СЕДИМЕНТАРНИ ЦИКЛИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ЕТАПИ И ПРИМЕРИ - ГЕОГРАФИЯ - 2025

На седиментни цикли се отнасят до снимачната площадка на етапи, които преминават някои минерални елементи присъстват в земята е кора. Тези фази включват последователност от трансформации, образуващи кръгови времеви серии, които се повтарят за дълги периоди.

Това са биогеохимични цикли, при които съхранението на елемента се осъществява главно в земната кора. Сред минералните елементи, които са обект на утаечни цикли, са сяра, калций, калий, фосфор и тежки метали.

Литологичен цикъл. 1 = магма; 2 = кристализация (охлаждане на скалата); 3 = магнитна скала; 4 = ерозия; 5 = утаяване; 6 = утайки и утаечни скали; 7 = тектоника и метаморфизъм; 8 = метаморфна скала; 9 = синтез. Източник: Woudloper / Woodwalker

Цикълът започва с излагането на скали, съдържащи тези елементи, дълбоко в земната кора до или близо до повърхността. След това тези скали са подложени на атмосферни влияния и се подлагат на ерозионни процеси поради действието на атмосферни, хидрологични и биологични фактори.

Ерозираният материал се транспортира чрез вода, гравитация или вятър до по-късно утаяване или отлагане на минералния материал върху субстрата. Тези слоеве от утайката се натрупват в продължение на милиони години и преминават през процеси на уплътняване и циментиране.

По този начин става литификацията на утайките, тоест превръщането им обратно в твърда скала на големи дълбочини. Освен това в междинните фази на утаечните цикли настъпва и биологична фаза, която се състои от разтваряне и абсорбция от живи организми.

В зависимост от минерала и обстоятелствата те могат да бъдат абсорбирани от растения, бактерии или животни, преминавайки към трофичните мрежи. Тогава минералите ще бъдат отделени или освободени от смъртта на организма.

характеристики

Седиментарните цикли представляват един от трите типа биогеохимични цикли и се характеризират, тъй като основната матрица за съхранение е литосферата. Тези цикли имат своя дисциплина на изучаване, наречена седиментология.

Време за цикъл

Седиментарните цикли се характеризират, защото времето, необходимо за завършване на различните етапи, е много дълго, дори измерено в милиони години. Това е така, защото тези минерали остават вградени в скали за дълги периоди на големи дълбочини в земната кора.

Етапи на утаечните цикли

Важно е да не се изпуска от поглед, че това не е цикъл, чиито етапи следват строга последователност. Някои фази могат да се сменят или представят многократно през целия процес.

- Експозиция

Скалите, образувани на определени дълбочини в земната кора, са подложени на различни диастрофични процеси (счупвания, гънки и възвишения), които в крайна сметка ги отвеждат до или близо до повърхността. По този начин те са изложени на действието на фактори на околната среда, били те едафични, атмосферни, хидрологични или биологични.

Диастрофизмът е продукт на конвекционни движения на земната мантия. Тези движения също генерират вулканични явления, които излагат скали по-драматично.

- Изветряне

След като скалата е изложена, тя претърпя изветряне (разлагане на скалата на по-малки фрагменти), със или без промени в нейния химичен или минералогичен състав. Изветрянето е ключов фактор за образуването на почвата и може да бъде физическо, химическо или биологично.

физически

В този случай факторите, които причиняват разрушаването на скалата, не променят нейния химичен състав, а само физични променливи, като обем, плътност и размер. Това се причинява от различни физически агенти като налягане и температура. В първия случай както освобождаването на налягането, така и неговото упражняване са причини за разкъсване на скалата.

Атмосферни влияния. Източник: Принц Рой, Тайпе

Например, когато скалите излизат дълбоко в земната кора, те отделят налягане, разширяват се и се напукват. От своя страна, натрупаните в пукнатините соли също оказват натиск при прекристализация, задълбочавайки фрактурите.

В допълнение, дневните или сезонните колебания на температурата причиняват цикли на разширяване и свиване, които в крайна сметка разрушават скалите.

Химия

Това променя химическия състав на скалите в процеса на разпадане, защото действат химичните агенти. Сред тези химични агенти са включени кислород, водна пара и въглероден диоксид.

Те предизвикват различни химични реакции, които влияят върху сцеплението на скалата и я трансформират, включително окисляване, хидратация, карбонизация и разтваряне.

биологичен

Биологичните агенти действат чрез комбинация от физични и химични фактори, включително налягане, триене и други сред първите. Докато като химически агенти са секретите на киселини, основи и други вещества.

Например, растенията са много ефективни агенти за атмосферни влияния, разграждайки скалите с корените си. Това се дължи както на физическото действие на радикалния растеж, така и на секретите, които отделят.

