Sediment - Sediment

Nehir okyanusa tortu boşaltıyor

Tortu , ayrışma ve erozyon süreçleriyle parçalanan ve daha sonra rüzgar, su veya buz hareketi veya parçacıklara etki eden yerçekimi kuvveti ile taşınan doğal olarak oluşan bir malzemedir . Örneğin, kum ve ince kum içinde gerçekleştirilebilir süspansiyon nehir suyu ve yatırılır deniz yatağı ulaşan sedimantasyon ; gömülürlerse, sonunda lithifikasyon yoluyla kumtaşı ve silttaşı ( tortul kayaçlar ) haline gelebilirler .

Tortular çoğunlukla su ( akarsu süreçleri ), aynı zamanda rüzgar (hava süreçleri ) ve buzullar tarafından taşınır . Sahil kumları ve nehir kanalı tortuları, akarsu taşınımı ve birikiminin örnekleridir , ancak tortular genellikle göllerde ve okyanuslarda yavaş hareket eden veya durgun sulardan da yerleşir. Çöl kumulları ve lös , rüzgarla taşınan ve biriktirilen örneklerin örnekleridir. Buzul moren mevduat ve ayırana dek buz taşınan tortuları bulunmaktadır.

sınıflandırma

Sediment tane boyutuna , tane şekline ve bileşimine göre sınıflandırılabilir .

Tane büyüklüğü

Sediment boyutu, partikülleri boyuta göre "kolloid"den "kayaya" kadar sınıflandıran "Phi" ölçeği adı verilen bir log tabanlı 2 ölçeğinde ölçülür.

φ ölçek Boyut aralığı
(metrik)
Boyut aralığı
(inç)
Toplam sınıf
(Wentworth)
Diğer isimler
< -8 > 256 mm > 10.1 inç aşınmış kaya parçası
-6 ila -8 64–256 mm 2,5–10,1 inç Arnavut kaldırımı
-5 ila -6 32–64 mm 1,26–2,5 inç Çok kaba çakıl çakıl
-4 ila -5 16–32 mm 0,63–1,26 inç kaba çakıl çakıl
-3 ila -4 8-16 mm 0,31-0,63 inç orta çakıl çakıl
-2 ila -3 4-8 mm 0,157-0,31 inç ince çakıl çakıl
-1 ila -2 2–4 mm 0,079-0,157 inç Çok ince çakıl Granül
0 ila -1 1-2 mm 0,039–0,079 inç Çok kaba kum
1'den 0'a 0,5–1 mm 0,020–0,039 inç Kaba kum
2'ye 1 0,25–0,5 mm 0,010–0,020 inç orta kum
3 ila 2 125–250 um 0,0049–0,010 inç İyi kum
4 ila 3 62,5–125 um 0,0025–0,0049 inç Çok ince kum
8 ila 4 3,9–62,5 μm 0,00015–0,0025 inç silt Çamur
> 8 < 3.9 um < 0.00015 içinde Kil Çamur
> 10 < 1 mikron < 0.000039 içinde kolloid Çamur

Şekil

Tane şeklindeki farklılığın şematik gösterimi. İki parametre gösterilir: küresellik (dikey) ve yuvarlama (yatay).

Parçacıkların şekli üç parametre ile tanımlanabilir. Bir şekilde genel tanımlamalar, küresel, yassı ya da çubuk gibi olmak üzere, parçacığın toplam şekli. Yuvarlaklık keskin tane köşeleri nasıl bir ölçüsüdür. Bu, düzgün köşeleri ve kenarları olan çok yuvarlak tanelerden keskin köşeleri ve kenarları olan zayıf yuvarlatılmış tanelere kadar değişir. Son olarak, yüzey dokusu , tane yüzeyindeki çizikler, çukurlar veya çıkıntılar gibi küçük ölçekli özellikleri tanımlar.

Biçim

Form ( küresellik olarak da adlandırılır ), parçacığın ana eksenlerinde boyutu ölçülerek belirlenir. William C. Krumbein, bu sayıları tek bir form ölçüsüne dönüştürmek için formüller önerdi;

burada , , ve parçacığın uzun, orta ve kısa eksen uzunluklarıdır. Form , mükemmel küresel bir parçacık için 1'den, plaka benzeri veya çubuk benzeri bir parçacık için çok küçük değerlere kadar değişir.

