Spływy grawitacyjne

Spływy grawitacyjne (ang. gravity flow) to spływy materiału klastycznego po nachylonej powierzchni spowodowany przez siły grawitacji i podtrzymywany w ruchu przez działanie sił dyspersji, upłynnienie i turbulencję.

Sp%C5%82ywy%20grawitacyjne.GIF

Ze względu na ich złożonych charakter istnieje wiele podziałów spływów grawitacyjnych, które stosują różną nomenklaturę, co może prowadzić do nieporozumień. Na podstawie badań eksperymentalnych w 1973 roku przez Middletona i Hamptona zaproponowali podział spływów grawitacyjnych, który stanowi ich klasyfikację ze względu na mechanizm unoszenia osadu. Ten podział wyróżnia cztery główne ich rodzaje i zakłada, iż możliwe są także mechanizmy pośrednie (zarówno w środowisku lądowym, jak i morskim).

  • Spływy kolizyjne lub ziarnowe (ang. grain flow), to spływy, w których ziarna unoszone są w wyniku ich wzajemnego zderzania się (ciśnienia dyspersyjnego).
  • Prądy zawiesinowe (ang. turbidity currents), w których materiał jest utrzymywany w zawieszeniu dzięki siłom turbulencji i charakteryzuje się najniższą gęstością spośród spływów grawitacyjnych. Osad może być unoszony w dół stoków o niewielkim nachyleniu (powyżej 1 stopnia).

Z powodu złożonej natury spływów grawitacyjnych wprowadzono także wiele klasyfikacji i nazw opartych na kombinacji takich cech, jak gęstość spływu, sposób unoszenia materiału osadowego, rodzaj przepływu (laminarny lub turbulentny) i reologia. Znaczenie terminu turbidyt zostało także rozszerzone na tzw. prądy zawiesinowe o dużej gęstości, co według niektórych klasyfikacji było określane jako rodzaj spływów kohezyjnych. W celu uproszczenia klasyfikacji i wyeliminowania zawiłości w nomenklaturze, Gani (2004) podzielił spływy grawitacyjne ze względu na ich reologię na trzy podstawowe rodzaje.

  • Spływy rumoszowe (ang. debris flow) o reologii nienewtonowskej
    • kohezyjne (obejmujące między innymi spływy kohezyjne)
    • niekohezyjne (obejmujące między innymi spływy kolizyjne wg Middletona i Hamptona)
  • Pośrednie, czyli densyty (ang. desite, odpowiadają spływom upłynnionego materiału)
  • Prądy zawiesinowe (turbidytowe) o reologii newtonowskiej

Te trzy rodzaje spływów stanowią także etapy ruchu materiału osadowego w dół skłonu. Następuje tu zmiana przepływu od laminarnego po turbulentny. Ruch rozpoczyna się pd powstania podwodnego osuwiska. Gęstość niesionego materiału zmienia się wraz z ruchem w dół stoku od wysokiej po niską przy rosnącej zawartości wody. Końcowym etapem jest ruch prądu zawiesinowego w wyniku działania sił turbulencji oraz opadanie osadu z zawieszenia na skutek wytracania prędkości.

Literatura

Elverhoi, A., Harbitz, C.B., Dimakis, P., Mohrig, D., Marl, J., Parker, G. 2000. On the dynamics of subaqueous debris flows. Oceanography 23, 109-117
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).
Gradziński, R., Kostecka, A., Radomski, A., Unrug, R. 1986. Zarys sedymentologii. Warszawa: Wydaw. Geologiczne
Middleton, G.V., Hampton, M.A., 1973. Sediment gravity flows: mechanics of flow and deposition. W: Middleton, G.V., Bouma, A.H. (ed.) Turbidites and Deep-water Sedimentation. Pacific Section Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, Los Angeles
Muldera, T., Syvitski, J.P.M., Migeon, S., Faugeres, J., Savoye, D. 2003. Marine hyperpycnal flows: initiation, behavior and related deposits. A review. Marine and Petroleum Geology 20, 861–882
Postma, G. 1986. Classification for sediment gravity-flow deposits based on flow conditions during sedimentation. Geology 4, 291-294