Troebelheid stroom

Een troebelheid stroom is een stroom van snel bewegende, sediment beladen water naar beneden een helling door het water of een andere vloeistof. De huidige beweegt omdat het een hogere dichtheid dan de vloeistof door die stroomt de motor van een troebelingsstroom komt uit zijn sediment, waarbij het troebele water dichter is dan het heldere water bovenstaande maakt. De borg van een troebelheid stroom heet een turbidiet.

Troebelheid stromingen zijn een voorbeeld van de dichtheid of de zwaartekracht stromen, waaronder: oceanische fronten, lawines, lahars, pyroclastische stromen en lavastromen. Seafloor troebelstromen worden vaak gebruikt om onderwaterstromingen in meren en oceanen, doorgaans veroorzaakt door aardbevingen, instortende en sediment beladen rivieren beschrijven. Zij worden gekenmerkt door een goed gedefinieerde voorzijde, ook bekend als hoofd, gevolgd door een laag bekend als het lichaam van de stroom.

Troebelheid stromingen zijn kenmerkend voor gebieden waar sprake is van seismische instabiliteit en een onderwater helling, vooral onderzeeër geul hellingen van convergente plaatranden, continentale hellingen en onderzeese canyons van passieve marges.

Met toenemende continentaal plat helling, stroomsnelheid toeneemt, naarmate de snelheid van de stroming toeneemt, turbulentie verhoogt en actuele stelt meer sediment. De toename van sediment draagt ​​ook bij aan de dichtheid van de stroom, en daarmee de snelheid verder. Troebelstromen kan oplopen snelheid de helft van de geluidssnelheid.

Troebelheid stromingen worden traditioneel gedefinieerd als sediment zwaartekracht stroomt waarin sediment wordt geschorst door vloeistof turbulentie. Echter, de term 'vertroebeling huidige' is aangenomen om een ​​natuurlijk verschijnsel waarvan de exacte aard is vaak onduidelijk omschrijven. De turbulentie binnen een troebelingsstroom niet altijd het steunmechanisme dat het sediment in suspensie blijft; het is echter waarschijnlijk dat turbulentie de primaire of enige grain ondersteuningsmechanisme in verdunde stromen. Definities worden verder gecompliceerd door een onvolledig begrip van de turbulentie structuur binnen troebelheid stromingen, en de verwarring tussen de termen turbulente en troebel. Kneller & amp; Buckee, 2000 definieert een suspensie actueel "stroom geïnduceerd door de werking van de zwaartekracht op een troebel mengsel van vloeistof en sediment, vanwege het verschil tussen de dichtheid van het mengsel en medium van omgevingstemperatuur. Een troebelingsstroom een ​​suspensie stroom waarbij de interstitiële vloeistof een vloeistof; een pyroclastische stroom is er een waarin de interstitiële vloeistof gas.

Triggers

Hyperpycnal pluim

Wanneer de concentratie van gesuspendeerde sediment aan de monding van een rivier is zo groot dat de dichtheid van rivierwater groter is dan de dichtheid van het zeewater een bepaald soort troebelingsstroom kunnen vormen genoemd hyperpycnal pluim. De gemiddelde concentratie van sediment voor de meeste rivierwater dat de zee komt is veel lager dan de sediment concentratie die nodig is voor toetreding als een hyperpycnal pluim. Hoewel sommige rivieren kunnen vaak continu hoge sediment dat een constante hyperpycnal pluim, zoals Haile River, met een gemiddelde concentratie van gesuspendeerde 40,5 kg / m heeft kunnen maken. Het sediment concentratie die nodig is om een ​​pluim hyperpycnal in zeewater produceren 35 tot 45 kg / m, afhankelijk van de waterstand eigenschappen in het kustgebied. De meeste rivieren produceren hyperpycnal stromen alleen tijdens de uitzonderlijke gebeurtenissen, zoals stormen, overstromingen, gletsjer uitbarstingen, dam breekt, en lahar stromen. In zoet water omgevingen, zoals meren, de sediment concentratie die nodig is om een ​​pluim hyperpycnal produceren is vrij laag.

