Осадок - это естественный материал, который разрушается в результате процессов выветривания и эрозии и впоследствии переносится ветром, водой или льдом или силой тяжести, действующей на частицы. Например, песок и ил могут переноситься во взвешенном состоянии в речной воде и по достижении морского дна осаждаются отложениями ; в случае захоронения они могут в конечном итоге стать песчаником и алевролитом ( осадочными породами ) в результате литификации .
Осадки чаще всего переносятся водой ( речные процессы ), но также ветром ( эоловые процессы ) и ледниками . Пляж песок и реки канал месторождения являются примерами речного транспорта и осаждения , хотя осадок часто оседает из медленно двигающихся или стоячей воды в озерах и океанах. Песчаные дюны пустыни и лёсс являются примерами эолового переноса и отложений. Ледниковые моренные отложения и тиллы - это отложения, переносимые льдом.
Классификация [ править ]
Осадок можно классифицировать по размеру зерна или составу.
Размер зерна [ править ]
Размер осадка измеряется по логарифмической шкале с основанием 2, называемой шкалой «Фи», которая классифицирует частицы по размеру от «коллоидных» до «валунных».
| масштаб φ | Диапазон размеров (метрические) | Диапазон размеров (дюймы) | Агрегатный класс (Вентворт) | Другие имена |
|---|---|---|---|---|
| <−8 | > 256 мм | > 10,1 дюйма | Боулдер | |
| 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 | Гранула |
| 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 | Крупнозернистый 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 | Хороший песок | |
| 4 к 3 | 62,5–125 мкм | 0,0025–0,0049 дюйма | Очень мелкий песок | |
| 8 к 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 | Коллоидный | Грязь |
Состав [ править ]
Состав осадка можно измерить с точки зрения:
- Родитель рок литологии
- минеральный состав
- химический состав.
Это приводит к неоднозначности, в которой глина может использоваться как для диапазона размеров, так и для состава (см. Глинистые минералы ).
Транспорт осадка [ править ]
Осадок переносится в зависимости от силы потока, который его переносит, и его собственного размера, объема, плотности и формы. Более сильные потоки увеличивают подъемную силу и сопротивление частицы, заставляя ее подниматься, в то время как более крупные или более плотные частицы с большей вероятностью будут падать через поток.
Речные процессы: реки, ручьи и суша [ править ]
Движение частиц [ править ]
Реки и ручьи несут в свои потоки наносы. Этот осадок может находиться в различных местах потока, в зависимости от баланса между восходящей скоростью частицы (силы сопротивления и подъемной силы) и скоростью оседания частицы. Эти зависимости показаны в следующей таблице для числа Рауза , которое представляет собой отношение скорости падения наносов к скорости движения вверх.
куда
- скорость падения
- является постоянной Кармана
- это скорость сдвига
| Вид транспорта | Число Розы |
|---|---|
| Кровать нагрузка | > 2,5 |
| Подвешенная нагрузка : 50% Подвешенная | > 1,2, <2,5 |
| Подвешенная нагрузка : 100% Подвешенная | > 0,8, <1,2 |
| Стирать загрузку | <0,8 |
Если восходящая скорость приблизительно равна скорости оседания, осадок будет перемещаться вниз по потоку полностью в виде подвешенного груза . Если восходящая скорость намного меньше, чем скорость осаждения, но все же достаточно высока для движения осадка (см. Начало движения ), он будет перемещаться вдоль слоя в качестве нагрузки слоя путем качения, скольжения и сальтации (прыжка вверх в поток , будучи перемещенным на небольшое расстояние, а затем снова оседая). Если восходящая скорость выше, чем скорость осаждения, осадок будет переноситься высоко по потоку в качестве промывочной загрузки .
Поскольку, как правило, в потоке присутствуют частицы разных размеров, материалы разных размеров обычно проходят через все области потока для данных условий потока.
Речные русла [ править ]
Движение наносов может создавать самоорганизующиеся структуры, такие как рябь , дюны или антидюны на русле реки или ручья . Эти формы пластов часто сохраняются в осадочных породах и могут использоваться для оценки направления и величины потока, отложившего отложения.
Поверхностный сток [ править ]
Сухопутный сток может размывать частицы почвы и переносить их вниз по склону. Эрозия, связанная с сухопутным стоком, может происходить разными способами в зависимости от метеорологических условий и условий потока.
- Если при первоначальном ударе капель дождя почва смещается, это явление называется дождевой эрозией.
- Если наземный поток непосредственно отвечает за унос наносов, но не образует оврагов, это называется «пластовой эрозией».
- Если поток и субстрат допускают образование каналов, могут образоваться овраги; это называется «овражная эрозия».
Ключевые флювиальные отложения [ править ]
Основные речные (река и ручьи) среды для отложения отложений включают:
- Дельты (возможно, промежуточная среда между речной и морской)
- Точечные бары
- Аллювиальные вентиляторы
- Плетеные реки
- Oxbow Lakes
- Дамбы
- Водопады
Эоловые процессы: ветер [ править ]
Ветер приводит к переносу мелких отложений и формированию полей песчаных дюн и почвы из переносимой по воздуху пыли.
