Curs de sedimentologie - capitolul 4
TRANSPORTUL DE MATERIALE
Materialele produse de fenomenele de eroziune sunt în general deplasate sub acțiunea gravitației și a apei, mai incidental sub acțiunea vântului.
1. TRANSPORTUL CU PRAVETATE PURĂ
Acest mod de transport se găsește în regiuni cu diferențe de altitudine care creează pante și unde dezintegrarea mecanică este puternică, adică în principal în regiunile montane și deșertice. Elecuttagna și în zonele deșertice. Elementele sunt deplasate pe o distanță mică, câteva sute de metri, în mod excepțional câțiva km, și se acumulează în conuri de gheață: de exemplu, cele ale Cassei pustii de la Col de l'Izoart. Nu sunt purtate și de orice dimensiune; cele mai mari coboară mai departe și formează marginea conului: se stabilește o anumită grano-clasificare orizontală. Porozitatea tartrului este grozavă, iar filtrarea apei este bună. Cimentarea este rapidă, în special în țările de calcar, și dă o rupere a pantei cu elemente unghiulare.
Foarte des, după ploi abundente, de exemplu, acțiunea apei se adaugă gravitației pure. Tărâmurile cuprinzând o fază fină de argilă formează fluxuri noroioase care alunecă pe pante și pot provoca daune considerabile. Elementele sunt unghiulare, clasificate greșit (libere) și ambalate într-o matrice de lut. Acestea sunt „fluxurile de resturi” aeriene sau „fluxurile de solifluxiune” care pot apărea în orice material liber cu elemente fine situate pe o pantă și re-imobilizate de ploi: sol, cenușă vulcanică. Fluxurile de solifluxiune formează coluviul fundurilor văii.
Când cantitatea de apă încorporată este mai mare, debitele sunt mai fluide și trec către „lavă de resturi” care curge în paturile torenților în timpul unei furtuni: campingul Grand Bornand (Savoia) a fost astfel invadat de un flux de noroi care a coborât patul. a torentului Borne după o puternică furtună în 1987. Apele foarte încărcate cu materiale ale râurilor țărilor deșertice („wadi”) constituie debituri intermediare între curentul clasic actual al unui pârâu și debitul de resturi.
2. TRANSPORTUL CU GHEȚĂ
În climatele reci și umede, zăpada se transformă în gheață prin compactare și topire. Gheața curge ca un fluid vâscos și formează un ghețar. Sarcina transportată depinde de alimentarea cu material. În munți, ghețarul poate transporta gheață într-o cantitate atât de mare încât acoperă și ascunde complet gheața (cazul ghețarului negru din Oisans). Sarcina este mult mai mică pentru calotele polare. Competența unui ghețar este, de asemenea, excelentă: unele blocuri depășesc câțiva metri. Sunt abandonate atunci când gheața se topește și constituie „blocuri neregulate” caracteristice trecerii ghețarilor. Să-i cităm pe cei din regiunea Lyon aduși din Alpi de ghețarul Rh duringne în timpul glaciațiilor cuaternare.
Materialele transportate sunt puternic heterometrice și nu prezintă dimensiuni. Elementele nu sunt uzate de o serie de impacturi între ele, așa cum se întâmplă în transportul vântului sau pe apă, dar pot fi zdrobite între ele sau împotriva pereților văii sub efectul presiunii gheții, până când formează un făină glaciară "din cuarț și alte elemente foarte fine, care sunt pradă ușoară pentru eroziunea torențială sau eoliană. Distanța de transport este de câteva zeci de km pentru ghețarii montani, dar poate depăși sute de km pentru sistemele glaciare mari (ghețarii Groenlandei).
3. TRANSPORTUL APEI
3.1 Apă sălbatică și apă canalizată
Apa transportă materiale tritice în suspensie și elemente în soluție. Sarcina unui râu este în medie de 120 grame per element în soluție pentru 510 g pe m3 de suspensie. Competența sa este, de asemenea, mult mai slabă decât cea a unui ghețar și rareori depășește câteva zeci de cm. Materialele de gunoi sunt transportate cu atât mai mult cu cât sunt mai mici, mii de km pentru râurile mari: se stabilește o clasificare longitudinală. Șocează și se uzează în timpul transportului. Există două tipuri principale de flux:
* debit necanalizat, sau „apă sălbatică”, corespunzător scurgerii pe o pantă. Eroziunea este importantă, dar lungimea transportului este mică; foarte repede, cursurile de apă se adună și formează un canal. Apele de scurgere apar după ploi abundente; este dezvoltat în munți, în special în bazinele de primire ale torenților; atunci când încărcătura este mare, evoluează în fluxuri reale de noroi. Materialele fine sunt smulse, cele care sunt protejate de un bloc pot fi scutite, ele constituind apoi un stâlp sub blocul numit „domnișoară plafonată” sau „coș de zână”., sau inundații de foi care acoperă suprafețe mari, dar sunt de scurtă durată.
