Введение

Твердые частицы, отлагающиеся на поверхности суши.

Осадок – это природный материал, образующийся в результате процессов выветривания и эрозии и впоследствии переносимый ветром, водой или льдом, либо силой гравитации, действующей на частицы. Например, песок и ил могут переноситься во взвешенном состоянии в речной воде и, достигая морского дна, отлагаться в результате седиментации; при захоронении они могут в конечном итоге превратиться в песчаник и алеврит (осадочные породы) посредством литификации. Осадки чаще всего переносятся водой (флювиальные процессы), но также ветром (эолические процессы) и ледниками. Пески пляжей и отложения речных русел являются примерами флювиального транспорта и отложения, хотя осадок также часто оседает из медленно движущейся или стоячей воды в озерах и океанах. Пустынные песчаные дюны и лёсс – примеры эолических процессов переноса и отложения. Ледниковые морены и отложения морен являются осадками, переносимыми льдом.

Классификация

Осадок классифицируется по размеру зерен, форме зерен и составу.

Размер зерна

Размер осадочных частиц измеряется по логарифмической шкале с основанием 2, называемой шкалой "Фи", которая классифицирует частицы по размеру от "коллоида" до "валуна". φ шкала Диапазон размеров (метрический) Диапазон размеров (дюймы) Класс агрегата (Wentworth) Другие названия < −8 > 256 мм > 10.1 дюйма Валун −6 to −8 64–256 мм 2.5–10.1 дюйма Галька −5 to −6 32–64 мм 1.26–2.5 дюйма Крупная галька Щебень −4 to −5 16–32 мм 0.63–1.26 дюйма Средняя галька Щебень −3 to −4 8–16 мм 0.31–0.63 дюйма Мелкая галька Щебень −2 to −3 4–8 мм 0.157–0.31 дюйма Очень мелкая галька Гранулы 0 to −1 1–2 мм 0.039–0.079 дюйма Очень крупный песок 1 to 0 0.5–1 мм 0.020–0.039 дюйма Крупный песок 2 to 1 0.25–0.5 мм 0.010–0.020 дюйма Средний песок 3 to 2 125–250 мкм 0.0049–0.010 дюйма Мелкий песок 4 to 3 62.5–125 мкм 0.0025–0.0049 дюйма Очень мелкий песок 8 to 4 3.9–62.5 мкм 0.00015–0.0025 дюйма Ил 9 to 8 < 3.9 мкм < 0.00015 дюйма Глина Ил > 10 < 1 мкм < 0.000039 дюйма Коллоид Ил

Форма

Форма частиц может быть определена по трем параметрам. Форма – это общая геометрия частицы, которую обычно описывают как сферическую, пластинчатую или стержневидную. Круглость характеризует остроту углов зерна, варьируя от хорошо округлых зерен с гладкими углами и краями до плохо округлых зерен с острыми углами и краями. Наконец, текстура поверхности описывает особенности мелкого масштаба, такие как царапины, углубления или гребни на поверхности зерна.

Круглость

Круглость характеризует остроту граней и углов частицы. Для её точного измерения разработаны сложные математические формулы, однако их сложно применять, и большинство геологов оценивают круглость по таблицам сравнения. Обычно используются следующие описательные термины, отражающие возрастающую степень округлости: от очень угловатого, угловатого, субуглового, слабоокруглого, округлого до сильноокруглого.

Текстура поверхности

Текстура поверхности описывает мелкомасштабные особенности зерна, такие как углубления, трещины, гребни и царапины. Эти особенности чаще всего оцениваются на кварцевых зернах, поскольку они длительное время сохраняют следы своей поверхности. Текстура поверхности может варьироваться от полированной до матовой и позволяет судить об истории транспортировки зерна; например, матовые зерна особенно характерны для эолических отложений, переносимых ветром. Для оценки этих особенностей часто требуется использование сканирующего электронного микроскопа.

Транспорт осадков

Осадок переносится в зависимости от силы потока, который его транспортирует, а также от его размера, объема, плотности и формы. Более сильные потоки увеличивают подъемную силу и сопротивление, действующие на частицу, что приводит к ее подъему, в то время как более крупные или плотные частицы с большей вероятностью оседают в потоке.

Эолийские процессы: ветер

Ветер вызывает перенос мелкого осадочного материала и формирование полей песчаных дюн и почв из пыли, переносимой с воздухом.

Ледниковые процессы

Ледники переносят широкий спектр размеров обломочного материала и отлагают его в моренных отложениях.

Массовый баланс

Общий баланс между взвешенным осадочным материалом и осадочным материалом, отлагающимся на дне, описывается уравнением Экнера. Это выражение утверждает, что скорость увеличения высоты русла за счет отложения пропорциональна количеству осадка, выпадающего из потока. Важность этого уравнения заключается в том, что изменения мощности потока влияют на его способность переносить осадочный материал, что отражается в наблюдаемых закономерностях эрозии и осаждения в русле реки. Эти процессы могут быть локализованными, возникая даже из-за небольших препятствий; примерами служат воронки размыва за валунами, где поток ускоряется, и отложение на внутренней стороне меандрированных изгибов. Эрозия и осаждение могут носить и региональный характер; эрозия может происходить при удалении плотины и понижении уровня истока. Осаждение может происходить при строительстве плотины, вызывающем затор и отложение всего переносимого материала, или при повышении уровня истока.