Sneed ve Folk tarafından alternatif bir önlem önerildi:

bu da artan küresellikle 0 ile 1 arasında değişir.

yuvarlaklık

Sediment tanelerinin yuvarlaklığını değerlendirmek için karşılaştırma tablosu

Yuvarlaklık, parçacığın kenarlarının ve köşelerinin ne kadar keskin olduğunu tanımlar. Kesin ölçümü için karmaşık matematiksel formüller tasarlanmıştır, ancak bunların uygulanması zordur ve çoğu jeolog karşılaştırma tablolarından yuvarlaklığı tahmin eder. Yaygın tanımlayıcı terimler, artan yuvarlaklık derecesiyle birlikte, çok köşeliden köşeliye, köşeliye, alt yuvarlaktan çok yuvarlaka kadar değişir.

Yüzey dokusu

Yüzey dokusu, bir tanenin çukurlar, kırıklar, sırtlar ve çizikler gibi küçük ölçekli özelliklerini tanımlar. Bunlar en yaygın olarak kuvars taneleri üzerinde değerlendirilir , çünkü bunlar yüzey işaretlerini uzun süre korurlar. Yüzey dokusu cilalıdan buzluya kadar değişir ve tahılın taşınma tarihini ortaya çıkarabilir; örneğin, buzlu taneler, rüzgarla taşınan rüzgar tortularının özellikle karakteristiğidir . Bu özelliklerin değerlendirilmesi genellikle bir taramalı elektron mikroskobunun kullanılmasını gerektirir .

Kompozisyon

Sedimentin bileşimi şu şekilde ölçülebilir:

Bu, kilin hem boyut aralığı hem de bileşim olarak kullanılabileceği konusunda bir belirsizliğe yol açar (bkz. kil mineralleri ).

Sediment taşıma

Sediment, insan yapımı dalgakıranlar üzerinde birikir çünkü bunlar su akış hızını düşürürler, bu nedenle akarsu fazla tortu yükü taşıyamaz.
Kayaların buzul taşınımı. Bu kayalar, buzul geri çekilirken biriktirilecek.

Tortu, kendisini taşıyan akışın gücüne ve kendi boyutuna, hacmine, yoğunluğuna ve şekline göre taşınır. Daha güçlü akışlar, parçacık üzerindeki kaldırma ve sürüklemeyi artıracak ve bunun yükselmesine neden olacak, daha büyük veya daha yoğun parçacıkların akıştan düşme olasılığı daha yüksek olacaktır.

Akarsu süreçleri: nehirler, akarsular ve kara akışı

parçacık hareketi

Nehirler ve akarsular akışlarında tortu taşırlar. Bu tortu, parçacık üzerindeki yukarı doğru hız (sürükleme ve kaldırma kuvvetleri) ile parçacığın çökelme hızı arasındaki dengeye bağlı olarak akış içinde çeşitli konumlarda olabilir . Bu ilişkiler, tortu çökelme hızının (düşme hızı) yukarı hıza oranı olan Rouse sayısı için aşağıdaki tabloda gösterilmektedir .

nerede

  • yerleşme hızıdır
  • olan Von Karman sabiti
  • bir kesme hızı
Hjulström eğrisi : farklı boyutlardaki tortu parçacıklarının erozyonu, taşınması ve birikmesi (sedimantasyon) için gereken akımların hızları
ulaşım modu numara
Yatak yükü >2.5
Askıda yük : %50 Askıda >1.2, <2.5
Askıda yük : %100 Askıda >0.8, <1.2
Yıkama yükü <0.8

Yukarı doğru hız çökelme hızına yaklaşık olarak eşitse, tortu tamamen asılı yük olarak aşağı akışa taşınacaktır . Yukarı doğru hız hareket sediman için yeterli çok daha az çökme hızından daha, ama yine de yüksek ise (bkz ilk hareketinin bu şekilde yatak boyunca hareket eder), yatak yükü , haddeleme, kayma ve ile saltating (akışına kadar atlama , kısa bir mesafeye taşınıyor ve sonra tekrar yerleşiyor). Yukarı doğru hız, çökelme hızından daha yüksekse, tortu, yıkama yükü olarak akışta yüksek oranda taşınacaktır .

