ОСАДОЧНЫЕ ЦИКЛЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА, СТАДИИ И ПРИМЕРЫ - ГЕОГРАФИЯ - 2026

В осадочных циклах относятся к множеству этапов , которые проходят определенные минеральные элементы , присутствующие в земле «ы коры. Эти фазы включают в себя последовательность преобразований, образующих циклический временной ряд, повторяющийся в течение длительных периодов.

Это биогеохимические циклы, в которых запасание элемента происходит в основном в земной коре. Среди минеральных элементов, которые подвержены осадочным циклам, есть сера, кальций, калий, фосфор и тяжелые металлы.

Литологический цикл. 1 = магма; 2 = кристаллизация (охлаждение породы); 3 = вулканическая порода; 4 = эрозия; 5 = седиментация; 6 = отложения и осадочные породы; 7 = тектоника и метаморфизм; 8 = метаморфическая порода; 9 = слияние. Источник: Woudloper / Woodwalker

Цикл начинается с обнажения горных пород, содержащих эти элементы, из глубины коры до поверхности или вблизи ее. Затем эти породы подвергаются выветриванию и процессам эрозии под действием атмосферных, гидрологических и биологических факторов.

Разрушенный материал переносится водой, гравитацией или ветром для последующего осаждения или отложения минерального материала на субстрате. Эти слои отложений накапливаются в течение миллионов лет и подвергаются процессам уплотнения и цементирования.

Таким образом происходит литификация отложений, то есть их превращение обратно в твердую породу на больших глубинах. Кроме того, в промежуточных фазах осадочных циклов также возникает биологическая фаза, состоящая из солюбилизации и абсорбции живыми организмами.

В зависимости от минерала и обстоятельств они могут поглощаться растениями, бактериями или животными, переходя в трофические сети. Тогда минералы будут выводиться из организма или высвобождаться в результате смерти организма.

характеристики

Осадочные циклы представляют собой один из трех типов биогеохимических циклов и характеризуются тем, что основной накопительной матрицей является литосфера. У этих циклов есть собственная дисциплина, называемая седиментологией.

Время цикла

Осадочные циклы характеризуются тем, что время, необходимое для завершения различных стадий, очень велико и даже измеряется миллионами лет. Это связано с тем, что эти минералы остаются в скалах в течение длительного времени на больших глубинах земной коры.

Этапы осадочных циклов

Важно не упускать из виду, что это не цикл, этапы которого следуют строгой последовательности. Некоторые этапы могут быть заменены или представлены несколько раз на протяжении всего процесса.

- Экспозиция

Породы, образовавшиеся на определенных глубинах в земной коре, подвергаются различным диастрофическим процессам (трещинам, складкам и возвышениям), которые в конечном итоге приводят их к поверхности или вблизи поверхности. Таким образом, они подвергаются воздействию факторов окружающей среды, будь то почвенные, атмосферные, гидрологические или биологические.

Диастрофизм - продукт конвекционных движений мантии Земли. Эти движения также вызывают вулканические явления, которые более драматично обнажают горные породы.

- Выветривание

После обнажения горная порода подвергается выветриванию (разложению породы на более мелкие фрагменты) с изменениями химического или минералогического состава или без них. Выветривание является ключевым фактором почвообразования и может быть физическим, химическим или биологическим.

физический

В этом случае факторы, вызывающие разрушение породы, не изменяют ее химический состав, а только физические переменные, такие как объем, плотность и размер. Это вызвано различными физическими факторами, такими как давление и температура. В первом случае и сброс давления, и его проявление являются причинами разрушения горных пород.

Выветривание. Источник: принц Рой, Тайбэй

Например, когда породы выходят из глубины земной коры, они сбрасывают давление, расширяются и трескаются. Со своей стороны, соли, накопленные в трещинах, также оказывают давление при рекристаллизации, углубляя трещины.

Кроме того, суточные или сезонные колебания температуры вызывают циклы расширения и сжатия, которые в конечном итоге разрушают породы.

Химия

Это изменяет химический состав горных пород в процессе дезинтеграции из-за действия химических агентов. Среди этих химических агентов присутствуют кислород, водяной пар и углекислый газ.

Они вызывают различные химические реакции, которые влияют на когезию породы и преобразуют ее, включая окисление, гидратацию, карбонизацию и растворение.

биологическая

Биологические агенты действуют за счет комбинации физических и химических факторов, включая давление, трение и другие, среди первых. Пока в качестве химических агентов выступают выделения кислот, щелочей и других веществ.

Например, растения - очень эффективные агенты выветривания, разрушая камни корнями. Это связано как с физическим действием радикального роста, так и с выделениями, которые они выделяют.

- эрозия

Эрозия действует как непосредственно на породу, так и на продукты выветривания, в том числе на образовавшуюся почву. С другой стороны, он включает транспортировку эродированного материала, причем одним и тем же эродирующим агентом является средство передвижения, которое может быть как ветром, так и водой.

