Поверхность Земли находится в постоянном состоянии трансформации. Силы, которые строят горы, постоянно противодействуют процессам, которые их изнашивают. В основе этого динамического равновесия лежат осадочные процессы. Эти механизмы — погодная, эрозионная, транспортная, осажденная и литийная — превращают твердую породу в рыхлый осадок, перемещают ее по ландшафту и в конечном итоге цементируют в новые геологические образования. Этот цикл является фундаментальным двигателем, который создает долины, дельты, береговые линии и осадочные бассейны, которые определяют географию планеты. Понимание этих процессов является ключом к интерпретации ландшафтов вокруг нас и управлению ресурсами, от которых мы зависим.

Источник: Weathering and Erosion

Первым шагом в любом осадочном путешествии является разрушение ранее существовавшей породы. Это происходит через два различных, но часто одновременных процесса: выветривание и эрозия. В то время как выветривание является разрушением породы in-situ , эрозия - это физическое удаление этого сломанного материала из его первоначального местоположения.

Оригинальное название: The Breakdown of Rock

Выветривание можно разделить на физические (механические) и химические процессы. Физическое выветривание разбивает камни на более мелкие кусочки без изменения их минерального состава. Морозное сужение происходит, когда вода просачивается в трещины, замерзает и расширяется на 9%, оказывая огромное давление, которое разрушает породу. Разгрузка или отшелушивание происходит, когда вышележащая порода разрушается, уменьшая давление на скалу ниже и заставляя ее расширяться и трескаться параллельно поверхности. Тепловое расширение от ежедневных температурных изменений в пустынях также может напрягать зерна породы.

Химическое выветривание активно изменяет минеральный состав горных пород.Гидролиз — это химическая реакция между минералами полевого шпата (обычны в граните) и слегка кислой водой, образующая глинистые минералы, такие как каолинит.Окисление — это реакция богатых железом минералов с кислородом, образующая ржавчину (оксиды железа), которая придает многим осадочным породам их красный и оранжевый цвета.РастворениеРастворение непосредственно растворяет растворимые минералы, такие как кальцит (известняк) и галит (каменная соль) в воду, создавая полости и карстовые ландшафты.Сочетание этих процессов производит сырье для всех последующих осадочных действий.

Эрозия: агенты удаления

Эрозия — это перенос выветрившегося материала из источника. Основными агентами эрозии являются вода, ветер, лед и гравитация. Каждый из них имеет уникальные характеристики, которые формируют осадок, который он несет, и ландшафты, которые он оставляет.

  • Живая эрозия: Реки и ручьи являются доминирующей эрозионной силой в большинстве ландшафтов. Они разрушаются посредством гидравлического действия (чистая сила движущейся воды), истирания (используя осадок в качестве режущего инструмента) и коррозии (химическое растворение). Способность реки разрушаться напрямую связана с ее скоростью и разрядом.
  • Эоловая эрозия: В засушливых регионах без растительности ветер является мощным агентом. Дефляция поднимает и удаляет рыхлый мелкозернистый осадок, создавая пустынный тротуар. Истирание надувным песком действует как естественная пескоструйная обработка, вырезав отличительные особенности, такие как вентифакты и ярданги.
  • Глациальная эрозия: Движущийся лед является мощной эрозионной силой.Абразивная обработка измельчает породу в мелкую «каменную муку», поскольку осадок, встроенный в лед, царапает подстилающую поверхность.Удаление происходит, когда талая вода повторно замерзает в трещинах породы, позволяя леднику вытаскивать большие блоки породы.
  • Массовая трата: Оползни, спуски и ползучий транспортный материал под действием силы тяжести. Этот процесс часто поставляет материал в речные и ледниковые системы, выступая в качестве важнейшего первого звена в транспортной цепи.

Оригинальное название: Sediment Transport

После эрозии осадок начинает свое путешествие вниз по склону, движимый гравитацией. Среда транспорта - вода, ветер или лед - определяет пройденное расстояние, степень сортировки и окончательную форму зерен осадка.

Способы транспортировки в текучих жидкостях

В реках и ветре осадок транспортируется несколькими способами. Посольная нагрузка состоит из более крупных частиц, которые скользят, качаются или отскакивают соляцию вдоль поверхности. Отложенная нагрузка содержит мелкие частицы ила и глины, которые остаются в воздухе от турбулентности потока. Растворимая нагрузка невидима, состоящая из ионов от химического выветривания, переносимых в растворе.

