Usazenina - Sediment

Řeka Rhône proudící do Ženevské jezero. Usazeniny způsobují, že voda vypadá světle hnědošedá; v tomto případě se vysoké zatížení sedimentu skládá především z ledová mouka nesený meltwater z mnoha ledovce v vysoké Alpy.

Usazenina je přirozeně se vyskytující materiál, který se rozkládá procesy zvětrávání a eroze, a je následně přepravován působením větru, vody nebo ledu nebo silou gravitace působící na částice. Například, písek a bahno lze odnést dovnitř suspenze v říční vodě a při dosažení mořského dna uloženého sedimentace. Pokud budou pohřbeni, mohou se nakonec stát pískovec a prachovec (sedimentární horniny ) přes litifikace.

Usazeniny jsou nejčastěji transportovány vodou (fluviální procesy ), ale také vítr (Liparské procesy ) a ledovce. Plážové písky a říční kanál ložiska jsou příklady říční dopravy a depozice, i když se sediment také často usazuje z pomalu tekoucí nebo stojaté vody v jezerech a oceánech. Pouštní písečné duny a spraše jsou příklady eolického transportu a depozice. Glaciální moréna vklady a až do jsou ledem transportované sedimenty.

Klasifikace

Sediment v Mexický záliv

Sedimentujte z Poloostrov Yucatán

Sediment lze klasifikovat na základě jeho velikost zrna nebo složení.

Velikost zrna

Velikost sedimentu se měří na stupnici základny log 2, která se nazývá stupnice „Phi“, která klasifikuje částice podle velikosti od „koloidu“ po „balvan“.

Složení

Složení sedimentu lze měřit z hlediska:

• rodič Skála litologie
• minerální složení
• chemikálie makeup.

To vede k nejednoznačnosti jíl lze použít jako velikostní rozsah i jako kompozici (viz jílové minerály ).

Transport sedimentů

Sediment se hromadí na vlnolamech vytvořených člověkem, protože snižují rychlost toku vody, takže proud nemůže nést tolik zátěže.

Ledová přeprava balvanů. Tyto balvany budou uloženy při ústupu ledovce.

Sediment je transportován na základě síly toku, který jej nese, a jeho vlastní velikosti, objemu, hustoty a tvaru. Silnější toky zvýší zdvih a odpor částice, což způsobí její vzestup, zatímco větší nebo hustší částice budou s větší pravděpodobností propadávat tokem.

Fluviální procesy: řeky, potoky a pozemní proudění

Pohyb částic

Řeky a potoky nesou ve svých tocích sediment. Tento sediment může být na různých místech toku, v závislosti na rovnováze mezi rychlostí vzestupu na částice (síly tažení a zvedání) a rychlost usazování částice. Tyto vztahy jsou uvedeny v následující tabulce pro Vyvolejte číslo, což je poměr rychlosti poklesu sedimentu k rychlosti nahoru.

$${ displaystyle { textbf {Rouse}} = { frac { text {rychlost usazování}} { text {rychlost nahoru od zvedání a tažení}}} = { frac {w_ {s}} { kappa u_ { *}}}}$$

kde

• ${ displaystyle w_ {s}}$ je rychlost pádu
• ${ displaystyle kappa}$ je von Kármánova konstanta
• ${ displaystyle u _ {*}}$ je smyková rychlost

Hjulströmova křivka: Rychlosti proudů potřebných pro erozi, transport a depozici (sedimentaci) částic sedimentu různých velikostí.

Pokud je rychlost nahoru přibližně stejná jako rychlost usazování, bude sediment transportován po proudu úplně jako zavěšený náklad. Pokud je rychlost nahoru mnohem menší než rychlost usazování, ale stále dostatečně vysoká, aby se sediment mohl pohybovat (viz Zahájení pohybu ), bude se pohybovat po posteli jako zatížení postele rolováním, posouváním a solení (vyskočil do proudu, byl transportován na krátkou vzdálenost a znovu se usadil). Pokud je rychlost nahoru vyšší než rychlost usazování, bude sediment transportován vysoko v proudu jako náplň praní.

Jelikož v proudu obecně existuje řada různých velikostí částic, je běžné, že materiál různých velikostí se pohybuje za všech podmínek toku za daných podmínek proudu.

Fluviální formy postele

Moderní asymetrické vlnky vyvinuté v písku na podlaze řeky Hunter, Nový Jižní Wales, Austrálie. Směr toku je zprava doleva.

Klikaté dunami vystavené při odlivu v řece Cornwallis poblíž Wolfville v Novém Skotsku

Starodávný vklad kanálu ve formaci Stellarton (Pennsylvanian ), Coalburn Pit, poblíž Thorburn, Nové Skotsko.

