Table of Contents

Формы суши — долины, горы, равнины и береговые линии, определяющие поверхность Земли, — не статичны. Они постоянно изменяются геологическими силами, которые действуют в огромных временных масштабах. Среди этих сил осадочные процессы выделяются как самые стойкие скульпторы, ответственные как за создание, так и за неустанное преобразование ландшафтов. От возвышающихся стен Гранд-Каньона до разрастающегося поклонника дельты Миссисипи движение, осаждение и литификация осадка создают замечательное разнообразие форм рельефа. Понимание того, как выветривание, эрозия, транспорт и осаждение работают вместе, показывает, почему нет двух ландшафтов, когда-либо точно одинаковых. В этой статье рассматривается механика осадочных процессов, факторы, которые управляют ими, и форм рельефа, которые они производят, обеспечивая всеобъемлющий взгляд на динамическую поверхность Земли.

Что такое осадочные процессы?

Осадочные процессы охватывают весь цикл распада пород, движения частиц и возможного накопления. Они начинаются, когда коренная порода подвергается воздействию на поверхности и заканчивается, в конечном итоге, когда эти частицы закапываются и превращаются в новую породу. Цикл может быть разбит на четыре связанные стадии: выветривание, эрозия, транспортировка и осаждение. Каждая стадия оставляет свою собственную подпись на земле.

Утепление: первый шаг

Выветривание разбивает породу на более мелкие фрагменты и растворенные ионы. Оно происходит в двух основных формах:

  • Физическое (механическое) выветривание — заморозка, тепловое расширение, рост кристаллов соли и истирание ветром или водой. Этот процесс производит угловые фрагменты, которые позже становятся кластиковым осадком.
  • Химическое выветривание — реакции, такие как гидролиз, окисление и растворение.Вода и слабые кислоты растворяют минералы, особенно карбонаты, создавая пещеры, воронки и сырье для химических осадочных пород.

Эрозия: удаление осадка

Эрозия - это отслоение и удаление выветрившегося материала из первоначального местоположения.

  • Бегущая вода (реки, ручьи, полотенцесушитель) — самый мощный и широко распространенный эрозионный агент.
  • Ветер — эффективен в засушливых областях, где он поднимает и переносит мелкие частицы.
  • Ледники (FLT:0) Ледники (FLT:1) — щиплет и скрежетит коренную породу, производя огромное количество осадка.
  • Гравитация — приводит к массовым событиям, таким как оползни, трущобы и потоки мусора.

Транспорт: перемещение груза

После эрозии осадок транспортируется теми же агентами.Расстояние и способ транспортировки определяют размер, форму и сортировку зерен:

  • Бедущая нагрузка — более крупные частицы, прокатавшиеся или отскакивающие вдоль русла реки.
  • Отложенная нагрузка — мелкий ил и глина, переносимые в проточной воде или воздухе.
  • Растворенная нагрузка — ионы в растворе, которые позже осаждаются для образования химических осадков.

По мере увеличения расстояния транспортировки зерна становятся более округлыми и сортированными. Эта сортировка является ключевым фактором в формировании различных рельефов, таких как градуированные речные каналы и хорошо стратифицированные песчаные дюны.

Строение: строительство новой площадки

Осаждение происходит, когда транспортирующий агент теряет энергию. Осадок оседает, накапливаясь в слоях (постелях), которые фиксируют условия окружающей среды. Общие осаждения среды включают речные поймы, дно озера, дельты, пляжи, глубокие океанские бассейны и пустынные бассейны. Геометрия и текстура осажденных слоев определяют форму и структуру предстоящих рельефов.

Роль осадочных процессов в создании формы земли

Каждый рельеф, полученный из осадка, рассказывает историю происхождения, транспортировки и накопления. Следующие примеры иллюстрируют ряд особенностей, возникающих в результате осадочных процессов:

Долины рек и поймы

Реки разрушают свои каналы вниз и вбок, вырезая долины. Затем эродированный материал оседает на соседней пойме во время наводнений, создавая плодородную, плоскую землю. Миандры, озёра овец и естественные дамбы - все продукты этого баланса эрозии и осаждения.

Дельтас

Когда река входит в озеро или океан, ее скорость резко падает, вызывая накопление осадка. На протяжении веков это создает дельтаические равнины, которые распространяются наружу в виде веерных или птичьих ног. Дельта реки Миссисипи является примером учебника, где накопление осадков создало обширные водно-болотные угодья и распределительные каналы.

Любители Alluvial

В горных или засушливых районах поток, выходящий из крутого каньона на равнину, откладывает свою нагрузку в конусообразном кургане, известном как аллювиальный вентилятор. Эти вентиляторы часто сливаются вдоль горных фронтов, образуя широкие байдады.

Песчаные дюны

Ветер переносит песчинки и откладывается ими, когда ветер замедляется или сталкивается с препятствием. Дюны накапливаются в пустынях и вдоль береговых линий, их формы (бархан, поперечный, звездный, параболический) отражают направление ветра и снабжение осадками.

