Sedimentologia - Tipos de forças actuantes sobre os grãos; Transporte e deposição por fluídos de baixa viscosidade

Tipos de forças actuantes sobre os grãos (sedimentos)

- Transporte e deposição por fluídos de baixa viscosidade

A força da gravidade é a variável física básica em todos os fenómenos de sedimentação. Trata-se de uma força de corpo, isto é, uma força que age sobre o volume ou a massa do sedimento e que depende da sua densidade.

As demais forças que actuam nos sedimentos agem mais sobre a sua área superficial do que sobre a sua massa ou volume.

Por esta razão são chamadas forças superficiais. Destacam-se entre elas a fricção resultante do atrito entre grãos, coesão resultante da atracção electrostática ou electroquímica superficial entre grãos, a força ascendente produzida por turbulência e as forças de acção e reacção na interface grão / fluído.

As principais forças actuantes sobre grãos livres em movimento são:

   a)    Força Peso (P = m*g) e a sua reacção

   b)    Força de coesão entre partículas

   c)    Força ascendente introduzida devido a turbulência gerada no fluído

   d)    O esforço tangencial exercido pelo fluído sobre o grão (vice-versa)

Nota: Como a intensidade da viscosidade e das forças de superfície dificultam o movimento autónomo do grão, oferecendo resistência a sua decantação, estas forças são também conhecidas como forças de resistência.  A diferença reside no modo como os dois tipos de forças actuam no sedimento. Com base nisto são reconhecidos dois tipos de transporte sedimentar mecânico:

1º  Transporte de grãos livres (em que os grão apresentam suficiente liberdade de movimento num fluxo pouco viscoso).

2º Transporte gravitacional ou fluxo denso (ocorre quando os grãos estão muito próximos uns dos outros).

Transporte e deposição por fluídos de baixa viscosidade

O transporte sedimentar ocorre sempre através de um meio fluído, parado ou em movimento, seja ele o ar a água ou uma massa viscosa, constituída pela mistura entre sedimentos em que intervém a água e o ar. O gelo também pode estar presente no meio e constituir um principal veículo de transporte sedimentar.

Do ponto de vista físico o transporte sedimentar resume-se a um estudo de forças actuantes no interior do fluído, tendo como critério a viscosidade.

A viscosidade  é uma propriedade física que determina o modo como as forças superficiais se manifestam. Assim como a densidade em relação as forças do corpo.

Sob esse ponto de vista os tipos de transporte sedimentar são classificados em: dois grandes grupos conforme a viscosidade seja baixa ou alta.

Fluxos de baixa viscosidade

Nos fluídos de baixa viscosidade estacionário, as forças do corpo e de superfície agem sobre cada grão individualmente.

Nos fluídos de baixa viscosidade em movimento as forças do corpo agem sobre o fluído fazendo-o se movimentar declive abaixo, o fluído repassa esta acção a cada grão sob a forma de esforço tangencial.

Assim, a característica essencial do transporte de grãos em meio pouco viscoso é que as forças agem de maneira individual. Com efeito a corrente pode provocar uma seleção dos grãos no espaço. Separando os grãos mais leves dos mais pesados.

Diagrama Hjustron-Sundborg

Este diagrama; apresenta as curvas de velocidade crítica de transporte e erosão.

* A curva de transporte inferior representa as velocidades necessárias para colocar em movimento grãos isolados de diferentes tamanhos.

* A curva intermédia representa as velocidades necessárias para erodir leitos friccionais (incoesivos), formados por grãos de diferentes tamanhos.

* A curva superior representa as velocidades necessárias para erodir leitos coesivos formados por grãos de diferentes tamanhos.

Conclusão do gráfico: Fixada a densidade e as demais variáveis, quanto mais grossa é a granulação de um leito sedimentar inconsolidado, maior é a velocidade mínima necessária para dar inicio ao movimento dos grãos. Esta velocidade chama-se velocidade crítica. Uma vez que a corrente colocou a partícula em movimento, diminuem drasticamente os efeitos de coesão e fricção sobre o grão. Nestas condições quanto menor é a granulação do material mais fácil é o seu transporte.