Prąd zawiesinowy

Prąd zawiesinowy (ang. turbidity current) to rodzaj spływu grawitacyjnego o charakterze cieczy newtonowskiej, w którym materiał osadowy utrzymywany jest w zawieszeniu dzięki siłom turbulencji. Spływy zawiesinowe charakteryzują się najniższą gęstością spośród wszystkich spływów, tzn. jedynie 1 - 23% cieczy stanowi materiał osadowy (głównie drobnoziarnisty).

Termin prąd zawiesinowy (ang. turbidity current) został wprowadzony w 1938 roku przez Johnsona, który zdefiniował go jako "przepływ wzburzonej i mętnej wody". Termin turbidyt, czyli osad prądu turbidytowego wprowadził w 1957 roku Kuenen. Klasyczny model facjalny turbidytu został zaproponowany w 1962 roku przez Boumę i zakłada pionowe następstwo pięciu facji osadowej wiązanych z fliszem, później nazywanych sekwencją Boumy. Model jest wiązany głównie ze środowiskiem stożków podmorskich. Według modelu zaproponowanego przez Middletona i Hamptona w 1976 roku i rozwiniętego przez Allena w 1985 roku prąd zawiesinowy może być podzielony na trzy części:

  • czoło (ang. head) o dwa razy wyższej gęstości niż pozostała część, w której dochodzi do mieszania materiału osadowego z wodą
  • główna część (ang. body) zbudowana z jednorodnej zawiesiny unoszonej dzięki siłom turbulencji
  • ogon (ang. tail) o najniższej gęstości.

Ponieważ główna część spływu w głębokich partiach porusza się szybciej niż czoło, przód głównej części jest pochłaniany przez czoło w procesie mieszania materiału osadowego z wodą. Model sugeruje więc stałą prędkość czoła spływu w wyniku większej prędkości tylnej jego części i jej pochłaniania przez czoło prądu zawiesinowego. W jego obrębie energia spływu maleje im dalej od czoła, dlatego grubsze frakcje są deponowane w tylnej części a pozostały grubszy materiał zostaje skupiony w czole. Czoło spływu jest odpowiedzialne za erozję podłoża, natomiast tylna część za depozycję. Prędkość prądu zawiesinowego zostaje ostatecznie wytracona w wyniku spadku nachylenia dna morskiego. Materiał osadowy stopniowo zostaje rozproszony w wodzie i opada z zawieszenia na dno.

Już w latach sześćdziesiątych XX w. zwrócono uwagę na zbyt częste stosowanie terminu w przypadkach, które nie kwalifikują się jako turbidyty. Sanders w 1965 roku zauważył, że w wielu spływach dolna część ma charakter spływu laminarnego a jedynie górna jego część jest związana z ruchem turbulentnym (Shanmugam 2002). Także w latach sześćdziesiątych powszechny stał się podział turbidytów na prądy o wysokiej i niskiej gęstości. Według tego podziału prądy zawiesinowe o wysokiej gęstości zawierają także grubsze frakcje (gruby piasek, żwir, frakcję kamienistą i głazową) i różnią się od spływów kohezyjnych udziałem sił turbulencji w transporcie i mniejszą koncentracją.

Według klasyfikacji Gani (2004) prądy zawiesinowe o wysokiej gęstości to błędne określenie. W prądach zawiesinowych ruch odbywa się jedynie dzięki siłom turbulencji i ma charakter cieczy newtonowskiej. W przypadku prądów o wysokiej gęstości ma on charakter mieszany. Tego typu spływy są określane jako densyty. Densyty to spływy o charakterze przejściowym pomiędzy spływami rumoszowymi a prądami zawiesinowymi, do których zaliczane są także spływy upłynnionego materiału. Podobnie Shanmugam (1997) odrzuca istnienie prądów zawiesinowych o wysokiej gęstości i określa je jako piaszczyste spływy rumoszowe (ang. sandy debris flow).

Literatura

Bouma, A.H. 1962. Sedimentology of some Flysch Deposits: A Graphic Approach to Facies Interpretation. Elsevier, Amsterdam.
Gani, M.R. 2004. From Turbid to Lucid: A Straightforward Approach to Sediment Gravity Flows and Their Deposits. The Sedimentary Record 2, 4-8, dostępne dzięki SEPM (Society for Sedimentary Geology).
Miall, A.D. 1989. Architectural elements and bounding surfaces in channelized clastic deposits: note on comparison between fluvial and turbidite systems. In: Sedimentary Facies in the Active Plate Margins, 3-15
Mulder, T., Weber, O., Anschutz, P., Jorissen, F.J., Jouanneau, J.M. 2001 A few months-old storm-generated turbidite deposited in the Capbreton Canyon (Bay of Biscay, SW France). Geo-Marine Letters, 1-13.
Shanmugam, G. 1997. The Bouma Sequence and the turbidite mind set. Earth-Science Reviews 42, 201-229.
Shanmugam, G. 2002. Ten turbidite myths Earth-Science Reviews 58, 311– 341