Шөгінділер және олардың жіктелуі

Кіріспе

Жер бетіне шөгіп қалған қатты бөлшектер.

Седимент – ауа райы мен эрозия әрекеттерінен ыдырап, содан кейін жел, су немесе мұздың күшімен, немесе бөлшектерге гравитация күшінің әсерінен тасымалданатын табиғи материал. Мысалы, құм мен лай өзен суында ерітіліп, теңіз түбіне тұнбалану арқылы орналасуы мүмкін; олар көмілсе, литификация процесі арқылы құмтас пен лайлы тасқа (тұнбалық тау жыныстарына) айналуы мүмкін. Седименттер көбінесе сумен (флювиалды процестер), сондай-ақ желмен (эолиандық процестер) және мұздықтармен тасымалданады. Жағажай құмдары мен өзен арналарындағы шөгінділер – флювиалды тасымалдау мен жиналудың мысалдары, бірақ шөгінділер көлдердегі және мұхиттардағы ақырын қозғалатын немесе тоқтаған судан да жиі шөгеді. Шөлдегі құмды төбелер мен лесс – эолиандық тасымалдау мен жиналудың мысалдары. Мұздық мореналық шөгінділер мен тіл – мұзбен тасымалданған шөгінділер.

Жіктеу

Тұнбалар олардың ұсақтығына, пішініне және құрамына сәйкес жіктелуі мүмкін.

Дәннің мөлшері

Шөгіндінің мөлшері "Фи" шкаласы деп аталатын 2-ге негізделген шкала бойынша өлшенеді, бұл шкала бөлшектерді "коллоидтан" бастап "боулдерге" дейін өлшемдері бойынша жіктейді. φ шкаласы Өлшем диапазоны (метрмен) Өлшем диапазоны (дюйммен) Агрегат классы (Wentworth) Басқа атаулар < −8 > 256 мм > 10.1 дюйм Боулдер −6-дан −8-ге дейін 64–256 мм 2.5–10.1 дюйм Көмір −5-тен −6-ға дейін 32–64 мм 1.26–2.5 дюйм Өте ірі қиыршық тас Қиыршық тас −4-тен −5-ке дейін 16–32 мм 0.63–1.26 дюйм Ірі қиыршық тас Қиыршық тас −3-тен −4-ке дейін 8–16 мм 0.31–0.63 дюйм Орташа қиыршық тас Қиыршық тас −2-ден −3-ке дейін 4–8 мм 0.157–0.31 дюйм Жұқа қиыршық тас Қиыршық тас −1-ден −2-ге дейін 2–4 мм 0.079–0.157 дюйм Өте жұқа қиыршық тас Гранула 0-ден −1-ге дейін 1–2 мм 0.039–0.079 дюйм Өте ірі құм 1-ден 0-ге дейін 0.5–1 мм 0.020–0.039 дюйм Ірі құм 2-ден 1-ге дейін 0.25–0.5 мм 0.010–0.020 дюйм Орташа құм 3-тен 2-ге дейін 125–250 мкм 0.0049–0.010 дюйм Жұқа құм 4-тен 3-ке дейін 62.5–125 мкм 0.0025–0.0049 дюйм Өте жұқа құм 8-ден 4-ке дейін 3.9–62.5 мкм 0.00015–0.0025 дюйм Силт Тін > 8 < 3.9 мкм < 0.00015 дюйм Клей Тін > 10 < 1 мкм < 0.000039 дюйм Коллоид Тін

Пішіні

Бөлшектердің пішіні үш параметрмен сипатталады. Форма – бөлшектің жалпы пішіні, оның ішінде шар, жалпақ немесе таяқша тәрізді пішіндер жиі кездеседі. Дөңгелектілік – дән бұрыштарының өткірлігін көрсететін өлшем. Бұл, жақсы дөңгеленген, тегіс бұрыштар мен жиектері бар дәндерден бастап, өткір бұрыштар мен жиектері бар, нашар дөңгеленген дәндерге дейін өзгереді. Соңында, беттік текстура – дән бетіндегі сызаттар, ойықтар немесе қырлар сияқты ұсақ ерекшеліктерді сипаттайды.

Дөңгелектілігі

Дөңгелектілік бөлшектің жиектері мен бұрыштарының өткірлігін сипаттайды. Оны дәл өлшеу үшін күрделі математикалық формулалар жасалған, бірақ оларды қолдану қиын, сондықтан көптеген геологтар дөңгелектілікті салыстыру кестелері арқылы бағалайды. Көбінесе қолданылатын сипаттамалық терминдер: өте өткір, өткір, шала өткір, шала дөңгелек, дөңгелек, өте дөңгелек – дөңгелектіліктің күшейе түсуімен.

