Введение
Классификация почв или отложений
Пыль – это зернистый материал по размеру между песком и глиной, состоящий в основном из обломков кварца. Пыль может встречаться в виде почвы (часто смешанной с песком или глиной) или в виде отложений, взвешенных в воде. Обычно в сухом состоянии пыль ощущается как мука на ощупь и не обладает пластичностью во влажном состоянии. При помещении на передние зубы (даже смешанная с частицами глины) пыль ощущается языком как зернистая. Пыль – распространенный материал, составляющий 45% средней современной грязи. Она встречается во многих речных дельтах и в виде ветровых отложений, особенно в Центральной Азии, Северном Китае и Северной Америке. Она образуется как в очень жарком климате (в результате таких процессов, как столкновение кварцевых зерен в пыльных бурях), так и в очень холодном климате (в результате таких процессов, как ледниковое дробление кварцевых зерен). Лёсс – это почва, богатая пылью, которая составляет одни из самых плодородных сельскохозяйственных земель на Земле. Однако пыль очень уязвима к эрозии и обладает плохими механическими свойствами, что затрудняет строительство на пылевых почвах. Разрушение плотины Тетон в 1976 году связывают с использованием неподходящего лёсса в ядре плотины, а разжижение пылеватых почв является значительной сейсмической опасностью. Ветровые и водные переносы пыли являются значительными формами загрязнения окружающей среды, часто усугубляемыми ненадлежащими методами ведения сельского хозяйства.
Описание
Ил – это детрит (фрагменты выветренной и эродированной породы) со свойствами, промежуточными между песком и глиной. Более точное определение ила, используемое геологами, заключается в том, что это детритные частицы размером от 1/256 до 1/16 мм (около 4 до 63 микрон). Это соответствует частицам между 8 и 4 единицами фи по шкале фи Крумбейна. Другие геологи определяют ил как детритальные частицы от 2 до 63 микрон или от 9 до 4 фи единиц. Третье определение – ил это мелкозернистый детритный материал, состоящий из кварца, а не глинистых минералов. Поскольку большинство частиц глинистых минералов меньше 2 микрон, в то время как большинство детритальных частиц размером от 2 до 63 микрон состоят из обломков кварцевых зерен, на практике наблюдается хорошее соответствие между этими определениями. Верхний предел размера 1/16 мм или 63 микрона соответствует наименьшим частицам, которые можно различить невооруженным глазом. Это также соответствует разрыву Таннера в распределении размеров частиц в осадках: частицы размером от 120 до 30 микрон редки в большинстве осадков, что указывает на физическую значимость различия между песком и илом. Как отмечалось выше, нижний предел от 2 до 4 микрон соответствует переходу от частиц, состоящих преимущественно из обломков кварцевых зерен, к частицам, состоящим преимущественно из глинистых минералов. Ассаллей и его коллеги дополнительно разделяют ил на три диапазона размеров: C (2–5 микрон), представляющий собой постледниковые глины и пустынную пыль; D1 (20–30 микрон), представляющий «традиционный» лёсс; и D2 (60 микрон), представляющий очень крупнозернистый североафриканский лёсс. Ил можно отличить от глины в полевых условиях по отсутствию пластичности или связности, а также по размеру зерен. Зерна ила достаточно велики, чтобы придавать илу песчаную на ощупь, особенно если образец поместить между зубами. Глинистые частицы ощущаются гладкими между зубами. Пропорции крупного и мелкого ила в образце осадка определяются более точно в лаборатории с использованием пипетного метода, основанного на скорости осаждения согласно закону Стокса, который определяет распределение частиц по размерам. Минеральный состав частиц ила можно определить с помощью петрографического микроскопа при размере зерен до 10 микрон. Вадозный ил – это кристаллы кальцита размером с ил, обнаруженные в порах и вагах в известняке. Он откладывается по мере того, как осадок переносится через вадозную зону и отлагается в пористом пространстве.
Определения
ASTM Американский стандарт испытаний материалов: сито № 200 – 0,005 мм. USDA Министерство сельского хозяйства США: 0,05–0,002 мм. ISSS Международное общество почвоведения: 0,02–0,002 мм. Инженеры-строители в США определяют пыль как материал, состоящий из частиц, проходящих через сито № 200 (0,074 мм или меньше), но обладающих низкой пластичностью во влажном состоянии и низкой связностью при высыхании на воздухе. Международное общество почвоведения (ISSS) определяет пыль как почву, содержащую 80% или более частиц размером от 0,002 мм до 0,02 мм, в то время как Министерство сельского хозяйства США устанавливает предел в 0,05 мм. Термин "пыль" также неформально используется для обозначения материала, содержащего значительное количество песка и глины, а также частиц пылевого размера, или для ила, взвешенного в воде.