Кривая Hjulström является фундаментальной концепцией в седиментологии. Она иллюстрирует критическую взаимосвязь между размером частиц и скоростью потока. Она показывает, что мелкий песок легче разрушать, чем глина, потому что частицы глины являются сплоченными и требуют больше энергии для вытеснения. Однако, будучи в суспензии, глина может транспортироваться с очень низкими скоростями. Этот принцип объясняет, почему русло реки часто состоит из песка и гравия, в то время как поймы покрыты мелким илом и глиной.

Транспортировка по льду и гравитации

Глазный транспорт уникален, потому что лед является твёрдым. Осадок переносится ледниково (внутри льда), надледниково (сверху от камнепадов), и подледниково (подо льдом).Глазный до тех пор, пока не будет чрезвычайно плохо отсортирован, содержащий частицы, начиная от тонкой глины до массивных валунов.Глазные зерна также имеют тенденцию быть угловыми и гранеными, в отличие от округлых зерен, производимых речным транспортом.

Массовая трата перемещает материал вниз по склону без движущейся жидкости. Ползучесть — это медленное, постепенное движение грунта по склону. Спады включают вращательное скольжение блока материала. Потоки мусора Быстрые, опасные потоки воды, грязи и породы, которые могут перемещаться на большие расстояния. Эти процессы часто вызываются сильными осадками, землетрясениями или извержениями вулканов.

Прибытие: Депозиционные среды

Когда транспортирующая среда теряет энергию, осадок оседает. Окружающая среда осаждения — физические, химические и биологические условия в месте осаждения — определяет геометрию, текстуру и состав образующихся осадочных слоев. Геологи классифицируют их на континентальную, маргинальную и морскую среды.

Континентальная среда

  • Аллювиальные вентиляторы: Форма, где крутые горные потоки выходят на равнины. Внезапное падение скорости заставляет грубые осадки (валуны, гравий, песок) откладываться в конусообразном вентиляторе. Они распространены в засушливых и горных районах.
  • Живые (речные) системы: Блуждающие реки отлагают точечные бары (песок и гравий)] (песок и гравий) на внутренней стороне изгибов и поймы (ил и глина) во время наводнений над берегами. Плетучие реки отлагают русла и гравийные листы. Вертикальная последовательность этих отложений весьма различна.
  • Эоловые системы: Пустыни имеют огромные песчаные моря , с характерными типами дюн. Постельное покрытие Кросс-постельное покрытие является характерной осадочной структурой, найденной в эоловых песчаниках, указывающей направление древнего потока ветра. Обширные лоессовые отложения (вздутая пыль) покрывают большие площади американского Среднего Запада и Китая.

Маргинальная и морская среда

  • Дельта: форма, в которой река входит в стоячий водоем. Дельта Миссисипи является классическим примером дельты с преобладанием реки, построенной наружу по образцу птичьего полета. Дельта — это сложная среда с распределительными каналами, болотами и продельтами.
  • Пляжи и Барьерные острова: Доминируют волновым действием. Они состоят из хорошо разбросанного, хорошо округлого песка. Постоянная энергия волн отгоняет мелкие частицы. Изменение уровня моря заставляет эти системы мигрировать боком, процесс, известный как трансгрессия (поземельная миграция) и регрессия (поморская миграция).
  • Медленный морской (Полковник): Континентальный шельф представляет собой область активного осаждения. Карбонатные платформы накапливаются в теплой, прозрачной, мелководной воде из скелетных останков морских организмов.Большой Барьерный риф является современным примером биологической осадочной системы.
  • Глубокий морской (Бассейн): Течения заболеваемости — подводные лавины осадка — спускаются вниз по континентальному склону, осаждая градуированные грядки в глубоководных вентиляторах . Каждая кровать оштрафована вверх, от грубого песка у основания до мелкой грязи на вершине. пелагический осадок , состоящий из медленного дождя микроскопических оболочек, накапливается на абиссальной равнине.

От осадка к камню: диагенез и литификация

После осаждения осадок закапывается последующими слоями. Повышение температуры и давления приводит к ряду изменений, известных как диагенез. Этот процесс превращает рыхлый осадок в твердую осадочную породу.

Компактность

Вес накладных отложений выдавливает воду из поровых пространств между зернами, уменьшая объем осадка. Богатые глиной грязи очень сжимаемы и могут потерять до 80% своего объема при уплотнении. Этот процесс значительно снижает пористость осадка.

цементация

Подземные воды циркулируют через оставшиеся поровые пространства, осаждая минералы, которые связывают зерна вместе.

