浊流高速运动的解释:弱稳定沉积物推动式剪切破坏传播
编号:2803
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更新:2023-04-12 16:34:26 浏览:517次
口头报告
摘要
沉积物从“源”到“汇”问题的研究,可以揭示沉积物从陆地向深海沉积平原运移的全过程,为资源、能源、环境问题的解决提供地质过程支撑。针对海洋沉积物“源-汇”的相关研究,对通过地层特征推测气候的演变以及预测深水油气存储等都具有重要意义。
综合已有研究来看,针对海洋沉积物“源-汇”系统的研究十分丰富,其中海洋沉积物的“汇”具有历时久、距离长、范围大且能够反映历史气候条件等特点而被众多学者关注,并针对“汇”区各个不同方面开展了细致且深入的研究。在众多研究中,作为沉积物再沉积的“汇”区主要路径之一的浊流也被国内外众多学科重视,并且针对浊流的触发机制、流体性质、运动过程、沉积过程等多个方面展开了十分详实的研究。针对浊流运动过程方面,以往多关注于浊流对底床沉积物的冲刷、携带作用,并指出进入浊流体内的底床沉积物维持了浊流继续运动的能力。但是,海底峡谷浊流体量巨大,近底存在高浓度层,且海底峡谷浅层沉积物具有含水量高、强度低的特点,较大的浊流与松软沉积物底床之间的关系绝不是简单的冲刷、沉积关系,并且传统的浊流冲刷理论也很难解释浊流高速运动及其造成的线缆断裂问题。
类比于陆上软土地基在荷载作用下能够发生剪切破坏,浊流或者其他荷载施加到有一定坡度且沉积物异常松软的海底峡谷,也能够导致底床发生剪切破坏。本研究基于此提出弱稳定沉积物推动式剪切破坏传播(WSS-PSP)模型,在这种破坏模式下,松软的弱稳定沉积物底床在浊流或其他因素触发下,发生剪切破坏,并且这种破坏会以类似于“链式”推动的方式向下游发展,继而呈现出整个底床面发生大规模的滑移或流动。该模型的提出能够解释浊流的超高速运动及其导致的线缆断裂问题。
本研究的思路来源于对海底峡谷浊流超高速运动的怀疑,考虑到浊流本身较低的浓度及其运动过程中所承受的较大阻力,其很难达到如线缆断裂所反推的高速,于是形成此研究。较近一次针对蒙特利峡谷的现场监测研究表明,多次浊流事件中,各个观测点所测得的瞬时速度均要小于平均速度,这也从侧面间接验证了所提出模型的正确性。本研究采用全新的思路分析浊流与松软的峡谷底床沉积物之间的相互作用,通过室内实验与数值模拟相结合的方式,提出WSS-PSP模型,该模型包括(1)原始浊流直接触发弱稳定沉积物底床失稳破坏;(2)原始浊流触发产生的激发波导致弱稳定沉积物底床失稳破坏两种形式。该模式的建立将为海洋沉积物输运和深海地层沉积结构的研究提供新的视角。
关键词
浊流,海底峡谷,弱稳定沉积物,推动破坏,激发波
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