Akışta genellikle bir dizi farklı parçacık boyutu bulunduğundan, belirli akış koşulları için farklı boyutlardaki malzemelerin akışın tüm alanlarında hareket etmesi yaygındır.

Akarsu yatak formları

Hunter Nehri, Yeni Güney Galler, Avustralya'nın zemininde kumda geliştirilen modern asimetrik dalgalanmalar. Akış yönü sağdan soladır.
Nova Scotia, Wolfville yakınlarındaki Cornwallis Nehri'nde düşük gelgitte ortaya çıkan kıvrımlı tepeli kum tepeleri
Thorburn, Nova Scotia yakınlarındaki Stellarton Formasyonu ( Pensilvanya ), Coalburn Pit'teki antik kanal tortusu .

Tortu hareket gibi kendi kendine organize yapılar oluşturabilir dalgalanmalar , tepeleri veya antidunes nehir veya üzerinde dere yatağı . Bu yatak biçimleri genellikle tortul kayaçlarda korunur ve tortuyu biriktiren akışın yönünü ve büyüklüğünü tahmin etmek için kullanılabilir.

Yüzeysel akış

Kara akışı, toprak parçacıklarını aşındırabilir ve onları yokuş aşağı taşıyabilir. Kara akışına bağlı erozyon, meteorolojik ve akış koşullarına bağlı olarak farklı yöntemlerle gerçekleşebilir.

  • Yağmur damlacıklarının ilk etkisi toprağı yerinden oynatıyorsa, olaya yağmur sıçraması erozyonu denir.
  • Karasal akış, tortu sürüklenmesinden doğrudan sorumluysa ancak oluk oluşturmuyorsa, buna "levha erozyonu" denir.
  • Akış ve alt tabaka kanallaşmaya izin veriyorsa, oluklar oluşabilir; buna "kanal erozyonu" denir.

Önemli akarsu çökelme ortamları

Sedimentlerin birikmesi için başlıca akarsu (nehir ve akarsu) ortamları şunları içerir:

Rüzgar süreçleri: rüzgar

Rüzgar, ince tortuların taşınmasına ve havadaki tozdan kumul alanları ve toprakların oluşmasına neden olur.

buzul süreçleri

Montana'dan buzul tortulları

Buzullar çok çeşitli tortu boyutları taşır ve onu morenlerde biriktirir .

Kütle dengesi

Taşınan tortu ile yatakta biriken tortu arasındaki genel denge, Exner denklemi ile verilir . Bu ifade, birikinti nedeniyle yatak yüksekliğindeki artış hızının, akıştan düşen tortu miktarı ile orantılı olduğunu belirtir. Bu denklem, akışın gücündeki değişikliklerin, akışın tortu taşıma yeteneğini değiştirmesi açısından önemlidir ve bu, bir akış boyunca gözlemlenen erozyon ve birikim modellerine yansıtılır. Bu, küçük engeller nedeniyle yerelleştirilebilir; Örnekler, akışın hızlandığı kayaların arkasındaki oyulma delikleri ve menderes kıvrımlarının iç kısmında birikmedir . Erozyon ve birikim bölgesel de olabilir; barajın kaldırılması ve taban seviyesinin düşmesi nedeniyle erozyon meydana gelebilir . Birikme, nehrin havuzlanmasına ve tüm yükünü biriktirmesine neden olan baraj yerleşimi veya taban seviyesinin yükselmesi nedeniyle meydana gelebilir.

Kıyılar ve sığ denizler

Denizler, okyanuslar ve göller zamanla tortu biriktirir. Tortu, karadan kaynaklanan karasal materyalden oluşabilir , ancak karasal, deniz veya göl (göl) ortamlarında veya su kütlesinden kaynaklanan (çoğunlukla biyolojik) tortulardan oluşabilir. Karasal malzeme genellikle yakındaki nehirler ve akarsular veya yeniden işlenmiş deniz tortuları (örn. kum ) tarafından sağlanır. Okyanusun ortasında, ölü organizmaların dış iskeletleri, tortu birikiminden öncelikle sorumludur.

Birikmiş tortular, su kütlesinin sakinlerinin fosillerini içerebilen tortul kayaçların kaynağıdır ve öldükten sonra tortu biriken tortularla kaplanır. Kayaya katılaşmamış göl yatağı çökelleri, geçmiş iklim koşullarını belirlemek için kullanılabilir .

