Структура и гидромеханика турбидитных потоков: обзор некоторых недавних исследований и их геологических следствий

Рассмотрена литература, посвящённая структуре и поведению гравитационных потоков, с акцентом на некоторые недавние исследования и особым вниманием к турбидитным потокам; при этом также упоминается сходное поведение пирокластических потоков. Обсуждаются вопросы определения, в частности различие между плотными потоками, которые могут осаждаться en masse, и более разбавленными потоками. Высокоплотные дисперсии могут существовать в виде отдельного, независимо движущегося слоя под более разбавленным потоком, как нижняя часть непрерывного распределения плотности или, возможно, как временный осадочный слой. Существующая теория, по-видимому, недостаточна для объяснения поведения некоторых высокоплотных дисперсий. Потоки типа импульсных выбросов противопоставляются квазистационарным потокам, которые могут формироваться различными механизмами, включая непосредственное поступление материала из разлившихся рек. Такие потоки речного происхождения представляют собой один из способов формирования потоков с изменяющейся во времени плавучестью. Турбидитные потоки, имеющие геологическое значение, трудно непосредственно исследовать из-за их больших масштабов и часто разрушительного характера. Мелкомасштабные лабораторные потоки дают множество сведений о поведении турбидитных потоков. В статье обобщены результаты недавних экспериментальных исследований, посвящённых физической структуре гравитационных потоков, с акцентом на структуру скоростей и турбулентности, вертикальное распределение плотности и устойчивость стратификации. Предварственная количественная оценка структуры турбулентности, включая факторы, контролирующие турбулентное вовлечение окружающей среды, турбулентную кинетическую энергию, напряжения Рейнольдса и генерацию турбулентности, стала возможной благодаря последним технологическим разработкам, позволившим измерять мгновенные флуктуации как скорости, так и концентрации. Однако лабораторные модели обычно предполагают существенное упрощение и требуют компромиссов по некоторым параметрам для обеспечения адекватного масштабирования наиболее интересующих параметров. Математическое моделирование также даёт важные сведения о тур...