Dună
O dună este de obicei (și în sensul comun) o acumulare de sedimente nisipoase de origine eoliană, care este determinată și modelată de acțiunea vânturilor și, prin urmare, supusă unor deplasări continue și redimensionării în funcție de direcția și puterea vântului.
Dunele sunt caracteristice pentru deșerturile nisipoase și, de asemenea, pentru coastele nisipoase, unde fenomenul este mai puțin accentuat în funcție de dimensiunea plajei , mărimea boburilor de nisip și puterea vânturilor. În cazul coastelor , dunele sunt de obicei aranjate paralel cu coasta și ajută la protejarea hinterlandului de acțiunea agenților marini (valuri de furtună și vânturi marine) și de acțiunea sării .
Există, de asemenea, forme de fund cu morfologie similară cu a dunelor eoliene, de la dimensiuni metrice la decametrice, datorită acțiunii curenților de apă unidirecționali într-un mediu fluvial sau delta și sunt numite dune subacvatice (sau bare) în sedimentologie .
Alte acumulări de nisip cu o morfologie similară cu cea a dunelor, dar cu dimensiuni cuprinse între centimetri și decimetri, sunt semnele de undă , cunoscute și în italiană sub numele de ondulații sau ondulații .
Descriere
Dunele sunt depozite sedimentare caracterizate printr-o morfologie constantă a bazei (în ciuda unei game foarte largi de variante). O dună poate fi schematizată ca o acumulare caracterizată prin două laturi cu pante diferite:
- latura din față (partea din subtire sau subcurent), orientată spre direcția de mișcare a dunei, cu o pantă mai pronunțată;
- partea din spate (partea de vânt sau supracurent), orientată spre direcția de origine a vântului, cu o pantă mult mai mică.
Vârful dunei este definit ca creasta, poate fi mai mult sau mai puțin alungită în funcție de dezvoltarea și morfologia acumulării și separă partea din față de cea din spate.
Mecanisme și materiale de instruire
Când un fluid acționează pe o suprafață acoperită de sediment topit, cu o viteză de a exercita o solicitare de forfecare mai mare decât solicitarea de forfecare critică, mișcarea sedimentului este activată.
Nisipul care alcătuiește dunele este pus la dispoziția curenților eolieni prin două tipuri de procese:
- alterarea superficială , determinată de alternanța episoadelor calde și reci, infiltrarea apei de ploaie și alterarea chimică a apelor percolante ;
- acțiunea erozivă a agenților atmosferici , cum ar fi apa curentă și vântul. Pe litoral nisipul poate fi transportat și de râuri sau de curenții de coastă .
Conform studiilor de laborator [1] , curenții eolieni au o capacitate erozivă mai mică decât curenții subacvatici, deoarece rata de eroziune critică [2] a unui flux de aer este de aproximativ 300-400 cm / s (față de aproximativ 20 cm / s necesari pentru un curent de apă). Echivalentul curbei Hjulström determinate experimental de Sundborg pentru fluxurile de aer arată, de asemenea, un diametru minim de granule de 0,06 mm (comparativ cu 0,5 mm pentru curenții de apă). Toate acestea înseamnă că vântul are nevoie de viteze de curgere mai mari decât apele curgătoare pentru a deplasa sedimentele care sunt în general mai fine, datorită densității și vâscozității mai mici a curgerii.
Mecanisme de transport
Mișcările tipice ale sedimentelor sunt sărarea , suspendarea și tragerea , cu prevalența primelor într-un mediu eolian: o granulă care este preluată de un curent de vânt se mișcă precis „sărind” în conformitate cu o traiectorie curbiliniară și cade cu un unghi constant de impact (în jur de 15 °). Dacă căderea are loc pe o suprafață stâncoasă, granula revine și poate fi reluată. Dacă cade pe un pat de alte granule, tinde să le arunce, favorizând preluarea lor de către vânt și ajutând la propagarea mișcării și declanșând astfel un transport generalizat al materialului nisipos. Un alt mecanism de transport prezent este reptarea ( fluaj superficial): dacă granulele din faza de sărare lovesc alte granule prea grele pentru a fi suflate la rândul lor, acestea din urmă sunt împinse înainte în direcția vântului, „târându-se” de-a lungul suprafeței sedimentului. .