- Ерозия

Ерозията действа както директно върху скалата, така и върху продуктите от атмосферни влияния, включително образуваната почва. От друга страна, той включва транспортирането на ерозирания материал, като същият ерозиращ агент е транспортното средство и може да бъде както вятър, така и вода.

Ерозия. Източник: Карл Уикоф

Гравитационната ерозия се отбелязва също, когато изместването на материала и износването се извършва по стръмни склонове. При ерозивния процес материалът се фрагментира на още по-малки минерални частици, податливи на транспорт на дълги разстояния.

Вятър

Ерозивното действие на вятъра се упражнява както чрез влачене, така и от износване, което от своя страна упражнява влезлите частици върху други повърхности.

вода

Водната ерозия действа както от физическото действие на въздействието на дъждовната вода или повърхностните течения, така и от химическото въздействие. Краен пример за ерозивния ефект на валежите е киселинният дъжд, особено върху варовити скали.

- Транспорт

Минералните частици се транспортират от агенти като вода, вятър или гравитация на дълги разстояния. Важно е да се вземе предвид, че всяко транспортно средство има определена товароносимост по отношение на размера и количеството на частиците.

Чрез гравитацията могат да се движат дори големи, дори леко изветрени скали, докато вятърът носи много малки частици. Освен това средата определя разстоянието, тъй като гравитацията пренася големи скали на къси разстояния, докато вятърът измества малки частици на огромни разстояния.

Водата от своя страна може да транспортира широк спектър от размери на частиците, включително големи скали. Този агент може да пренася частиците на къси или изключително дълги разстояния, в зависимост от скоростта на потока.

- Утаяване и натрупване

Състои се от отлагане на транспортирания материал, поради намаляване скоростта на транспортните средства и гравитацията. В този смисъл може да възникне флувиално, приливно или сеизмично утаяване.

Утаяване. Източник: Calogerogalati

Тъй като релефът на Земята се състои от градиент, който преминава от максимална надморска височина до морското дъно, тук се случва най-голямото утаяване. С течение на времето слоевете от утайката се натрупват един върху друг.

- Разтворимост, абсорбция и биологично освобождаване

След настъпване на изветрянето на скалния материал разтварянето на освободените минерали и усвояването им от живи същества е възможно. Това усвояване може да се извърши от растения, бактерии или дори директно от животни.

Растенията се консумират от тревопасните, а от месоядните и всички от разлагащите се, като минералите стават част от трофичните мрежи. По същия начин има бактерии и гъбички, които директно абсорбират минерали и дори животни, като макави, които консумират глина.

- Литификация

Цикълът завършва с фазата на литификация, тоест с образуването на нова скала. Това се случва, когато минералите се утаяват, образувайки последователни слоеве, които се натрупват оказвайки огромен натиск.

Слоевете по-дълбоко в кората се уплътняват и циментират, образувайки твърда скала и тези слоеве отново ще бъдат подложени на диастрофични процеси.

Уплътняването

Продуктите от налягането, упражнявано от утайковите слоеве, които се трупат в последователните фази на утаяване, долните слоеве се уплътняват. Това означава, че порите или пространствата, които съществуват между частиците на утайката, се намаляват или изчезват.

циментиране

Този процес се състои в отлагането на циментиращи вещества между частиците. Тези вещества като калцит, оксиди, силициев диоксид и други кристализират и циментират материала в твърда скала.

Примери за утаечни цикли

- Седиментарен цикъл на сярата

Сярата е основен компонент на някои аминокиселини като цистин и метионин, както и витамини като тиамин и биотин. Нейният седиментен цикъл включва газова фаза.

Този минерал влиза в цикъла поради изветрянето на скалите (шисти и други утаечни скали), разлагането на органични вещества, вулканичната активност и индустриалния принос. Също добивът, добивът на нефт и изгарянето на изкопаеми горива са източници на сяра в цикъла.

Формите на сяра в тези случаи са сулфати (SO4) и сероводород (H2S); сулфатите са както в почвата, така и разтворени във вода. Сулфатите се абсорбират и асимилират от растенията чрез корените им и преминават към трофичните мрежи.

Когато организмите умират, бактериите, гъбичките и други разградители действат, отделяйки сяра под формата на сероводороден газ, който преминава в атмосферата. Сероводородът се окислява бързо чрез смесване с кислород, образувайки сулфати, които се утаяват в земята.

Сярна бактерия

Анаеробните бактерии действат в блатната утайка и като цяло при разграждането на органичната материя. Тези процеси образуват SO4 газообразен H2S, който се отделя в атмосферата.

Киселинен дъжд

Образува се поради прекурсори като H2S, излъчвани в атмосферата от промишлеността, серни бактерии и вулканични изригвания. Тези прекурсори реагират с водна пара и образуват SO4, който след това се утаява.

- Седиментарен калциев цикъл

Калцият се намира в утаените скали, образувани на морското дъно и езерните корита, благодарение на приноса на организмите, осигурени с варовити черупки. По подобен начин има свободен йонизиран калций във вода, както в океаните на дълбочина по-голяма от 4500 м, където се разтваря калциев карбонат.

