El término intrusión de corriente de gravedad denota el fenómeno de la mecánica de fluidos dentro del cual un fluido se entromete con un movimiento predominantemente horizontal en un fluido estratificado separado, típicamente a lo largo de un plano de flotabilidad neutra. Este comportamiento distingue la diferencia entre las intrusiones de corrientes de gravedad y las corrientes de gravedad , ya que las intrusiones no están restringidas por una superficie límite bien definida. [1] Al igual que con las corrientes de gravedad , el flujo de intrusión es impulsado dentro de un campo de gravedad por diferencias de densidad típicamente lo suficientemente pequeñas como para permitir la aproximación de Boussinesq .
La diferencia de densidad de conducción entre los fluidos que produce el movimiento de intrusión podría deberse simplemente a la composición química. Sin embargo, las variaciones también pueden ser causadas por diferencias en las respectivas temperaturas de los fluidos, concentraciones de materia disuelta y por partículas suspendidas en los flujos. [2] Entre los ejemplos de intrusiones de suspensión de partículas se incluyen las salidas de ríos cargados de sedimentos dentro de los océanos, las intrusiones en tanques de sedimentación de aguas residuales en "cortocircuito" [3] y los flujos de corrientes de turbidez sobre las piscinas mediterráneas hipersalinas. [4] También existen ejemplos de intrusiones de partículas causadas por la propagación lateral de térmicas o penachos a lo largo de planos de flotabilidad neutra; como las intrusiones que contienen sedimentos metalíferos formados a partir de respiraderos hidrotermales del océano profundo. [5]O intrusiones igualmente cargadas de cristales formadas por columnas dentro de las cámaras de magma volcánico. [6] Podría decirse que la más sorprendente de todas las intrusiones gravitacionales es la corriente de gravedad atmosférica generada a partir de una gran erupción volcánica 'Plineana'. En cuyo caso, el “paraguas” que sobresale del volcán es un ejemplo de una intrusión que se entromete lateralmente en la troposfera estratificada .
Investigar
Hoyler y Huppert en 1980 ampliaron el trabajo de análisis de las corrientes de gravedad que se propagan dentro de un único fluido huésped para considerar las intrusiones dentro de fluidos estratificados marcadamente. [7] Desde entonces, investigadores como Bonnecaze han realizado más avances analíticos y experimentales significativos para comprender las intrusiones cargadas de partículas específicas. , et al., (1993, 1995, 1996), Rimoldi et al. (1996) y Rooij, et al. (1999). A partir de 2012, Flynn y Linden realizaron el análisis analítico riguroso más reciente, diseñado para determinar la velocidad de propagación de una intrusión de extensión clásica. [8] La experimentación práctica en intrusiones ha empleado típicamente un intercambio de cerraduras para estudiar la dinámica de intrusiones.
Estructura
La estructura básica de una intrusión por gravedad es aproximada a la de una corriente clásica con una 'cabeza' aproximadamente elíptica seguida de una cola que se estira con una mayor longitud de la corriente, es dentro de la mitad trasera de la cabeza de intrusión donde la mayor parte de la mezcla con el ambiente fluidos tiene lugar. [9] Al igual que con las corrientes de gravedad, las intrusiones muestran las mismas fases de 'caída', 'auto-similares' y 'viscosas' que las corrientes de gravedad durante la propagación. [3]
Referencias
- ^ Simpson, JE (1997). Corrientes de gravedad . Cambridge: Cambridge University Press.
- ^ Monaghan, JJ (2007). "Interacción de la corriente de gravedad con interfaces". Revisión anual de mecánica de fluidos . 39 (1): 245–61. Código Bibliográfico : 2007AnRFM..39..245M . doi : 10.1146 / annurev.fluid.39.050905.110218 .
- ^ a b Rooij, FD; Linden, PF; Daziel, SB (1999). "intrusiones interfaciales impulsadas por líneas y partículas". Revista de Mecánica de Fluidos . 389 (1): 303–334. Código bibliográfico : 1999JFM ... 389..303D . doi : 10.1017 / S0022112099005078 .
- ^ Rimoldi, B; Alexander, J .; Morris, S (1996). "Corrientes de turbidez experimentales que entran en agua estratificada por densidad: análogos de las turbiditas en las cuencas hipersalinas del Mediterráneo". Sedimentología . 43 (3): 527–540. Código Bibliográfico : 1996Sedim..43..527R . doi : 10.1046 / j.1365-3091.1996.d01-21.x .
- ^ Tivey, JE; Delaney, JR; Johnson, HP; Tivey, MK (1985). "Arrastre y transporte vertical de aguas profundas del océano por plumas hidrotermales flotantes". Naturaleza . 316 (6029): 621–625. Código Bibliográfico : 1985Natur.316..621L . doi : 10.1038 / 316621a0 .
- ^ Carey, SN; Sigurdsson, H .; Chispas, RS R (1998). "Estudios experimentales de penachos cargados de partículas". Revista de Investigaciones Geofísicas . 93 (B12): 314–349. Código bibliográfico : 1988JGR .... 9315314C . doi : 10.1029 / jb093ib12p15314 .
- ^ Huppert, Herbert E. (1980). "Corrientes de gravedad entrando en un fluido de dos capas". Revista de Mecánica de Fluidos . 100 (4): 739–767. Código Bibliográfico : 1980JFM ... 100..739H . doi : 10.1017 / S0022112080001383 .
- ^ Flynn, MR; Linden, PF (2006). "Corrientes gravitatorias intrusivas". Revista de Mecánica de Fluidos . 568 : 193-202. Código Bib : 2006JFM ... 568..193F . doi : 10.1017 / S0022112006002734 .
- ^ Lowe, RJ; Linden, PF; Rottman, James W. (2002). "Un estudio de laboratorio de la estructura de la velocidad en una corriente gravitatoria intrusiva". Revista de Mecánica de Fluidos . 456 (1): 33–48. Código Bibliográfico : 2002JFM ... 456 ... 33L . doi : 10.1017 / S0022112001007303 .