Жер бетінің пішіні

Жер бетінің текстурасы дәннің ұсақ өлшемді ерекшеліктерін, мысалы, шұңқырларды, жарықтарды, тік қырларды және сызаттарды сипаттайды. Бұл ерекшеліктер көбінесе кварц түйіршіктерінде бағаланады, себебі олар беткі белгілерін ұзақ сақтайды. Жер бетінің текстурасы жылтырағаннан бастап тоңғанға дейін өзгеріп, дәннің тасымалдану тарихын көрсете алады; мысалы, тоңған түйіршіктер жел арқылы тасымалданатын эолдық шөгінділерге тән. Мұндай ерекшеліктерді бағалау үшін көбінесе сканерлік электронды микроскопты пайдалану қажет.

Тұнбаларды тасымалдау

Шөгіндіні тасымалдау, оны тасымалдайтын ағымның күшіне, сондай-ақ оның мөлшеріне, көлеміне, тығыздығына және пішініне байланысты жүзеге асады. Күшті ағындар бөлшектің жоғары көтерілуіне және сүйрелуіне ықпал етеді, оның қозғалуына себеп болады, ал ірі немесе тығыз бөлшектер ағын арқылы төмен түсуі мүмкін.

Эолдық процестер: жел

Жел ұсақ шөгінділерді тасымалдайды, соның салдарынан құм төбелері мен топырақ ауадағы шаңнан пайда болады.

Мұздық процестер

Мұздықтар әртүрлі өлшемдегі шөгінділерді тасымалдайды және оларды мореналарда жинақтайды.

Массалық тепе-теңдік

Көліктегі шөгінді мен төсекке шөгіну арасындағы жалпы тепе-теңдік Экнер теңдеуімен сипатталады. Бұл теңдеу төсек биіктігінің шөгіну арқасында арту жылдамдығы, ағыннан түсетін шөгінді мөлшеріне пропорционалды екенін көрсетеді. Ағынның қуатындағы өзгерістер ағынның шөгінді тасымалдау қабілетін өзгертетіндіктен, бұл теңдеу маңызды, және бұл өзгерістер өзен бойында байқалатын эрозия мен шөгіну үлгілерінде көрінеді. Бұл құбылыс жергілікті сипатқа ие болуы мүмкін, мысалы, тастардың артында ағын жылдамдалатын ойыстар немесе өзен иілімінің ішкі бетінде шөгінді жиналуы. Эрозия мен шөгіну аймақтық деңгейде де жүзеге асуы мүмкін; эрозия бөгеттің алынуы немесе базалық деңгейдің төмендеуі салдарынан пайда болады. Ал шөгіну, өзеннің кеңейіп, барлық шөгіндісін жинауына себеп болатын бөгет салу немесе базалық деңгейдің көтерілуі нәтижесінде туындауы мүмкін.

Жағалаулар мен терең емес теңіздер

Теңіздер, мұхиттар және көлдер уақыт өте келе шөгінділерді жинақтайды. Бұл шөгінділер құрлықта пайда болған материалдан (терригенді материал), немесе су қоймасында пайда болған шөгінділерден (көбінесе биологиялық) тұруы мүмкін. Терригенді материалды көбінесе жақын жердегі өзендер мен арналар немесе қайта өңделген теңіз шөгінділері (мысалы, құм) жеткізеді. Ашық мұхиттың ортасында шөгінділердің жиналуына негізінен өлген организмдердің экзоскелеттері жауапты. Шөгінділердің жиналу нәтижесінде пайда болған шөгінді тау жыныстары, су қоймасында өмір сүрген және шөгінділермен жабылған организмдердің қазба қалдықтарын қамтуы мүмкін. Көл төбіндегі, тау жынысына айналмаған шөгінділерді пайдаланып, бұрынғы климат жағдайларын анықтауға болады.