Скалите, богати на калций, като варовик, доломит и флуорит, се изветряват и отделят калций. Дъждовната вода разтваря атмосферния CO2, което води до въглеродна киселина, която улеснява разтварянето на варовикови скали, отделяйки HCO 3– и Ca 2+.

Калцият в тези химични форми се пренася от дъждовна вода в реки, езера и океани. Това е най-изобилният катион в почвата, от който растенията го абсорбират, докато животните го вземат от растения или директно се разтварят във вода.

Калцият е съществена част от черупките, екзоскелетите, костите и зъбите, така че когато умре, той се реинтегрира в околната среда. В случая на океаните и езерата, тя се отлага на дъното и процесите на литификация образуват нови варовити скали.

- Седиментарен калиев цикъл

Калият е основен елемент в клетъчния метаболизъм, тъй като той играе релевантна роля в осмотичната регулация и фотосинтезата. Калият е част от минералите в почвата и скалите, като глинести почви, богати на този минерал.

Процесите на изветряне отделят водоразтворими калиеви йони, които могат да бъдат абсорбирани от корените на растенията. Хората също добавят калий в почвата като част от практиките за торене на културите.

Чрез зеленчуци калият се разпределя в трофични мрежи и след това с действието на разлагащите се връща в почвата.

- Седиментарен цикъл на фосфор

Основните фосфорни запаси са в морските утайки, почвите, фосфатните скали и гуано (екскременти на морски птици). Нейният седиментен цикъл започва с фосфатни скали, които при атмосферни влияния и ерозия отделят фосфати.

По същия начин хората влагат допълнителни количества фосфор в почвата, като прилагат торове или торове. Фосфорните съединения се пренасят заедно с останалата част от утайките при дъжд към водните течения и оттам към океана.

Тези съединения отчасти седиментират, а друга част се включва в морските хранителни мрежи. Една от бримките на цикъла възниква, когато фосфор, разтворен в морска вода, се консумира от фитопланктон, това от своя страна от рибата.

След това рибата се консумира от морски птици, чиито екскременти съдържат големи количества фосфор (гуано). Гуано се използва от хората като органичен тор за осигуряване на фосфор на културите.

Фосфорът, който остава в морската утайка, претърпява литификационни процеси, образувайки нови фосфатни скали.

- Седиментарен цикъл на тежките метали

Тежките метали включват някои, които изпълняват основни функции за живота, като желязо, и други, които могат да станат токсични, като живак. Сред тежките метали има повече от 50 елемента като арсен, молибден, никел, цинк, мед и хром.

Някои като желязото са в изобилие, но повечето от тези елементи се намират в сравнително малки количества. От друга страна, в биологичната фаза на техния седиментен цикъл те могат да се натрупват в живи тъкани (биоакумулиране).

В този случай, тъй като те не са лесни за изхвърляне, натрупването им се увеличава по хранителните вериги, причинявайки сериозни здравословни проблеми.

Източници

Тежките метали идват от природни източници, поради скалното изветряне и ерозия на почвата. Има и важен антропен принос чрез индустриални емисии, изгаряне на изкопаеми горива и електронни отпадъци.

Общ утаечен цикъл

Най-общо тежки метали следват утаечен цикъл, който започва от основния им източник, който е литосферата, и те преминават през атмосферата, хидросферата и биосферата. Процесите на изветряне освобождават тежки метали в земята и от там те могат да замърсят водата или да нахлуят в атмосферата чрез вятър от прах.

Вулканичната активност също допринася за отделянето на тежки метали в атмосферата и дъждът ги пренася от въздуха към земята и от това към водни тела. Междинните източници образуват цикли в цикъла поради гореспоменатите човешки дейности и навлизането на тежки метали в хранителни мрежи.

Препратки

1. Calow, P. (Ed.) (1998). Енциклопедия по екология и управление на околната среда.
2. Christopher R. and Fielding, CR (1993). Преглед на последните изследвания във флуиалната седиментология. Седиментарна геология.
3. Margalef, R. (1974). Екология. Омега издания.
4. Márquez, A., García, O., Senior, W., Martínez, G., González, A. и Fermín. I. (2012). Тежки метали в повърхностни утайки на река Ориноко, Венецуела. Бюлетин на Океанографския институт на Венецуела.
5. Милър, Г. и TYLER, JR (1992). Екология и околна среда. Grupo Редакция Iberoamérica SA de CV
6. Rovira-Sanroque, JV (2016). Замърсяване с тежки метали в седиментите на река Ярама и биоасимилирането му от тубифициди (Annelida: Oligochaeta, Tubificidae). Докторска дисертация. Факултет по биологични науки, Комплутенски университет в Мадрид.
7. Odum, EP и Warrett, GW (2006). Основи на екологията. Пето издание. Thomson.