* apele canalizate care curg într-unul sau mai multe canale în funcție de pantă, vorbim în general despre un torent pentru o pantă și o viteză puternică, de un râu pentru o pantă și o viteză mică.
3.2 Caracteristicile fizice ale unui flux
Parametrii principali sunt viteza și vâscozitatea fluidului în mișcare; ele determină tipul de curgere.
a) Vâscozitatea depinde de cantitatea de material transportată în suspensie și în soluție; are o valoare minimă pentru apa pură. Condiționează competența fluidului. Debitul mare de încărcare este foarte vâscos și poate transporta materiale mari.
b) Viteza este o funcție a pantei și a vâscozității fluidului: pe aceeași pantă, apa pură curge mai repede decât apa încărcată. Un gradient de viteză există de jos, unde viteza este zero, până la suprafața unde viteza este maximă se înrăutățește; suprafața unde viteza este cea mai mare. Un debit adânc, de câțiva metri, de exemplu, are un efect redus asupra fundului; dimpotrivă, un flux foarte superficial, de câțiva decimetri, are o acțiune erozivă puternică pe fund, care este aproape de suprafața unde viteza este mare. La aceeași viteză la suprafață, acțiunea erozivă a wadi în regiunile aride este mult mai mare decât cea a râurilor din țările temperate.
c) Tipul de curgere este laminar sau turbulent. Când viteza de curgere este mică, fluxurile de apă sunt paralele între ele, vectorul lor de viteză este același: fluxul este laminar. Viteza medie este egală cu viteza instantanee. Pentru o viteză mare, apar vârtejuri, vectorii de viteză variază în intensitate, direcție și direcție; La un moment t, particulele de apă au viteze instantanee diferite: fluxul este turbulent. Viteza medie a debitului este egală cu suma algebrică a vitezei instantanee. Variația vitezei instantanee într-un punct determină mișcarea unui obiect pe fund. Când viteza crește, obiectul este ridicat și dus, când scade, cade: obiectul sare, scade, cade: obiectul sare pe fund (sărare). Schimbarea de la fluxul laminar la fluxul turbulent depinde de valoarea formulei (numărul Reynolds):
H = înălțimea apei V = viteza medie µ = vâscozitate
Un mare râu rapid va avea un debit turbulent.
Figura 4-1: Traversarea cursurilor de apă și tăierea într-un meandru.
Orice neregularitate în peretele canalului și orice obstacol provoacă turbulențe. Viteza crește în fața obstacolului, este o zonă de eroziune, vârtejuri, este o zonă de eroziune, se formează vortexuri în spatele obstacolului și materialul se poate depune în zonă. Umbră (caz de vârtejuri din spatele pilierelor responsabile de înecarea în râuri).
3.3 Acțiunea unui flux pe partea de jos a unui canal
Orice obstacol sau neregulă în partea de jos determină o creștere locală a vitezei, deci o eroziune. Dacă viteza generală a curgerii scade ulterior, cavitățile de spălare inferioare sunt umplute și modelate de depunerile ulterioare; sunt păstrate în amprente la baza corpului sedimentar care va da o bancă după diageneză. Printre numeroasele figuri ale eroziunii se pot cita flautele (turnurile de flaut), curenții curentului (turnarea cavității de eroziune în fața unui obstacol.
Figura 4-2: Acțiunea neregulilor și obstacolelor de perete asupra unui flux. Formarea unui curent și a unei semiluni de curent .
Obiectele de pe fund pot fi mutate și acumulate în funcție de mărimea lor, viteza curentă și adâncimea de curgere și adâncimea de curgere. Suprafața zăcământului prezintă forme particulare, cifrele actuale. Luați exemplul unui râu al cărui fund este acoperit cu granule de nisip de 0,2 mm. Tipul de cifre depinde de viteza curentului și permite definirea a două regimuri de flux: o viteză mare, rapidă, o viteză mică, lentă.
Figura 4-3: Figurile sedimentare formate pe partea de jos conform regimului de curgere.
Aceste figuri sedimentare pot fi conservate în sedimentele antice, cu excepția antidunelor, a căror conservare este excepțională. Ele pot fi găsite pe suprafața unei bănci sau în contraamprentele de la baza următoarei bănci. Astfel vom putea cunoaște viteza unui debit vechi, direcția acestuia (fundul plat al vitezei mari oferind o linie de delit) și direcția sa (disimetria undelor și a dunelor).
