ОСАДОВІ ЦИКЛИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ЕТАПИ ТА ПРИКЛАДИ - ГЕОГРАФІЯ - 2025

В осадових циклах відносяться до безлічі етапів , які проходять певні мінеральні елементи , присутні в землі «и кори. Ці фази передбачають послідовність перетворень, що утворюють круговий часовий ряд, який повторюється протягом тривалих періодів.

Це біогеохімічні цикли, в яких зберігання елемента відбувається переважно в земній корі. Серед мінеральних елементів, що піддаються осадовим циклам, - сірка, кальцій, калій, фосфор та важкі метали.

Літологічний цикл. 1 = магма; 2 = кристалізація (охолодження породи); 3 = магматична порода; 4 = ерозія; 5 = осідання; 6 = осади та осадові породи; 7 = тектоніка та метаморфізм; 8 = метаморфічна порода; 9 = синтез. Джерело: Woudloper / Woodwalker

Цикл починається з опромінення гірських порід, що містять ці елементи, глибоко в корі до або поблизу поверхні. Потім ці породи піддаються вивітрюванню і піддаються ерозійним процесам внаслідок дії атмосферних, гідрологічних та біологічних факторів.

Еродований матеріал транспортується водою, силою тяжіння або вітром для подальшого осадження або осадження мінерального матеріалу на підкладці. Ці шари осаду накопичуються протягом мільйонів років і проходять процеси ущільнення та цементування.

Таким чином відбувається літифікація опадів, тобто їх перетворення назад у тверду породу на великих глибинах. Крім того, в проміжних фазах осадових циклів також відбувається біологічна фаза, яка складається з солюбілізації та поглинання живими організмами.

Залежно від мінералу та обставин вони можуть бути поглинені рослинами, бактеріями або тваринами, переходячи до трофічних мереж. Тоді мінерали виводяться або вивільняються загибеллю організму.

характеристики

Осадові цикли складають один з трьох типів біогеохімічних циклів і характеризуються тим, що основна матриця зберігання - літосфера. Ці цикли мають свою дисципліну вивчення, що називається седіментологія.

Час циклу

Осадові цикли характеризуються тим, що час, необхідний для завершення різних етапів, дуже довгий, навіть вимірюється мільйонами років. Це тому, що ці корисні копалини тривалий час залишаються вбудованими в гірські породи на великих глибинах земної кори.

Етапи осадових циклів

Важливо не втрачати з поля зору, що це не цикл, етапи якого дотримуються суворої послідовності. Деякі фази можуть бути замінені або представлені кілька разів протягом всього процесу.

- Експозиція

Скелі, утворені на певній глибині земної кори, піддаються різним діастрофічним процесам (переломам, складкам і підняттям), які закінчуються перенесенням їх на поверхню або біля неї. Таким чином вони піддаються дії факторів навколишнього середовища, будь то едафічних, атмосферних, гідрологічних чи біологічних.

Діастрофізм - продукт конвекційних рухів земної мантії. Ці рухи також породжують вулканічні явища, які викривають гірські породи більш драматичним чином.

- Вивітрювання

Після оголення гірської породи вона зазнає вивітрювання (розкладання гірської породи на більш дрібні фрагменти) із зміною хімічного чи мінералогічного складу або без нього. Вивітрювання є ключовим фактором ґрунтоутворення і може бути фізичним, хімічним або біологічним.

Фізичні

У цьому випадку фактори, які спричиняють руйнування гірської породи, не змінюють її хімічний склад, а лише фізичні змінні, такі як об'єм, щільність і розмір. Це викликано різними фізичними агентами, такими як тиск і температура. У першому випадку як вивільнення тиску, так і його здійснення є причинами розривів скелі.

Вивітрювання. Джерело: Принц Рой, Тайбей

Наприклад, коли гірські породи виходять із глибини кори, вони вивільняють тиск, розширюються та тріскаються. Зі свого боку, солі, накопичені в тріщинах, також чинять тиск при перекристалізації, поглиблюючи переломи.

Крім того, щоденні або сезонні перепади температур викликають цикли розширення і стиснення, які закінчуються руйнуванням гірських порід.

Хімія

Це змінює хімічний склад гірських порід в процесі розпаду, оскільки діють хімічні агенти. Серед цих хімічних агентів є кисень, водяна пара та вуглекислий газ.

Вони викликають різні хімічні реакції, які впливають на згуртованість гірської породи та перетворюють її, включаючи окислення, гідратацію, карбонацію та розчинення.

Біологічні

Біологічні агенти діють за рахунок поєднання фізичних та хімічних факторів, включаючи тиск, тертя та інші серед перших. Тоді як хімічні агенти виділяються виділення кислот, лугів та інших речовин.

Наприклад, рослини є дуже ефективними засобами вивітрювання, розбиваючи гірські породи корінням. Це завдяки фізичній дії радикального росту та виділенням, який вони виділяють.

- Ерозія

Ерозія діє як безпосередньо на скелі, так і на продукти вивітрювання, включаючи сформований ґрунт. З іншого боку, він передбачає транспортування еродованого матеріалу, при цьому той самий агент, що розмиває, є транспортним засобом і може бути як вітром, так і водою.

