ลำดับบูมา

ลำดับชั้น Bouma (ตั้งชื่อตามArnold H. Bouma , 1932–2011 ^{[ 1 ]} ) อธิบายถึง โครงสร้างตะกอนแบบคลาสสิกใน ชั้น ตะกอนเทอร์บิไดต์ที่สะสมตัวโดยกระแสน้ำขุ่นที่ก้นทะเลสาบ มหาสมุทร และแม่น้ำ

คำอธิบาย

ลำดับ Bouma อธิบายถึงลำดับแนวตั้งที่เหมาะสมของโครงสร้างที่สะสมโดยกระแสน้ำขุ่นที่มีความหนาแน่นต่ำ (เช่น ความเข้มข้นของทรายต่ำ เม็ดละเอียด) แผนการจัดประเภททางเลือกที่โดยทั่วไปเรียกว่าลำดับ Loweมีอยู่สำหรับลำดับแนวตั้งที่เหมาะสมของโครงสร้างที่สะสมโดย กระแสน้ำ ที่มีความหนาแน่นสูง^{[ 2 ]}

ลำดับชั้น Bouma แบ่งออกเป็น 5 ชั้นที่แตกต่างกัน โดยมีป้ายกำกับ A ถึง E โดยที่ A อยู่ด้านล่างและ E อยู่ด้านบน แต่ละชั้นที่ Bouma อธิบายไว้มีโครงสร้างตะกอนและลักษณะทางธรณีวิทยา ที่เฉพาะเจาะจง (ดูด้านล่าง) โดยชั้นต่างๆ จะมีเม็ดละเอียดขึ้นจากล่างขึ้นบน ตะกอนน้ำขุ่นส่วนใหญ่ที่พบในธรรมชาติมีลำดับชั้นที่ไม่สมบูรณ์ แต่ลำดับชั้นที่สมบูรณ์ประกอบด้วยชั้นต่างๆ ดังต่อไปนี้: ^{[ 3 ]}

E: หินโคลนเนื้อแน่น ไม่มีการเรียงตัวเป็นชั้น บางครั้งมีหลักฐานของซากดึกดำบรรพ์ (เช่น ร่องรอย การรบกวนทางชีวภาพ ) ชั้น Bouma E มักจะหายไป หรือยากที่จะแยกแยะออกจากชั้น Bouma D ที่อยู่ด้านล่าง
D: หินทรายแป้งที่มีชั้นเรียงตัวขนานกัน
C: หินทรายเนื้อละเอียดที่มีโครงสร้างเป็นชั้นริ้วคลื่น บ่อยครั้งที่ชั้นริ้วคลื่น เหล่านี้ ถูกบิดเบี้ยวกลายเป็นชั้นริ้วคลื่นแบบคดเคี้ยวและโครงสร้างคล้ายเปลวไฟ
B: หินทรายเนื้อละเอียดถึงปานกลางที่มีการเรียงตัวเป็นชั้นตามระนาบ ฐานของชั้นหิน Bouma B มักมีลักษณะที่เรียกว่าร่องรอยบนพื้นผิวเช่น ร่องรอยการกัดเซาะเป็นร่อง ร่องรอยการกัดเซาะเป็นร่องลึก และร่องรอยการแยกตัวของชั้นหิน
A: หินทรายเนื้อแน่นถึงเนื้อหยาบ เรียงตัวเป็นชั้นปกติมัก มีก้อนกรวดและ/หรือ เศษหินดินดานอยู่ใกล้ฐาน อาจพบ โครงสร้างรูปจานได้ บางครั้งฐานของหินทรายด้านล่าง A อาจถูกกัดเซาะจนกลายเป็นชั้นหินด้านล่าง

กระบวนการ

ลำดับชั้น Bouma เกิดขึ้นในช่วงที่กระแสน้ำลดลงเมื่อกระแสน้ำขุ่นเคลื่อนตัวลงเนิน กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ กระแสน้ำจะสูญเสียพลังงานอย่างต่อเนื่องเมื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความลาดชันของพื้นผิวที่ไหลผ่าน และ/หรือเมื่อกระแสน้ำเคลื่อนตัวจากที่ถูกจำกัดอยู่ภายในช่องทางไปสู่การไม่ถูกจำกัดเมื่อออกจากช่องทางและกระจายออกไป กระแสน้ำเชี่ยวกรากและ/หรือการกระโดดทางไฮดรอลิกที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความลาดชันสามารถฟื้นฟูกระแสน้ำได้ชั่วขณะเพื่อเพิ่มพลังงานของกระแสน้ำ แต่ในที่สุดพลังงานจะลดลงเมื่อกระแสน้ำเคลื่อนตัวออกไปจากจุดกำเนิด^{[ 3 ]}