Sedimentatie in reservoirs

Het transport en de afzetting van de sedimenten in smalle alpine reservoirs wordt vaak veroorzaakt door troebelheid stromingen. Ze volgen de thalweg van het meer naar het diepste gebied nabij de dam, waar de afzettingen de werking van de onderste uitlaat en de inlaat structuren kunnen beïnvloeden. Bedienen van dit sedimentatie binnen het reservoir kan worden bereikt door gebruik van vaste en permeabele obstakels met de juiste vormgeving.

Aardbeving triggering

Troebelstromen worden meestal veroorzaakt door tektonische verstoring van de zeebodem. De verplaatsing van de continentale korst in de vorm van fluïdisatie en fysieke schudden beide bijdragen aan de vorming ervan. Aardbevingen zijn voor de lopende afzetting Troebelheid vele factoren, met name wanneer fysiografie bevordert het behoud van de afzettingen en beperkt de andere bronnen van troebelingsstroom depositie. Aangezien het beroemde geval van breuk van onderzeese kabels door een troebelheid stroom na de 1929 Grand Banks aardbeving, hebben de aardbeving veroorzaakt turbidieten onderzocht en gecontroleerd langs de Cascadia subductie zone, de noordelijke San Andreas Fault, een aantal Europese, Chileense en Noord-Amerikaanse meren Japanse lacustrine en offshore gebieden en diverse andere instellingen.

Canyon-spoelen

Wanneer grote troebelheid stromen vloeien in canyons kunnen zij zelfvoorzienend worden en kan sediment dat eerder is ingevoerd in de canyon door kust drift, stormen of kleiner troebelheid stromingen meevoeren. Canyon-flushing geassocieerd met surge-type stromen geïnitieerd door hellingsgraad storingen kunnen stromen waarvan de uiteindelijke volume te kunnen meerdere malen die van het gedeelte van de helling die is mislukt.

Slumping

Sediment die zich heeft opgestapeld op de top van de continentale helling, in het bijzonder op de hoofden van onderzeese canyons kunnen troebelheid stroom maken als gevolg van overbelasting, waardoor daaruit uitzakken en glijden.

Effect op de oceaanbodem

Grote en snel bewegende troebelheid stromingen kunnen incise en eroderen continentale marges en schade aan de kunstmatige structuren zoals telecommunicatie kabels op de zeebodem veroorzaken. Begrijpen waar troebelstromen vloeien op de zeebodem kan helpen om de hoeveelheid schade aan telecommunicatiekabels verlagen door het vermijden van deze gebieden of versterken van de kabels kwetsbare gebieden.

Bij troebelstromen interactie met andere stromen, zoals omtrek stromen, kunnen ze van richting veranderen. Dit verschuift uiteindelijk onderzeese canyons en sediment afzetting locaties. Een voorbeeld hiervan is gelegen in het westelijke deel van de Golf van Cadiz, waar de Middellandse Zee uitstroom stroming beïnvloedt sterk troebelheid stromen, waardoor uiteindelijk verschuiving van valleien en canyons in de richting van de MOW flow. Dit verandert de erosie en afzettingsmilieu zones, uiteindelijk het veranderen van de oceaanbodem topografie.

Deposito

Wanneer de energie van een troebelingsstroom verlaagt, het vermogen om sediment afneemt houden, waardoor sediment afzetting plaatsvindt. Deze deposito's zijn genoemd turbidieten. Troebelstromen zijn zelden in de natuur, waardoor turbidieten kan worden gebruikt om troebelingsstroom kenmerken ervan te bepalen. Voorbeelden: korrelgrootte kan indicatie van stroomsnelheid, graan lithologie en het gebruik van foraminifera voor het bepalen oorsprong geven korrelverdeling toont stromingsdynamiek tijd en sediment dikte geeft sedimentlading en levensduur.

Turbidieten worden vaak gebruikt in het begrijpen van het verleden troebelheid stromen, bijvoorbeeld, de Peru-Chilitrog off Zuid Centraal Chili bevat talrijke turbidiet lagen die werden uitgeboord en geanalyseerd. Uit deze turbidieten de voorspelde geschiedenis van troebelstromen op dit gebied werd bepaald, waardoor de totale begrip van deze stromen.

