Wydział : Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska

Kierunek : Górnictwo i Geologia

Prowadzący : mgr Jan Kępiński

Data : 13.06.2012 r.

Sporządził :

Nr indeksu :

Sprawozdanie z ćwiczeń w laboratorium sedymentologicznym.

Temat :

Badania procesów związanych z tworzeniem się, skutkami i przebiegiem procesów sedymentologiczynych.

Badania sedymentologiczne mają ponad 30 letnią tradycję na AGH. Na wydziale Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH istnieje jedyne w Polsce laboratorium sedymentologiczne zajmujące się badaniem i tworzeniem struktur w procesie sedymentacji jest ono przeprowadzane w tunelu badawczym. Początkowo badano jedynie genezę struktur, jednak ostatnimi czasy, gdy nauka pozwoliła na osiągnięcie dużo większych możliwości rozpoczęto badania nad ważnym genezie karpackich laminitów ilasto-diatomitowych. 

Celem zajęć jest ukazanie studentom problematyki związanej z procesami sedymentacyjnymi.

Ukazuje się możliwości dobierania skały budującej dany sedyment co prowadzi do powstania innych struktur. W laboratorium studentom zostaje przekazana wiedza na temat budowy i zasad działania modelu koryta aluwialnego. W trakcie zajęć mogą oni zaobserwować przyspieszony proces powstawania struktur sedymentacyjnych - prądowych. Począwszy od struktur powierzchniowych przez wewnątrz ławicowe jak i zobaczyć co dzieje się na spągu powstałej w korycie warstwy. Wszystko to dzieje się w związku z możliwością zmiany prędkości przepływu, czyli tzw. Reżimu przepływu.

Budowa modelu koryta aluwialnego :

Główny element laboratorium sedymentologicznego jest doświadczalny model koryta aluwialnego, w którym to możemy dowolnie dobierać sobie rodzaje i ilość materiały, który chcemy zdeponować( ił, piasek, żwir ).

Dzięki temu poprzez pobranie próbek badanego terenu i zbadać procesy tam obecne. Kanał doświadczalny posiada własną instalacje wodno - kanalizacyjną obieg w laboratorium jest zamknięty spowodowane jest to czystością tam obecnej wody. System ten działa w sposób następujący

Woda, która przepłynie przez kanał gromadzona jest w zbiorniku, z którego następnie jest z powrotem przepompowywana przez pompę ssąco tłoczącą z powrotem do początku kanału, gdzie ponownie używa się jej do przepływu. Kanał zasilany jest przez specjalnie urządzenie zamontowane na samym początku „rzeki” tworząc tzw. Wodospad - osad ziarnisty spada do wody z pewnej wysokości i jest transportowany. Urządzenie to umożliwia zmianę tępa i typu spłukiwanego materiału.

Elementy Koryta aluwialnego :

- rurociąg

- zbiornik zasilający

- segment doprowadzający

- kratownica nośna koryta doświadczalnego

- stała podpora przegubowa

- podnośnik śrubowy służący do regulacji spadku koryta

- przegrody poprzeczne

- zasuwy klinowe do regulacji natężenia przepływu

- szyny urządzenia pomiarowego

- urządzenie pomiarowe -Miernik Izotopowy

- krata tłumiąca

- płyta oddzielająca segment z przelewem od zbiornika wody

- kierownica

- przelew trójkątny do pomiaru objętości przepływu

- syfon

- krata tłumiąca turbulencję wody wpływającej do koryta doświadczalnego

- wodowskaz

- próbnik szczelinowy

Miernik Izotopowy :

Miernik izotopowy został założony do kanału w 2001 r. Był on wtedy prototypowym urządzeniem o znaczeniu na skalę światową, który skracał w znacznym stopniu czas pracy w bardzo dużym stopniu.

Od momentu założenia urządzenia trwają pracę na dokładnym skalibrowaniem pomiarów koncentracji zawiesiny i zweryfikowaniu jakości pomiarów prędkości przepływu.

Miernik Izotopowy jest to urządzenie mające na celu określenie gęstości zawiesiny, ilości materiału osadowego transportowanego przez wodę w kanale doświadczalnym. Dzięki zastosowaniu dwóch mierników izotopowych umożliwiających śledzenie małych fluktuacji koncentracji zawiesiny na krótkim odcinku (metoda korelacyjna), jest możliwy prawie natychmiastowy pomiar prędkości w czasie. Co przed rokiem 2001 było jedynie możliwe w teorii.

Rodzaje transportu materiału osadowego :

- trakcja - pozostawia ślady na dnie wynikające z ciągnięcia przez prąd materiału.

- saltacja - w pewnych odstępach widoczne są ślady „przeskoków” materiału.

- suspensja - materiał jest transportowany w zawieszeniu.

Struktury depozycyjne obserwowane w kanale :

1. Depozycyjne

- uławicenie - makroskopowo dostrzegalne granice powierzchni.

- laminacja równoległa - makroskopowo widoczne powtarzanie się lamin wywołane zmianą charakteru depozycji ( zmiana prędkości materiału).

- uziarnienie frakcjonalne - charakterystyczna zmiana wielkości

w osadzie ( drobno ziarniste do grubych ziaren)

- warstwowanie przekątne - makroskopowo dostrzegalne nachylenie

lamin względem spągowej powierzchni.

2. Erozyjne

- kanały i rozmycia erozyjne - różnej wielkości, rodzaju zagłębienia

- ślady prądu - np. ripplemarki świadczące o erozyjnej działalności

- ślady przedmiotów - powstają w wyniku kontaktu materiału

niesionego przez prąd.

Doświadczenie na zajęciach :

Po przybyciu do laboratorium można było jeszcze dostrzec pozostałości po wcześniejszych prezentacjach. W tym momencie dostrzec było można na przemian ległe warstwowania od spągu laminacja równoległa -> warstwowanie przekątne -> laminacja równoległa. Po włączeniu urządzenia warstwy powierzchniowe straciły swoją strukturę jaką był ślad prądu. I dzięki sile prądu można było obserwować powtórnie jak tworzy się ta struktura. W osadzie dostrzegalne było tworzenie się ponownie laminacji jak i transport materiału przede wszystkim w saltacji. Po próbie zaburzenia rytmu depozycji materiał i tak wracał do momentu początkowego po czym proces erozyjny się powtarzał przez co można było obserwować ripplemarki.

Wnioski :

Laboratorium sedymentologiczne pozwala dogłębnie poznać procesy jakie zachodzą podczas depozycji materiału jak i uzyskać wiadomości na temat budowy danej strefy, obszaru. Dzięki laboratorium możemy prowadzić badania nad charakterystyką hydrodynamiczną przepływa, a formą przestrzennej struktury sedymentacyjnej. Badać związki pomiędzy budową wewnętrzną warstw, lamin a typem dna w jakim powstawały.

Obserwujemy również zależności jakie wynikają pomiędzy własnościami materiału użytego do badań, a formą jakie przyjmują efekty erozji hydrostatycznej, sedymentacji. Możliwoe jest określenie zależności pomiędzy morfoligą struktur, a ich budową wewnętrzną co prowadzi do badań nad mechanizmem osadzania się cząstek osadu w wodzie. To znowu jest kluczem do badania orientacji ziaren osadu.

---