Önemli deniz çökelme ortamları

Deniz ortamında tortuların birikmesi için başlıca alanlar şunları içerir:

  • Littoral (büyük ölçüde örneğin plaj kumları, yüzey akış nehir kumları, kıyı bar ve şişler, kumlar klastik küçük fauna içerikli)
  • Kıta sahanlığı ( siltli killer , artan denizel fauna içeriği).
  • Raf marjı (düşük karasal arz, çoğunlukla kalkerli faunal iskeletler)
  • Raf eğimi (çok daha ince taneli siltler ve killer)
  • " defne çamuru " denilen sonuçta oluşan yataklar ile haliç yatakları .

Akarsu ve denizel karışımı olan diğer bir çökelme ortamı , derin okyanusal hendeklerin yanı sıra derin tortul ve abisal havzalara ana tortu kaynağı olan türbidit sistemidir .

Deniz ortamında tortuların zamanla biriktiği herhangi bir çöküntü tortu kapanı olarak bilinir .

Sıfır noktası teorisi, tortu birikiminin, deniz ortamında tortu tane boyutunun denize doğru inceltilmesine yol açan hidrodinamik bir ayırma sürecinden nasıl geçtiğini açıklar.

Çevre sorunları

Nehirlere erozyon ve tarımsal tortu teslimi

Yüksek çökelti yüklerin biri nedenidir eğik çizgi ve yanık ve değişen yetiştirme ait tropikal ormanlar. Zemin yüzeyi bitki örtüsünden arındırıldığında ve ardından tüm canlı organizmalardan arındırıldığında, üst topraklar hem rüzgar hem de su erozyonuna karşı savunmasızdır. Dünyanın bazı bölgelerinde, bir ülkenin tüm sektörleri aşınabilir hale geldi. Örneğin, o ülkenin kara alanının yaklaşık yüzde onunu oluşturan Madagaskar yüksek orta platosunda , arazi alanının çoğu bitki örtüsüyle kaplıdır ve oluklar, lavakas adı verilen belirgin oluklar oluşturmak için alttaki toprağı aşındırmıştır . Bunlar tipik olarak 40 metre (130 ft) genişliğinde, 80 metre (260 ft) uzunluğunda ve 15 metre (49 ft) derinliğindedir. Bazı bölgelerde kilometrekare başına 150 lavaka vardır ve lavakalar nehirler tarafından taşınan tüm tortuların %84'ünü oluşturabilir. Bu siltasyon nehirlerin renginin koyu kırmızı kahverengiye dönüşmesine ve balık ölümlerine yol açar.

Erozyon, tek tip mahsulün yetiştirilmesi ve hasat edilmesi için doğal bitki örtüsünün kaldırılmasının toprağı desteksiz bıraktığı modern çiftçilik alanlarında da bir sorundur. Bu bölgelerin çoğu nehirlere ve drenajlara yakındır. Erozyon nedeniyle toprak kaybı, faydalı tarım arazilerini ortadan kaldırır, tortu yüklerine katkıda bulunur ve antropojenik gübrelerin nehir sistemine taşınmasına yardımcı olabilir, bu da ötrofikasyona yol açar .

Sediment Taşıma Oranı (SDR), nehrin çıkışına verilmesi beklenen büyük erozyonun (arası, dere, oyuntu ve akarsu erozyonu) oranıdır. Sediment transferi ve birikimi, WaTEM/SEDEM gibi sediman dağılım modelleri ile modellenebilir. Avrupa'da, WaTEM/SEDEM modeline göre Sediment Teslim Oranı yaklaşık %15 olarak tahmin edilmektedir.

Mercan resiflerinin yakınında kıyı gelişimi ve sedimantasyon

Mercan resiflerinin yakınındaki su havzası gelişimi, tortuyla ilişkili mercan stresinin birincil nedenidir. Gelişim için havzadaki doğal bitki örtüsünün soyulması, toprağı artan rüzgar ve yağışa maruz bırakır ve sonuç olarak, maruz kalan tortunun erozyona daha duyarlı hale gelmesine ve yağış olayları sırasında deniz ortamına verilmesine neden olabilir. Tortu, mercanları fiziksel olarak boğmak, yüzeylerini aşındırmak, tortu giderme sırasında mercanların enerji harcamasına neden olmak ve sonuçta deniz tabanında daha az alana yol açabilecek alg patlamalarına neden olmak gibi birçok yönden olumsuz etkileyebilir. yerleşmek.

