Introduzione

La separazione si colloca tra i processi geologici più fondamentali, rimodellare continuamente la superficie terrestre per milioni di anni. Essa governa come le particelle di roccia, minerale e materia organica si stabiliscono di fluidi, tipicamente acqua o aria, e si accumulano per formare depositi strati. Questi depositi infine compatta e cemento in roccia sedimentaria, ma su tempi più brevi, sedimentazione crea una vasta gamma di forme di terra, da cicli di fluviali e disuvioni.

Comprensione della sedimentazione

La sedimentazione comporta l'instaurazione di particelle solide da una sospensione fluida sotto l'influenza della gravità, del movimento fluido o di altre forze. Il processo è regolato dalla dimensione, dalla forma e dalla densità delle particelle, nonché dalla velocità e dalla viscosità del mezzo di trasporto.

Principi fondamentali

Le particelle si stabiliscono secondo la legge di Stokes quando si muovono attraverso un fluido viscoso in condizioni di flusso laminare. La velocità di impostazione del terminale dipende dal quadrato del diametro della particella, dalla differenza di densità tra particella e fluido, e dall'inverso della viscosità fluida. Per le particelle più grandi nel flusso turbolento, i coefficienti di trascinamento empirico sostituiscono il rapporto Stokes più semplice.

Forze di trasporto di trasporto

Prima che si verifichi la sedimentazione, le particelle devono essere erose da rocce di origine e trasportate.

  • L'acqua di rotazione (trasporto fluviale):[ I fiumi trasportano sedimenti come carico letto (roto e saltating), carico sospeso e carico disciolto. La competenza di un fiume—la sua capacità di spostare particelle di una data dimensione—aumenta con velocità di flusso.
  • Vincito (trasporti eolici): Particolarmente importante nelle regioni aride, solleva eoliche e trasporta sabbia fine e polvere su grandi distanze. La dimensione delle particelle mosse dal vento è limitata dalla bassa densità e viscosità dell'aria.
  • Ghiaccio glaciale:[] I ghiacciai incidono su detriti rocciosi di tutte le dimensioni alla base e ai lati, trasportandolo lontano dalla sua origine.
  • Correnti e onde oceaniche:[ Correnti marine, maree, e azione ondulare ridistribuiscono sedimenti lungo le coste e nei bacini più profondi.
  • Gravity-driven mass spreco:[ Landslides, detriti flussi, e correnti di torbidità portano downslope sedimenti, spesso depositarlo in ventilatori o grembiuli alla base delle pendici.

Il processo di sedimentazione

The journey of a sediment particle from its source to a final resting place can be broken into five distinct stages, each influenced by environmental conditions.

Erosione

L'erosione è il distacco e la rimozione della roccia o del suolo dalla sua posizione originale. Il tempo – sia fisico (raggio del gelo, espansione termica) che chimico (dissoluzione, ossidazione) – prepara il contorno per l'erosione. Una volta sciolto, le particelle sono intrappolate da vento, acqua o ghiaccio. Per esempio, durante le precipitazioni pesanti, gli aggregati del terreno sciolto di caduta; il deflusso superficiale trasporta le particelle in discesa.

Trasporti

I fiumi, ad esempio, ordinano generalmente sedimenti per dimensioni: ghiaia e sabbia grossolana viaggiano a breve distanza prima di essere depositata, mentre la liquame fine e l'argilla possono essere trasportati a centinaia di chilometri in un delta o bacino oceanico. Il trasporto eolico si smista ancora più efficacemente, producendo sabbie dune ben selezionate.

Deposizione

La deposizione avviene quando il mezzo di trasporto perde energia e non può più sostenere il carico dei sedimenti. Ciò può accadere bruscamente, come un fiume che lascia un fronte di montagna e si diffonde su una pianura - o gradualmente, come in un lago o in un bacino oceanico dove le particelle fini si stabiliscono lentamente attraverso la colonna dell'acqua.

Compattazione

Nel tempo, i sedimenti supplementari si accumulano sopra gli strati precedentemente depositati. Il peso di sovraccarico comprime gli strati inferiori, espellendo l'acqua di poro e riducendo la porosità. Nei sedimenti fini come l'argilla, la compattazione può ridurre lo spessore del 50% o più. Questa fase è fondamentale per la litificazione, che trasporta sedimenti sciolti in roccia solida.

Cemento

Durante la sepoltura, le acque sotterranee ricche di minerali percolano attraverso il sedimento, depositando minerali disciolti (comune calcite, silice o o ossidi di ferro) negli spazi dei pori tra i grani. Questa cementazione lega le particelle insieme, formando rocce sedimentarie come arenaria, calcare o scisto. L'esatto cemento minerale influenza le proprietà della roccia, compresa la porosità e la forza, che influiscono sul flusso delle acque sotterrane e sulla qualità del serbatoio per gli idrocarburi.