Cu aceste modalități vântul preia boabe de nisip din partea din spate a dunei și, făcându-i să sară sau se târăște dincolo de creastă, îi poartă în aer pentru o întindere până se așează pe pământ (căderea facilitată de faptul că partea de dantură a dunei se află într-o situație de relativ calm al vântului). Căzând pe partea din față a dunei în sine, granulele tind să alunece, formând mici alunecări de teren și așezându-se pe pantă în funcție de unghiul natural de repaus (în funcție de mărimea bobului materialului). În timpul celor mai importante evenimente de furtună, granulele pot sări, de asemenea, într-un punct mai avansat decât duna: în ultimul caz, punctul de cădere este baza pe care se va forma următoarea dună. Fiecare dună este apoi „demontată” progresiv de vânt, câte un bob de nisip odată, și „reconstruită” ulterior; o nouă dună continuă să crească până când nu mai este protejată de dunele din jur, cantitatea de nisip care este suflată de vânt depășește cea făcută.
Materialul fin (pulberi), din cea mai fină granulometrie de nămol și argilă , este transportat de vânt în suspensie , rămânând în sarcină chiar și pe distanțe considerabile (sute sau mii de kilometri) și așezându-se treptat prin decantare; acest material rămâne în general în depozite ca element „de fond”, fără a da naștere acumulărilor caracterizate morfologic [3]
Caracteristicile depozitelor
Caracteristicile fluxurilor de vânt și mecanismele de sedimentare implicate se reflectă în caracteristicile medii ale depozitelor de dune. Acestea sunt de obicei nisipuri supermature din punct de vedere textural : sunt extrem de clasificate [4] (datorită selectivității mai mari a curenților de vânt comparativ cu curenții de apă, datorită vâscozității mai mici) și granulele sunt bine rotunjite (deoarece sunt supuse la uzura considerabilă din procesele de săritură și reptare). Cu toate acestea, poate exista o fracțiune substanțială de material mai fin decât nisipul, derivat din praful transportat de vânt în suspensie.
Depozitele dunare se caracterizează prin juxtapunerea corpurilor plane în formă de pană determinate de seturi de dune care avansează succesiv una pe cealaltă și care dau naștere unei stratificări încrucișate planar-convexe . În interiorul acestor corpuri stratoide există în mod normal laminări interne cu unghi ridicat, corespunzătoare fazelor ulterioare de acumulare a materialului nisipos pe partea din față (sub leward) a dunelor. Acest material (așa cum sa menționat deja) tinde să se aranjeze în funcție de unghiul natural de odihnă , care pentru nisipuri este în jur de 30 ° -34 ° (deși local poate ajunge la 40 °). Panta foliilor tinde, prin urmare, să se cufunde în direcția generală a vântului: în consecință, în depozitele de fosile este posibil să se deducă direcția paleocurenților eolieni [5] , deși ar trebui subliniat faptul că, din cauza tendinței neliniare din dune, așezarea foliilor în cele mai multe cazuri are o anumită dispersie și este necesară o abordare statistică bazată pe un număr adecvat de date pentru o reconstrucție paleoambientală precisă. Granulometria nisipului tinde să crească spre baza seturilor de foi, fenomen datorat faptului că granulele de nisip tind să alunece și să se rostogolească pe suprafața frontală a corpului dunar și, prin urmare, sunt supuse unei selecții gravitaționale (intuitiv: granulele mai mari și mai grele tind să alunece mai jos).
