Sedimento - Sediment

Parte de uma série sobre
Sedimentos
Por origem Terrígena (litógena) Biogênico Cosmógeno Hidrogênio
Por textura Redondeza Ordenação Tamanho de grão pedregulho godo cascalho seixo grânulo areia lodo argila colóide De outros oólito scree até
Por composição Nódulos de manganês Areia de aragonita oolítica Tektites
Por processo Sedimentação Orçamento sedimentar Transporte de sedimentos costeiro Intemperismo Erosão Transporte eólico (vento) Biomineralização Bioturbação Compactação Concretização Equação de Exner Processos fluviais Fluxo de geleira dinâmica da camada de gelo rafting Litificação Assoreamento Correntes de turbidez
Por estrutura Estruturas sedimentares Formas de leito estratificação cruzada burra roupa de cama classificada marcas onduladas Leque aluvial Rio aluvial Culpa Dobrar Indicadores paleocorrentes marcas de sola imbricação Delta do rio Interface sedimento-água Bacia sedimentar Deformação de sedimento macio Discordância Induzido pela vegetação
Sedimento do solo Solo matriz espaço de poro permeabilidade morfologia textura valor cor Catena Horizonte do solo Húmus Humin Salinidade do solo Hidropedologia Mineralização Precipitação de calcita microbiana
Sedimento marinho Leque abissal Aragonite mar de aragonita areia oolítica de aragonita Calcite mar de calcita Carbonato de cálcio amorfo Calcificação Ascensão continental Lama da baía Bioirrigação Transporte de sedimentos costeiros Fornecimento de sedimentos costeiros Evaporites Argila marinha argila vermelha pelágica Regressão marinha transgressão Pelágico turbidito contorno hemipelagita Tectônica de sal Bacia sedimentar Pacote de maré
Sedimentos biogênicos Lodo calcário calcificação biogênica Lodo silicioso sílica biogênica terra de diatomáceas radiolarita Microfóssil Intemperismo reverso
Ecologia sedimentar Biomanto do solo Zoologia do solo patógenos do solo Pedodiversidade Biodiversidade do solo Rizosfera microbioma de raiz
Carbono sedimentar Armazenamento de carbono no solo Carbono do solo Armazenamento oceânico de dióxido de carbono Carvão Turfa
Rocha sedimentar Carbonatos calcário dolomite Clastic conglomerado brecha arenito Mudrock Evaporite Giz Chert Greywacke Rico em ferro Rico em orgânicos Fosforito Silicioso
Relacionado História geologia geológico paleontologia Ciência do Solo Sedimento legado Princípios relações transversais continuidade lateral horizontalidade original Proveniência Registro sedimentar Sedimentologia Estratigrafia Ciclo das rochas cálcio sílica carbonato-silicato Paleolimnologia Bioassinatura
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Rio descarregando sedimentos no oceano

O sedimento é um material natural que é decomposto por processos de intemperismo e erosão , sendo posteriormente transportado pela ação do vento, água ou gelo ou pela força da gravidade atuando sobre as partículas. Por exemplo, areia e silte podem ser carregados em suspensão na água do rio e ao atingir o fundo do mar depositados por sedimentação ; se enterrados, eles podem eventualmente se tornar arenito e siltito ( rochas sedimentares ) por meio da litificação .

Os sedimentos são mais frequentemente transportados pela água ( processos fluviais ), mas também pelo vento ( processos eólicos ) e geleiras . As areias da praia e os depósitos no canal do rio são exemplos de transporte e deposição fluvial , embora os sedimentos também se assentem freqüentemente em lagos e oceanos em águas lentas ou paradas. Dunas de areia do deserto e loess são exemplos de transporte e deposição eólicos. Glacial morena depósitos e até que são sedimentos transportados pelo gelo.

Classificação

Sedimento no Golfo do México

Sedimento da Península de Yucatán

O sedimento pode ser classificado com base em seu tamanho de grão, formato de grão e composição.

