分離線構造（流線構造、または一次流線構造とも呼ばれる）は、砂粒が砂体（または砂岩として石化したもの）の表面に平行な線または溝状に並ぶ微細な堆積構造である。[ 1 ]線構造の方向は古流向の指標として用いられるが、正確な流向（上流か下流か）はしばしば判定できない。また、上層流域のベッドフォームの下部を示す主要な指標でもある。
説明
分離線構造は、平行に葉理を持つ砂岩の表面によく見られる堆積構造である。これは流れの方向に沿っており、場所によってはその線構造が数平方メートルにわたって続いている。[2]この線構造は、窪みや溝で分離された平らで平行な尾根によって形成される。尾根の高さは、粒子の直径の数倍を超えることはめったにない。側面から見ると、窪みは平らな底で、尾根は丸みを帯びている。尾根と窪みは雁行状に配列されており、下流方向では尾根が窪みに入り、窪みが尾根に入る。個々の尾根の横方向の距離は、通常 0.59 ～ 1.25 センチメートルである。尾根の長さと間隔は、粒径が大きくなるにつれて増大する。細粒砂では尾根の長さは 3.5 ～ 12 センチメートルであるが、中粒砂では 30 センチメートルに達することもある。したがって、尾根の長手方向の寸法は、横方向の間隔の5～20倍になります。粗い堆積物は尾根に堆積し、暗い色の重鉱物と雲母の痕跡は尾根と溝の中間的な位置を占めます。
ファブリック
砂粒（ファブリック）の空間配置に関する統計的研究によると、水平面では砂粒の長軸が流れ方向に対して10～20°の角度で対称的な2つの極大点を形成している。垂直面では、これらの極大点は流れ方向に対して8～10°の角度で傾斜しており、砂粒は重なり合っている。
構造の起源
一方、堆積物と水の界面のすぐ上にある乱流の粘性境界層に、分離線構造が形成されることは広く受け入れられている。 [3]この構造を形成するのは、境界層内の縞状の渦列である。下流に向かってこれらの縞は堆積物の表面から徐々に浮き上がり、最終的に「破裂」する。これが起こるたびに、両側から流体が流れ込む。この浮き上がり、破裂、流体の流入の周期的なプロセスにより、堆積物の表面にせん断応力が生じ、それが最終的に堆積物の粒子の空間配置に表れる。結局のところ、溝の中の粒子を「掃き集め」、浮上する乱流の下に長い平行な尾根として粒子を再び堆積させるのは、この横方向の流体の流入である。このリズミカルなプロセスはバースト アンド スイープとして知られている。
発生様式
パーティング・リネレーションは、粗粒シルトおよび細粒・中粒砂（粒径16～500μm）に限定されます。 [4]この構造は、より粗い堆積物ではほとんど見られません。水理学的には、上層平床領域の下部に特徴的なものであり、0.6～1.3m/秒というかなり高い流速によって生じます。
パーティング・ライン構造は、非常に多様な堆積環境で形成されます。この構造は、海岸で最もよく見られ、波打ち際によって平坦で湿った堆積物に形成されます。また、パーティング・ライン構造は、干潟の排水によって形成されることもあります。 [5]例えば、オールド・レッド・サンドストーンやブンツサンドシュタインのような地層も、浅海性を示す証拠となります。[6]パーティング・ライン構造は、タービダイトからも発見されています。[7]しかし、この構造は海洋環境に限定されるものではなく、河川堆積物、特に砂州にも形成されます。
階段状の分離面を特徴とする分離ステップ線構造[8]は、バネルジーによって氷河湖に堆積した氷縞から報告されている[9]。
分離線構造は水理実験で人工的に再現された。[10] [11]
注：海洋環境において、パーティング・ライン構造は必ずしも上層平床域のみに限るものではなく、例えばリップルマーク、メガリップル、デューンの侵食ストス側でも報告されている。これは、流速が低い場合でも、この構造が形成される可能性があることを示唆している。
分離線構造は多様かつ広範囲に渡って出現するため、堆積環境の指標として必ずしも一様に使えるわけではありません。
理論的考察
分割線構造の横方向の間隔を表す式を導き出すには、二次応力則から始めると便利です。
τ = 1/8*f*ρ*U m 2
境界層内の流れによって生じるせん断応力τ は、流れの速度 U の 2 乗に比例します。ダルシー・ワイスバッハ摩擦係数 f と流体の 密度ρ は定数です。
経験的研究により、平行な筋／隆起の無次元値Z = 100が判明しています。これは次のように等しくなります。
Z = 100 = ρ/η*U t *λ
ここで、λは測定された間隔、U tはせん断速度、ηは流体の 粘度を表します。
次の等式も成り立ちます。
U t = (τ/ρ) 1/2 となり、τについて解くと次の式が得られます。
τ = U t 2 *ρ
τの2つの式を等しくし、いくつかの並べ替えを行った後、横方向の間隔λの式に到達します。
λ = 100*(η/ρ)*(8/U m 2 *f) 1/2
次の現実的な値を挿入すると、λは次のようになります。
η = 1.06*10 −3 [Pa*s]
ρ = 1000 [kg/m 3 ]
f = 0.01
U m = 1 [m/s]
λ = 100*1.06*10 −6 *(800) 1/2 = 1.06*10 −4 *28.28
λ = 2.998*10 −3 [m]
計算された横方向の間隔λは3ミリメートルです。この値はアレンの実験値とほぼ一致していますが、それでも実験値は一般的に2～4倍高くなります。この差異は、強く発達した縞模様のみが識別可能な隆起を残すと仮定することで説明できます。
結論
パーティング・ライン構造は、支配的な海流方向を示す非常に優れた指標であり（したがって、古海流の指標としても優れている） 、 [12] 。さらに、粒子構造の分析は、堆積層序における若齢化方向の決定につながる。比較的速い海流が流れる上層平床水理領域の下部は、パーティング・ライン構造によって特徴付けられる。
参考文献
- ^ ボッグス、S.、堆積学と地層学の原理、第3版、125-126ページ
- ^ アレン、JRL (1964a). 堆積学, 3 , 89-108ページ
- ^ アレン、JRL (1970g). 堆積の物理的プロセス. アレン・アンド・アンウィン, ロンドン
- ^ Picard, MD & Hulen, JB (1969). Geol. Soc. Am. Bull., 80 , 2631–2636ページ
- ^ ライト, P. (1976). 堆積学, 23 , 705-712ページ
- ^ ブリンヒ、I. (1978)。ノルスク・ゲオル。 Tidsskr.、58、273 – 300 ページ
- ^ Stanley, DJ (1974). Bull. Cent. Rech. Pau, 8 , 351-371ページ
- ^ McBride, EF & Yeakel, LS (1963). 分離線構造と岩石ファブリックの関係. J. Sediment. Petrol., 33 , 779-782ページ
- ^ Banerjee, I. (1973). Bull. Geol. Serv. Can., n° 226, 1-44ページ
- ^ Karcz, I. (1974). 河川地形学. ニューヨーク州立大学ビンガムトン校, pp. 149-173. 編集：M. Morisawa
- ^ Mantz, PA (1978). 亜臨界水流下で微細で非粘着性の粒状および薄片状の堆積物によって生成されるベッドフォーム. Sedimentology, 25 , 83-103ページ
- ^ Shelton, JW et al. (1974). 網状蛇行河川堆積物の方向性特徴、シマロン川、オクラホマ州北中部. J. Sediment. Petrol., 44 , 742-749ページ
