Шөгінді процесі және геологиялық құрылымға материалдың қосылуы

Кіріспе

Шөгінділер, топырақ және тау жыныстары жер бедеріне немесе құрлық массасына қосылатын геологиялық процесс.

Шөгінділер, топырақ және тау жыныстары жер бедеріне немесе құрлық массасына қосылатын геологиялық процесс – шөгінді. Жел, мұз, су және гравитация бұрын ыдыраған жер беті материалдарын тасымалдайды, олар сұйықтықтағы жеткілікті кинетикалық энергияны жоғалтқанда шөгінді қабаттарын құрастырып жиналады. Бұл шөгіндіні тасымалдауға жауапты күштер гравитация және үйкеліс күштерін жеңуге жеткіліксіз болғанда, қозғалысқа кедергі туғызады; бұл нөлдік нүкте гипотезасы деп аталады. Шөгінді органикалық материалдан немесе химиялық процестерден жиналатын шөгінділерді де білдіруі мүмкін. Мысалы, саз теңіз планктонының микроскопиялық кальций карбонаты қаңқаларынан жартылай құралған, олардың жиналуы химиялық процестерді (диагенез) қосымша кальций карбонатын шөгіндіруге итермелейді. Сол сияқты, көмірдің қалыптасуы анаэробты жағдайда, негізінен өсімдіктерден алынған органикалық материалдың жиналуынан басталады.

Нөлдік нүкте гипотезасы

Нөлдік нүкте гипотезасы шөгінділердің жағалау профилі бойымен оның ұсақтығына сәйкес қалай жиналатынын түсіндіреді. Бұл гидравликалық энергияның әсерінен болады, нәтижесінде шөгінді бөлшектерінің ұсақтығы теңізге қарай кемиді, немесе әрбір түйірше үшін сұйықтық күші гравитацияға тең болады. Бұл тұжырымды "белгілі бір ұсақтықтағы шөгінді профиль бойымен сол шөгінді түйіршесіне әсер ететін толқындар мен ағымдармен тепе-теңдікке келетін орынға жылжуы мүмкін" деп түсіндіруге болады. Бұл сұрыптау механизмі профильдің төменгі беткейінің гравитациялық күшімен және ағымның асимметриясынан туындайтын күштердің әсерін біріктіреді; таза көліктің жоқтығы байқалатын орын нөлдік нүкте деп аталады және ол алғаш рет 1889 жылы Корнальямен ұсынылды. "Толқындардың құрлыққа қарай күшті соққысы, толқынның ар жағында бұрқасын немесе айналдырғыш құйылыс тудырады, егер құрлыққа қарайғы ағын сақталса, бұл бұрқасын толқынның ар жағында тұрады. Ағын кері бұрылғанда, бұрқасын су түбінен жоғары лақтырылады және бұрқасыннан пайда болған ұсақ шөгінділердің бұлты толқыннан жоғары орналасқан су қабатына шығарылады, содан кейін шөгінді бұлты толқынның жағадан шығу соққысымен теңізге қарай жылжиды". Басым дауылдық толқын энергиясы сыртқы бекетке оңтүстік бағыттан шексіз жетеді, ал ішкі бекетте тыныш орта бар, бірақ жергілікті бекеттік желдер беттік ағымдар мен толқындар тудырады, бұл теңіз шөгінділеріне әсер етеді. Кейінгі мұздық кезеңдердегі лесс шөгінділері мыңдаған жылдар бойы жанартаулық жарықтарды толтырып, нәтижесінде Акароа бекетінде шөгінділердің негізгі түрлері болып вулкандық базальт пен лесс пайда болды. 2-сурет. Акароа бекетінің картасы, бекеттің орталық осіне қарай батиметриясының артуымен шөгінділердің ұсаруын көрсетеді. Hart және авторлардың еңбектерінен алынған (2009) және Кантербери университетінің Environment Canterbury келісімшарты бойынша. Сұйықтық күшінің күшеюі ұсақтығының артуымен сапалық түрде байланысты. "Бұл байланыс Бохай шығанағының (Қытай) төмен энергиялы сазды тасқындық жазықтарында, түбі сазды Jiangsu (Қытай) жағалауының орташа ортасында және The Wash (Ұлыбритания) жоғары энергиялы жағалауының құмды жазықтарында көрсетілді". Бұл зерттеулер әртүрлі гидродинамикалық энергия деңгейлерінде, сондай-ақ эрозиялық және аккрециялық жазықтарда нөлдік нүкте теориясының нақты дәлелдерін көрсетеді. Кирби Р. (2002) бұл тұжырымды одан әрі дамытып, ұсақ бөлшектердің әуеде тоқтатылып, қайта өңделетінін, ал негізгі екі жаққыш және қарыншалы қабыршақтардың қалдық шөгінділері төмендегі ұсақ субстраттан бөлінетінін түсіндіреді, толқындар мен ағымдар осы шөгінділерді су тасқыны аймағында тізбекті қырқалар құру үшін жинақтайды, олар көбінесе жағалауға қарай және жағалау бойымен итеріледі. Тізбекті қырқалар жағалаудың кез келген деңгейінде кездеседі және негізінен эрозиялық режимді сипаттайды. Геоморфологтар, инженерлер, үкіметтер және жоспарлаушылар жағажайларды толықтыру, құрылысқа рұқсат беру немесе жағалауды қорғау құрылыстарын салу сияқты міндеттерді орындағанда нөлдік нүкте гипотезасымен байланысты процестер мен нәтижелерді білуі керек. Себебі шөгіндінің ұсақтығын талдау жағалау динамикасы өзгертілген жағдайда эрозия немесе аккреция жылдамдықтарын болжауға мүмкіндік береді. Жоспарлаушылар мен басқарушылар жағалау ортасы динамикалық екенін және кез келген жағалау профилін өзгертуді іске асыру алдында контексттік ғылымды бағалау қажет екенін де білуі керек. Осылайша, теориялық зерттеулер, зертханалық тәжірибелер, сандық және гидравликалық модельдер жағалаудың дрейфі мен шөгінділердің жинақталуына қатысты сұрақтарға жауап беруге тырысады, нәтижелерді оқшау қарастырмау керек және кез келген жоспарлау немесе басқару шешімін толықтыру үшін тек сапалық байқау деректерінің мол көлемі қолданылуы керек.