Tamanho de grão

O tamanho do sedimento é medido em uma escala logarítmica de base 2, chamada de escala "Phi", que classifica as partículas por tamanho de "colóide" a "pedra".

Forma

Representação esquemática da diferença na forma do grão. Dois parâmetros são mostrados: esfericidade (vertical) e arredondamento (horizontal).

A forma das partículas pode ser definida em termos de três parâmetros. A forma é a forma geral da partícula, com descrições comuns sendo esférica, platinada ou em forma de bastão. O arredondamento é uma medida de quão afiados os cantos dos grãos são. Isso varia de grãos bem arredondados com cantos e bordas lisas a grãos mal arredondados com cantos e bordas afiadas. Finalmente, a textura da superfície descreve recursos em pequena escala, como arranhões, caroços ou sulcos na superfície do grão.

Forma

A forma (também chamada de esfericidade ) é determinada medindo o tamanho da partícula em seus eixos principais. William C. Krumbein propôs fórmulas para converter esses números em uma única medida de forma, como

${\ displaystyle \ psi _ {l} = {\ sqrt [{3}] {\ frac {D_ {S} D_ {I}} {D_ {L} ^ {2}}}}}$

onde , e são os comprimentos de eixo longo, intermediário e curto da partícula. A forma varia de 1 para uma partícula perfeitamente esférica a valores muito pequenos para uma partícula semelhante a uma placa ou bastonete. ${\ displaystyle D_ {L}}$${\ displaystyle D_ {I}}$${\ displaystyle D_ {S}}$${\ displaystyle \ psi _ {l}}$

Uma medida alternativa foi proposta por Sneed e Folk:

${\ displaystyle \ psi _ {p} = {\ sqrt [{3}] {\ frac {D_ {S} ^ {2}} {D_ {L} D_ {I}}}}}$

que, novamente, varia de 0 a 1 com o aumento da esfericidade.

Redondeza

Gráfico de comparação para avaliar a circularidade dos grãos de sedimento

O arredondamento descreve o quão afiados são as arestas e os cantos das partículas. Fórmulas matemáticas complexas foram criadas para sua medição precisa, mas são difíceis de aplicar, e a maioria dos geólogos estima a circularidade a partir de gráficos de comparação. Os termos descritivos comuns variam de muito angular a angular, a subangular, a sub-arredondado, a arredondado a muito arredondado, com grau crescente de circularidade.

Textura da superfície

A textura da superfície descreve os recursos em pequena escala de um grão, como buracos, fraturas, sulcos e arranhões. Eles são mais comumente avaliados em grãos de quartzo , porque retêm suas marcações superficiais por longos períodos de tempo. A textura da superfície varia de polida a fosca, e pode revelar a história do transporte do grão; por exemplo, grãos congelados são particularmente característicos de sedimentos eólicos , transportados pelo vento. A avaliação dessas características geralmente requer o uso de um microscópio eletrônico de varredura .

Composição

A composição do sedimento pode ser medida em termos de:

• litologia de rocha- mãe
• composição mineral
• maquiagem química .

Isso leva a uma ambigüidade em que a argila pode ser usada tanto como uma faixa de tamanho quanto como uma composição (veja minerais de argila ).

Transporte de sedimentos

Os sedimentos se acumulam em quebra-mares construídos pelo homem porque reduzem a velocidade do fluxo de água, de modo que o riacho não pode carregar tanta carga de sedimentos.

Transporte glacial de pedregulhos. Essas pedras serão depositadas conforme a geleira recua.

O sedimento é transportado com base na força do fluxo que o carrega e em seu próprio tamanho, volume, densidade e forma. Fluxos mais fortes aumentarão a sustentação e o arrasto da partícula, fazendo com que ela suba, enquanto as partículas maiores ou mais densas terão maior probabilidade de cair pelo fluxo.

