SEDIMENTÆRE CYKLER: EGENSKABER, STADIER OG EKSEMPLER - GEOGRAFI - 2025

De sedimentære cyklusser henviser til det sæt trin, der passerer visse mineralelementer, der er til stede i jordskorpen. Disse faser involverer en sekvens af transformationer, der danner en cirkulær tidsserie, der gentages over lange perioder.

Dette er biogeokemiske cyklusser, hvor elementets opbevaring hovedsageligt forekommer i jordskorpen. Blandt mineralelementerne, der er udsat for sedimentære cyklusser, er svovl, calcium, kalium, fosfor og tungmetaller.

Litologisk cyklus. 1 = magma; 2 = krystallisation (afkøling af klippen); 3 = stollende sten; 4 = erosion; 5 = sedimentation; 6 = sedimenter og sedimentære klipper; 7 = tektonik og metamorfisme; 8 = metamorf rock; 9 = fusion. Kilde: Woudloper / Woodwalker

Cyklussen begynder med eksponering af klipper, der indeholder disse elementer fra dybt inde i skorpen til eller nær overfladen. Disse klipper udsættes derefter for forvitring og gennemgår erosionsprocesser på grund af indvirkningen af ​​atmosfæriske, hydrologiske og biologiske faktorer.

Det eroderede materiale transporteres med vand, tyngdekraft eller vind til senere sedimentering eller afsætning af mineralmaterialet på underlaget. Disse lag af sediment akkumuleres over millioner af år og gennemgår komprimerings- og cementeringsprocesser.

På denne måde sker lithificering af sedimenterne, dvs. deres omdannelse tilbage til fast sten i store dybder. Derudover forekommer i de mellemliggende faser af sedimentære cyklusser også en biologisk fase, der består af opløseliggørelse og absorption af levende organismer.

Afhængigt af mineralet og omstændighederne, kan de optages af planter, bakterier eller dyr og overføres til de trofiske netværk. Derefter udskilles mineraler eller frigøres ved død af organismen.

egenskaber

Sedimentære cyklusser udgør en af ​​de tre typer biogeokemiske cyklusser og er karakteriseret, fordi den vigtigste lagermatrix er litosfæren. Disse cyklusser har deres egen studieretning, kaldet sedimentologi.

Cyklustid

Sedimentære cyklusser er kendetegnet, fordi det tager tid at gennemføre de forskellige stadier meget lang, selv målt i millioner af år. Dette skyldes, at disse mineraler forbliver indlejret i klipper i lange perioder på store dybder i jordskorpen.

Stadier af sedimentære cyklusser

Det er vigtigt ikke at miste synet, at det ikke er en cyklus, hvis stadier følger en streng sekvens. Nogle faser kan udskiftes eller præsenteres flere gange i løbet af processen.

- Exposition

Klipperne dannet på visse dybder i jordskorpen udsættes for forskellige diastrofale processer (brud, fold og højder), som ender med at føre dem til eller i nærheden af ​​overfladen. På denne måde udsættes de for virkningen af ​​miljøfaktorer, hvad enten de er edafiske, atmosfæriske, hydrologiske eller biologiske.

Diastrofisme er produktet af konvektionsbevægelser i jordens mantel. Disse bevægelser genererer også vulkanske fænomener, der udsætter klipper på en mere dramatisk måde.

- Vejret

Når klippen er blevet udsat, gennemgår den forvitring (nedbrydning af klippen i mindre fragmenter) med eller uden ændringer i kemisk eller mineralogisk sammensætning. Forvitring er en nøglefaktor i jorddannelse og kan være fysisk, kemisk eller biologisk.

Fysisk

I dette tilfælde ændrer de faktorer, der får sten til at bryde ikke dens kemiske sammensætning, kun fysiske variabler som volumen, densitet og størrelse. Dette er forårsaget af forskellige fysiske midler, såsom tryk og temperatur. I det første tilfælde er både frigørelse af tryk og dens træning årsager til stenbrud.