Эрозия. Источник: Карл Вайкофф

Также отмечается гравитационная эрозия, когда происходит смещение материала и износ на крутых склонах. В процессе эрозии материал дробится на еще более мелкие минеральные частицы, которые могут переноситься на большие расстояния.

ветер

Эрозионное действие ветра вызывается как сопротивлением, так и износом, который, в свою очередь, переносит увлеченные частицы на другие поверхности.

вода

Водная эрозия действует как за счет физического воздействия дождевой воды или поверхностных течений, так и за счет химического воздействия. Ярким примером эрозионного воздействия осадков являются кислотные дожди, особенно на известняковых породах.

- Транспорт

Минеральные частицы переносятся такими агентами, как вода, ветер или сила тяжести, на большие расстояния. Важно учитывать, что каждое транспортное средство имеет определенную грузоподъемность с точки зрения размера и количества частиц.

Под действием силы тяжести даже большие, даже слегка выветрившиеся камни могут двигаться, а ветер уносит очень мелкие частицы. Кроме того, окружающая среда определяет расстояние, поскольку гравитация переносит большие камни на короткие расстояния, а ветер перемещает мелкие частицы на огромные расстояния.

Вода, в свою очередь, может переносить частицы самых разных размеров, в том числе крупные камни. Этот агент может переносить частицы на короткие или очень большие расстояния, в зависимости от скорости потока.

- осаждение и накопление

Он заключается в отложении транспортируемого материала из-за снижения скорости транспортных средств и действия силы тяжести. В этом смысле могут происходить речные, приливные или сейсмические отложения.

Осаждение. Источник: Калогерогалати

Поскольку рельеф Земли состоит из градиента, который идет от максимальных высот к морскому дну, именно здесь происходит наибольшая седиментация. Со временем слои осадка накапливаются один поверх другого.

- Солюбилизация, абсорбция и биологическое высвобождение

После того, как произошло выветривание скального материала, возможно растворение высвободившихся минералов и их поглощение живыми существами. Это поглощение может осуществляться растениями, бактериями или даже непосредственно животными.

Растения поедаются травоядными и плотоядными животными, а также разрушителями, при этом минералы становятся частью трофических сетей. Точно так же есть бактерии и грибки, которые напрямую поглощают минералы, и даже животные, такие как ара, которые потребляют глину.

- литификация

Завершается цикл фазой литификации, то есть образованием новой породы. Это происходит, когда минералы оседают, образуя последовательные слои, которые накапливаются, оказывая огромное давление.

Слои, расположенные глубже в коре, уплотняются и цементируются с образованием твердой породы, и эти слои снова будут подвергаться диастрофическим процессам.

уплотнение

Продукт давления, оказываемого слоями отложений, которые накапливаются в последовательных фазах седиментации, нижние слои уплотняются. Это означает, что поры или пространства, существующие между частицами осадка, уменьшаются или исчезают.

цементирование

Этот процесс заключается в отложении вяжущих веществ между частицами. Эти вещества, такие как кальцит, оксиды, кремнезем и другие, кристаллизуют и цементируют материал в твердую породу.

Примеры осадочных циклов

- Осадочный цикл серы

Сера является важным компонентом некоторых аминокислот, таких как цистин и метионин, а также таких витаминов, как тиамин и биотин. Осадочный цикл включает газовую фазу.

Этот минерал входит в круговорот из-за выветривания горных пород (сланцы и другие осадочные породы), разложения органического вещества, вулканической активности и промышленного вклада. Источниками серы в круговороте также являются горнодобывающая промышленность, добыча нефти и сжигание ископаемого топлива.

Формы серы в этих случаях - сульфаты (SO4) и сероводород (H2S); сульфаты находятся в почве и растворены в воде. Сульфаты всасываются и ассимилируются растениями через корни и переходят в трофические сети.

Когда организмы умирают, бактерии, грибки и другие разрушители действуют, выделяя серу в виде сероводорода, который попадает в атмосферу. Сероводород быстро окисляется при смешивании с кислородом, образуя сульфаты, которые осаждаются на землю.

Серные бактерии

Анаэробные бактерии действуют в болотном иле и при разложении органических веществ в целом. В этих процессах SO4 образуется газообразный H2S, который выбрасывается в атмосферу.

Кислотный дождь

Он образуется из-за прекурсоров, таких как H2S, выбрасываемых в атмосферу промышленностью, серобактериями и вулканическими извержениями. Эти предшественники реагируют с водяным паром и образуют SO4, который затем выпадает в осадок.

- Осадочный кальциевый цикл

Кальций содержится в осадочных породах, образованных на морском дне и дне озер благодаря вкладу организмов, снабженных известковыми раковинами. Точно так же есть свободный ионизированный кальций в воде, как и в океанах на глубинах более 4500 м, где карбонат кальция растворен.