Пляжи и Барьерные острова

Волны и течения на длинных берегах постоянно перемещают песок вдоль береговых линий.Осаждение этого песка строит пляжи, в то время как морские бары могут выступать в качестве барьерных островов, которые защищают материк от штормовых нагонов. Шпионы, томболы и приливные заливы являются дополнительными прибрежными рельефами, создаваемыми транспортом осадочных пород.

Ледниковые формы суши

Ледники переносят огромные объемы осадка, откладывая его как до (несортированного) так и до вымывания (сортированного). Терминальные морены, барабанные перемычки, эскизы и камы являются прямыми результатами ледникового осаждения. Великие озера и плодородные равнины американского Среднего Запада обязаны своей топографией ледниковым осадочным процессам.

Депозиты Loess

Ветровой ил из ледниковых равнин или пустынных полей накапливается в виде толстых, плодородных одеял, называемых лёссами. Эти отложения образуют обширные, подверженные эрозии блефы и являются основой для некоторых из лучших в мире сельскохозяйственных почв.

Факторы, влияющие на осадочные процессы

Нет двух одинаковых сред осаждения, поскольку следующие факторы модулируют каждую стадию осадочного цикла:

Климат

Осадки и контроль температуры выветривания. Влажные тропики ускоряют химическое выветривание, производя глубокие богатые глиной почвы. Засушливые регионы предпочитают физическое выветривание, оставляя после себя угловой мусор. Циклы замораживания-оттепели в холодном климате приводят к заморозке, в то время как муссонные дожди могут вызвать массивную эрозию и транспортировку осадков.

топография

Стебли ускоряют эрозию и транспортировку, перекачивая осадочные породы в потоки, которые переносят их в более низкоэнергетические районы, такие как прибрежные равнины, стимулируют осаждение и образование обширных осадочных тел.

Растительность

Корни растений связывают почву, уменьшая эрозию поверхности. Лесной покров может урезать урожайность осадков на порядки по сравнению с голой землей. И наоборот, вырубка лесов или лесные пожары удаляют этот защитный слой, приводя к быстрой эрозии и рассечению ландшафта.

Тектоническая активность

Поднятие создает рельеф, увеличивая скорость эрозии и поставляя свежие осадки. Подсмотр обеспечивает пространство для размещения густых скоплений осадков. Активные разломы могут создавать бассейны, которые улавливают осадки, в то время как горное строительство влияет на местные модели осадков (тени дождя), которые влияют на выветривание и стоки.

Изменение уровня моря

Прогрессии и регрессии смещают береговую линию, переделывая прибрежные отложения. Падение уровня моря обнажает континентальный шельф, позволяя рекам вырубать более глубокие долины. Повышение уровня моря затопляет прибрежные равнины, превращая их в устья или континентальные шельфы, где накапливаются тонкие отложения.

Деятельность человека

Изменения в землепользовании - сельское хозяйство, урбанизация, добыча полезных ископаемых, строительство плотин - резко изменяют потоки осадков. Плоды захватывают осадочные породы за водохранилищами, голодая в дельтах и пляжах. Чрезмерная эрозия почвы от вспашки может задушить реки и изменить динамику пойм, в то время как береговая бронетехника нарушает естественное питание пляжей.

Виды осадочных пород и их роль в разнообразии форм рельефа

Осадок, который закапывается, уплотняется и цементируется, становится осадочным камнем. Тип породы, которая образуется, непосредственно влияет на рельефы, которые мы видим сегодня, потому что разные осадочные породы имеют различную устойчивость к эрозии и различные внутренние структуры.

Кластические осадочные породы

Образуются из фрагментов (кластов) ранее существовавших пород и минералов. Примеры: конгломерат, песчаник, ил, сланец. Эти породы часто демонстрируют плоскости постельного белья и перекрёстного скрещивания, которые фиксируют древние текущие направления. Скалы и бутылочки на американском юго-западе, такие как в Долине Монументов, вырезаны из песчаника и сланца. Разная твердость песчаника по сравнению с сланцевым создает ступенчатую топографию.

Химические осадочные породы

Известняк (карбонат кальция) наиболее распространен; он образуется в теплых, мелких морях. При поднятии известняк создает карстовые ландшафты - провалы, пещеры, исчезающие ручьи и бурные холмы. Доломит, испарители (каменная соль, гипс) и шерт - другие химические породы. Отложения эвапорита могут образовывать плоские, инкрустированные солью бассейны, такие как соляные ров Бонневилля.

Органические осадочные породы

Состоят из остатков живых организмов. Уголь образуется из сжатого растительного вещества в болотах. Некоторые известняки являются органическими, построенными из коралловых рифов или скоплений раковин. В этих породах часто встречаются отличительные рельефы: угольные пласты создают нежные, эродированные ландшафты, в то время как древние рифовые тела (например, Капитановый риф в Техасе) стоят как устойчивые хребты над окружающими равнинами.

Поскольку осадочные породы слоистые, они часто содержат окаменелости, которые используются для интерпретации прошлых сред. Разнообразие в типе пород приводит к лоскутному одеялу стилей рельефа - от гладких, округлых холмов сланцевой страны до зубчатых скал кварцита или песчаника.

