осадок

Твердые частицы, оседающие на поверхности земли

Река сбрасывает осадки в океан

Осадки — это природный материал, который разрушается в результате процессов выветривания и эрозии и впоследствии переносится под действием ветра, воды или льда или под действием силы тяжести , действующей на частицы. Например, песок и ил могут переноситься во взвешенном состоянии в речной воде и, достигая морского дна, отлагаться в виде отложений ; если они захоронены, они могут в конечном итоге превратиться в песчаник и алевролит ( осадочные породы ) в результате литификации .

Осадки чаще всего переносятся водой ( речные процессы ), а также ветром ( эоловые процессы ) и ледниками . Пляжные пески и отложения в речных руслах являются примерами речных переносов и отложений , хотя осадки также часто оседают из медленно движущейся или стоячей воды в озерах и океанах. Песчаные дюны пустыни и лесс являются примерами эолового переноса и отложения. Ледниково -моренные отложения и тиллы представляют собой отложения, переносимые льдом.

Классификация

Отложения в Мексиканском заливе

Отложения у полуострова Юкатан

Осадки можно классифицировать по размеру зерен , форме зерен и составу.

Размер зерна

Размер осадка измеряется по логарифмической шкале с основанием 2, называемой шкалой «Фи», которая классифицирует частицы по размеру от «коллоида» до «валуна».

Форма

Схематическое изображение разницы в форме зерен. Показаны два параметра: сферичность (по вертикали) и закругление (по горизонтали).

Форму частиц можно определить по трем параметрам. Форма — это общая форма частицы, обычно ее описывают как сферическую, пластинчатую или стержнеобразную . Округлость является мерой того, насколько острые углы зерен . Это варьируется от хорошо округлых зерен с гладкими углами и краями до плохо округлых зерен с острыми углами и краями. Наконец, текстура поверхности описывает мелкие детали, такие как царапины, ямки или гребни на поверхности зерна. ^[1]

Форма

Форма (также называемая сферичностью ) определяется путем измерения размера частицы по ее главным осям. Уильям К. Крамбейн предложил формулы для преобразования этих чисел в единую меру формы, ^[2] такие как

${\displaystyle \psi _{l}={\sqrt[{3}]{\frac {D_{S}D_{I}}{D_{L}^{2}}}}}$

где , , и – длина длинной, средней и короткой оси частицы. ^[3] Форма варьируется от 1 для идеально сферической частицы до очень малых значений для пластинчатой ​​или стержнеобразной частицы. ${\displaystyle D_{L}}$ ${\displaystyle D_{I}}$ ${\displaystyle D_{S}}$ ${\displaystyle \psi _{l}}$

Альтернативная мера была предложена Снидом и Фолком: ^[4]

${\displaystyle \psi _{p}={\sqrt[{3}]{\frac {D_{S}^{2}}{D_{L}D_{I}}}}}$

которая, опять же, меняется от 0 до 1 с увеличением сферичности.

Округлость

Сравнительная таблица для оценки округлости зерен осадка

Округлость описывает, насколько острые края и углы частиц. Для его точного измерения были разработаны сложные математические формулы, но их трудно применить, и большинство геологов оценивают округлость по сравнительным таблицам. Общие описательные термины варьируются от очень угловатых до угловатых, от почти угловатых до полукруглых, от округлых до очень округлых, с возрастающей степенью округлости. ^[5]

Текстура поверхности

Текстура поверхности описывает мелкие особенности зерна, такие как ямки, трещины, гребни и царапины. Чаще всего их оценивают на кварцевых зернах, поскольку они сохраняют свои поверхностные отметки в течение длительного периода времени. Текстура поверхности варьируется от полированной до матовой и может раскрыть историю транспортировки зерна; например, для эоловых отложений, переносимых ветром, особенно характерны матовые зерна. Оценка этих особенностей часто требует использования сканирующего электронного микроскопа . ^[6]

Состав

Состав осадка можно измерить с точки зрения:

• Литология материнской породы
• Минеральный состав
• Химический состав

Это приводит к неоднозначности, в которой глину можно использовать как в качестве диапазона размеров, так и в качестве состава (см. Глинистые минералы ).