เมื่อพลังงานภายในกระแสน้ำสูงสุด จะสามารถพัดพาตะกอนได้มากที่สุดและมีขนาดเม็ดใหญ่ที่สุด แต่เมื่อพลังงานลดลง ความสามารถในการพัดพาจะลดลง และเม็ดหยาบที่สุดจะตกตะกอนอย่างรวดเร็ว บางครั้งเกือบจะในทันที กระแสน้ำที่มีพลังงานสูงอาจกัดเซาะพื้นด้านล่าง ทำให้มีการรวมวัสดุใหม่เข้าไปในกระแสน้ำ ซึ่งจะทำให้พลังงานของกระแสน้ำลดลง กระแสน้ำในช่องทางยังสามารถเกิดการแยกตัวของกระแสน้ำได้ โดยส่วนบนของกระแสน้ำซึ่งมีเม็ดละเอียดกว่าจะรวมตัวกัน จะแยกตัวและไหลออกไปเหนือผิวน้ำในช่องทาง ทำให้ส่วนล่างของกระแสน้ำซึ่งมีเม็ดหยาบกว่าสะสมอยู่ภายในช่องทาง ในที่สุด จะเหลือเพียงอนุภาคดินเหนียวที่แขวนลอยอยู่ในน้ำนิ่งโดยแทบไม่มีการเคลื่อนที่ของกระแสน้ำ^{[ 3 ]}

เมื่อกระแสน้ำไหลลงเนิน กระบวนการต่อไปนี้จะเกิดขึ้นเพื่อสร้างชั้นของลำดับ Bouma ^{[ 3 ]}

