体向下方缓慢滑动阶段：因某种作用震动，开始液化，整体向下方缓慢 滑移，随着水量增加， 滑移，随着水量增加， 速度加快。 速度加快。 c.流动阶段：流体速度加快，内部出现速度分层，粗粒涌向前流动阶段：流体速度加快，内部出现速度分层，粗粒涌向前 d.浊流阶段：沉积物与水高度混合，形成悬浮态高密度流体，浊流阶段：沉积物与水高度混合，形成悬浮态高密度流体， 随流动速度加快，冲 随流动速度加快，冲 刷、侵蚀下部物质，增大规模。内局部层。平 刷、侵蚀下部物质，增大规模。内局部层。平

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