Figura 4-4: Distribuția figurilor sedimentare pe fundul unui flux adânc de 20 cm în funcție de viteză.
3.4 Transportul soluțiilor
Acest aspect al transportului unui râu este adesea trecut cu vederea. Cu toate acestea, cantitatea de material transportat în soluție este considerabilă. Într-un climat temperat, un râu simplu transportă mai multă materie în soluție decât în suspensie: acesta este cazul Senei, a cărei apă conține o cantitate mare de efluenți industriali. Cantitatea totală de material de soluție adusă de râuri în oceane a fost estimată la miliarde de tone pe an. Distribuția elementelor chimice diferă de cea a apei de mare: apa râului este relativ mai bogată în silice dizolvată și carbonați.
| apa de mare | apa pura | |
| Cl | 19000 | 8 |
| Fr | 65 | _ |
| SO4 | 2650 | 11 |
| HCO3 | 140 | 58 |
| H3BO3 | 26 | _ |
| Mg | 1270 | 4 |
| Aceasta | 400 | 15 |
| Sr. | 8 | _ |
| K | 380 | 2 |
| n/A | 10560 | 6 |
| Fe | _ | 2 |
| SiO2 | 6 | 13 |
| TOTAL | 34500 | 120 ppm |
Această diferență de compoziție explică de ce depozitele de evaporită ale bazinelor endorice, alimentate de apele continentale, au o compoziție diferită de cea a lagunelor de coastă.
3.4 Transportul elementelor solide
Figura 4-5: Diagrama Hjuström (simplificată).
În timpul transportului lor, boabele se ciocnesc și se uzează: aceasta este abraziune. Acest fenomen este slab pentru nisipuri; masa lor variază puțin, forma lor rămâne mai mult sau mai puțin unghiulară, suprafața lor prezintă urme de lovire a unghiilor. Uzura este zero pentru particulele fine; pe de altă parte, este important pentru pietriș și pietricele care scad în mărime prin spargere, măcinare, spargere, zdrobire, așchiere sau dizolvare și devin rotunjite. Abraziunea depinde de natura și mărimea pietricelelor, de energia râului, de încărcătura sa solidă și de natura fundului patului. exemple: alunecările de rocă de granodiorit decimetric devin rotunjite după transportarea unui torent de 10 km. Pe de altă parte, boabele de cuarț mai mici de 1 mm nu prezintă nicio diferență notabilă după un transport mai mare de 200 km.
3.6 Transport curent de densitate
Această rubrică include curenții de turbiditate și fluxurile de resturi. Acestea sunt fluxuri subacvatice, de asemenea, aeriene pentru fluxurile de resturi, deplasând o sarcină solidă puternică. Materialele originale sunt într-o poziție instabilă pe o pantă. Mișcarea lor este declanșată de un dezechilibru datorat adăugării de noi elemente, un cutremur, un eveniment hidrodinamic cu mare energie (furtună). Un curent de turbiditate începe brusc, erodează panta și rupe materialul nou care formează un fel de nor care se rostogolește într-un vârtej (vârtej), se dezvoltă și se difuzează în apa din jur. Viteza sa de pornire poate fi de ordinul a 50 km/h. Viteza scade în ordinea a 50 km/h. Viteza scade apoi și întregul se instalează. Se face distincția între curenții cu densitate redusă (până la 150 g/l de sediment) și curenții cu densitate ridicată, cu o sarcină care ajunge la 250 g/l. Curentul de turbiditate care a început pe coasta Nisa în 1979 și a cărui cauză principală a fost supraîncărcarea produsă de umplerea artificială a sitului aeroportului, sa deplasat peste 100 km spre Corsica.
Figura 4-6: cupă de eroziune produsă de un curent de turbiditate; cavitățile sunt apoi umplute și formează „aruncări de flaut” la baza malurilor.
Debiturile de resturi au concentrații mai mari de 250 g/l. Pot muta bolovani mari care sunt susținuți de matricea de lut vâscos („suport matricial”). Însoțesc adesea erupții vulcanice de tip exploziv. Ploile abundente de pe vulcan trag cenușă și bolovani neconsolidați pe versanți și formează alunecări de noroi care curg pe văi (lahar). În 1985, laharul care a urmat erupției Nevado del Ruiz a luat 20.000 de vieți; Nevado del Ruiz a luat 20.000 de vieți în Columbia.
4. TRANSPORTUL PE VENT