ชั้น Bouma E เป็นชั้นสุดท้ายที่สะสมตัว เกิดจากการตกตะกอนแบบแขวนลอยในบริเวณที่แทบไม่มีกระแสน้ำ ดินเหนียวโดยทั่วไปจะยังคงแขวนลอยอยู่จนกว่าองค์ประกอบทางเคมีของน้ำจะเปลี่ยนแปลงและทำให้ดินเหนียวจับตัวเป็นก้อนและตกตะกอนลง เนื่องจากชั้น Bouma E หากมีการสะสมตัว ก็จะถูกกัดเซาะได้ง่ายโดยกระแสน้ำขุ่นที่เกิดขึ้นภายหลัง จึงมักไม่พบเห็น
แหล่งแร่ Bouma D เกิดจากการตกตะกอนแบบแขวนลอยในบริเวณที่มีกระแสน้ำไหลอ่อนๆ การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของพลังงานกระแสน้ำทำให้เกิดการตกตะกอนเป็นชั้นสลับกันระหว่างเม็ดตะกอนหยาบและละเอียด
ชั้นตะกอน Bouma C เกิดขึ้นภายใต้ สภาวะ การไหล ที่มีพลังงานต่ำ ซึ่งมีพลังงานเพียงพอสำหรับการไหลที่จะพัดพาเม็ดทรายละเอียดไปโดยการกระโดด (saltation)โดยที่เม็ดทรายจะกระโดดและกระเด้งไปมาบนพื้นผิวใต้กระแสน้ำ เมื่อเม็ดทรายตกตะกอนลง จะเกิด ริ้วคลื่นตามกระแสน้ำ และจะเกิดริ้วคลื่นไต่ระดับ (climbing ripples) หากอัตราการตกตะกอนสูงเพียงพอ หากแรงเฉือนกระทำต่อชั้นริ้วคลื่นเนื่องจากแผ่นดินไหวและ/หรือกระแสน้ำขุ่น/กระแสน้ำไหลบ่าที่อยู่ด้านบน ชั้นริ้วคลื่นอาจเปลี่ยนรูปเป็นชั้นริ้วคลื่นแบบคดเคี้ยว (convolute laminations ) และโครงสร้างรูปเปลวไฟ (flame structures )
ชั้นหิน Bouma B เกิดขึ้นภายใต้สภาวะการไหลระดับสูง ซึ่งมีพลังงานสูงพอที่จะพัดพาเม็ดทรายด้วยแรงดึงทำให้เม็ดทรายเลื่อนและกลิ้งไปบนพื้นผิวใต้กระแสน้ำ พลังงานของกระแสน้ำนั้นสูงมากจน ทำให้เกิด ร่องรอยต่างๆเช่น ร่องลึก รอยเว้า และเส้นแบ่งชั้นหินบนพื้นผิวใต้กระแสน้ำ และคงอยู่เป็นแม่พิมพ์และรอยหล่อบนด้านล่างของชั้นหิน Bouma B ได้
ชั้น Bouma A เป็นชั้นแรกที่เกิดจากการทับถมของกระแสน้ำ หากกระแสน้ำมีพลังงานเพียงพอ มิเช่นนั้นชั้น Bouma B, C หรือ D จะเป็นชั้นแรกที่ทับถม ชั้น Bouma A เกิดขึ้นเมื่อพลังงานของกระแสน้ำสูงพอที่ความปั่นป่วน ของของเหลว จะช่วยให้เม็ดทรายขนาดใหญ่ลอยอยู่ในน้ำได้ เมื่อพลังงานลดลงต่ำกว่าระดับวิกฤต เม็ดทรายจะตกตะกอนพร้อมกันทั้งหมดเพื่อสร้างชั้นตะกอนขนาดใหญ่ หากพลังงานของกระแสน้ำลดลงช้ากว่า เม็ดทรายขนาดใหญ่อาจตกตะกอนก่อน ทำให้เม็ดทรายขนาดเล็กยังคงลอยอยู่ในน้ำ ส่งผลให้เกิดการเรียงตัวของ เม็ดทรายแบบ "หางหยาบ " ซึ่งหมายความว่ามีการกระจายขนาดของเม็ดทรายแบบสองยอด โดยเม็ดทรายขนาดใหญ่จะมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ ไปทางด้านบนของชั้นตะกอน และเม็ดทรายขนาดเล็กจะกระจายตัวอย่างสุ่มอยู่ระหว่างเม็ดทรายขนาดใหญ่ (กล่าวคือ ขนาดเม็ดทรายที่ละเอียดกว่าไม่มีการเรียงตัว) เมื่อเม็ดทรายตกตะกอน น้ำที่ถูกแทนที่โดยการอัดตัวของเม็ดทรายสามารถเคลื่อนตัวขึ้นไปด้านบนเพื่อสร้างโครงสร้างแบบจานได้ นอกจากนี้ การกัดเซาะยังสามารถเกิดขึ้นที่ฐานของกระแสน้ำและทำให้หินดินดานจากชั้นใต้ดินถูกพัดพาไป ทำให้เศษหินดินดานที่ถูกพัดพาไปนั้นถูกรวมเข้ากับฐานของชั้น Bouma A หากเศษหินที่ถูกพัดพาไปนั้นมีแรงลอยตัวอยู่บ้าง ก็อาจก่อตัวเป็นชั้นที่อยู่ห่างออกไปจากฐานของชั้น Bouma A ได้

ตัวอย่าง

Bouma ช่วงตะกอนน้ำขุ่นที่แสดงโครงสร้างรูปจาน โดยมีโครงสร้างรูปเสาอยู่ระหว่างจานเหล่านั้น พบในแคลิฟอร์เนียตอนเหนือ
หินตะกอนเทอร์บิไดต์ยุคครีเทเชียส แสดงชั้น Bouma AD จากแหล่งกำเนิดหิน Pigeon Point Formation, หาด Pescadero, รัฐแคลิฟอร์เนีย
ชั้นหิน Bouma B และชั้นหิน Bouma C ที่มีลักษณะเป็นชั้นซ้อนกันในตะกอนทรายปนทราย ชั้นหิน Cozy Dell Fm เทือกเขา Topatopa รัฐแคลิฟอร์เนีย
ชั้นหินตะกอน Bouma CD ที่เกิดจากการทับถมของตะกอนเทอร์บิไดต์จากส่วนปลายน้ำ ในร่องน้ำที่เกิดจากการแตกของคันดิน ชั้นหิน Venado Fm, ทะเลสาบ Berryessa, รัฐแคลิฟอร์เนีย