Aceste caracteristici ale uniformității sunt contrastate de caracteristicile depozitelor pre-dunare și interdunare, tipice zonelor situate între depozitele dunare active. Acestea sunt de obicei zone de deflație , adică mai degrabă de îndepărtare decât de depunere. Adesea acestea sunt chiar zone de rocă expusă, fără acoperire sedimentară. Dacă există depozite, materialul care rămâne este ceea ce vântul nu reușește niciodată să îndepărteze deoarece este prea greu (sau se poate mișca foarte încet în timpul furtunilor majore bombardând granulele „săritoare”). Aceste depozite sunt mai grosiere decât cele ale dunelor și slab selectate, cu granulometrie tipic bimodală datorită alternanței paturilor reziduale de pietricele și a paturilor de nisip datorită pulsațiilor vitezei vântului.
Tipuri de dune
O primă clasificare a dunelor se poate face prin împărțirea acestora în funcție de forma lor observată de sus.
Semilună
Cea mai obișnuită formă a dunei pe Pământ (și pe Marte ) este forma în semilună, numită și barcana dacă este arcuită sau transversală dacă are o morfologie practic dreaptă perpendiculară pe direcția vântului [6] . Dunele în formă de semilună sunt în general mai late decât lungi. Partea din față a dunei este partea concavă . Aceste dune sunt formate de vânturi care suflă dintr-o singură direcție.
Unele tipuri de dune semilunare se mișcă sau migrează pe suprafața deșertului într-un ritm mai rapid decât alte tipuri de dune; de exemplu, în provincia Ningxia din China, un grup de dune s-a deplasat cu o viteză de 100 de metri pe an între 1954 și 1959 . Viteze similare sunt înregistrate în deșertul din vestul Egiptului .
Cele mai impresionante dune semilunare de pe Pământ se află în deșertul Taklamakan din China, unde distanța dintre crestele a două dune poate depăși 3 kilometri .
Liniar
Sunt mai lungi decât dunele largi, cu creste drepte sau ușor sinuoase și pot atinge lungimi mai mari de 160 km. Sunt rareori creste izolate, în timp ce sunt de obicei aranjate în rânduri paralele separate între ele de kilometri de nisip, pietriș sau coridoare stâncoase . Unele dune liniare se unesc formând conformații „Y”. Aceste formațiuni sunt tipice în regiunile în care sunt prezente regimuri de vânt bidirecționale.
O stea
Dunele stelare sunt formațiuni deluroase în formă de piramidă , cu simetrie radială și cu trei sau mai multe laturi începând de la vârful dunei. Se formează în zone în care există prezența regimurilor multidirecționale ale vântului. Dunele stelare cresc mai sus decât lateral și sunt tipice în deșertul Sahara de Est. În alte locuri au tendința de a se forma la marginea deșertului, în special în apropierea barierelor naturale.
Probabil cele mai înalte dune stelare de pe Pământ se găsesc în deșertul Badain Jaran din China, unde pot atinge 500 de metri înălțime.
Cu cupolă
Au o formă ovală sau circulară căreia îi lipsește o mică parte pe o parte pentru a fi complete. Dunele cu cupole sunt rare și se formează de obicei pe marginea vântului deșertului.
Parabolă
Dunele parabolice au dealuri de nisip în formă de "U" și sunt tipice pentru deșerturile de coastă. Cea mai lungă dună parabolică cunoscută are o lungime de 12 kilometri.
Acest tip de dună se formează atunci când vegetația începe să se formeze la capetele formației de nisip, care oprește mișcarea în timp ce partea centrală continuă să fie liberă de mișcat. Se poate forma numai atunci când vântul suflă dintr-o singură direcție predominantă.
Tipuri complexe
Aceste tipuri de dune pot fi prezente în trei forme diferite: simple, compuse și complexe. Dunele simple sunt dealuri cu un număr minim de laturi abrupte care definesc tipologia lor geometrică . Dunele compuse sunt dune mari acoperite cu dune similare mai mici. Dunele complexe, pe de altă parte, sunt combinația a două sau mai multe tipuri diferite de dune.