Vejrlig. Kilde: Prince Roy, Taipei

Når klipperne for eksempel kommer ud dybt inde i skorpen, frigiver de tryk, ekspanderer og revner. Saltene, der akkumuleres i revnerne, udøver på sin side også tryk, når de omkrystalliseres, hvorfra brudene uddybes.

Derudover forårsager daglige eller sæsonbestemte temperaturvariationer cykler med ekspansion og sammentrækning, der ender med at bryde klipperne.

Kemi

Dette ændrer den kemiske sammensætning af klipperne i desintegrationsprocessen, fordi kemiske stoffer virker. Blandt disse involverede kemiske stoffer er ilt, vanddamp og kuldioxid.

De forårsager forskellige kemiske reaktioner, der påvirker bergets samhørighed og transformerer den, herunder oxidation, hydrering, karbonatisering og opløsning.

Biologisk

Biologiske midler virker ved en kombination af fysiske og kemiske faktorer, herunder tryk, friktion og andre blandt de førstnævnte. Mens kemiske agenser er sekretionerne af syrer, alkalier og andre stoffer.

For eksempel er planter meget effektive forvitringsmidler, der bryder klipper op med deres rødder. Dette er takket være både den fysiske virkning af radikal vækst og de sekretioner, de udsender.

- Erosion

Erosion virker både direkte på klippen og på vejrprodukter, inklusive den dannede jord. På den anden side indebærer det transport af det eroderede materiale, idet det samme eroderende middel er transportmidlet og kan være både vind og vand.

Erosion. Kilde: Carl Wycoff

Gravitationserosion bemærkes også, når materialefortrængning og slid forekommer i stejle skråninger. I den erosive proces fragmenteres materialet i endnu mindre mineralpartikler, der er modtagelige for transport over lange afstande.

Vind

Vindens erosive virkning udøves både ved træk og slid, hvilket igen udøver de medfølgende partikler på andre overflader.

Vand

Vand erosion virker både ved fysisk påvirkning af påvirkningen af ​​regnvand eller overfladestrømme såvel som ved kemisk handling. Et ekstremt eksempel på den erosive virkning af nedbør er surt regn, især på kalkholdige klipper.

- Transport

Mineralpartikler transporteres af midler som vand, vind eller tyngdekraft over lange afstande. Det er vigtigt at tage højde for, at hvert transportmiddel har en defineret belastningskapacitet med hensyn til størrelse og mængde af partikler.

Med tyngdekraften kan selv store, endda let forvitrede klipper bevæge sig, mens vinden bærer meget små partikler. Derudover bestemmer miljøet afstanden, da tyngdekraften transporterer store klipper over korte afstande, mens vinden fortrænger små partikler over enorme afstande.

Vand kan på sin side transportere en lang række partikelstørrelser, inklusive store klipper. Dette middel kan bære partiklerne korte eller ekstremt lange afstande, afhængigt af strømningshastigheden.

- Sedimentation og ophobning

Det består af afsætningen af ​​det transporterede materiale på grund af et fald i transportmidlets hastighed og tyngdekraften. I denne forstand kan fluvial, tidevand eller seismisk sedimentation forekomme.

Sedimentation. Kilde: Calogerogalati

Da jordens lettelse består af en gradient, der går fra maksimale højder til havbunden, er det her, hvor den største sedimentering finder sted. Når tiden går opbygger lag af sediment det ene oven på det andet.

- Solubilisering, absorption og biologisk frigivelse

Når forvitringen af ​​det stenede materiale er fundet, er opløsningen af ​​de frigivne mineraler og deres absorption af levende væsener mulig. Denne absorption kan udføres af planter, bakterier eller endda direkte af dyr.

Planter konsumeres af planteetere og disse af kødædende dyr og alle af dekomponere, hvor mineraler bliver en del af trofiske netværk. Ligeledes er der bakterier og svampe, der direkte absorberer mineraler og endda dyr, såsom ara, der spiser ler.