Tipi di ambienti sedimentari

La sedimentazione avviene in una vasta gamma di ambienti, ciascuno con livelli energetici caratteristici, sorgenti sedimenti e attività biologica, che sono ampiamente classificati come marine, continentali (terrestriali), o transitori.

Ambiente marino

Gli ambienti sedimentari marini comprendono il pavimento oceanico dalla riva alla pianura abissale, dominati da sedimenti terrigeni finissimi, lontani dalla terra, sedimenti biogeni da organismi planctonici e precipitati chemogeni.

  • I sedimenti terricoli[] provengono da terreni attraverso fiumi, vento e erosione costiera. Lo scaffale continentale riceve il materiale più grossolano, mentre la pianura abissale accumula fango fini (argilla pelagica) e ooze silicee o calcaree.
  • I sedimenti biogenici[] sono costituiti dalle parti dure degli organismi marini—foraminifera, coccolithophores, diatoms e radiolari. I loro tassi di accumulazione possono essere elevati nelle zone di upwelling produttive, formando depositi spessi di gessetto o diatomito.
  • I sedimenti chimici[] si formano attraverso le precipitazioni chimiche provenienti dall'acqua marina. Esempi includono evaporite (halite, gypsum) in bacini ristretti e noduli manganesi sul fondo marino profondo. Questi depositi sono preziosi record di chimica oceanica passata.

Ambiente continentale

La sedimentazione continentale avviene su terreni in ambienti fluviali, lacustrini, glaciali e desertici.

  • Ambienti luviali (river):[] I fiumi trasportano e depositano sedimenti lungo i loro canali, i laghi e nei loro bacini terminali. Le barre dei punti si formano all'interno dei meandri, mentre leve si costruiscono lungo i margini dei canali durante le inondazioni.
  • ambienti lacustrini (lago):[] I laghi agiscono come trappole sedimentarie, spesso conservando varve (strati annuali) che registrano il clima e il cambiamento ambientale. I tassi di sedimentazione nei laghi sono generalmente inferiori rispetto ai fiumi ma possono essere continui nel corso dei millenni.
  • Ambienti deserti:[ Il vento domina il trasporto e la deposizione dei sedimenti. I campi Dune coprono vaste aree, con tipi di dune (barchan, trasversale, stella) che riflettono il regime eolico e l'approvvigionamento di sabbia.
  • Ambienti glaciali:[] I trasporti di ghiaccio fino a quando, mentre i flussi di acqua di fusione producono pianure e esperte. I laghi glaciali accumulano sedimenti varved finemente incisi.

Ambiente transitorio

Gli ambienti transitori si verificano dove la terra incontra il mare, sperimentando processi fluviali e marini, tra le più dinamiche ambientazioni della Terra.

  • Deltas:] I Deltas formano dove un fiume entra in un corpo d'acqua in piedi (lago o oceano). La velocità del fiume scende bruscamente, depositando il suo carico sedimentario in un modello a forma di ventola. I Delta sono suddivisi in topset (canale e lamina di alluvione), foreset (poi sedimenti completamente inclinati nella parte anteriore delta delta delta delta delta delta) e inferiore.
  • Estuari:[] Gli esuli sono corpi costieri semi-chiusi dove le acque dolci si mescolano con l'acqua marina. Le correnti di mare e i sedimenti di trappole per circolazione a densità, che portano ad alti tassi di accumulo. Gli esuli servono come vivai per molte specie di pesci e filtranti, ma sono anche vulnerabili all'aumento del livello del mare e allo sviluppo umano.
  • Api e isole di barriera:[ Queste forme lungo le coste dove l'azione delle onde e la deriva lungo la costa ridistribuiscono la sabbia. I profili della spiaggia cambiano di stagione, riflettendo i regimi di onda equa-temporale. Le isole più barri proteggono la terraferma dalle onde e dalle tempeste ma sono altamente dinamiche e migrano nel tempo.

Realizzazioni di forme di terreno

L'interazione tra alimentazione sedimentaria, energia di trasporto e spazio crea forme terrecotte distintive, qui di seguito sono le principali forme sedimentarie, con descrizioni ampliate.

Delta

I Deltas sono tra i più iconici moduli di terra depositativi, che si sviluppano verso l'esterno in un lago o nell'oceano, mentre il fiume sposta ripetutamente i suoi canali (avulsione) e deposita sedimenti. La forma triangolare o a ventola classica è modificata da onda, mare e energia fluviale. Il Delta del Mississippi, per esempio, è un delta di gamberetti con sedimenti che si estendono nel Golfo del Messico.