Тематические исследования осадочных процессов в действии

Большой каньон, Аризона, США

Гранд-Каньон — монументальный рекорд осадочных осадков и последующей эрозии. Почти 2 миллиарда лет истории Земли выставляются в его стенах, со слоями песчаника, известняка, сланца и сланца. Река Колорадо, вооруженная осадком, сокращается со скоростью около 0,3 мм в год, расширяя каньон за счет массового истощения и притоковой эрозии. Разнообразие рельефа — отвесные скалы, щелевые каньоны, мезас и бюсты — стебли от различного сопротивления каждого осадочного слоя. Служба национальных парков предоставляет обширную информацию о геологии каньона.

Дельта реки Миссисипи, Луизиана, США

Речные отложения реки Миссисипи ежегодно составляют около 200 миллионов тонн осадка на ее дельта-фронте. За последние 7000 лет этот процесс построил дельта-комплекс, охватывающий более 30 000 квадратных километров. Распределительные каналы дельты, водно-болотные угодья и барьерные острова - все осадочные формы, которые изменяются по мере изменения течения реки (извержение). Человеческое вмешательство - дамбы, плотины и каналы - голодает дельта осадка, ускоряя потерю земли. USGS внимательно следит за этими изменениями.

Пустыня Сахара, Северная Африка

Четверть Сахары покрыта песчаными морями (эргами) с дюнами, поднимающимися до 300 м. Эти дюны построены полностью за счет осаждения ветра. Источник песка выветривается нубийским песчаником и другими древними осадочными породами. Барханские дюны в форме полумесяца мигрируют по ландшафту, в то время как линейные дюны сейфа простираются на сотни километров. Помимо дюн, Сахара имеет обширные залежи листовой смывки и аллювиальные вентиляторы на окраинах высокогорья, таких как массивы Ахаггар и Тибести.

The Badlands, Южная Дакота, США

Бадлендс — поразительный ландшафт резко эродированных бочек, вершин и оврагов. Они вырезаны в плохо консолидированных осадочных породах — глинистых камнях, песчаниках и слоях вулканического пепла, отложенных в древних поймах и морях. Поскольку глина легко эродируется, рельеф быстро эрозируется со скоростью эрозии до 2,5 см в год. Служба национальных парков описывает эту область как «кладезь ископаемых сокровищ», где осадочные процессы постоянно обнажают древние кости.

Карстовая топография, Южный Китай и полуостров Юкатан

В регионах, лежащих под известняком, химическое выветривание растворяет породу вдоль суставов, создавая воронки, пещеры и исчезающие потоки. Конусообразные холмы Гуйлинь, Китай и сеноты Юкатана являются классическими карстовыми рельефами. Оба являются результатом дождевой воды, заряженной углекислым газом, растворяющим карбонат кальция. Производимые отложения в основном представляют собой растворенную нагрузку с небольшим количеством кластического материала, поэтому в рельефе преобладают раствор и коллапс, а не осаждение.

Осадочные процессы и изменение климата

Изменение климата изменяет темп осадочных процессов. Более высокие температуры могут усиливать гидрологический цикл, приводя к более экстремальным наводнениям и большему переносу осадочных пород. Таяние ледников высвобождает огромные объемы накопленных осадочных пород, меняя проледниковые ландшафты. Повышение уровня моря ускоряет эрозию прибрежных районов, в то время как изменение характера штормов влияет на миграцию дюн и морфологию барьерных островов. Эти продолжающиеся сдвиги предлагают лабораторию в реальном времени для изучения того, как осадочные процессы реагируют на изменение окружающей среды, с прямыми последствиями для управления прибрежными районами и смягчения опасности.

Влияние человека: управление осадком в антропоцене

Люди в настоящее время являются доминирующей силой в движении осадочных пород. Плотины удерживают примерно 25% от глобальной нагрузки осадочных пород, которая в противном случае достигла бы океанов, голодающих дельт и пляжей. И наоборот, плохие сельскохозяйственные практики вызывают массивную эрозию почвы, заполнение водохранилищ и изменение динамики пойм. Прибрежная бронетехника (морские стены, пахи) нарушает естественный дрейф на берегу, вызывая локализованную эрозию. Понимание осадочных процессов имеет важное значение для разработки эффективного смягчения: строительство систем обхода осадочных пород, восстановление связи пойм и осуществление контролируемых речных диверсий для восстановления дельт.

Заключение

Осадочные процессы — погодная, эрозия, транспорт, осаждение и литий — медленные, но неустанные художники Земли. Они создают необычайное разнообразие рельефов, от многослойного величия Большого Каньона до смещающихся дюн Сахары и сложных водно-болотных угодий дельты Миссисипи. Взаимодействие климата, тектоники, топографии и человеческой деятельности управляет этими процессами, создавая ландшафты, которые постоянно развиваются. Изучая осадочные процессы, геологи не только реконструируют осадочные процессы, но и информируют, как мы управляем уязвимыми прибрежными районами, защищаем почвенные ресурсы и адаптируемся к изменяющейся планете. История осадка — это история самой поверхности Земли — повествование, написанное песчинками, слоями грязи и устойчивыми формами, которые они строят.