Processos fluviais: rios, riachos e fluxo superficial

Movimento de partícula

Rios e riachos carregam sedimentos em seus fluxos. Este sedimento pode estar em uma variedade de locais dentro do fluxo, dependendo do equilíbrio entre a velocidade ascendente da partícula (forças de arrasto e sustentação) e a velocidade de sedimentação da partícula. Essas relações são mostradas na tabela a seguir para o número de Rouse , que é uma razão entre a velocidade de sedimentação do sedimento (velocidade de queda) e a velocidade ascendente.

$${\ displaystyle {\ textbf {Rouse}} = {\ frac {\ text {Velocidade de assentamento}} {\ text {Velocidade ascendente do levantamento e arraste}}} = {\ frac {w_ {s}} {\ kappa u_ { *}}}}$$

Onde

• ${\ displaystyle w_ {s}}$ é a velocidade de estabilização
• ${\ displaystyle \ kappa}$é a constante de von Kármán
• ${\ displaystyle u _ {*}}$é a velocidade de cisalhamento

Curva de Hjulström : as velocidades das correntes necessárias para a erosão, transporte e deposição (sedimentação) de partículas de sedimentos de diferentes tamanhos

Se a velocidade ascendente for aproximadamente igual à velocidade de sedimentação, o sedimento será transportado a jusante inteiramente como carga suspensa . Se a velocidade ascendente for muito menor do que a velocidade de sedimentação, mas ainda alta o suficiente para o sedimento se mover (consulte Iniciação do movimento ), ele se moverá ao longo do leito como carga de leito , rolando, deslizando e saltando (saltando para o fluxo , sendo transportado por uma curta distância e se acomodando novamente). Se a velocidade ascendente for maior do que a velocidade de sedimentação, o sedimento será transportado no alto fluxo como carga de lavagem .

Como geralmente há uma variedade de tamanhos de partículas diferentes no fluxo, é comum que materiais de tamanhos diferentes se movam por todas as áreas do fluxo para determinadas condições de fluxo.

Formas de leito fluvial

Ondulações assimétricas modernas se desenvolveram na areia do fundo do Rio Hunter, em New South Wales, Austrália. A direção do fluxo é da direita para a esquerda.

Dunas com cristas sinuosas expostas na maré baixa no rio Cornwallis perto de Wolfville, Nova Escócia

Antigo depósito de canal na Formação Stellarton ( Pensilvânia ), Poço de Coalburn, perto de Thorburn, Nova Escócia.

O movimento dos sedimentos pode criar estruturas auto-organizadas, como ondulações , dunas ou antidunas no leito do rio ou riacho . Essas formas de leito são freqüentemente preservadas em rochas sedimentares e podem ser usadas para estimar a direção e magnitude do fluxo que depositou o sedimento.

Escoamento superficial

O fluxo superficial pode corroer as partículas do solo e transportá-las para o declive. A erosão associada ao escoamento superficial pode ocorrer por diferentes métodos, dependendo das condições meteorológicas e do escoamento.

• Se o impacto inicial das gotas de chuva desloca o solo, o fenômeno é denominado erosão por derramamento de chuva.
• Se o fluxo superficial é diretamente responsável pelo arrastamento de sedimentos, mas não forma ravinas, é chamado de "erosão em folha".
• Se o fluxo e o substrato permitirem a canalização, podem formar-se ravinas; isso é denominado "erosão de barranco".

Principais ambientes fluviais deposicionais

Os principais ambientes fluviais (rio e riacho) para deposição de sedimentos incluem:

• Deltas (indiscutivelmente um ambiente intermediário entre fluvial e marinho)
• Barras pontuais
• Ventiladores aluviais
• Rios trançados
• Oxbow Lake
• Levees
• Cachoeiras

Processos eólicos: vento

O vento resulta no transporte de sedimentos finos e na formação de campos de dunas de areia e solos a partir da poeira transportada pelo ar.

Processos glaciais

Sedimentos glaciais de Montana

As geleiras carregam uma grande variedade de tamanhos de sedimentos e os depositam em morenas .