O dună semilună cu o dună stelară suprapusă pe creasta ei este cea mai comună dună complexă. Dunele sunt simple atunci când regimul vântului a rămas constant în timpul formării dunei, în timp ce pentru dunele compuse și complexe au existat modificări ale intensității și direcției vântului în timpul creării lor.
Dune de coastă
Dunele se pot forma pe coastele unde aportul sedimentelor nisipoase de către valuri și curenții de coastă permite formarea unei plaje . În partea superioară a plajei (plajă emergentă sau backshore) poate apărea, îndepărtarea unei părți din materialul nisipos (în special fracțiunile granulometrice mai fine) datorită acțiunii vântului. Acest material formează dune eoliene, care se dezvoltă în direcția vânturilor predominante. În procesul de formare a dunelor, plantele pioniere joacă un rol fundamental, permițând fixarea și stabilizarea nisipului care altfel ar fi dispersat în altă parte. Dunele oferă plajei locuri protejate de vânt și soare .
Colonizarea dunelor de coastă
Pe măsură ce se formează o dună, începe colonizarea. Duna de coastă constituie un mediu extrem, dominat de condiții de ariditate și mare mobilitate a substratului, cu pulverizări continue de apă sărată provenind de la mare, purtate de cele mai puternice vânturi. În acest context, totuși, algele în descompunere, depuse de valurile furtunii , furnizează substanțe nutritive suficiente pentru a permite vegetației pionieră , reprezentată în principal de plante halofitice , să înceapă colonizarea. Acestea sunt niște specii de plante erbacee , foarte bine adaptate pentru a depăși aceste condiții dificile de mediu prezente în interiorul dunelor. De obicei, acestea sunt plante cu o dispersie redusă de lichide și au rădăcini foarte adânci capabile să atingă nivelul acviferului , constituind astfel o rețea care tinde să consolideze sedimentul nisipos. Între timp, mai mult nisip se acumulează pe stratul de iarbă, mărind dimensiunea dunei. Aceste plante erbacee adaugă azot în sol, permițând colonizarea și altor plante mai puțin rezistente la condițiile inițiale; aceste plante noi sunt potrivite și pentru soluri cu conținut scăzut de apă și au frunze cu pori mici pentru a limita transpirația. Acești noi chiriași adaugă humus în sol, dar având un pH sub 7, solul este ușor acid . Coniferele se pot așeza apoi, care sunt capabile să tolereze solurile cu pH scăzut.
Dunele tinere se numesc dune galbene, dunele care au o cantitate mare de humus se numesc dune gri. Humusul se acumulează de obicei în pliurile dunelor, transportate aici în timpul ploilor , făcând aceste zone mai bogate în vegetație decât vârful dunei.
Importanța dunelor de coastă și conservarea acestora
Dunele de coastă, pe lângă faptul că reprezintă un ecosistem important demn de conservare, joacă un rol important în apărarea coastei de la pătrunderea mării. De fapt, acestea reprezintă un obstacol fizic în calea progresului său și constituie un depozit substanțial de nisip care poate hrăni în mod natural plaja după ce furtunile de iarnă au distrus plaja și au deteriorat duna în sine. Dunele de coastă sunt unul dintre cele mai amenințate medii naturale, deoarece turismul de pe litoral le consideră o greutate inutilă. Sute de kilometri de coastă au pierdut deja toată naturalețea și în loc de dune există clădiri de coastă, drumuri, parcări, unități de scăldat. S-au păstrat puține sisteme dunare unde utilizarea plajei a fost durabilă mai mult timp. Chiar și în aceste locuri, distrugerea continuă: an de an, concesiunile de stat cresc și managerii extind treptat spațiul ocupat de echipamentele lor. Curățarea plajei cu mijloace mecanizate duce la dispariția dunelor.