Богатые кальцием породы, такие как известняк, доломит и флюорит, выветриваются и выделяют кальций. Дождевая вода растворяет атмосферный CO2, в результате чего образуется угольная кислота, которая способствует растворению известняковой породы с выделением HCO 3– и Ca 2+.

Кальций в этих химических формах переносится дождевой водой в реки, озера и океаны. Это самый распространенный катион в почве, из которого растения поглощают его, а животные получают его из растений или непосредственно растворяют в воде.

Кальций является неотъемлемой частью раковин, экзоскелетов, костей и зубов, поэтому, когда он умирает, он реинтегрируется в окружающую среду. В случае океанов и озер это отложения на дне, и в процессе литификации образуются новые известняковые породы.

- Осадочный калиевый цикл

Калий является фундаментальным элементом клеточного метаболизма, поскольку он играет важную роль в регуляции осмотического давления и фотосинтеза. Калий входит в состав минералов в почве и горных породах, поскольку это глинистые почвы, богатые этим минералом.

В процессе выветривания высвобождаются водорастворимые ионы калия, которые могут поглощаться корнями растений. Люди также добавляют калий в почву как часть практики удобрения сельскохозяйственных культур.

Через овощи калий распространяется по трофическим сетям, а затем под действием деструкторов возвращается в почву.

- Осадочный цикл фосфора

Основные запасы фосфора находятся в морских отложениях, почвах, фосфатных породах и гуано (экскременты морских птиц). Его осадочный цикл начинается с фосфатных пород, которые при выветривании и эрозии выделяют фосфаты.

Точно так же люди вносят дополнительное количество фосфора в почву, применяя удобрения или удобрения. Фосфорные соединения уносятся дождем вместе с остальными отложениями по направлению к водным течениям, а оттуда в океан.

Эти соединения частично осаждаются, а другая часть включается в морские пищевые сети. Один из циклов цикла возникает, когда фосфор, растворенный в морской воде, потребляется фитопланктоном, а он, в свою очередь, рыбой.

Затем рыбу поедают морские птицы, чьи экскременты содержат большое количество фосфора (гуано). Гуано используется людьми как органическое удобрение для обеспечения растений фосфором.

Фосфор, который остается в морских отложениях, подвергается процессам литификации, образуя новые фосфатные породы.

- Осадочный цикл тяжелых металлов

К тяжелым металлам относятся те, которые выполняют жизненно важные функции, например железо, и другие, которые могут стать токсичными, например ртуть. Среди тяжелых металлов более 50 элементов, таких как мышьяк, молибден, никель, цинк, медь и хром.

Некоторые из них, например железо, присутствуют в большом количестве, но большинство из этих элементов содержится в относительно небольших количествах. С другой стороны, в биологической фазе своего осадочного цикла они могут накапливаться в живых тканях (биоаккумуляция).

В этом случае, поскольку от них нелегко избавиться, их накопление увеличивается в пищевых цепочках, вызывая серьезные проблемы со здоровьем.

источники

Тяжелые металлы поступают из природных источников в результате выветривания горных пород и эрозии почвы. Важный антропный вклад вносят промышленные выбросы, сжигание ископаемого топлива и электронные отходы.

Общий осадочный цикл

В общем, тяжелые металлы следуют осадочному циклу, который начинается с их основного источника, которым является литосфера, и проходят через атмосферу, гидросферу и биосферу. Процессы выветривания выбрасывают тяжелые металлы на землю, и оттуда они могут загрязнять воду или проникать в атмосферу через переносимую ветром пыль.

Вулканическая деятельность также способствует выбросу тяжелых металлов в атмосферу, и дождь переносит их из воздуха на землю, а оттуда в водоемы. Промежуточные источники образуют петли в цикле из-за вышеупомянутой деятельности человека и попадания тяжелых металлов в пищевые сети.

Ссылки

1. Калоу, П. (ред.) (1998). Энциклопедия экологии и природопользования.
2. Кристофер Р. и Филдинг, CR (1993). Обзор последних исследований в речной седиментологии. Осадочная геология.
3. Маргалеф, Р. (1974). Экология. Издания Омега.
4. Маркес А., Гарсиа О., Сеньор В., Мартинес Г., Гонсалес А. и Фермин. И. (2012). Тяжелые металлы в поверхностных отложениях реки Ориноко, Венесуэла. Бюллетень Океанографического института Венесуэлы.
5. Миллер, Г. и ТАЙЛЕР, младший (1992). Экология и окружающая среда. Grupo Editor Iberoamérica SA de CV
6. Ровира-Санроке, СП (2016). Загрязнение отложения реки Джарама тяжелыми металлами и его биоассимиляция тубифицидами (Annelida: Oligochaeta, Tubificidae). Докторская диссертация. Факультет биологических наук Мадридского университета Комплутенсе.
7. Одум, EP и Уорретт, GW (2006). Основы экологии. Издание пятое. Thomson.