Транспортировка осадков

Отложения накапливаются на искусственных волноломах, поскольку они уменьшают скорость потока воды, поэтому поток не может нести столько наносов.

Ледниковый перенос валунов. Эти валуны будут откладываться по мере отступления ледника.

Осадки транспортируются в зависимости от силы несущего их потока, а также от их собственного размера, объема, плотности и формы. Более сильные потоки увеличат подъемную силу и сопротивление частицы, заставляя ее подниматься, в то время как более крупные или плотные частицы с большей вероятностью будут падать сквозь поток.

Речные процессы

Глубокие, эродирующие флювиальные отложения вдоль реки Матануска , Аляска.

В географии и геологии процессы речных отложений или перенос речных отложений связаны с реками и ручьями , а также отложениями и формами рельефа, созданными отложениями. Это может привести к образованию ряби и дюн , фрактальной форме эрозии, сложной структуре естественных речных систем, а также развитию пойм и возникновению ливневых паводков . Осадки, перемещаемые водой, могут быть больше, чем осадки, перемещаемые воздухом, поскольку вода имеет более высокую плотность и вязкость . В типичных реках наибольший перенос наносов имеет размер песка и гравия , но более крупные паводки могут нести булыжники и даже валуны .

Когда ручей или реки связаны с ледниками , ледяными щитами или ледяными шапками , используется термин флювиогляциальный или флювиогляциальный , как в случае с перигляциальными потоками и наводнениями, вызванными прорывами ледниковых озер . ^{[7] [8]} Речные процессы отложений включают движение отложений и эрозию или отложение на русле реки . ^{[9] [10]}

Эоловые процессы: ветер

Ветер приводит к переносу мелких отложений и образованию полей и почв песчаных дюн из переносимой по воздуху пыли.

Ледниковые процессы

Ледниковые отложения из Монтаны

Ледники несут отложения самых разных размеров и откладывают их в моренах .

Баланс массы

Общий баланс между отложениями при транспортировке и осадками, отлагающимися на дне, определяется уравнением Экснера . Это выражение утверждает, что скорость увеличения высоты дна из-за отложений пропорциональна количеству наносов, выпадающих из потока. Это уравнение важно тем, что изменения мощности потока меняют способность потока переносить наносы, и это отражается на характере эрозии и отложений, наблюдаемых по всему ручью. Это может быть локализовано и просто из-за небольших препятствий; примерами являются выгребные ямы за валунами, где поток ускоряется, и отложения на внутренней стороне изгибов меандра . Эрозия и отложение также могут быть региональными; эрозия может произойти из-за снятия плотины и падения уровня основания . Отложение может произойти из-за установки плотины, из-за которой река собирается в бассейн и выбрасывает всю свою нагрузку, или из-за повышения уровня основания.

Берега и мелкое море

Моря, океаны и озера со временем накапливают осадки. Осадки могут состоять из терригенного материала, происходящего на суше, но могут откладываться как в наземной, морской или озерной (озерной) среде, так и из отложений (часто биологических), зародившихся в водоеме. Терригенный материал часто поступает из близлежащих рек и ручьев или из переработанных морских отложений (например, песка ). В середине океана экзоскелеты мертвых организмов в первую очередь ответственны за накопление отложений.

Отложения являются источником осадочных пород , которые могут содержать окаменелости обитателей водоема, которые после смерти были покрыты накапливающимися осадками. Отложения дна озера, которые не затвердели в породу, можно использовать для определения прошлых климатических условий.

Ключевые морские среды отложения

Голоценовый эолианит и карбонатный пляж на Лонг-Айленде, Багамы.

К основным областям отложения отложений в морской среде относятся:

• Прибрежные пески (например, пляжные пески, речные пески стока, прибрежные косы и косы, в основном обломочные с небольшим содержанием фауны)
• Континентальный шельф ( алевритистые глины , увеличение содержания морской фауны).
• Край шельфа (низкий запас терригенных веществ, преимущественно известковые скелеты фауны)
• Шельфовый склон (значительно более мелкозернистые алевриты и глины)
• Слои эстуариев с образовавшимися отложениями получили название « заливные илы ».