  • Кварц (SiO2): Очень прочный и устойчивый цемент.
  • Кальцит (CaCO3):Обычный цемент в песчаниках и известняках.
  • ]Железные оксиды (Гематит, Гётит): Придаёт камням красный, жёлтый или коричневый оттенки.
] Благодаря этим процессам песчаник становится сланцевым, гравий становится, гравий становитсякон

Пейзажи, вырезанные осадком: Великое выражение

Взаимодействие этих процессов в течение глубокого времени создало некоторые из самых впечатляющих и информативных ландшафтов в мире.

Плато Колорадо

Гранд-Каньон Гранд-Каньон представляет собой захватывающую последовательность плоскостных осадочных слоев, каждый из которых представляет собой различную древнюю среду — от поперечного песчаника древних песчаных дюн до богатого ископаемыми известняка теплых мелководных морей, до красного грязи обширных прибрежных равнин. Почти 2 миллиарда лет истории Земли выставлены в его стенах. Река Колорадо продолжает разрушать этот ландшафт, демонстрируя активную силу плавных процессов. Служба национальных парков предоставляет обширные ресурсы по геологии Гранд-Каньона .

Прибрежные и морские формы рельефа

Белые скалы Дувра являются мощным примером биологического осаждения. Они почти полностью состоят из пластин карбоната кальция кокколитов ) микроскопических морских водорослей, которые накапливались на морском дне в меловой период.Морские стеки, арки и волновые скалы являются эрозионными остатками древних осадочных слоев горных пород, постоянно меняющихся под воздействием моря. National Geographic предоставляет отличные ресурсы для эрозии и прибрежных процессов.

Экономическое значение

Понимание осадочных процессов имеет важное значение для управления ресурсами. Пористость и проницаемость песчаника и известняка определяют их способность хранить и передавать жидкости, что делает их ключевыми целями для добычи подземных вод. Кроме того, большая часть нефти, природного газа и угля в мире находится в осадочных породах. Гидроуглеродные ловушки образуются, когда слои пористых осадочных пород запечатываются непроницаемыми слоями (например, сланцевыми), создавая резервуары, где накапливаются нефть и газ. Изучение древних осадочных сред позволяет геологам предсказать, где эти ценные ресурсы, вероятно, будут найдены. Диаграмма горных циклов USGS и ресурсы предлагают большой обзор .

Человеческий след: изменение осадочных систем

Люди стали крупным геологическим агентом, глубоко изменяющим естественные пути отложения от источника к поглотителю. Эти модификации имеют значительные долгосрочные последствия.

Ускоренная эрозия и осадок

Обезлесение для сельского хозяйства и городского развития удаляет защитный покров растительности, подвергая почву ветру и дождю. Это может увеличить скорость эрозии в 10-100 раз от естественного фонового уровня, что приводит к потере плодородного верхнего слоя почвы, увеличению осаждения в реках и водохранилищах и повреждению водных экосистем. Практика сохранения почвы , такая как террацирование и возделывание без дождевых осадков, имеет важное значение для смягчения этих последствий.

Голод осадка и прибрежное субсайданс

Строительство плотин радикально изменило транспорт осадочных пород в речных системах по всему миру. Резервуары задерживают песок и гравий, которые естественным образом пополняют нижележащие пляжи и дельты. Это приводит к береговой эрозии и оседанию суши, как видно в дельте Нила и дельте Миссисипи. Без притока новых осадков эти дельты не могут идти в ногу с повышением уровня моря. Связь между деятельностью человека и уязвимостью побережья является ключевой областью исследования для климатологов. Климатический портал NASA отслеживает повышение уровня моря и его воздействие на прибрежные районы .

Последствия изменения климата

Продолжающееся потепление планеты ускоряет гидрологический цикл, приводя к более интенсивным осадкам и увеличению наводнений, что приводит к более высоким темпам эрозии. Таяние ледников обнажает огромное количество свежих, нестабильных осадков, которые быстро перерабатывают талые воды. Повышение уровня моря утопает прибрежные осадочные среды и вынуждает барьерные острова мигрировать на суше. Вступление Энциклопедии Британника в осадочные породы обеспечивает более широкий геологический контекст для этих изменяющихся систем.

Значение осадочной науки

Осадочные процессы образуют мощную систему, которая непрерывно перерабатывает поверхностные материалы Земли. От выветривания горной вершины до медленного накопления осадка на глубоком морском дне эти процессы строят ландшафты, которые мы населяем, и ресурсы, от которых мы зависим. Признание нашей роли в этой обширной системе является первым шагом к ответственному управлению поверхностью Земли. Понимая динамику прошлого, записанную в горной записи, мы можем лучше предвидеть будущие проблемы, связанные с изменением климата и ростом населения. Изучение седиментологии - это не просто геологическая дисциплина; это линза, через которую мы можем просматривать глубокую историю нашей планеты и нашего места в ее продолжающейся истории.