- Lithification

Cyklussen afsluttes med lithificeringsfasen, det vil sige med dannelsen af ​​ny sten. Dette sker, når mineraler sætter sig og danner successive lag, der akkumuleres og udøver enormt tryk.

Lagene dybere i skorpen komprimeres og cementeres for at danne massiv sten, og disse lag vil igen blive udsat for diastrofale processer.

kompaktering

Produkt af trykket, der udøves af sedimentlagene, som hoper sig op i de successive sedimentationsfaser, de nedre lag komprimeres. Dette indebærer, at porerne eller mellemrumene, der findes mellem sedimentpartiklerne reduceres eller forsvinder.

cementering

Denne proces består af aflejring af cementholdige stoffer mellem partiklerne. Disse stoffer, såsom kalsit, oxider, silica og andre, krystalliserer og cementerer materialet til fast sten.

Eksempler på sedimentære cyklusser

- Sedimentær svovlcyklus

Svovl er en vigtig bestanddel af visse aminosyrer, såsom cystin og methionin, såvel som vitaminer som thiamin og biotin. Dets sedimentære cyklus inkluderer en gasfase.

Dette mineral kommer ind i cyklussen på grund af forvitring af klipper (skifer og andre sedimentære klipper), nedbrydning af organisk stof, vulkansk aktivitet og industrielle bidrag. Også minedrift, olieudvinding og forbrænding af fossile brændstoffer er svovlkilder i cyklussen.

Formerne af svovl er i disse tilfælde sulfater (SO4) og hydrogensulfid (H2S); sulfater findes både i jord og opløses i vand. Sulfater absorberes og assimileres af planter gennem deres rødder og overføres til de trofiske netværk.

Når organismer dør, virker bakterier, svampe og andre nedbrydere og frigiver svovl i form af hydrogensulfidgas, der passerer ud i atmosfæren. Brintsulfid oxideres hurtigt ved at blandes med ilt og danne sulfater, der udfældes til jorden.

Svovlbakterier

Anaerobe bakterier virker i sumpslam og ved nedbrydning af organisk stof generelt. Disse processer SO4 genererer gasformig H2S, der frigøres i atmosfæren.

Syreregn

Det dannes på grund af forstadier som H2S, der udsendes i atmosfæren af ​​industrien, svovlbakterier og vulkanudbrud. Disse forstadier reagerer med vanddamp og danner SO4, som derefter udfældes.

- Sedimentær calciumcyklus

Calcium findes i sedimentære klipper dannet på havbunden og søbundene takket være bidrag fra organismer forsynet med kalkholdige skaller. Tilsvarende er der frit ioniseret calcium i vand som i verdenshavene i dybder større end 4.500 m, hvor calciumcarbonat opløses.

Kalkrige klipper som kalksten, dolomit og fluorit blandt andet forvitres og frigiver calcium. Regnvand opløser atmosfærisk CO2, hvilket resulterer i kulsyre, der letter opløsningen af ​​kalksten, hvilket frigiver HCO 3– og Ca 2+.

Calcium i disse kemiske former transporteres af regnvand til floder, søer og oceaner. Dette er den mest rigelige kation i jorden, hvorfra planter absorberer den, mens dyr tager den fra planter eller direkte opløst i vand.

Calcium er en væsentlig del af skaller, eksoskeletter, knogler og tænder, så når det dør, integreres det i miljøet. I tilfælde af hav og søer sedimenterer den i bunden, og lithificeringsprocesserne danner nye kalkholdige klipper.

- Sedimentær kaliumcyklus

Kalium er et grundlæggende element i cellemetabolismen, fordi det spiller en relevant rolle i osmotisk regulering og fotosyntese. Kalium er en del af mineraler i jord og klipper, da det er lerjord, der er rig på dette mineral.

Vejrprocesser frigiver vandopløselige kaliumioner, der kan optages af planterødder. Mennesker tilføjer også kalium i jorden som en del af afgrødning af gødskning.