Ерозія. Джерело: Карл Вікофф

Гравітаційна ерозія відзначається також, коли переміщення матеріалу та зношування відбувається на крутих схилах. В процесі ерозії матеріал фрагментується на ще більш дрібні мінеральні частинки, чутливі до транспортування на великі відстані.

Вітер

Ерозивну дію вітру здійснюють як затягування, так і зношування, що, в свою чергу, надає захоплені частинки на інших поверхнях.

Вода

Водна ерозія діє як фізичною дією впливу дощової води або поверхневих течій, так і хімічною дією. Крайнім прикладом ерозивного впливу опадів є кислотні дощі, особливо на вапняних породах.

- Перевезення

Мінеральні частинки транспортуються такими агентами, як вода, вітер або сила тяжіння на великі відстані. Важливо враховувати, що кожен транспортний засіб має визначену вантажопідйомність за розміром і кількістю частинок.

За силою тяжіння можуть рухатися навіть великі, навіть злегка вивітрювані скелі, тоді як вітер несе в собі дуже маленькі частинки. Крім того, середовище визначає відстань, оскільки гравітація транспортує великі скелі на короткі відстані, тоді як вітер витісняє дрібні частинки на величезні відстані.

Вода, зі свого боку, може транспортувати широкий діапазон розмірів частинок, включаючи великі скелі. Цей агент може переносити частинки на короткі або надзвичайно великі відстані, залежно від швидкості потоку.

- Осадження та накопичення

Він складається з осадження транспортованого матеріалу за рахунок зменшення швидкості руху транспортних засобів і сили тяжіння. У цьому сенсі може відбуватися флювіальне, припливне або сейсмічне осідання.

Осадження. Джерело: Calogerogalati

Оскільки рельєф Землі складається з градієнта, який йде від максимальної висоти до морського дна, саме тут відбувається найбільше осідання. З плином часу шари осаду утворюються один над одним.

- Солюбілізація, поглинання та біологічне вивільнення

Після того, як відбулося вивітрювання скелястого матеріалу, розчинення мінералів, що виділяються, та їх поглинання живими істотами можливо. Це поглинання може здійснюватися рослинами, бактеріями або навіть безпосередньо тваринами.

Рослини споживаються травоїдними тваринами, а їх - м'ясоїдними тваринами, а все - розкладачами, мінерали стають частиною трофічних мереж. Так само є бактерії та грибки, які безпосередньо поглинають мінерали і навіть тварин, наприклад, ара, що споживає глину.

- Літифікація

Цикл завершується фазою літифікації, тобто утворенням нової породи. Це відбувається, коли корисні копалини осідають, утворюючи послідовні шари, які накопичують чинять величезний тиск.

Шари, розташовані глибше в корі, ущільнюються і цементуються, утворюючи суцільну породу, і ці шари знову будуть піддані діастрофічним процесам.

Ущільнення

Нижні шари, ущільнені в послідовних фазах осадження, утворюються тиском тиску шарів осаду, що накопичуються в послідовних фазах осадження. Це означає, що пори або простори, що існують між частинками осаду, скорочуються або зникають.

Цементація

Цей процес складається з осадження цементних речовин між частинками. Ці речовини, такі як кальцит, оксиди, діоксид кремнію та інші, кристалізують і цементують матеріал у тверду породу.

Приклади осадових циклів

- Осадовий цикл сірки

Сірка є важливим компонентом певних амінокислот, таких як цистин та метіонін, а також таких вітамінів, як тіамін та біотин. Її осадовий цикл включає газову фазу.

Цей мінерал потрапляє в кругообіг за рахунок вивітрювання гірських порід (сланців та інших осадових порід), розкладання органічних речовин, вулканічної активності та промислового внеску. Також видобуток, видобуток нафти та спалювання викопного палива є джерелом сірки в циклі.

Форми сірки в цих випадках - сульфати (SO4) і сірководень (H2S); сульфати є як у ґрунті, так і розчинені у воді. Сульфати поглинаються і засвоюються рослинами через коріння і переходять до трофічних мереж.

Коли організми гинуть, діють бактерії, грибки та інші розкладачі, вивільняючи сірку у вигляді сірководню, який потрапляє в атмосферу. Сірководень швидко окислюється шляхом змішування з киснем, утворюючи сульфати, які осаджуються до землі.

Сірчані бактерії

Анаеробні бактерії діють у болотному мулі та загалом при розкладанні органічних речовин. Ці процеси утворюють SO4 газоподібний H2S, який виділяється в атмосферу.

Кислотний дощ

Він утворюється завдяки попередникам, таким як H2S, викидаються в атмосферу промисловістю, сірчаними бактеріями та виверженнями вулканів. Ці попередники реагують з водяною парою і утворюють SO4, який потім осаджується.

- Осадовий цикл кальцію

Кальцій міститься в осадових породах, утворених на морському дні та озері, завдяки внеску організмів у вапняні оболонки. Аналогічно, у волі є вільний іонізований кальцій, як у океанах на глибинах більше 4500 м, де розчинений карбонат кальцію.