Возникновение
Ил – очень распространенный материал, и по оценкам, во всем мире существует миллиард триллионов триллионов (1033) зерен ила. Ил обильно встречается в эолийских и аллювиальных отложениях, включая дельты рек, такие как дельты Нила и Нигера. Бангладеш в основном подстилается отложениями ила дельты Ганга. Ил также обилен в северном Китае, центральной Азии и Северной Америке. Однако в тропических регионах мира он встречается сравнительно редко. Ил обычно встречается во взвешенном состоянии в речной воде и составляет более 0,2% речного песка. Он обильно содержится в матрице между более крупными песчинками грейваков. Современняя грязь имеет среднее содержание ила 45%. Ил часто встречается в аргиллитах в виде тонких ламинаций, в виде комков или рассеянным по всей породе. Ламинации указывают на отложение в слабом течении, которое отделяет ил от глины, в то время как комки указывают на происхождение в виде фекальных гранул. Если ил рассеян по аргиллиту, то, вероятно, он был отложен быстрыми процессами, такими как флокуляция. Осадочная порода, состоящая в основном из ила, известна как алевролит. Ил распространен во всей геологической летописи, но, кажется, особенно часто встречается в четвертичных отложениях. Это может быть связано с тем, что отложению ила способствуют оледенение и арктические условия, характерные для четвертичного периода. Ил иногда называют каменной мукой или ледниковой мукой, особенно когда он образуется в результате действия ледников. Ил, взвешенный в воде, стекающей с ледников, иногда называют каменным молоком или лунным молоком.
Влияние на человека
Лоесс является основой одних из самых продуктивных сельскохозяйственных земель в мире. Однако он очень подвержен эрозии. Частицы кварца в иле сами по себе не содержат питательных веществ, но способствуют отличной структуре почвы, а частицы других минералов размером с ил, присутствующие в меньших количествах, обеспечивают необходимые питательные вещества. Лоесс теряет прочность при намокании, что может привести к разрушению фундаментов зданий. Иловый материал имеет пористую структуру, которая обрушивается при увлажнении. Быстродействующая глина (сочетание очень мелких частиц ила и глинистых частиц, образовавшихся в результате ледникового измельчения) представляет особую проблему для гражданского строительства. Разрушение плотины Тетон связывают с использованием лоесса из поймы реки Снейк в качестве сердечника плотины. Лоессу не хватает необходимой пластичности для использования в сердечнике плотины, но его свойства были недостаточно изучены даже Бюро мелиорации США, обладающим богатым опытом строительства земляных плотин. Ил подвержен разжижению во время сильных землетрясений из-за недостатка пластичности. Это вызвало опасения относительно потенциального ущерба от землетрясений в иловых почвах центральных Соединенных Штатов в случае сильного землетрясения в сейсмической зоне Нью-Мадрида.
Влияние на окружающую среду
Ил легко переносится в воде и достаточно мелок, чтобы переноситься на большие расстояния по воздуху в виде пыли. В то время как самые крупные частицы ила (60 микрон) оседают из метра неподвижной воды всего за пять минут, самые мелкие частицы ила (2 микрон) могут оседать из неподвижной воды несколько дней. Появление ила в воде как загрязнителя известно как илистость (заиление). Количество ила, откладываемого рекой Миссисипи на протяжении 20-го века, уменьшилось из-за системы дамб, что способствовало исчезновению защитных водно-болотных угодий и барьерных островов в дельте, окружающей Новый Орлеан. В юго-восточной части Бангладеш, в округе Ноахали, в 1960-х годах были построены поперечные плотины, благодаря которым постепенное накопление ила привело к образованию новых земель, называемых "чарами". Округ Ноахали приобрел более 400 000 гектаров земли за последние 50 лет. При финансовой поддержке Нидерландов правительство Бангладеш начало помогать в освоении старых чаров в конце 1970-х годов, и эта работа с тех пор превратилась в многоведомственную операцию по строительству дорог, водопропускных труб, дамб, убежищ от циклонов, туалетов и прудов, а также по распределению земли среди поселенцев. К осени 2010 года программа должна была выделить землю примерно 21 000 семьям. Основным источником ила в городских реках является нарушение почвенного покрова в результате строительной деятельности. Основным источником ила в сельских реках является эрозия, вызванная вспашкой сельскохозяйственных угодий, вырубкой лесов или подсечно-огневым земледелием.
Культура
Плодородный чёрный ил на берегах реки Нил — символ возрождения, связанный с египетским богом Анубисом.