Берега и мелководье

С течением времени в морях, океанах и озерах накапливаются осадки. Осадки могут состоять из терригенного материала, который образуется на суше, но может отлагаться как в наземных, так и в морских или озерных условиях, либо из осадков (часто биологического происхождения), формирующихся непосредственно в водной среде. Терригенный материал часто поступает из близлежащих рек и ручьев или представляет собой переотложенные морские осадки (например, песок). В открытом океане основную роль в накоплении осадков играют экзоскелеты мертвых организмов. Отложенные осадки являются источником осадочных пород, которые могут содержать окаменелости обитателей водной среды, погребенных под накопившимися осадками после смерти. Осадки на дне озер, не превратившиеся в горные породы, могут использоваться для определения климатических условий прошлого.

Эрозия и подача сельскохозяйственных осадков в реки

Одной из причин высокой концентрации наносов является подсечно-вырубочная система земледелия и переносные подсечно-вырубочные методы в тропических лесах. Когда поверхность земли лишается растительности и затем уничтожаются все живые организмы, верхние слои почвы становятся уязвимыми как для ветровой, так и для водной эрозии. В ряде регионов мира целые сектора стран стали подвержены эрозии. Например, на высоком центральном плато Мадагаскара, которое составляет примерно десять процентов территории страны, большая часть суши лишена растительности, и в почве образовались глубокие овраги, известные как лаваки. Они обычно широкие, длинные и глубокие. В некоторых районах насчитывается до 150 лавак на квадратный километр, и лаваки могут составлять 84% всех наносов, выносимых реками. Это заиливание приводит к изменению цвета рек до темно-красно-коричневого оттенка и гибели рыбы. Кроме того, заиливание речных бассейнов влечет за собой необходимость управления наносами и затраты на удаление ила. По оценкам, стоимость удаления 135 миллионов кубических метров накопленных наносов, вызванных только водной эрозией, вероятно, превышает 2,3 миллиарда евро (€) в год в ЕС и Великобритании, при этом наблюдаются значительные региональные различия между странами. Эрозия также является проблемой в районах современного сельского хозяйства, где удаление местной растительности для выращивания и сбора урожая одного вида сельскохозяйственной культуры оставляет почву незащищенной. Многие из этих регионов расположены вблизи рек и водотоков. Потеря почвы из-за эрозии уменьшает площадь полезных сельскохозяйственных угодий, увеличивает концентрацию наносов и может способствовать переносу антропогенных удобрений в речную систему, что приводит к эвтрофикации. Коэффициент доставки наносов (SDR) – это доля общей эрозии (между бороздами, в бороздах, овражной и русловой эрозии), которая, как ожидается, достигнет устья реки. Процессы переноса и отложения наносов можно моделировать с помощью моделей распределения наносов, таких как WaTEM/SEDEM. В Европе, по оценкам модели WaTEM/SEDEM, коэффициент доставки наносов составляет около 15%.

Развитие побережья и осаждение вблизи коралловых рифов

Развитие водосборных бассейнов вблизи коралловых рифов является основной причиной стресса кораллов, связанного с отложениями. Удаление естественной растительности в водосборном бассейне для застройки обнажает почву под воздействием ветра и осадков, что делает отложения более подверженными эрозии и попаданию в морскую среду во время дождей. Отложения могут негативно влиять на кораллы различными способами, например, физически удушая их, истирая их поверхность, заставляя кораллы тратить энергию на удаление отложений и вызывая цветение водорослей, что в конечном итоге может привести к уменьшению площади морского дна, пригодной для поселения молодняка кораллов (полипов). При поступлении отложений в прибрежные районы океана изменяется соотношение между наземными, морскими и органическими отложениями, характеризующими морское дно вблизи источников поступления отложений. Кроме того, поскольку источник отложений (то есть земля, океан или органическое происхождение) часто коррелирует с размером частиц отложений в данной области, распределение размеров частиц отложений будет меняться в зависимости от относительного вклада наземных (обычно мелких), морских (обычно крупных) и органических (изменяющихся с возрастом) отложений. Эти изменения в морских отложениях характеризуют количество отложений, находящихся во взвешенном состоянии в толще воды в любой момент времени, и стресс кораллов, связанный с отложениями.

Биологические соображения

В июле 2020 года морские биологи сообщили об обнаружении аэробных микроорганизмов (преимущественно), находящихся в состоянии "квази-подвешенной анимации", в органически бедных отложениях возрастом до 101,5 миллионов лет, на глубине 250 футов под морским дном в Южно-Тихоокеанском круговороте (SPG) ("самое безжизненное место в океане"). Эти микроорганизмы могут оказаться самыми долгоживущими формами жизни, когда-либо обнаруженными.