Okyanusun kıyı bölgelerine tortular eklendiğinde, tortu çıktı kaynaklarının yakınında deniz tabanını karakterize eden kara, deniz ve organik kaynaklı tortu oranı değişir. Ek olarak, tortu kaynağı (yani kara, okyanus veya organik olarak) genellikle bir alanı karakterize eden tortu tane boyutlarının ortalama olarak ne kadar kaba veya ince olduğu ile ilişkili olduğundan, tortunun tane boyutu dağılımı arazinin göreceli girdisine göre değişecektir ( tipik olarak ince), denizel (tipik olarak kaba) ve organik olarak türetilmiş (yaşa göre değişken) tortu. Deniz tortularındaki bu değişiklikler, herhangi bir zamanda su sütununda asılı kalan tortu miktarını ve tortuyla ilgili mercan stresini karakterize eder.

Biyolojik hususlar

Temmuz 2020'de deniz biyologları , Güney Pasifik Döngüsü'nde (SPG) deniz tabanının 250 fit altında, 101,5 milyon yıl öncesine kadar organik olarak fakir tortullarda aerobik mikroorganizmaların (esas olarak) " yarı askıya alınmış animasyonda " bulunduğunu bildirdi. ("okyanustaki en ölü nokta") ve şimdiye kadar bulunan en uzun yaşayan yaşam formları olabilir .

Ayrıca bakınız

  • Çubuk (nehir morfolojisi)  – Bir nehirde akıntı tarafından birikmiş olan yüksek tortu bölgesi
  • Sahil çıkıntıları  – Bir yay düzeninde çeşitli derecelerde tortulardan oluşan kıyı şeridi oluşumları
  • biyoreksistazi
  • Bioswale  – Yüzeysel akış suyundan birikintileri ve kirliliği gidermek için tasarlanmış peyzaj elemanları
  • Dekantasyon
  • Biriktirme (jeoloji)  – Bir yeryüzü biçimine veya kara kütlesine tortuların, toprağın ve kayaların eklendiği jeolojik süreç
  • Birikme ortamı  - Belirli bir tortu türünün birikmesiyle ilişkili fiziksel, kimyasal ve biyolojik süreçlerin kombinasyonu
  • Erozyon  – Toprak ve kayayı ortadan kaldıran doğal süreçler
  • Dış denklem
  • Tane boyutu , aynı zamanda parçacık boyutu olarak da bilinir - Kırıntılı kayaçlardaki tek tek tortu tanelerinin veya taşlaşmış parçacıkların çapı
  • Tortu yağışı olarak da bilinen yağmur tozu
  • Regolith  - Katı kayayı kaplayan gevşek, heterojen yüzeysel tortu tabakası
  • Kum  – İnce bölünmüş kaya ve mineral parçacıklarından oluşan granüler malzeme
  • Sedimentoloji  - Doğal tortulların ve bunların oluştuğu süreçlerin incelenmesi
  • Sediment kapanı  – Sedimentlerin zamanla önemli ölçüde biriktiği herhangi bir topografik çöküntü
  • Çökeltme  – Partiküllerin bir sıvının dibine yerleştiği ve bir tortu oluşturduğu süreç
  • Yüzey akışı  – Yüzeyi üzerinden toprağa sızmayan aşırı yağmur suyunun akışı

Referanslar

daha fazla okuma

  • Prothero, Donald R.; Schwab, Fred (1996), Tortul Jeoloji: Tortul Kayaçlara ve Stratigrafiye Giriş , WH Freeman, ISBN 978-0-7167-2726-2
  • Siever, Raymond (1988), Kum , New York: Scientific American Library, ISBN 978-0-7167-5021-5
  • Nichols, Gary (1999), Sedimentoloji ve Stratigrafi , Malden, MA: Wiley-Blackwell, ISBN 978-0-632-03578-6
  • Reading, HG (1978), Sedimanter Ortamlar: Süreçler, Yüzler ve Stratigrafi , Cambridge, Massachusetts: Blackwell Science, ISBN 978-0-632-03627-1