Ледниковые процессы [ править ]
Ледники несут осадок разного размера и откладывают его в моренах .
Баланс массы [ править ]
Общий баланс между переносимыми наносами и отложениями на дне определяется уравнением Экснера . Это выражение утверждает, что скорость увеличения высоты пласта из-за отложений пропорциональна количеству осадка, выпадающего из потока. Это уравнение важно в том, что изменения мощности потока изменяют способность потока переносить отложения, и это отражается в схемах эрозии и отложений, наблюдаемых по всему потоку. Это можно локализовать и просто за счет небольших препятствий; примерами являются промывные ямы за валунами, где поток ускоряется, и отложения на внутренней стороне изгибов меандра . Эрозия и осаждение также могут быть региональными; эрозия может произойти из-за удаления плотины и уровня основанияОсень. Отложение может происходить из-за строительства плотины, которое заставляет реку объединяться и отлагать всю свою нагрузку, или из-за повышения базового уровня.
Берега и мелководье [ править ]
Море, океаны и озера со временем накапливают отложения. Осадки могут состоять из терригенного материала, который происходит на суше, но может откладываться либо в наземной, морской или озерной (озерной) среде, либо из отложений (часто биологических), возникающих 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.
Отложенные отложения являются источником осадочных пород , которые могут содержать окаменелости обитателей водоема, которые после смерти были покрыты накопившимися осадками. Осадки озерного дна, которые не затвердели в горные породы, можно использовать для определения прошлых климатических условий.
Ключевые морские условия осадконакопления [ править ]
Основные области отложения отложений в морской среде включают:
- Прибрежные пески (например, пляжный песок, речной песок, прибрежные отмели и косы, в основном обломочные с небольшим содержанием фауны)
- Континентальный шельф ( илистые глины , увеличивающаяся морская фауна).
- Край шельфа (низкая терригенная обеспеченность, преимущественно известковые скелеты фауны)
- Склон шельфа (значительно больше мелкозернистых алевритов и глин)
- Слои эстуариев с образовавшимися отложениями получили название « заливной грязи ».
Еще одна среда осадконакопления, которая представляет 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 со временем накапливаются отложения, называется ловушкой для наносов .
Теория нулевой точки объясняет, как отложения наносов подвергаются гидродинамическому процессу сортировки в морской среде, ведущему к оребрению в сторону моря размером зерен осадка.
Экологические проблемы [ править ]
Эрозия и доставка сельскохозяйственных отложений в реки [ править ]
Одной из причин высоких нагрузок наносов являются подсечно-огневым и огневым земледелием из тропических лесов. Когда поверхность земли очищается от растительности, а затем иссушается от всех живых организмов, верхние слои почвы становятся уязвимыми как для ветровой, так и для водной эрозии. В ряде регионов земли целые сектора страны стали подвержены эрозии. Например, на высоком центральном плато Мадагаскара , которое составляет примерно десять процентов площади суши этой страны, большая часть суши обезвожена, и овраги эродированы в подстилающую почву бороздами, обычно глубиной более 50 метров и шириной один километр. . [ необходима цитата ]Это заиление приводит к обесцвечиванию рек до темно-красно-коричневого цвета и приводит к гибели рыбы.
Эрозия также является проблемой в областях современного сельского хозяйства, где удаление местной растительности для выращивания и сбора урожая одного вида культур оставило почву без поддержки. Многие из этих регионов находятся рядом с реками и водосборами. Потеря почвы из-за эрозии приводит к удалению полезных сельскохозяйственных угодий, увеличению наносов и может способствовать переносу антропогенных удобрений в речную систему, что приводит к эвтрофикации .
Коэффициент выноса наносов (SDR) - это часть общей эрозии (межловниковой, ручейной, овражной и речной), которая, как ожидается, будет доставлена к устью реки. [1] Перенос и осаждение наносов можно моделировать с помощью моделей распределения отложений, таких как WaTEM / SEDEM. [2] В Европе, согласно оценкам модели WaTEM / SEDEM, коэффициент доставки отложений составляет около 15%. [3]
Развитие прибрежных зон и отложения у коралловых рифов [ править ]
Развитие водоразделов возле коралловых рифов является основной причиной стресса кораллов, связанного с наносами. Удаление естественной растительности на водоразделе в целях развития подвергает почву повышенному ветру и осадкам и, как следствие, может привести к тому, что открытые отложения станут более восприимчивыми к эрозии и попаданию в морскую среду во время дождей. Осадки могут во многих отношениях негативно влиять на кораллы, например, физически задушая их, истирая их поверхности, заставляя кораллы расходовать энергию при удалении отложений, и вызывая цветение водорослей, которое в конечном итоге может привести к уменьшению пространства на морском дне, где могут появиться молодые кораллы (полипы). селиться.