Antidune deposito

Sommige van de grootste antidunes op aarde wordt gevormd door troebelstromen. Een waargenomen sediment-golf veld is gelegen op het lagere continentale helling uit Guyana, Zuid-Amerika. Dit sediment-golf gebied heeft een oppervlakte van ten minste 29 000 km op een diepte van 4400-4825 meter. Deze antidunes hebben golflengten van 110-2600 meter en golfhoogten van 1-15 m. Troebelheid stromingen verantwoordelijk voor golfopwekking geïnterpreteerd als afkomstig van de helling mislukkingen op het aangrenzende Venezuela, Guyana en Suriname continentale marges. Eenvoudige numerieke modellering is ingeschakeld om troebelheid stroom kenmerken in het sediment golven bepalen worden geschat: intern Froudegetal = 0,7-1,1, stroom dikte = 24-645 m en stroomsnelheid = 31-82 cm · s. In het algemeen, op de lagere hellingen buiten geringe onderbrekingen helling, stroom dikte toeneemt en stroomsnelheid afneemt, wat leidt tot een toename van de golflengte en een daling in lengte.

Omkeren drijfvermogen

Het gedrag van troebelstromen met drijvende vloeistof werd onderzocht vinden dat de voorste snelheid sneller dan die van stromen met dezelfde dichtheid als de omringende vloeistof afneemt. Deze troebelheid stromen uiteindelijk tot stilstand gekomen als sedimentatie resulteert in een omkering van het drijfvermogen en de huidige liften uit, de punt van de lift-off blijft constant voor een constante ontlading. De loft vloeistof draagt ​​fijn sediment met het, de vorming van een pluim dat stijgt tot een niveau van neutraal drijfvermogen of aan het wateroppervlak, en verspreidt. Sediment vallen van de pluim produceert een brede fall-out deposito, genaamd hemiturbidite.

Voorspelling

Voorspelling van erosie door troebelstromen, en de verdeling van turbidiet afzettingen, zoals hun omvang, dikte en korrelgrootteverdeling, vereist inzicht in de mechanismen van sediment transport en depositie, die weer afhankelijk van de vloeistofdynamica van de stromen.

De extreme complexiteit van de meeste turbidiet systemen en bedden heeft de ontwikkeling van kwantitatieve modellen van troebelheid huidige gedrag uitsluitend afgeleid uit hun deposito's bevorderd. Kleinschalige laboratoriumexperimenten bieden dan ook een van de beste manieren van hun dynamiek te bestuderen. Wiskundige modellen kunnen ook zorgen voor een significante inzicht in de huidige dynamiek. Op de lange termijn numerieke technieken zijn het meest waarschijnlijk de beste hoop van het begrijpen en voorspellen driedimensionale troebelheid huidige processen en deposito's. In de meeste gevallen zijn er meer variabelen dan geldende vergelijkingen en modellen vertrouwen op vereenvoudigende veronderstellingen om tot een resultaat te komen. De nauwkeurigheid van de verschillende modellen derhalve afhankelijk van de geldigheid en de keuze van de aannames. Experimentele resultaten verschaffen een middel beperkende sommige variabelen alsmede het verschaffen van een test voor dergelijke modellen. Fysische gegevens uit veldobservaties, of praktischer uit experimenten, nog steeds nodig om de vereenvoudigende aannamen noodzakelijke mathematische modellen te testen. Het meeste van wat bekend is over grote natuurlijke troebeling stromingen is afgeleid uit indirecte bronnen, zoals onderzeese kabelbreuken en hoogtes van de deposito's boven onderzeese vallei vloeren. Hoewel tijdens de 2003 Tokachi-Oki aardbeving een grote troebelheid stroom werd waargenomen door de bekabelde observatorium dat directe observaties, die zelden wordt bereikt verschaft.

Olie-exploratie

Olie- en gasbedrijven zijn ook geïnteresseerd in de troebelheid stromen omdat de stromen storten organisch materiaal dat meer dan de geologische tijd wordt begraven, gecomprimeerd en omgezet in koolwaterstoffen. Het gebruik van numerieke modellering en goten worden gewoonlijk gebruikt om te begrijpen deze vragen. Veel van de modellering wordt de fysische processen die troebelingsstroom gedrag en afzettingen bepalen reproduceren.

