осадок
Часть серии о |
Отложения |
---|
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 речного переноса и отложения , 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
[ редактировать ]Осадки можно классифицировать по размеру зерен , форме зерен и составу.
Размер зерна
[ редактировать ]Размер осадков измеряется по логарифмической шкале с основанием 2, называемой шкалой «Фи», которая классифицирует частицы по размеру от «коллоида» до «валуна».
шкала φ | Диапазон размеров (метрический) | Диапазон размеров (дюймы) | Совокупный класс (Вентворт) | Другие имена |
---|---|---|---|---|
< −8 | > 256 мм | > 10,1 дюйма | Валун | |
от −6 до −8 | 64–256 мм | 2,5–10,1 дюйма | Булыжник | |
от −5 до −6 | 32–64 мм | 1,26–2,5 дюйма | Очень крупный гравий | Галька |
от −4 до −5 | 16–32 мм | 0,63–1,26 дюйма | Крупный гравий | Галька |
от −3 до −4 | 8–16 мм | 0,31–0,63 дюйма | Средний гравий | Галька |
от −2 до −3 | 4–8 мм | 0,157–0,31 дюйма | Мелкий гравий | Галька |
от −1 до −2 | 2–4 мм | 0,079–0,157 дюйма | Очень мелкий гравий | Гранулы |
от 0 до −1 | 1–2 мм | 0,039–0,079 дюйма | Очень крупный песок | |
от 1 до 0 | 0,5–1 мм | 0,020–0,039 дюйма | Крупный песок | |
2 к 1 | 0,25–0,5 мм | 0,010–0,020 дюйма | Средний песок | |
3 к 2 | 125–250 мкм | 0,0049–0,010 дюйма | Мелкий песок | |
4 к 3 | 62,5–125 мкм | 0,0025–0,0049 дюйма | Очень мелкий песок | |
с 8 до 4 | 3,9–62,5 мкм | 0,00015–0,0025 дюйма | Ил | Грязь |
> 8 | < 3,9 мкм | < 0,00015 дюйма | Глина | Грязь |
> 10 | < 1 мкм | < 0,000039 дюйма | Коллоид | Грязь |
Форма
[ редактировать ]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
[ редактировать ]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] такой как
где , , и – длинная, промежуточная и короткая 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
[ редактировать ]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 подугловых до полукруглых, от округлых до очень округлых, с возрастающей степенью округлости. [5]
Текстура поверхности
[ редактировать ]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 особенно характерны матовые зерна, переносимые ветром. Оценка этих особенностей часто требует использования сканирующего электронного микроскопа . [6]
Состав
[ редактировать ]Состав осадка можно измерить с точки зрения:
- материнской породы Литология
- 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
[ редактировать ]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
[ редактировать ]В географии и геологии или процессы речных отложений 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 термин флювиогляциальный или флювиогляциальный , используется , как в случае с перигляциальными потоками и наводнениями, вызванными прорывами ледниковых озер . [7] [8] Процессы речных отложений включают движение отложений и эрозию или отложение на русле реки . [9] [10]Эоловые процессы: ветер
[ редактировать ]Ветер приводит к переносу мелких отложений и образованию полей и почв песчаных дюн из переносимой по воздуху пыли.
Ледниковые процессы
[ редактировать ]Ледники несут отложения самых разных размеров и откладывают их в моренах .
Массовый баланс
[ редактировать ]Общий баланс между отложениями при транспортировке и отложениями, 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
[ редактировать ]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
[ редактировать ]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 ( илистые 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
[ редактировать ]Эрозия и попадание сельскохозяйственных отложений в реки
[ редактировать ]Одной из причин высоких нагрузок наносов является -огневая и вахтовая обработка тропических подсечно 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 Мадагаскара высоком центральном плато , которое составляет примерно десять процентов территории 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 количество лавак достигает 150 на квадратный километр. [12] а лаваки могут составлять 84% всех наносов, 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 м3 3 накопленных отложений только из-за водной эрозии, вероятно, превышает 2,3 миллиарда евро (евро) ежегодно в ЕС и Великобритании, с большими региональными различиями 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 расположены 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, по оценкам модели WaTEM/SEDEM, коэффициент доставки осадков составляет около 15%. [19]
Развитие побережья и отложение осадков возле коралловых рифов
[ редактировать ]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 негативно влиять на кораллы разными способами, например, физически удушая их, истирая их поверхность, заставляя кораллы расходовать энергию во время удаления осадка 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]
Биологические соображения
[ редактировать ]В июле 2020 года морские биологи сообщили, что аэробные микроорганизмы (в основном) в « квази-суспензионном состоянии » были обнаружены в бедных органикой 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]
См. также
[ редактировать ]- Бар (морфология реки) - возвышенная область отложений в реке, отложенная потоком.