Еще одна среда осадконакопления, представляющая собой смесь речных и морских вод, — это турбидитовая система, которая является основным источником отложений в глубоких осадочных и абиссальных бассейнах , а также в глубоких океанических желобах .

Любая депрессия в морской среде, где осадки накапливаются с течением времени, называется ловушкой отложений .

Теория нулевой точки объясняет, как отложение отложений подвергается гидродинамическому процессу сортировки в морской среде, что приводит к измельчению зерен отложений в сторону моря.

Экологические проблемы

Эрозия и попадание сельскохозяйственных отложений в реки

Одной из причин высоких нагрузок наносов является подсечно-огневая и вахтовая обработка тропических лесов . Когда поверхность земли лишается растительности, а затем иссушается всеми живыми организмами, верхние слои почвы становятся уязвимыми как для ветровой, так и для водной эрозии. В ряде регионов Земли целые сектора страны оказались под угрозой эрозии. Например, на высоком центральном плато Мадагаскара , которое составляет примерно десять процентов площади этой страны, большая часть территории покрыта растительностью, а овраги подверглись эрозии подстилающей почвы, образуя характерные овраги, называемые лаваками . Обычно они имеют ширину 40 метров (130 футов), длину 80 метров (260 футов) и глубину 15 метров (49 футов). ^[11] В некоторых районах насчитывается до 150 лавак на квадратный километр, ^[12] и лаваки могут составлять 84% всех отложений, выносимых реками. ^[13] Это заиление приводит к обесцвечиванию рек до темно-красно-коричневого цвета и приводит к гибели рыбы.

Эрозия также является проблемой в районах современного сельского хозяйства, где удаление местной растительности для выращивания и сбора одного типа сельскохозяйственных культур оставило почву без поддержки. ^[14] Многие из этих регионов находятся вблизи рек и водостоков. Потеря почвы из-за эрозии удаляет полезные сельскохозяйственные угодья, увеличивает нагрузку наносов и может способствовать переносу антропогенных удобрений в речную систему, что приводит к эвтрофикации . ^[15]

Коэффициент доставки наносов (SDR) представляет собой долю валовой эрозии (межручьевой, речной, овражной и речной эрозии), которая, как ожидается, будет доставлена ​​к устью реки. ^[16] Перенос и отложение осадков можно смоделировать с помощью моделей распределения осадков, таких как WaTEM/SEDEM. ^[17] В Европе, согласно оценкам модели WaTEM/SEDEM, коэффициент доставки осадков составляет около 15%. ^[18]

Развитие побережья и отложение осадков возле коралловых рифов

Развитие водоразделов вблизи коралловых рифов является основной причиной стресса кораллов, связанного с отложениями. Удаление естественной растительности в водоразделе для освоения подвергает почву усиленному ветру и осадкам и, как следствие, может привести к тому, что обнаженные отложения станут более восприимчивыми к эрозии и попаданию в морскую среду во время дождей. Отложения могут отрицательно влиять на кораллы разными способами, например, физически удушая их, истирая их поверхность, заставляя кораллы расходовать энергию при удалении отложений и вызывая цветение водорослей, что в конечном итоге может привести к уменьшению пространства на морском дне, где могут жить молодые кораллы (полипы). решить.

Когда отложения попадают в прибрежные районы океана, изменяется соотношение наземных, морских и органических отложений, характеризующее морское дно вблизи источников выхода наносов. Кроме того, поскольку источник отложений (т. е. земля, океан или органические вещества) часто коррелирует с тем, насколько крупными или мелкими являются размеры зерен отложений, которые характеризуют территорию в среднем, гранулометрический состав отложений будет смещаться в зависимости от относительного поступления суши ( обычно мелкие), морские (обычно крупные) и осадки органического происхождения (изменяются с возрастом). Эти изменения в морских отложениях характеризуют количество отложений, взвешенных в толще воды в любой момент времени, и стресс кораллов, связанный с отложениями. ^[19]

Биологические соображения

В июле 2020 года морские биологи сообщили, что аэробные микроорганизмы (в основном), находящиеся в « квази-суспензионном состоянии », были обнаружены в бедных органическими веществами отложениях возрастом до 101,5 миллиона лет, на глубине 250 футов ниже морского дна в Южно-Тихоокеанском круговороте (SPG). («самое мертвое место в океане») и может быть самой долгоживущей формой жизни, когда-либо обнаруженной. ^{[20] [21]}

Смотрите также

• Бар (морфология реки)  - возвышенная область отложений в реке, отложенная потоком.
• Пляжные выступы  - береговые образования, состоящие из отложений различных классов в виде дуги.
• Биорексистазия  - Теория, объясняющая образование почв и переносимых отложений изменением климатических условий.
• Bioswale  – элементы ландшафта, предназначенные для управления поверхностными стоками.
• Декантация  - процесс разделения смесей.
• Отложение (геология)  - геологический процесс, при котором отложения, почва и камни добавляются к форме рельефа или массиву суши.
• Среда осадконакопления  - процессы, связанные с отложением определенного типа отложений.
• Эрозия  - естественные процессы, которые удаляют почву и камни.
• Уравнение Экснера  – Закон ухудшения отложений
• Размер зерна , также известный как размер частиц. Диаметр отдельных зерен осадка или литифицированных частиц в обломочных породах.
• Дождевая пыль , также известная как осадки осадка – форма осадков, содержащая видимую пыль.Pages displaying wikidata descriptions as a fallback
• Реголит  – слой рыхлых неоднородных поверхностных отложений, покрывающий твердую горную породу.
• Песок  – зернистый материал, состоящий из мелкодисперсных горных пород и минеральных частиц.
• Седиментология  - Изучение природных отложений и процессов их образования.
• Ловушка отложений  - любая топографическая впадина, где со временем существенно накапливаются отложения.
• Оседание  - процесс, при котором частицы движутся ко дну жидкости и образуют осадок.
• Поверхностный сток  - поток избыточной дождевой воды, не просачивающейся в почву по ее поверхности.

