Форма пласта — это геологическая особенность , которая развивается на границе раздела жидкости и подвижного пласта в результате перемещения материала пласта потоком жидкости. Примеры включают рябь и дюны на дне реки . Формы пластов часто сохраняются в летописи горных пород в результате присутствия в условиях отложений . Формы пластов часто являются характерными для параметров потока [1] и могут использоваться для определения глубины и скорости потока и, следовательно, числа Фруда .
Формы пластов повсеместно присутствуют во многих средах (например, речных, эоловых, флювиальных, дельтовых и глубоководных), хотя до сих пор ведутся споры о том, как они развиваются. Существуют две отдельные, хотя и не исключающие друг друга, [2] модели инициации пласта: инициация дефекта и мгновенная инициация.
Теория дефектов предполагает, что турбулентные волны, возникающие в турбулентных потоках [3] [4], увлекают осадок [5] , который при осаждении создает дефекты в несвязном материале. Эти отложения затем распространяются вниз по течению посредством процесса разделения потока, образуя таким образом пластовые поля. Считается, что происхождение дефектов связано с пакетами шпилек вихревых структур. [6] Эти когерентные турбулентные структуры создают коридоры захвата на подвижном слое, образуя линии зерен, которые взаимодействуют с полосами с низкой скоростью, создавая агломерацию зерен. При достижении критической высоты зерен происходит отрыв потока по новой структуре. Осадки будут размываться вблизи точки присоединения и откладываться ниже по течению, создавая новый дефект. Таким образом, этот новый дефект вызовет образование другого дефекта, и процесс будет продолжаться, распространяясь вниз по течению, в то время как скопления зерен быстро превращаются в небольшие пласты.
В целом, теория распространения дефектов играет большую роль при низких скоростях переноса наносов , поскольку при высоких скоростях дефекты могут быть смыты, и пластовые формы обычно возникают по всему пласту спонтанно. [7] [8] Вендитти и др. (2005) [7] : 1 сообщают, что мгновенная инициация начинается с формирования паттерна штриховки, что приводит к шевронным формам, которые мигрируют независимо от структуры паттерна. Эта шевронная структура реорганизуется, образуя будущие линии гребней пластов. Вендитти и др. (2006), [8] : 1 , основываясь на более ранней модели Лю (1957), предположили, что мгновенное инициирование является проявлением межфазной гидродинамической неустойчивости типа Кельвина-Гельмгольца между высокоактивным псевдожидким слоем осадка и жидкостью над ним. Кроме того, Вендитти и др. (2005) [7] : 2 подразумевают, что нет никакой связи между мгновенным инициированием и структурами когерентного турбулентного потока, поскольку пространственно- и временные случайные события должны фиксироваться на месте, чтобы создать шаблон перекрестной штриховки. Более того, нет четкого объяснения влияния турбулентности на формирование пластов, поскольку пласты могут возникать и при ламинарных течениях. Важно отметить, что исследования ламинарно-генерируемых пластов использовали усредненные по времени условия течения для определения степени турбулентности , что указывает на число Рейнольдса в ламинарном режиме. Однако мгновенные процессы, такие как взрывы и сминания, которые нечасты при низком числе Рейнольдса, но все же присутствуют, могут быть движущими механизмами формирования пластов. Генерация пластов в ламинарных потоках до сих пор является предметом дискуссий в научном сообществе, поскольку, если это правда, это предполагает, что должны быть и другие процессы развития дефектов, отличные от того, который предложил Бест (1992). [6] : 1 Эта альтернативная модель развития пластов при низких скоростях переноса наносов должна объяснить образование дефектов и форм пластов в случаях, когда поток не является турбулентным.
Фазовые диаграммы или диаграммы устойчивости определяются как графики, показывающие режимы существования одного или нескольких стабильных донных состояний. Устойчивость слоя можно определить, когда форма слоя находится в равновесии и не меняется во времени для одного и того же режима течения. Эту неизменность во времени не следует путать со статической морфологией или замороженным равновесием; наоборот, пласт движется и приспосабливается к динамическому равновесию с потоком и переносом наносов для этих конкретных условий. Эти фазовые диаграммы [1] : 1 [9] используются для двух основных целей: i) для прогнозирования состояния пласта в известных условиях потока и переноса наносов и, ii) в качестве инструмента для реконструкции палеообстановки по известному пласту. государственная или осадочная структура. Несмотря на большую полезность таких диаграмм, их очень сложно построить, что делает их либо неполными, либо трудными для интерпретации. Эта сложность заключается в количестве переменных, необходимых для количественной оценки системы.
Типичные однонаправленные формы пластов представляют собой определенную скорость потока, предполагая типичные отложения (пески и ил) и глубину воды, а диаграмма, подобная приведенной ниже, может использоваться для интерпретации условий осадконакопления [10] с увеличением скорости воды , спускающейся по карте.
Эта диаграмма предназначена для общего использования, поскольку изменения размера зерен и глубины потока могут изменить существующую форму пласта и пропустить формы пласта в определенных сценариях. Двунаправленная среда (например, приливно-отливные отмели) образует схожие формы лож, но переработка отложений и противоположные направления потока усложняют структуры.
Эту последовательность грядок также можно проиллюстрировать схематически:
«Русло нижней плоскости» относится к плоскому руслу реки, образующемуся в результате низких скоростей переноса наносов . [11]
Особенности «верхнего плоского русла» плоские и характеризуются однонаправленным потоком с высокими скоростями переноса наносов как в виде пластовой нагрузки , так и в виде взвешенной нагрузки . Условия верхней плоскости слоя могут создавать линии разделительного тока , которые обычно представляют собой тонкие полосы на поверхности слоя из-за потока высокой энергии. [11]
