[科普中國(guó)]-重力流

簡(jiǎn)介

重力流，是非牛頓流體，由沉積介質(zhì)與沉積物混為一體和整體搬運(yùn)（又稱密度流和塊體流，整體混濁度大），以懸移方式搬運(yùn)為主（彌散有大量沉積物的高密度流體）。是一種在重力作用下發(fā)生流動(dòng)的彌散有大量沉積物的高密度流體，碎屑流和濁流較為常見(jiàn)沉積物重力流的流體特征即流變特征。1

沉積物重力流重力流，又稱沉積物流、慣性流、高密度懸浮液。沉積物和液體的混合流的總稱。根據(jù)顆粒支撐的機(jī)理，分四種沉積物重力流類型：①碎屑流(顆粒由雜基支撐)；②顆粒流(顆粒間的相互作用分散壓力支撐)；③液化沉積物流(由排泄孔隙流體造成)；④濁流(由流體紊流造成)。在沉積物重力流中，顆粒不僅呈懸浮狀態(tài)移動(dòng)，而且還有床沙載荷拖曳移動(dòng)；沉積物重力流的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，也將其上流體拖曳向前。因此，沉積物重力流與流體重力流(牽引流)之間是過(guò)渡的，沒(méi)有絕對(duì)的界限。另外在沉積物重力流中顆粒懸浮支撐的機(jī)理，也不是單一的，而是流動(dòng)的紊流、分散壓力、孔隙流體逸出以及浮力綜合作用，形成復(fù)合支撐。其中最重要、分布最廣的是碎屑流和濁流。根據(jù)顆粒支撐機(jī)理的沉積物重力流分類。

運(yùn)動(dòng)特征重力流是由液體（海水或湖水）和固體巖塊（包括碎屑和成層透鏡體），以及塑性體（未固結(jié)的巖層和碎屑）組成，這種混合的流體是其它流體范疇內(nèi)不曾出現(xiàn)的。重力流中三種成分所占的比例通常是有變化的。根據(jù)已經(jīng)固結(jié)的重力流沉積物統(tǒng)計(jì)，液體所占比例可由等著15至50% ,固體可用50%至80% ,而塑形體所占比例則根據(jù)他們的留跡而定，一般較少，這些固體碎屑和成層透鏡體，常常大小不一，形態(tài)不同，含量各不相同，這是重力流水組成的特殊性。因此，重力流體實(shí)際上是以剛體為主，粘性體為輔的，但是重力流體的剛形體與物理學(xué)中所講的剛形體不同，它是有許多不連接的碎屑和成層透鏡體說(shuō)組成的，在驅(qū)動(dòng)力作用下，在有海水湖水的摻合下，重力流發(fā)張整體運(yùn)動(dòng)，完全像一股流體運(yùn)動(dòng)，許多學(xué)者都公認(rèn)這是一種高密度流，是塊體運(yùn)動(dòng)，正是由于重力流組成的特殊性，所以，他的運(yùn)動(dòng)也有獨(dú)自的特點(diǎn)。

1、具層移運(yùn)動(dòng)

鄂爾多斯盆地南緣奧陶系陜西富平一帶多層重力的流沉積中，顯著還清楚地保留了與滑動(dòng)面平行的巖層面，說(shuō)明哪些成層透鏡體當(dāng)時(shí)是呈層移動(dòng)的。綜觀整個(gè)重力流，可以說(shuō)明這種層移運(yùn)動(dòng)是在特定的條件下形成的。

2、有旋性

這也是重力流運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要特點(diǎn)，重力流雖然是塊體運(yùn)動(dòng)，但絕不是簡(jiǎn)單的滑動(dòng)與前沖，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中具有旋性，由鄂爾多斯盆地南緣奧陶系富平靈殿溝大型截切面上的重力流，可以清楚的看到演替的扭旋特點(diǎn)。

3、擠壓性

重力流運(yùn)動(dòng)雖然是塊體運(yùn)動(dòng)，但并不是不可變的，在整體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)常常由于各種應(yīng)力作用的不均勻性而產(chǎn)生內(nèi)部擠壓，這種擠壓的結(jié)果是使重力流沉積物中形成普遍可見(jiàn)的揉褶。

4、渦旋性

這是展性流體運(yùn)動(dòng)所具有的一般性質(zhì)，重力流運(yùn)動(dòng)同樣具有這種性質(zhì)，不過(guò)在層移運(yùn)動(dòng)中不會(huì)出現(xiàn)這種運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，只有當(dāng)層移運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鲿r(shí)，才可能出現(xiàn)這種渦旋特征。