Dune subacvatice
Dunele subacvatice se formează pe paturi de nisip sau pietriș, sub acțiunea fluxurilor de apă . Acestea sunt situate de obicei în canale naturale , cum ar fi râurile și estuarele, precum și în canalele și conductele artificiale. Acest tip de dună se mișcă în aval; materialul de construcție al acestora este preluat din partea superioară de eroziunea efectuată de fluxul de apă, iar depozitele apar în punctele de pantă mai mică și în partea inferioară a cursului. În mod normal, aceste dune prezintă o asemănare cu lungimea și înălțimea valurilor deasupra.
Dunele prezente pe albia unui canal cresc mult rezistența la fluxul de apă și sunt una dintre principalele cauze ale inundațiilor .
Exogeologie
Dune cu caracteristici foarte asemănătoare cu cele ale analogilor terestre pot fi găsite pe suprafața planetei Marte . Aceste forme, datorate furtunilor marțiene, au fost capturate pe scară largă de camera spațială HiRISE , montată pe sonda Mars Reconnaissance Orbiter [7] . Dimensiunile tipice sunt de 25 m între o creastă și alta. Vârsta absolută a unora dintre aceste formațiuni poate fi urmărită în perioada amazoniană , ultima evoluție geologică a planetei roșii.
Un alt corp ceresc în care dunele eoliene sunt bine dezvoltate este Titan , principalul satelit al lui Saturn , de asemenea aici, cu caractere complet comparabile în raport cu cele terestre.
Potențialul de cercetare al hidrocarburilor
Mediile aride (atât calde, cât și reci) în care domină procesele eoliene nu sunt favorabile conservării și acumulării materiei organice și deci dezvoltării rocilor sursă , datorită proceselor intense de oxidare care le caracterizează. Cu toate acestea, depozitele nisipoase ale dunelor (atât în mediul deșertic, cât și pe plajă) pot constitui, datorită caracteristicilor lor texturale (clasificare bună și rotunjire a granulelor), roci de rezervor excelente, cu porozitate și permeabilitate ridicate; acest lucru evident în cazul în care factorii diagenetici post-depoziționali nu au influențat negativ aceste caractere, favorizând cimentarea sedimentelor. Prin urmare, acolo unde condițiile structurale și paleoambientale ale subsolului au adus nisipurile eoliene în comunicare cu rocile sursă (ambele de origine marină sau de lac) și în prezența unei capcane structurale sau stratigrafice , se pot produce acumulări semnificative de hidrocarburi .
În acest tip de depuneri, frecvența laminărilor (care constituie motivul dominant de depozit) determină o anizotropie ascuțită a sedimentelor sedimentelor nisipoase, în care permeabilitatea prezintă valori foarte diferite în direcția paralelă cu marginile (în care este mai mare) și în direcția perpendiculară pe aceeași (în care permeabilitatea este decisiv mai mică). Chiar și creșterea mărimii bobului către baza seturilor de foi poate da naștere unei anizotropii la scara depozitului unic de dune. În plus, însăși dezvoltarea corpurilor dunare (liniare, semilunare etc.) determină o anizotropie la scară mai mare. Aceste diferite grade de anizotropie, odată ce au început cultivarea rezervorului și extracția hidrocarburilor, pot influența direcția de curgere a fluidelor ( apă , gaz , petrol ) în roca rezervorului și, prin urmare, rata producției. Toate acestea ar trebui luate în considerare în prealabil atunci când se studiază rezervorul pentru localizarea corectă a puțurilor de producție (și eventual a injectoarelor [8] ), pentru optimizarea producției în sine. Din acest motiv, reconstrucția așezării straturilor și a lamelelor este utilizată prin jurnalele de imagine înregistrate în puț pentru studiul sedimentologic al rezervoarelor și în special pentru reconstrucția orientării vânturilor predominante în timpul sedimentării și dezvoltarea depozitelor. În acest fel, este adesea posibil să se obțină criterii predictive pentru reconstituirea distribuției depozitelor nisipoase și pentru modelarea dinamicii fluidelor în zona rezervorului.