Породи, багаті кальцієм, такі як вапняк, доломіт та фторит, серед інших вивітрюються та виділяють кальцій. Дощова вода розчиняє атмосферний СО2, в результаті чого вуглекисла кислота сприяє розчиненню вапнякових порід, вивільняючи HCO 3– і Ca 2+.

Кальцій у цих хімічних формах потрапляє дощовою водою в річки, озера та океани. Це найпоширеніший катіон у ґрунті, з якого рослини поглинають його, поки тварини беруть його з рослин або безпосередньо розчиняють у воді.

Кальцій - важлива частина оболонок, екзоскелетів, кісток і зубів, тому, коли він гине, він реінтегрується у навколишнє середовище. Що стосується океанів та озер, то на дні воно осаджується, а процеси літифікації утворюють нові вапняні породи.

- Осадочний цикл калію

Калій є основним елементом клітинного обміну, тому що він відіграє важливу роль в осмотичній регуляції та фотосинтезі. Калій є частиною мінеральних речовин у ґрунті та гірських породах, будучи глинистими ґрунтами, багатими цим мінералом.

Процеси вивітрювання виділяють водорозчинні іони калію, які можуть бути поглинені корінням рослин. Люди також додають калій у ґрунт як частину методів удобрення сільськогосподарських культур.

Через овочі калій розподіляється в трофічних мережах, а потім при дії розкладачів повертається в грунт.

- Осадовий цикл фосфору

Основні запаси фосфору знаходяться в морському осаді, ґрунтах, фосфатних породах та гуано (екскременти морських птахів). Її осадовий цикл починається з фосфатних порід, які, коли вони вивітрюються та стираються, виділяють фосфати.

Так само люди вносять додаткові кількості фосфору в ґрунт, застосовуючи добрива чи добрива. Фосфорні сполуки переносяться разом з рештою опадів дощем до водних течій і звідти до океану.

Ці сполуки частково осаджують, а інша частина входить в морські продовольчі мережі. Одна з циклів циклу виникає, коли фосфор, розчинений у морській воді, споживається фітопланктоном, це в свою чергу рибою.

Потім рибу споживають морські птахи, екскременти яких містять велику кількість фосфору (гуано). Гуано використовується людиною як органічне добриво для надання фосфору сільськогосподарським культурам.

Фосфор, який залишається в морському осаді, проходить процеси літифікації, утворюючи нові фосфатні породи.

- Осадовий цикл важких металів

До важких металів належать деякі, які виконують життєво важливі функції, такі як залізо, та інші, які можуть стати токсичними, наприклад, ртуть. Серед важких металів є понад 50 елементів, таких як миш’як, молібден, нікель, цинк, мідь і хром.

Деякі, як залізо, є в достатку, але більшість цих елементів зустрічаються у відносно невеликій кількості. З іншого боку, в біологічній фазі їх осадового циклу вони можуть накопичуватися в живих тканинах (біоакумуляція).

У цьому випадку, оскільки їх не просто утилізувати, їх накопичення збільшується вздовж ланцюгів харчування, що спричиняє серйозні проблеми зі здоров’ям.

Джерела

Важкі метали надходять із природних джерел, через вивітрювання гірських порід та ерозії ґрунту. Також важливий антропогенний внесок за рахунок промислових викидів, спалювання викопного палива та електронних відходів.

Загальний осадовий цикл

Загалом, важкі метали слідують за осадовим циклом, який починається від їхнього основного джерела - літосфери, і вони проходять через атмосферу, гідросферу та біосферу. Процеси вивітрювання викидають важкі метали в землю, і звідти вони можуть забруднювати воду або вторгнутись в атмосферу через повітродувний пил.

Вулканічна діяльність також сприяє викиду важких металів в атмосферу, а дощ переносить їх з повітря на землю і з цього на водойми. Проміжні джерела утворюють петлі в циклі завдяки вищезазначеній діяльності людини та потрапляння важких металів у харчові тканини.

Список літератури

1. Calow, P. (Ed.) (1998). Енциклопедія екології та екологічного менеджменту.
2. Крістофер Р. та Філдінг, КР (1993). Огляд останніх досліджень флювіальної седиментології. Осадова геологія.
3. Маргалеф, Р. (1974). Екологія. Видання «Омега».
4. Маркес, А., Гарсія, О., Старший, Ш., Мартинес, Г., Гонсалес, А. і Фермін. І. (2012). Важкі метали в поверхневих відкладах річки Оріноко, Венесуела. Вісник Океанографічного інституту Венесуели.
5. Міллер, Г. та ТІЛЕР, JR (1992). Екологія та довкілля. Grupo Редакція Iberoamérica SA de CV
6. Rovira-Sanroque, JV (2016). Забруднення важкими металами у відкладах річки Ярама та її біоасиміляція тубіфіцидами (Annelida: Oligochaeta, Tubificidae). Докторська дисертація. Факультет біологічних наук Мадридського університету.
7. Odum, EP та Warrett, GW (2006). Основи екології. П’яте видання. Томсон.