Balanço de massa

O equilíbrio geral entre o sedimento no transporte e o sedimento sendo depositado no leito é dado pela equação de Exner . Essa expressão afirma que a taxa de aumento da elevação do leito devido à deposição é proporcional à quantidade de sedimento que sai do fluxo. Essa equação é importante porque as mudanças na força do fluxo mudam a capacidade do fluxo de transportar sedimentos, e isso se reflete nos padrões de erosão e deposição observados ao longo de um riacho. Isso pode ser localizado, e simplesmente devido a pequenos obstáculos; exemplos são buracos de limpeza atrás de pedras, onde o fluxo acelera e deposição no interior das curvas dos meandros . A erosão e a deposição também podem ser regionais; erosão pode ocorrer devido à remoção da barragem e queda do nível da base . A deposição pode ocorrer devido ao posicionamento da barragem que faz com que o rio se acumule e deposite toda a sua carga, ou devido ao aumento do nível da base.

Litorais e mares rasos

Mares, oceanos e lagos acumulam sedimentos com o tempo. O sedimento pode consistir em material terrígeno , que se origina em terra, mas pode ser depositado em ambientes terrestres, marinhos ou lacustres (lagos), ou em sedimentos (geralmente biológicos) originários do corpo d'água. O material terrestre é frequentemente fornecido por rios e riachos próximos ou sedimentos marinhos retrabalhados (por exemplo, areia ). No meio do oceano, os exoesqueletos de organismos mortos são os principais responsáveis ​​pelo acúmulo de sedimentos.

Os sedimentos depositados são a origem das rochas sedimentares , que podem conter fósseis dos habitantes do corpo d'água que foram, ao morrer, cobertos por sedimentos acumulados. Os sedimentos do leito do lago que não se solidificaram em rocha podem ser usados ​​para determinar as condições climáticas anteriores .

Principais ambientes marinhos deposicionais

Eolianita holocênica e uma praia carbonática em Long Island, Bahamas

As principais áreas de deposição de sedimentos no ambiente marinho incluem:

• Areias litorâneas (por exemplo, areias da praia, areias do rio de escoamento, barras costeiras e espetos, em grande parte clásticas com pouco conteúdo faunístico)
• A plataforma continental ( argilas siltosas , aumentando o conteúdo da fauna marinha).
• A margem da plataforma (baixo suprimento terrígeno, principalmente esqueletos faunísticos calcários )
• A inclinação da plataforma (muito mais sedimentos e argilas de granulação fina)
• Leitos de estuários com os depósitos resultantes chamados " lama da baía ".

Um outro ambiente deposicional que é uma mistura de fluvial e marinho é o sistema turbidítico , que é uma importante fonte de sedimentos para as bacias sedimentares e abissais profundas , bem como para as fossas oceânicas profundas .

Qualquer depressão em um ambiente marinho onde os sedimentos se acumulam ao longo do tempo é conhecida como uma armadilha de sedimentos .

A teoria do ponto nulo explica como a deposição de sedimentos passa por um processo de classificação hidrodinâmica dentro do ambiente marinho, levando a uma granulação em direção ao mar do tamanho do grão do sedimento.

Problemas ambientais

Erosão e entrega de sedimentos agrícolas aos rios

Uma das causas das altas cargas de sedimentos é o corte e queima e o cultivo itinerante de florestas tropicais . Quando a superfície do solo fica sem vegetação e, em seguida, sem todos os organismos vivos, os solos superiores ficam vulneráveis ​​à erosão do vento e da água. Em várias regiões da Terra, setores inteiros de um país tornaram-se erodíveis. Por exemplo, no alto planalto central de Madagascar , que constitui aproximadamente dez por cento da área terrestre daquele país, a maior parte da área terrestre foi desmatada, e ravinas foram erodidas no solo subjacente para formar ravinas distintas chamadas lavakas . Estes têm normalmente 40 metros (130 pés) de largura, 80 metros (260 pés) de comprimento e 15 metros (49 pés) de profundidade. Algumas áreas têm até 150 lavakas / quilômetro quadrado, e lavakas podem ser responsáveis ​​por 84% de todos os sedimentos carregados pelos rios. Esse assoreamento resulta na descoloração dos rios para uma cor marrom-avermelhada escura e leva à morte de peixes.