- Пляжные выступы - береговые образования, состоящие из отложений различных классов в виде дуги.
- Биорексистазия - Теория почвообразования.
- 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.
- 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 с течением времени 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.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Боггс, Сэм (2006). Принципы седиментологии и стратиграфии (4-е изд.). Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл. п. 65. ИСБН 0131547283 .
- ^ Крумбейн, Уильям К. (1941). «Измерение и геологическое значение формы и округлости осадочных частиц». Журнал SEPM осадочных исследований . 11 : 64–72. дои : 10.1306/D42690F3-2B26-11D7-8648000102C1865D .
- ^ Боггс 2006 , с. 582.
- ^ 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 .
- ^ Боггс 2006 , стр. 66–67.
- ^ Боггс 2006 , стр. 68–70.
- ^ Нойендорф, Клаус К.Е.; 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 . OCLC 751527782 .
- ^ Уилсон, М.Е. и Мур, Дж.Э. 2003. Глоссарий по гидрологии, Американский геологический институт, Springer, 248 стр.
- ^ Чарльтон, Ро (2008). Основы речной геоморфологии . Лондон: Ратледж. п. 234 . ISBN 978-0-415-33454-9 .
- ^ Воль, Эллен (2014). Реки в ландшафте: наука и управление . Уайли-Блэквелл. п. 330. ИСБН 978-1-118-41489-7 .
- ^ Саве, Бенджамин Элиша (25 апреля 2017 г.). «Эрозионные формы рельефа: что такое лавака?» . Мировой Атлас . Проверено 24 сентября 2021 г.
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Панагос, Панос; Мэтьюз, Фрэнсис; Пато, Эдуард; Де Микеле, Карло; Куаранта, Эмануэле; Безак, Нейц; Каффас, Константинос; Патро, Эпари Ритеш; Ауэль, Кристиан; Шляйсс, Антон Дж.; Фендрих, Артур; Лиакос, Леонид; Ван Эйнде, Элиза; Виейра, Диана; Боррелли, Паскуале (январь 2024 г.). «Понимание стоимости эрозии почвы: оценка затрат на удаление отложений из водоемов Европейского Союза» . Журнал чистого производства . 434 : 140183. doi : 10.1016/j.jclepro.2023.140183 .
- ^ Кетчесон, JW (1 марта 1980 г.). «Долгосрочное воздействие интенсивного возделывания и монокультуры на качество почв Южного Онтарио». Канадский журнал почвоведения . 60 (3): 403–410. дои : 10.4141/cjss80-045 .
- ^ 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.
- ^ Фернандес, К.; Ву, JQ; МакКул, Дания; Стекле, Колорадо (1 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 .
- ^ Ван Ромпай, 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. Стартовый код : 2001ESPL...26.1221V . дои : 10.1002/особ.275 . ISSN 1096-9837 . S2CID 128689971 .
- ^ Боррелли, П.; Ван Ост, К.; Мейсбургер, К.; Алуэлл, К.; Лугато, Э.; Панагос, П. (01 февраля 2018 г.). «Шаг к целостной оценке деградации почв в Европе: сочетание локальной эрозии с переносом наносов и потоками углерода» . Экологические исследования . 161 : 291–298. Бибкод : 2018ER....161..291B . дои : 10.1016/j.envres.2017.11.009 . ISSN 0013-9351 . ПМЦ 5773246 . ПМИД 29175727 .
- ^ 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 . дои : 10.1016/j.cosust.2014.01.003 .
- ^ 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.
- ^ Мороно, Юки; и др. (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
[ редактировать ]- 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