Эрозия және ауыл шаруашылығы шөгінділерінің өзендерге ағылуы

Тропикалық орманды кесу, өртеу және көшіп-қоныс шаруашылығы жоғары мөлшердегі шөгінділердің себебі болып табылады. Жер бетінен өсімдіктер жойылғанда және барлық тірі организмдер күйдірілгенде, жоғарғы топырақ жел және су эрозиясына осал болады. Жер шарының көптеген аймақтарында елдің бүкіл секторлары тозуға бейімделген. Мысалы, Мадагаскардың орталық биік жазығы, елдің жер аумағының шамамен 10 пайызын құрайды, мұнда жердің көп бөлігі өсімдіксіз қалған, ал жер астындағы топыраққа "лавака" деп аталатын ерекше шағырлар пайда болған. Бұл шағырлар әдетте кең, ұзын және терең болады. Кейбір аймақтарда бір шаршы километрге 150-ге дейін лавака кездеседі, ал лавакалар өзендермен шығарылатын барлық шөгінділердің 84% құрауы мүмкін. Бұл шөгіндінің нәтижесінде өзендердің түсі қоңыр-қызыл түске айналып, балықтардың қырылуына әкеледі. Сонымен қатар, өзен алабының шөгінділенуі шөгінділерді басқару және шөгінділерді жинауға байланысты шығыстарды білдіреді. Еуропалық Одақ және Ұлыбританияда су эрозиясынан туындаған шамамен 135 миллион м3 жинақталған шөгінділерді жоюға кеткен шығын жылына 2,3 миллиардтан (€) асып, елдер арасында үлкен аймақтық айырмашылықтар байқалады. Эрозия заманауи шаруашылық аймақтарында да маңызды мәселе болып табылады, онда бір түрлі дақылды өсіру және жинау үшін жергілікті өсімдіктер алынып тасталғандықтан топырақ қолдаусыз қалған. Бұл аймақтардың көпшілігі өзендер мен арналарға жақын орналасқан. Эрозияға байланысты топырақтың жоғалуы пайдалы егістік жерлерді азайтады, шөгінді жүктемесін арттырады және антропогендік тыңайтқыштардың өзен жүйесіне таралуына ықпал етеді, бұл эвтрофикацияға алып келеді. Шөгінді жеткізілім коэффициенті (SDR) – бұл жалпы эрозияның (қабаттық, шағырлық, арықтық және өзен эрозиясы) өзеннің төменгі ағысына жеткізілетін үлесі. Шөгінділердің тасымалдануы мен шөгінділенуі WaTEM/SEDEM сияқты шөгінді тарату модельдерімен модельделуі мүмкін. Еуропада WaTEM/SEDEM моделінің бағалауынша, шөгінді жеткізілім коэффициенті шамамен 15% құрайды.

Жағалаудың дамуы және коралл рифтері маңындағы шөгінділер

Коралл рифтері маңындағы су алабының дамуы – шөгінділерге байланысты кораллдардың стрессіне басты себепкер болады. Су алабындағы табиғи өсімдік жамылғысын дамыту мақсатында жерді жою, оны жел мен жауын-шашынның әсеріне ұшыратады. Нәтижесінде, ашық қалған шөгінділер эрозияға бейімделіп, жауын-шашын кезінде теңіз ортасына көп мөлшерде түседі. Шөгінділер кораллдарға түрлі жағынан кері әсер етеді, мысалы, оларды физикалық түрде жауып, бетін сырғытып, кораллдарды шөгінділерді тазалауға энергия жұмсауға мәжбүр етеді, сондай-ақ балдырлардың өрбуіне себеп болады, бұл жас кораллдардың (полиптердің) орналасуына арналған теңіз түбіндегі кеңістікті азайтады. Теңіздің жағалау аймақтарына шөгінділер енген кезде, шөгінді шығару орындарына жақын теңіз түбіне тән құрлықтан, теңізден және органикалық көздерден келген шөгінділердің арақатынасы өзгереді. Сонымен қатар, шөгіндінің көзі (құрлық, мұхит немесе органикалық) аймақтың ұсақ немесе ірі бөлшекті шөгінділерінің орташа мөлшерімен байланысты болғандықтан, шөгінді бөлшектерінің мөлшері құрлықтан (әдетте ұсақ), теңізден (әдетте ірі) және органикалық (жасына байланысты өзгеретін) шөгінділердің салыстырмалы мөлшеріне қарай өзгереді. Теңіз шөгінділерінің осы өзгерістері су қабатындағы шөгінділердің мөлшерін және шөгінділерге байланысты кораллдардың стрессін сипаттайды.

Биологиялық факторлар

2020 жылдың шілдесінде теңіз биологтары Оңтүстік Тынық мұхитының айналымында (SPG) ("океандағы ең өлі нүкте") теңіз түбінен 250 фут тереңдікте, 101,5 миллион жылға дейін созылған, органикалық заттарға кедей шөгінділерде, "шарты түрде тоқтатылған өмірлік белсенділік" күйіндегі аэробты микроорганизмдерді (көбінесе) тапқанын хабарлады. Бұл – ең ұзақ өмір сүрген тірі организмдер болуы мүмкін.