Gennem grøntsager distribueres kalium i trofiske netværk, og derefter vender det tilbage med jorden med virkningen af ​​dekomponere.

- Sedimentær fosforcyklus

De vigtigste fosforreserver er i havsediment, jordbund, fosfatklipper og guano (ekskrementer fra havfugle). Dens sedimentære cyklus begynder med fosfatklipper, som, når de vejr og eroderer, frigiver fosfater.

Ligeledes indarbejder mennesker yderligere mængder fosfor i jorden ved at anvende gødning eller gødning. De fosforforbindelser transporteres sammen med resten af ​​sedimenterne af regnen mod vandstrømmene og derfra til havet.

Disse forbindelser delvist sediment og en anden del er inkorporeret i marine fødevarer. En af kredsløbets løkker opstår, når fosfor, der er opløst i havvand, konsumeres af fytoplankton, dette igen af ​​fisk.

Derefter konsumeres fiskene af havfugle, hvis udskillelse indeholder store mængder fosfor (guano). Guano bruges af mennesker som organisk gødning til at give fosfor til afgrøder.

Fosforet, der forbliver i det marine sediment, gennemgår litificeringsprocesser og danner nye fosfatbergarter.

- Sedimentær cyklus af tungmetaller

Tungmetaller inkluderer nogle, der udfører væsentlige funktioner for livet, såsom jern, og andre, der kan blive giftige, såsom kviksølv. Blandt tungmetallerne er der mere end 50 elementer såsom arsen, molybdæn, nikkel, zink, kobber og krom.

Nogle, ligesom jern, er rigelige, men de fleste af disse elementer findes i relativt små mængder. På den anden side kan de i den biologiske fase af deres sedimentære cyklus ophobes i levende væv (bioakkumulering).

I dette tilfælde, da de ikke er lette at bortskaffe, øges deres ophobning langs fødekæderne, hvilket forårsager alvorlige sundhedsmæssige problemer.

Kilder

Tungmetaller kommer fra naturlige kilder på grund af stenforvitring og jorderosion. Der er også vigtige antropiske bidrag gennem industrielle emissioner, forbrænding af fossile brændstoffer og elektronisk affald.

Generel sedimentær cyklus

Generelt følger tungmetaller en sedimentær cyklus, der starter fra deres hovedkilde, som er litosfæren, og de passerer gennem atmosfæren, hydrosfæren og biosfæren. Vejrprocesser frigiver tungmetaller til jorden og derfra kan de forurene vandet eller invadere atmosfæren gennem vindblæst støv.

Vulkanaktivitet bidrager også til emission af tungmetaller i atmosfæren, og regn fører dem fra luften til jorden og fra dette til vandmasser. Mellemkilder danner sløjfer i cyklussen på grund af de førnævnte menneskelige aktiviteter og indførelsen af ​​tungmetaller i fødevarer.

Referencer

1. Calow, P. (red.) (1998). Leksikonet for økologi og miljøstyring.
2. Christopher R. og Fielding, CR (1993). En gennemgang af nyere forskning inden for fluvial sedimentology. Sedimentær geologi.
3. Margalef, R. (1974). Økologi. Omega-udgaver.
4. Márquez, A., García, O., Senior, W., Martínez, G., González, A. og Fermín. I. (2012). Tungmetaller i overfladesedimenter af Orinoco-floden, Venezuela. Bulletin fra Oceanographic Institute of Venezuela.
5. Miller, G. og TYLER, JR (1992). Økologi og miljø. Grupo Redaktion Iberoamérica SA de CV
6. Rovira-Sanroque, JV (2016). Forurening med tungmetaller i sedimenterne af Jarama-floden og dens bioassimilering af tubificider (Annelida: Oligochaeta, Tubificidae). Doktorafhandling. Fakultet for biologiske videnskaber, Complutense Madrid-universitetet.
7. Odum, EP og Warrett, GW (2006). Grundlæggende om økologi. Femte udgave. Thomson.