Технология добычи полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов - Ржевский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Не останавливаясь на процессах формирования берегов, коротко разберем основные положения механизма дифференциации кластического материала на пляже [20]. В общем, этот процесс сводится к выносу за пределы пляжа относительно мелких и легких частиц и накоплению более крупных и тяжелых. В связи с большой изменчивостью гидро- и литодинамических условий в зоне пляжа содержание тяжелых минералов часто меняется, то увеличиваясь при выносе легкой фракции, то резко снижаясь при поступлении на пляж новых порций обломочного материала. При поперечном перемещении, асимметрия волновых колебаний приводит к тому, что частицы большой гидравлической крупности всегда обгоняют меньшие в процессе движения вверх по склону, (т: е. к пляжу) и всегда отстают от них, если материал смещается вниз по склону. В результате этого возникает хорошо известная всем картина, когда пляж, сложенный гравийно-галечными образованиями на некотором расстоянии от уреза воды сменяется песчаными осадками. По той же причине в приурезовой полосе часто происходит накопление естественного шлиха тяжелых минералов в виде тонких прослоев среди отложений пляжа.
На отмелых аккумулятивных побережьях рассмотренная кар-
тина усложняется наличием очень характерных морфологических образований — подводных вдольбереговых валов. Обычно они представлены песчаными грядами, расположенными в кулисообразном порядке субпараллельно берегу. Высота каждого из них колеблется в зависимости от конкретной обстановки в пределах от 0,5 до 2 м. Зона подводных вдольбереговых валов нарушает поступательное движение материала вверх по склону, так как над гребнями валов происходит разрушение волн и часть взвешенного материала выпадает в осадок. Кроме того, ложбины, разделяющие валы, являются основными местами стока нагонных вод, направленного вниз по склону. Это также препятствует поступательному движению частиц к берегу.
В результате при поступлении материала со стороны открытого моря вдоль внешней зоны валов образуется полоса донных осадков с повышенным содержанием тяжелой фракции. На пляже в этом случае накопление тяжелых минералов не происходит. В случае поступления материала с берега тяжелые минералы концентрируются в ложбине между урезом воды и первым подводным валом, редко проникая по зонам разрывных течений па мористый край зоны валов.
Интенсивность воздействия волновых движений и течений на материал, залегающий на дне, различна для частиц разной крупности. В конечном счете она будет определяться теми скоростями потока воды, которые необходимы для приведения частиц осадка в движение.
) Значения критических скоростей течения воды, при которых
происходит размыв, перенос и отложение осадков различного гранулометрического состава, приведены в табл. 2.6.
Анализируя данные табл. 2.6, видно, что грубозернистые отложения и галька имеют скорости переноса и отложения, близкие f друг к другу. Это означает, что дифференциация крупного мате-
риала затруднена, так как он находится в движении среди узкого интервала скоростей. Песчаные породы, а особенно алеврит, в от-
Таблица 2.6
Критические скорости течения воды, необходимые для размыва, переноса и отложения осадка (по О. К. Леонтьеву), [99]
Осадок Диаметр Критические скорости, м/с
частиц, мм размыва переноса отложения
Глинистый ил (уплотнен 0,001 3,0 0,03 _
ный), глина 0,1 0,22 0,08 0,008
Алеврит
Песок средний 0,5 0,18 0,18 0,038
Песок крупный 1,0 0,37 0,37 0,075
Гравий 10,0 1,10 0,89 0,70
Г глька 50,0 2,40 1,72 1,70
личие от крупного материала, способен за время изменения скорости в широком интервале расклассифицироваться как по крупности зерна, так и по его удельному весу. Эта особенность мелкозернистых образований во многом определяет одну из основных черт морских россыпей — их мелкозернистость.
Приведенные в табл. 2.6 критические скорости относятся к минералам, удельный вес которых колеблется в пределах 2,6—2,7. Для тяжелых минералов, удельный вес которых больше 2,7, приведенные скорости будут соответствовать зернам с меньшим диаметром.
Связь гранулометрического состава с удельным весом частицы для рассмотрения ее поведения в жидкости определяется понятием гидравлической крупности. Гидравлической крупностью называется скорость падения частицы в спокойной воде. Она зависит от формы, размера, удельного веса частицы, вязкости и температуры воды.
В общем виде гидравлическая крупность определяется по зависимости, предложенной Стоксом:
(2-17)
где V — скорость падения частицы; dm — диаметр частицы; Рт — удельный вес частицы; Рь — удельный вес жидкости; т] —¦ вязкость жидкости; g — ускорение силы тяжести.
Поскольку при одинаковой гидравлической крупности скорость падения частицы легкого минерала равна скорости падения частицы тяжелого минерала, можно написать Уле1. = Утяж или