The null point hypothesis explains how sediment is deposited throughout a shore profile according to its grain size. This is due to the influence of hydraulic energy, resulting in a seaward fining of sediment particle size, or where fluid forcing equals gravity for each grain size. The concept can also be explained as "sediment of a particular size may move across the profile to a position where it is in equilibrium with the wave and flows acting on that sediment grain". This sorting mechanism combines the influence of the down slope gravitational force of the profile and forces due to flow asymmetry; the position where there is zero net transport is known as the null point and was first proposed by Cornaglia in 1889. "The relatively strong onshore stroke of the waveforms an eddy or vortex on the lee side of the ripple, provided the onshore flow persists, this eddy remains trapped in the lee of the ripple. When the flow reverses, the eddy is thrown upwards off the bottom and a small cloud of suspended sediment generated by the eddy is ejected into the water column above the ripple, the sediment cloud is then moved seaward by the offshore stroke of the wave." The predominant storm wave energy has unlimited fetch for the outer harbour from a southerly direction, with a calmer environment within the inner harbour, though localised harbour breezes create surface currents and chop influencing the marine sedimentation processes. Deposits of loess from subsequent glacial periods have in filled volcanic fissures over millennia, resulting in volcanic basalt and loess as the main sediment types available for deposition in Akaroa Harbour

[[File: Akaroa Harbour jpeg. png|thumb|Figure 2. Map of Akaroa Harbour showing a fining of sediments with increased bathymetry toward the central axis of the harbour. Taken from Hart et al. (2009) and the University of Canterbury under the contract of Environment Canterbury. qualitatively correlated increasing intensity of fluid forcing with increasing grain size. "This correlation was demonstrated at the low energy clayey tidal flats of Bohai Bay (China), the moderate environment of the Jiangsu coast (China) where the bottom material is silty, and the sandy flats of the high energy coast of The Wash (U. K.)." This research shows conclusive evidence for the null point theory existing on tidal flats with differing hydrodynamic energy levels and also on flats that are both erosional and accretional. Kirby R. (2002) takes this concept further explaining that the fines are suspended and reworked aerially offshore leaving behind lag deposits of the main bivalve and gastropod shells separated out from the finer substrate beneath, waves and currents then heap these deposits to form chenier ridges throughout the tidal zone, which tend to be forced up the foreshore profile but also along the foreshore. Cheniers can be found at any level on the foreshore and predominantly characterise an erosion dominated regime. Geomorphologists, engineers, governments and planners should be aware of the processes and outcomes involved with the null point hypothesis when performing tasks such as beach nourishment, issuing building consents or building coastal defence structures. This is because sediment grain size analysis throughout a profile allows inference into the erosion or accretion rates possible if shore dynamics are modified. Planners and managers should also be aware that the coastal environment is dynamic and contextual science should be evaluated before the implementation of any shore profile modification. Thus theoretical studies, laboratory experiments, numerical and hydraulic modelling seek to answer questions pertaining to littoral drift and sediment deposition, the results should not be viewed in isolation and a substantial body of purely qualitative observational data should supplement any planning or management decision.