Когда осадки попадают в прибрежные районы океана, пропорция отложений суши, моря и органических веществ, которые характеризуют морское дно вблизи источников выхода наносов, изменяется. Кроме того, поскольку источник наносов (например, суша, океан или органические вещества) часто коррелирует с тем, насколько в среднем крупный или мелкий размер зерен осадка, которые характеризуют данную территорию, гранулометрический состав осадка будет смещаться в соответствии с относительным вкладом земли ( обычно мелкие), морские (обычно крупнозернистые) и органические (изменяются с возрастом) отложения. Эти изменения в морских отложениях характеризуют количество отложений, взвешенных в водной толще в любой момент времени, и стресс кораллов, связанный с отложениями.
Биологические соображения [ править ]
В июле 2020 года морские биологи сообщили, что аэробные микроорганизмы (в основном), находящиеся в состоянии « почти приостановленной жизни », были обнаружены в бедных органическими веществами отложениях возрастом до 101,5 миллиона лет, на 250 футов ниже морского дна в Южно-Тихоокеанском круговороте (SPG). («самое мертвое место в океане») и могут быть самыми долгоживущими формами жизни из когда-либо найденных. [4] [5]
См. Также [ править ]
- Бар (морфология реки) - возвышенная область наносов в реке, которая была отложена потоком.
- Бугорки пляжа - образования на береговой линии, состоящие из отложений разной степени тяжести в виде дуги.
- Биоргексистази
- Bioswale - элементы ландшафта, предназначенные для удаления мусора и загрязнений из поверхностных стоков.
- Декантация
- Отложение (геология) - Геологический процесс, при котором осадки, почва и горные породы добавляются к рельефу или массиву суши.
- Среда осаждения - сочетание физических, химических и биологических процессов, связанных с осаждением определенного типа отложений.
- Эрозия - процессы, которые удаляют почву и камни из одного места на земной коре, а затем переносят их в другое место, где они откладываются.
- Уравнение Экснера
- Размер зерен, также известный как размер частиц - диаметр отдельных зерен осадка или литифицированных частиц в обломочных породах.
- Дождевая пыль , также известная как осадки осадка
- Реголит - слой рыхлых неоднородных поверхностных отложений, покрывающих твердые породы.
- Песок - гранулированный материал, состоящий из мелкодисперсных частиц породы и минералов.
- Седиментология - изучение естественных отложений и процессов, в результате которых они образуются.
- Ловушка для отложений - любая топографическая впадина, в которой осадки существенно накапливаются с течением времени.
- Оседание - процесс, при котором твердые частицы оседают на дно жидкости и образуют осадок.
- Поверхностный сток - поток избыточной дождевой воды, не просачивающейся в землю над ее поверхностью.
Ссылки [ править ]
- ^ Фернандес, C .; Wu, JQ; МакКул, Дания; Штёкле, Колорадо (01.05.2003). «Оценка водной эрозии и выноса наносов с помощью ГИС, RUSLE и SEDD» . Журнал почво-водосбережения . 58 (3): 128–136. ISSN 0022-4561 .
- ^ Ван Rompaey, Антон JJ; Verstraeten, Gert; Ван Ост, Кристоф; Говерс, Джерард; Поэсен, Жан (2001-10-01). «Моделирование среднегодового выхода наносов с использованием распределенного подхода» . Процессы земной поверхности и формы рельефа . 26 (11): 1221–1236. Bibcode : 2001ESPL ... 26.1221V . DOI : 10.1002 / esp.275 . ISSN 1096-9837 .
- ^ Borrelli, P .; Van Oost, K .; Meusburger, K .; Alewell, C .; Lugato, E .; Панагос, П. (01.02.2018). «Шаг к целостной оценке деградации почв в Европе: увязка эрозии на месте с переносом наносов и потоками углерода» . Экологические исследования . 161 : 291–298. Bibcode : 2018ER .... 161..291B . DOI : 10.1016 / j.envres.2017.11.009 . ISSN 0013-9351 . PMC 5773246 . PMID 29175727 .
- ↑ Ву, Кэтрин Дж. (28 июля 2020 г.). «Эти микробы, возможно, выжили 100 миллионов лет под морским дном - спасенные из холодных, тесных и бедных питательными веществами домов, бактерии проснулись в лаборатории и начали расти» . Проверено 31 июля 2020 года .
- ^ Morono, Yuki; и другие. (28 июля 2020 г.). «Аэробная микробная жизнь сохраняется в кислородных морских отложениях возрастом 101,5 миллиона лет» . Nature Communications . 11 (3626): 3626. Bibcode : 2020NatCo..11.3626M . DOI : 10.1038 / s41467-020-17330-1 . PMC 7387439 . PMID 32724059 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- 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), Sand , Нью-Йорк: Научная американская библиотека, ISBN 978-0-7167-5021-5
- Николс, Гэри (1999), седиментология и стратиграфия , Малден, Массачусетс: Wiley-Blackwell, ISBN 978-0-632-03578-6
- Ридинг, Х.Г. (1978), Осадочные среды: процессы, фации и стратиграфия , Кембридж, Массачусетс: Blackwell Science, ISBN 978-0-632-03627-1