A erosão também é um problema em áreas da agricultura moderna, onde a remoção da vegetação nativa para o cultivo e colheita de um único tipo de cultura deixou o solo sem sustentação. Muitas dessas regiões estão próximas a rios e drenagens. A perda de solo devido à erosão remove terras úteis, aumenta a carga de sedimentos e pode ajudar no transporte de fertilizantes antropogênicos para o sistema fluvial, o que leva à eutrofização .

A Razão de Entrega de Sedimentos (SDR) é a fração da erosão bruta (interill, rill, rill e riachos e riachos erosão) que se espera que seja entregue à saída do rio. A transferência e deposição de sedimentos podem ser modeladas com modelos de distribuição de sedimentos como WaTEM / SEDEM. Na Europa, de acordo com estimativas do modelo WaTEM / SEDEM, a Razão de Entrega de Sedimentos é de cerca de 15%.

Desenvolvimento costeiro e sedimentação perto de recifes de coral

O desenvolvimento de bacias hidrográficas perto de recifes de coral é a principal causa do estresse por corais relacionado aos sedimentos. A remoção da vegetação natural na bacia hidrográfica para o desenvolvimento expõe o solo ao aumento do vento e da chuva e, como resultado, pode fazer com que os sedimentos expostos se tornem mais suscetíveis à erosão e entrega ao ambiente marinho durante as chuvas. Os sedimentos podem afetar negativamente os corais de muitas maneiras, como sufocando-os fisicamente, desgastando suas superfícies, fazendo com que os corais gastem energia durante a remoção de sedimentos e causando florescimento de algas que podem levar a menos espaço no fundo do mar onde os corais jovens (pólipos) podem resolver.

Quando os sedimentos são introduzidos nas regiões costeiras do oceano, a proporção de sedimentos terrestres, marinhos e orgânicos que caracterizam o fundo do mar perto de fontes de saída de sedimentos é alterada. Além disso, como a fonte de sedimentos (ou seja, terra, oceano ou organicamente) é frequentemente correlacionada com os tamanhos de grãos de sedimentos grossos ou finos que caracterizam uma área são em média, a distribuição de tamanho de grãos de sedimento mudará de acordo com a entrada relativa de terra ( normalmente fino), sedimento marinho (geralmente grosso) e de origem orgânica (variável com a idade). Essas alterações no sedimento marinho caracterizam a quantidade de sedimento que está suspenso na coluna de água em um determinado momento e o estresse de coral relacionado ao sedimento.

Considerações biológicas

Em julho de 2020, biólogos marinhos relataram que microorganismos aeróbicos (principalmente), em " animação quase suspensa ", foram encontrados em sedimentos organicamente pobres, com até 101,5 milhões de anos, 250 pés abaixo do fundo do mar no Giro do Pacífico Sul (SPG) ("o ponto mais morto do oceano"), e podem ser as formas de vida de vida mais longa já encontradas.

Veja também

Referências

Leitura adicional

• Prothero, Donald R .; Schwab, Fred (1996), Geologia Sedimentar: Uma Introdução às Rochas Sedimentares e Estratigrafia , WH Freeman, ISBN 978-0-7167-2726-2
• Siever, Raymond (1988), Sand , New York: Scientific American Library, ISBN 978-0-7167-5021-5
• Nichols, Gary (1999), Sedimentology & Stratigraphy , Malden, MA: Wiley-Blackwell, ISBN 978-0-632-03578-6
• Reading, HG (1978), Sedimentary Environments: Processes, Facies and Stratigraphy , Cambridge, Massachusetts: Blackwell Science, ISBN 978-0-632-03627-1