Pohyb sedimentů může vytvářet samoorganizované struktury, jako jsou vlnky, duny nebo antidunes na řece nebo koryto potoka. Tyto formy jsou často zachovány v sedimentárních horninách a lze je použít k odhadu směru a velikosti toku, který sediment uložil.

Povrchový odtok

Pozemní tok může erodovat částice půdy a transportovat je po svahu. Eroze spojená s pozemním tokem může nastat různými metodami v závislosti na meteorologických podmínkách a podmínkách toku.

• Pokud počáteční dopad kapiček deště uvolní půdu, tento jev se nazývá eroze dešťových kapek.
• Pokud je nadzemní tok přímo zodpovědný za strhávání sedimentů, ale netvoří vpusti, nazývá se to „eroze plechu“.
• Pokud tok a substrát umožňují kanalizaci, mohou se tvořit vpusti; toto se nazývá „eroze rokle“.

Klíčová fluviální depoziční prostředí

Hlavní říční Prostředí (řeka a potok) pro ukládání sedimentů zahrnují:

• Delty (pravděpodobně přechodné prostředí mezi říčními a mořskými)
• Bodové pruhy
• Naplavené ventilátory
• Pletené řeky
• Oxbow jezera
• Vody
• Vodopády

Liparské procesy: vítr

Výsledkem větru je transport jemného sedimentu a tvorba polních písečných dun a půdy ze vzdušného prachu.

Ledové procesy

Ledové sedimenty z Montany

Ledovce nesou širokou škálu velikostí sedimentů a ukládají je dovnitř morény.

Hmotnostní bilance

Celková rovnováha mezi sedimentem v transportu a sedimentem uloženým na lůžku je dána Exnerova rovnice. Tento výraz uvádí, že rychlost zvýšení elevace lože v důsledku depozice je úměrná množství sedimentu, který vypadne z toku. Tato rovnice je důležitá v tom, že změny v síle toku mění schopnost toku nést sediment, což se odráží ve vzorcích eroze a depozice pozorovaných v celém proudu. To lze lokalizovat a jednoduše kvůli malým překážkám; Příkladem jsou odmašťovací otvory za balvany, kde se tok zrychluje, a usazování na vnitřní straně meandr ohyby. Eroze a depozice mohou být také regionální; eroze může nastat kvůli odstranění přehrady a základní úroveň podzim. K usazování může dojít v důsledku umístění přehrad, které způsobí, že se řeka spojí a uloží celé své zatížení, nebo v důsledku zvýšení základní hladiny.

Břehy a mělké moře

Moře, oceány a jezera hromadí v průběhu času sediment. Sediment může sestávat z terrigenní materiál, který pochází z pevniny, ale může být uložen buď v suchozemském, mořském nebo lacustrinním (jezerním) prostředí, nebo v sedimentech (často biologických) pocházejících z vodního útvaru. Zemský materiál je často dodáván blízkými řekami a potoky nebo přepracováván mořský sediment (např. písek ). Ve střední části oceánu jsou exoskeletony mrtvých organismů primárně zodpovědné za akumulaci sedimentů.

Usazené sedimenty jsou zdrojem sedimentární horniny, které mohou obsahovat fosilie obyvatel vodního útvaru, který byl po smrti pokryt hromadícím se sedimentem. K určení minulosti lze použít sedimenty dna jezera, které neztuhly ve skále klimatický podmínky.

Klíčová mořská depoziční prostředí

Holocén eolianit a uhličitá pláž na Long Island, Bahamy

Mezi hlavní oblasti pro ukládání sedimentů v mořském prostředí patří:

• Pobřežní písky (např. plážové písky, odtoky říčních písků, pobřežní bary a rozlivy, převážně pružný s malým faunálním obsahem)
• Kontinentální šelf (hloupý jíly, zvýšení obsahu mořských faunů).
• Okraj police (většinou nízká terigenní nabídka vápnitý faunální kostry)
• Sklon police (mnohem jemnější prach a jíly)
• Postele ústí řek s výslednými vklady zvanými „zálivové bahno ".

Dalším depozičním prostředím, které je směsí říčních a mořských, je turbidit systém, který je hlavním zdrojem sedimentů do hlubin sedimentární a hlubinné pánve stejně jako hluboko oceánské příkopy.

Jakákoli deprese v mořském prostředí, kde se v průběhu času hromadí sedimenty, se označuje jako a lapač usazenin.