Fans alluvionali

Gli appassionati di alluvionalizzazione si sviluppano dove un ripido flusso di montagna emerge su una pianura piana, perdendo gradiente ed energia. Il sedimento si diffonde in forma conica, con massi grossolani e ghiaia depositati vicino all'apice e sabbia più fine e silt lontano. I fan sono comuni in regioni aride e semiaride come gli Stati Uniti sud-occidentale e l'Himalaya.

I piantine di inondazione

I laghi di alluvione sono aree piane e basse adiacenti ai fiumi che sono periodicamente inondati dalle acque di alluvione. Durante le inondazioni, l'acqua sedimentaria si diffonde attraverso la la lamina di alluvione, depositando uno strato di limoni ricchi di sostanze nutritive e di argilla.

Spiagge

Le spiagge sono accumulazioni di sabbia, ghiaia, o frammenti di conchiglie lungo le coste, a forma di azione d'onda e correnti lungoterra. Il profilo della spiaggia include tipicamente un berm (orizzontale a scivolare dolcemente), un avaro (zona intertidale), e il pendio al largo. Il sedimento della spiaggia viene da fiumi, erosione della scogliera, o depositi al largo.

Dune di sabbia

Le dune di sabbia sono tumuli o creste di sabbia sciolta formate dalla deposizione del vento. Si verificano nei deserti, nelle zone costiere, e anche in alcuni ambienti interni con sufficiente approvvigionamento di sabbia e venti persistenti. La morfologia di Dune riflette la direzione del vento e la disponibilità della sabbia: le dune barchan formano sotto il vento unidirezionale con la sabbia limitata; le dune lineari formano le dune dominanti del vento che convergono; e le dune stellariche dove i venti vengono da direzioni terrestri più alte.

Bar e Spits

Le barre e le spie sono accese a accumulo di sabbia o ghiaia formate da onda e azione corrente. Le bar formano parallele alla riva, sommerse o emerse, e possono diventare isole di barriera. Le spie sono creste che si estendono da una terraferma in acqua aperta, spesso arricchendosi a causa di rifrazione d'onda. Queste forme terrestri modellano ambienti estuarini e proteggono le lagune costiere. La formazione di bar e di movimento di spits lungo è strettamente legata

Impatto umano sulla sedimentazione

Le dighe intrappolano i sedimenti nei serbatoi, affamando i deltas a valle e le spiagge di nuovi sedimenti e aggravando l'erosione. Ad esempio, la diga di Aswan sul Nilo riduce l'offerta di sedimenti al delta, causando la sottospecie e l'intrusione delle acque salate.

Importanza della separazione

La sedimentazione non è solo una curiosità geologica, ma è un fattore che sostiene molti aspetti dei sistemi della Terra e del benessere umano, la cui importanza può essere riassunta in diversi punti chiave:

  • Formazione del suolo:[] I depositi di sedimenti freschi rinnovano i nutrienti del suolo attraverso l'inondazione periodica (ad esempio, le alluvioni del Nilo e dell'Amazzone). Senza tale ripieno, l'agricoltura avrebbe esaurito la fertilità del suolo nel tempo.
  • Regolazione della qualità dell'acqua:[ Le terre umide e le lamine filtrano sedimenti e sostanze inquinanti dall'acqua, migliorando la chiarezza e riducendo la torbidità. Tuttavia, la sedimentazione eccessiva – dall'erosione – può degradare gli habitat acquatici e le branchie di pesci e invertebrati.
  • Riservazione di carbonio:[ La materia organica sepolta in bacini sedimentari, soprattutto nei delta e nei pavimenti oceanici, rimuove il carbonio dall'atmosfera su tempi geologici. Questo stoccaggio a lungo termine è un tampone naturale contro il cambiamento climatico.
  • La formazione delle risorse naturali:[ I processi sedimentari producono risorse importanti: il petrolio e il gas naturale dalle scialli ricche di organici; il carbone proviene da depositi di palude antichi; e molti depositi minerali (oro posto, sepolcri diamantati, bauxite) sono di origine sedimentaria.
  • Registrazioni ambientali:[ Gli strati sedimentari conservano fossili, firme chimiche e proprietà magnetiche che rivelano climi passati, eventi tettonici e evoluzione biologica. I nuclei dei letti lacustri e dei pavimenti oceanici sono preziosi per studiare la storia della Terra.

Conclusioni

La sedimentazione è un processo continuo e planetario che costruisce forme di terra, sostiene gli ecosistemi e fornisce risorse essenziali. Dall'erosione delle catene montuose al lento accumulo di ooze marine, ogni particella di sedimenti racconta una storia di trasporto, deposizione e diagenesis. Le forme di terra create -deltas, ventilatori alluvionali, piantine di inondazione, spiagge e dune - non sono solo effetti scenici ma anche