5、慣性

慣性是重力流體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力之一，這種動(dòng)力不是重力流啟動(dòng)的原因之一，而是加速重力流運(yùn)動(dòng)，依靠這種慣性力，重力流可以移動(dòng)很遠(yuǎn)的距離。

6、顆粒性浮性

這也是重力流運(yùn)動(dòng)的一個(gè)特點(diǎn)，重力流中含有大量的不同粒級(jí)的碎石，在重力流運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，大的顆粒往往向上浮起而細(xì)小的顆粒則向下沉淀。

7、顆粒碰撞

由于重力流高含碎屑，在湍流的情況下，顆粒必然發(fā)生碰撞，碰撞的結(jié)果大部分產(chǎn)生切力，而在顆粒間則產(chǎn)生離散力。

8、剪切作用

重力流中的剪切作用根據(jù)已固結(jié)的碎石流沉積觀察，由底部而上逐漸減弱。在碎石流內(nèi)部，主要見(jiàn)到含有大量未固結(jié)的薄層灰?guī)r體的流體，顆粒大部分是剪切作用形成的。

9、顆粒下沉

這種重力流運(yùn)動(dòng)中與重力流運(yùn)動(dòng)的速度有密切關(guān)系，特別是在鮑馬層序中的A段顆粒表現(xiàn)出有序下沉，這種現(xiàn)象與重力流運(yùn)動(dòng)的速度有密切關(guān)系，當(dāng)重力運(yùn)動(dòng)速度降低之后，顆粒之間碰撞的頻率和速度都會(huì)減低，因此離散力也減小，這樣必然發(fā)生顆粒下沉。2

我牽引流與重力流水和大氣是搬運(yùn)和沉積介質(zhì)，它們都是流體。

流體有兩種基本類型：牽引流與重力流。

牽引流和重力流的流體力學(xué)性質(zhì)、流體與顆粒的力學(xué)關(guān)系都有差異，從而形成不同的沉積特征。

牽引流的概念：是牛頓流體，屬靜水流（弱水流）作用的流體，能沿沉積底床搬運(yùn)沉積物的流體。包括河流、海流、波浪流、潮汐流、等深流、大氣流等。

牽引流的搬運(yùn)力：

（1）作用在沉積物上的推力(牽引力)，推力主要取決于流速，推力愈大則能搬運(yùn)的沉積物顆粒愈大；

（2）負(fù)荷力(或稱載荷力)，主要取決于流量，負(fù)荷力愈大則能搬運(yùn)的沉積物數(shù)量就愈多。

實(shí)例：山間急流可以搬運(yùn)達(dá)幾十噸重的巨石，但搬運(yùn)量較??；長(zhǎng)江每年能搬運(yùn)9.7億噸泥砂，卻不能推動(dòng)一塊大的礫石。

重力流的搬運(yùn)力，由水與沉積物高度混合（高密度流體），在重力作用下（在斜坡，位能大于沉積物內(nèi)部凝聚力或摩擦阻力時(shí)），使混合的流體整體移動(dòng)。

約翰遜將高密度重力流稱作“濁流”。

重力流的平均流速比相應(yīng)規(guī)模的牽引流要小，因?yàn)橹亓α鞯拿芏雀撸瑫r(shí)，在上界面產(chǎn)生了摩擦引起附加阻力。濁流的最大流速不超過(guò)30m/s，大陸斜坡上5～7m/s，深海平原4m/s。

隨著距離增大，濁流可與上覆水體混合而降低其密度，流速降低，使運(yùn)載的懸浮物下沉，密度也就降低。重力流隨著密度降低，可向牽引流轉(zhuǎn)變。

重力流雨水斗一種室內(nèi)建筑排水系統(tǒng)中的重力流雨水斗。傳統(tǒng)的重力流雨水斗采用鑄鐵制造而成，鑄鐵與PVC排水立管的連接密封性不好，雨水易滲漏下來(lái)；其為敞開(kāi)式結(jié)構(gòu)，不能過(guò)濾雜質(zhì)，易堵塞管路入口，會(huì)造成PVC立管吸癟。本實(shí)用新型包括塑料制成的漏斗狀本體，其特征在于所述的本體上方蓋有一塑料制成的網(wǎng)罩，該網(wǎng)罩上開(kāi)有多個(gè)槽孔。本實(shí)用新型與PVC排水立管的連接密封性好，避免了雨水從連接處滲漏，管路入口不被堵塞，防止了排水立管的吸癟現(xiàn)象。