Teorie nulového bodu vysvětluje, jak depozice sedimentů prochází hydrodynamickým procesem třídění v mořském prostředí, což vede k finování velikosti zrna sedimentu směrem k moři.

Otázky životního prostředí

Eroze a dodávka sedimentů do řek

Jednou z příčin vysokého zatížení sedimentu je sekat a hořet a měnící se kultivace z tropický lesy. Když je povrch země zbaven vegetace a poté vypálen ze všech živých organismů, jsou horní půdy citlivé na větrnou i vodní erozi. V řadě oblastí Země se celá odvětví země stávají erodovatelnými. Například na Madagaskar vysoko uprostřed plošina, což představuje přibližně deset procent rozlohy této země, je většina rozlohy rozložena a rokle erodovaly do podloží v brázdy typicky více než 50 metrů hluboký a jeden kilometr široký.^{[Citace je zapotřebí ]} Tento zanášení vede ke změně barvy řek na tmavě červenohnědou barvu a vede k usmrcování ryb.

Eroze je také problémem v oblastech moderního zemědělství, kde odstranění původní vegetace pro pěstování a sklizeň jednoho druhu plodiny ponechalo půdu bez podpory. Mnoho z těchto oblastí je blízko řek a kanalizace. Ztráta půdy v důsledku eroze odstraňuje užitečnou zemědělskou půdu, zvyšuje zátěž sedimentů a může pomoci přepravovat antropogenní hnojiva do říčního systému, což vede k eutrofizace.

Poměr dodávky sedimentu (SDR) je zlomek hrubé eroze (eroze interill, rill, gully a stream), u které se očekává, že bude dodána na výstup z řeky.^[1] Přenos a depozice sedimentu lze modelovat pomocí modelů distribuce sedimentů, jako je WaTEM / SEDEM.^[2] V Evropě podle odhadů modelu WaTEM / SEDEM je poměr dodání sedimentu asi 15%.^[3]

Vývoj pobřeží a sedimentace poblíž korálových útesů

Vývoj povodí poblíž korálových útesů je primární příčinou stresu korálů souvisejícího se sedimenty. Odstraňování přirozené vegetace v povodí pro účely vystavení půdy vystavuje zvýšenému větru a srážkám a v důsledku toho může způsobit, že exponovaný sediment bude náchylnější k erozi a dodávání do mořského prostředí během srážek. Sediment může nepříznivě ovlivnit korály mnoha způsoby, například fyzickým zasypáním, obroušením jejich povrchů, způsobením toho, že korály během odstraňování sedimentů spotřebují energii, a způsobením květů řas, které mohou nakonec vést k menšímu prostoru na mořském dně, kde mohou nedospělí korálové (polypy) usadit.

Když se do pobřežních oblastí oceánu zavedou sedimenty, změní se podíl suchozemského, mořského a organického sedimentu, který charakterizuje mořské dno poblíž zdrojů produkce sedimentů. Navíc, protože zdroj sedimentu (tj. Pevnina, oceán nebo organicky) často souvisí s tím, jak jsou průměrné velikosti zrna hrubého nebo jemného sedimentu, které charakterizují určitou oblast, distribuce zrna sedimentu se posune podle relativního vstupu půdy ( obvykle jemný), mořský (obvykle hrubý) a organicky odvozený (s věkem proměnlivý) sediment. Tyto změny v mořském sedimentu charakterizují množství sedimentu, který je v daném okamžiku suspendován ve vodním sloupci, a stres korálů související se sedimentem.

Biologické úvahy

V červenci 2020 mořští biologové hlásil, že aerobní mikroorganismy (hlavně), v „kvazi pozastavená animace ", byly nalezeny v organicky chudých sedimentech, starých až 101,5 milionů let, 250 stop pod mořské dno v Jižní Pacifik Gyre (SPG) („nejsmrtelnější místo v oceánu“) a mohlo by to být nejdelší formy života kdy nalezen.^[4][5]

Viz také

Reference

• Prothero, Donald R .; Schwab, Fred (1996), Sedimentární geologie: Úvod do sedimentárních skal a stratigrafie, W. H. Freeman, ISBN  978-0-7167-2726-2
• Siever, Raymond (1988), Písek, New York: Scientific American Library, ISBN  978-0-7167-5021-5
• Nichols, Gary (1999), Sedimentologie a stratigrafie, Malden, MA: Wiley-Blackwell, ISBN  978-0-632-03578-6
• Reading, H. G. (1978), Sedimentární prostředí: procesy, facie a stratigrafie, Cambridge, Massachusetts: Blackwell Science, ISBN  978-0-632-03627-1