Modelbenaderingen

Ondiep water modellen

De zogenaamde diepgaande gemiddeld of ondiep water-modellen zijn in eerste instantie geïntroduceerd voor compositorische zwaartekracht stromen en later uitgebreid tot troebelheid stromingen. De typische aannames gebruikt samen met het ondiepe water-modellen: hydrostatische druk gebied, heldere vloeistof is niet meegevoerd en deeltjesconcentratie is onafhankelijk van de verticale locatie. Gezien het gemak van de uitvoering, deze modellen kunnen meestal voorspellen stromen karakteristieke zoals front locatie of front snelheid in vereenvoudigde geometrie, bijvoorbeeld rechthoekige kanalen, vrij nauwkeurig.

Diepgaande opgelost modellen

Met de toename van rekenkracht, hebben diepgaande opgelost modellen een krachtig hulpmiddel om de zwaartekracht en troebelheid stromingen bestuderen geworden. Deze modellen, in het algemeen, vooral gericht op het oplossen van de Navier-Stokes vergelijkingen voor de vloeistoffase. Met verdunde suspensie van deeltjes, een Euleriaanse aanpak bleek nauwkeurig de evolutie van deeltjes te beschrijven in termen van een continuüm deeltjesconcentratie veld zijn. In deze modellen worden dergelijke veronderstellingen ondiep water modellen nodig en derhalve nauwkeurige berekeningen en metingen worden uitgevoerd om deze stromen te bestuderen. Metingen zoals druk veld, energie-budgetten, verticale deeltjesconcentratie en nauwkeurige borg hoogtes zijn een paar te noemen. Beide Directe numerieke simulatie en Turbulence modellering worden gebruikt voor het modelleren van deze stromingen.

Voorbeelden van troebelheid stromingen

  • Binnen enkele minuten na de aardbeving van 1929 Grand Banks deed zich voor de kust van Newfoundland, transatlantische telefoonkabels begon breken sequentieel, verder en verder downslope, uit de buurt van het epicentrum. Twaalf kabels waren knapte in een totaal van 28 plaatsen. Exacte tijden en locaties werden geregistreerd voor elke pauze. Onderzoekers gesuggereerd dat een naar schatting 60 mijl per uur onderzeese aardverschuiving of troebelheid stroom van water verzadigde sedimenten geveegd 400 mijl van de continentale helling van het epicentrum van de aardbeving, snapping de kabels als het voorbij. Daaropvolgende onderzoek van dit evenement hebben aangetoond dat continentale helling sediment mislukkingen meestal plaatsgevonden onder 650 meter waterdiepte. Het uitzakken die zich in ondiepe wateren doorgegeven helling in troebelheid stromen die ignitively geëvolueerd. De troebelheid stromingen hadden stroom voor de vele uren geleden als gevolg van de vertraagde achteruitgaande falen en transformatie van puin stroomt in troebelheid stromen door hydraulische sprongen.
  • De Cascadia subductie zone, voor de noordwestelijke kust van Noord-Amerika, heeft een record van aardbeving veroorzaakt turbidieten dat is goed gecorreleerd aan andere bewijzen van aardbevingen geregistreerd in kustgebieden baaien en meren tijdens het Holoceen. Eenenveertig Holoceen troebelheid stromingen zijn gecorreleerd aan alle of een deel van de ongeveer 1000 kilometer lange grens plaat die zich uitstrekt van het noorden van Californië tot medio Vancouver eiland. De correlaties zijn gebaseerd op radioactieve koolstof leeftijden en ondergrondse stratigrafische methoden. De afgeleide herhalingstijd van Cascadia grote aardbevingen is ongeveer 500 jaar langs de noordelijke marge, en ongeveer 240 jaar langs de zuidelijke rand.
  • Taiwan is een hot spot voor onderzeese troebelheid stromingen als er grote hoeveelheden sediment opgeschort in rivieren, en het is seismisch actieve, waardoor grote ophoping van zeebodem sedimenten en aardbeving triggering. Tijdens de Pingtung aardbeving in 2006 SW uit Taiwan, werden elf onderzeese kabels over de Kaoping canyon en Manilla Trench gebroken in volgorde 1500-4000 m diep, als gevolg van de bijbehorende troebelheid stromingen. Vanaf het tijdstip van elke kabel breken de snelheid van de stroom bepaald een positieve relatie met bathymetrische helling hebben. Stroomsnelheden waren 20 m · s op de steilste hellingen en 3,7 m · s op de ondiepste hellingen.
(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha