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 результате 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.
Осадки можно классифицировать по размеру зерен , форме зерен и составу.
Размер осадка измеряется по логарифмической шкале с основанием 2, называемой шкалой «Фи», которая классифицирует частицы по размеру от «коллоида» до «валуна».
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 (также называемая сферичностью ) определяется путем измерения размера частицы по ее главным осям. Уильям К. Крумбейн предложил формулы для преобразования этих чисел в единую меру формы, [2] такие как
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.
Альтернативная мера была предложена Снидом и Фолком: [4]
которая, опять же, меняется от 0 до 1 с увеличением сферичности.
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 описывает мелкие особенности зерна, такие как ямки, трещины, гребни и царапины. Чаще всего их оценивают по кварцевым зернам, поскольку они сохраняют свою поверхность в течение длительного периода времени. Текстура поверхности варьируется от полированной до матовой и может раскрыть историю транспортировки зерна; например, для эоловых отложений особенно характерны матовые зерна, переносимые ветром. Оценка этих особенностей часто требует использования сканирующего электронного микроскопа . [6]
Состав осадка можно измерить с точки зрения:
Это приводит к неоднозначности, в которой глину можно использовать как в качестве диапазона размеров, так и в качестве состава (см. Глинистые минералы ).
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.
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]Ветер приводит к переносу мелких отложений и образованию полей и почв песчаных дюн из переносимой по воздуху пыли.
Ледники несут отложения самых разных размеров и откладывают их в моренах .
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 возведения плотины, из-за которой река собирается в бассейн и выбрасывает всю свою нагрузку, или из-за повышения уровня основания.
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.
К основным областям отложения отложений в морской среде относятся:
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.
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 территории 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. Кроме того, заиление речных бассейнов влечет за собой затраты на управление отложениями и заиление. Затраты на удаление примерно 135 миллионов м 3 накопленных отложений только из-за водной эрозии, вероятно, превысят 2,3 миллиарда евро (евро) ежегодно в ЕС и Великобритании, с большими региональные различия между странами. [14]
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. [15] 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 . [16]
Коэффициент доставки наносов (SDR) представляет собой долю валовой эрозии (межручьевой, речной, овражной и речной эрозии), которая, как ожидается, будет доставлена к устью реки. [17] Перенос и отложение осадков можно смоделировать с помощью моделей распределения осадков, таких как WaTEM/SEDEM. [18] В Европе, согласно оценкам модели WaTEM/SEDEM, коэффициент доставки осадков составляет около 15%. [19]
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. [20]
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. [21] [22]