Рекомендации

1. Боггс, Сэм (2006). Принципы седиментологии и стратиграфии (4-е изд.). Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл. п. 65. ИСБН 0131547283.
2. Крумбейн, Уильям К. (1941). «Измерение и геологическое значение формы и округлости осадочных частиц». Журнал SEPM осадочных исследований . 11 : 64–72. doi : 10.1306/D42690F3-2B26-11D7-8648000102C1865D.
3. Боггс 2006, с. 582.
4. Снид, Эдмунд Д.; Фолк, Роберт Л. (март 1958 г.). «Галька в нижнем течении реки Колорадо, штат Техас, исследование морфогенеза частиц». Журнал геологии . 66 (2): 114–150. Бибкод : 1958JG.....66..114S. дои : 10.1086/626490. S2CID  129658242.
5. Боггс 2006, стр. 66–67.
6. Боггс 2006, стр. 68–70.
7. Нойендорф, Клаус К.Э.; Мель, Джеймс П. младший; Джексон, Джулия А., ред. (2011). Глоссарий геологии (5-е исправленное изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. п. 800. ISBN 978-3-642-06621-4. ОСЛК  751527782.
8. Уилсон, М.Е. и Мур, Дж.Э. 2003. Глоссарий по гидрологии, Американский геологический институт, Springer, 248 стр.
9. Чарльтон, Ро (2008). Основы речной геоморфологии . Лондон: Ратледж. п. 234. ИСБН 978-0-415-33454-9.
10. Воль, Эллен (2014). Реки в ландшафте: наука и управление . Уайли-Блэквелл. п. 330. ИСБН 978-1-118-41489-7.
11. Саве, Бенджамин Элиша (25 апреля 2017 г.). «Эрозионные формы рельефа: что такое лавака?». Мировой Атлас . Проверено 24 сентября 2021 г.
12. Воаринцоа, NRG; Кокс, Р.; Разанацехено, мама; Ракотондразафи, AFM (1 июня 2012 г.). «Связь между геологией коренных пород, топографией и распространением лаваки на Мадагаскаре». Южноафриканский геологический журнал . 115 (2): 225–250. Бибкод : 2012SAJG..115..225В. дои : 10.2113/gssajg.115.225.
13. Кокс, Ронад; Бирман, Пол; Юнгерс, Мэтью С.; Ракотондразафи, А. Ф. Мишель (июль 2009 г.). «Скорость эрозии и источники отложений на Мадагаскаре, полученные на основе анализа лаваки, склонов и речных отложений». Журнал геологии . 117 (4): 363–376. Бибкод : 2009JG....117..363C. дои : 10.1086/598945. S2CID  55543845.
14. Кетчесон, JW (1 марта 1980 г.). «Долгосрочное воздействие интенсивного культивирования и монокультуры на качество почв Южного Онтарио». Канадский журнал почвоведения . 60 (3): 403–410. doi : 10.4141/cjss80-045.
15. Олссон, Томас (2014). «Устойчивое развитие и производство продуктов питания». В Мотарджеми — Ясмин; Леливельд, Хабб (ред.). Управление безопасностью пищевых продуктов: практическое руководство для пищевой промышленности . Эльзевир. ISBN 9780128056820. Проверено 24 сентября 2021 г.
16. Фернандес, К.; Ву, JQ; МакКул, Дания; Штёкле, Колорадо (01 мая 2003 г.). «Оценка водной эрозии и выхода наносов с помощью ГИС, RUSLE и SEDD». Журнал охраны почвы и воды . 58 (3): 128–136. ISSN  0022-4561.
17. Ван Ромпаи, Антон Джей-Джей; Верстратен, Герт; Ван Ост, Кристоф; Говерс, Джерард; Поэзен, Жан (1 октября 2001 г.). «Моделирование среднегодового выхода наносов с использованием распределенного подхода». Процессы на поверхности Земли и формы рельефа . 26 (11): 1221–1236. Бибкод : 2001ESPL...26.1221В. дои : 10.1002/особенно 275. ISSN  1096-9837. S2CID  128689971.
18. Боррелли, П.; Ван Ост, К.; Мейсбургер, К.; Алевелл, К.; Лугато, Э.; Панагос, П. (01 февраля 2018 г.). «Шаг к целостной оценке деградации почв в Европе: сочетание местной эрозии с переносом наносов и потоками углерода». Экологические исследования . 161 : 291–298. Бибкод : 2018ER....161..291B. doi :10.1016/j.envres.2017.11.009. ISSN  0013-9351. ПМЦ 5773246 . ПМИД  29175727. 
19. Риск, Майкл Дж. (апрель 2014 г.). «Оценка воздействия отложений и питательных веществ на коралловые рифы». Текущее мнение об экологической устойчивости . 7 : 108–117. Бибкод : 2014COES....7..108R. doi :10.1016/j.cosust.2014.01.003.
20. Ву, Кэтрин Дж. (28 июля 2020 г.). «Эти микробы, возможно, выжили 100 миллионов лет под морским дном. Спасенные из своих холодных, тесных и бедных питательными веществами домов, бактерии проснулись в лаборатории и начали расти». Нью-Йорк Таймс . Проверено 31 июля 2020 г.
21. Мороно, Юки; и другие. (28 июля 2020 г.). «Аэробная микробная жизнь сохраняется в кислородных морских отложениях возрастом 101,5 миллиона лет». Природные коммуникации . 11 (3626): 3626. Бибкод : 2020NatCo..11.3626M. дои : 10.1038/s41467-020-17330-1. ПМЦ 7387439 . ПМИД  32724059. 

дальнейшее чтение

• Протеро, Дональд Р.; Шваб, Фред (1996), Осадочная геология: введение в осадочные породы и стратиграфию , WH Freeman, ISBN 978-0-7167-2726-2
• Сивер, Раймонд (1988), Сэнд , Нью-Йорк: Научно-американская библиотека, ISBN 978-0-7167-5021-5
• Николс, Гэри (1999), Седиментология и стратиграфия , Молден, Массачусетс: Wiley-Blackwell, ISBN 978-0-632-03578-6
• Ридинг, Х.Г. (1978), Осадочная среда: процессы, фации и стратиграфия , Кембридж, Массачусетс: Blackwell Science, ISBN 978-0-632-03627-1