Un exemplu clasic de rocă de rezervor caracterizată prin facies de mediu eolian este constituit de gresii roșiatice și varicolore din Permianul inferior al Mării Nordului (formațiunea Rotliegendes), facies răspândit și în Olanda și Germania . Acestea sunt sedimente depuse într-un mediu arid similar cu cel al actualului țărm vestic al Golfului Persic , caracterizat prin prezența lagunelor și lacurilor sărate care trec lateral către câmpiile evaporite , câmpurile de dune limitrofe și zonele cu sedimentare fluvială efemeră ( wadi ) [ 9] . Figura arată exemplul câmpului petrolier Hyde (sudul Mării Nordului) [10] . În modelul depozițional al zăcământului, sedimentele eoliene au fost interpretate ca simple depozite de dune semilunare [11] (datorită puternicei unimodalități a orientării foilor spre vest).
Notă
- ^ Sundborg (1956)
- ^ Viteza minimă necesară pentru ca un flux să inițieze transportul unui sediment, în raport cu dimensiunea particulelor sale
- ^ În zonele aride cu climat rece ( stepele periglaciare ), aceste sedimente pot da naștere la brăzdari de löss (acumulări de sedimente de dimensiuni nămol, nedetectate și extinse pe suprafețe mari).
- ^ Cu mărimea uniformă a bobului .
- ^ Adică direcția vânturilor predominante în momentul depunerii sedimentelor.
- ^ Selley, 1985
- ^ (EN) Candy Hansen, Defrosting Northern Dunes pe uahirise.org, NASA / JPL / Universitatea din Arizona, 12 martie 2008.
- ^ Extracția hidrocarburilor poate fi facilitată prin utilizarea tehnicilor de injecție a fluidelor (apă sau gaz) prin intermediul puțurilor de injecție situate corespunzător (de exemplu, la marginile periferice ale rezervorului), în mod substanțial pentru a crește presiunea rezervorului și, prin urmare, inducând fluxul de hidrocarburi către producerea puțurilor.
- ^ Glennie și colab. (1978).
- ^ Sweet și colab. (1996).
- ^ Sweet și colab. (1996), p. 1274.
Bibliografie
- (EN) Ralph Alger Bagnold, The Physics of Blown Sand and Desert Dunes, Mineola, Dover Publications, 2005, ISBN 978-0-486-43931-0 .
- ( EN ) Glennie KW, Mudd GC și Nagtegaal PJC, Mediul de depozitare și diageneză a gresiei permiene Rotliegendes din zonele Leman Bank și Sole Pit din Marea Britanie sudică Marea Nordului , în Jol geol. Soc. Lond., 1978; 135: 25-34 .
- Ricci Lucchi F., Sedimentologie. Partea 2, cap. 2.11, pp. 98-104 , Bologna, CLUEB , 1980.
- Ricci Lucchi F., Sedimentologie. Partea 3, cap. 4.11, pp. 107-115 , Bologna, CLUEB , 1980.
- (EN) Richard C. Selley, Ancient Sedimentary Environments, Londra, Chapman and Hall, 1985, ISBN 0-412-25730-0 .
- Sundborg A., Râul Klarålven: Capitolul 2. Activitatea morfologică a apei curgătoare - eroziunea albiei , în Geografiska Annaler, 1956; 38: 165-221 .
- ( EN ) Sweet ML, Blewden CJ, Carter AM și Mills CA, Modelarea eterogenității într-un rezervor de gaz cu permeabilitate redusă folosind tehnici geostatistice, Hyde Field, Marea Nordului de Sud , în Buletinul AAPG, 1996; 80 (11): 1719-1735 .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikționarul conține dicționarul lema « duna » -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre duna
linkuri externe
- Duna , în Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene.
| Controlul autorității | Tezaur BNCF 32572 · LCCN (EN) sh85117191 · GND (DE) 4013208-0 · NDL (EN, JA) 00.570.079 |
|---|
