Plik cykle osadowe Odnoszą się do zestawu etapów, przez które przechodzą określone pierwiastki mineralne obecne w skorupie ziemskiej. Fazy te obejmują sekwencję przekształceń tworzących cykliczny szereg czasowy, który powtarza się przez długie okresy..
Są to cykle biogeochemiczne, w których magazynowanie pierwiastka zachodzi głównie w skorupie ziemskiej. Wśród pierwiastków mineralnych, które podlegają cyklom sedymentacyjnym, znajdują się siarka, wapń, potas, fosfor i metale ciężkie.
Cykl rozpoczyna się od odsłonięcia skał zawierających te pierwiastki z głębi skorupy do powierzchni lub w jej pobliżu. Następnie skały te ulegają wietrzeniu i procesom erozji pod wpływem czynników atmosferycznych, hydrologicznych i biologicznych..
Zerodowany materiał jest transportowany przez wodę, grawitację lub wiatr w celu późniejszej sedymentacji lub osadzania się materiału mineralnego na podłożu. Te warstwy osadów gromadzą się przez miliony lat i podlegają procesom zagęszczania i cementowania..
W ten sposób dochodzi do litifikacji osadów, czyli ich przemiany z powrotem w litą skałę na dużych głębokościach. Ponadto w pośrednich fazach cykli osadowych występuje również faza biologiczna polegająca na solubilizacji i wchłanianiu przez organizmy żywe..
W zależności od minerału i okoliczności mogą zostać wchłonięte przez rośliny, bakterie lub zwierzęta, przechodząc do sieci troficznych. Wtedy minerały zostaną wydalone lub uwolnione po śmierci organizmu.
Indeks artykułów
Cykle osadowe stanowią jeden z trzech typów cykli biogeochemicznych i charakteryzują się tym, że główną matrycą magazynującą jest litosfera. Cykle te mają swoją własną dyscyplinę naukową, zwaną sedymentologią.
Cykle sedymentacyjne charakteryzują się tym, że czas potrzebny do zakończenia różnych etapów jest bardzo długi, nawet mierzony w milionach lat. Dzieje się tak, ponieważ te minerały pozostają przez długi czas osadzone w skałach na dużych głębokościach w skorupie ziemskiej..
Ważne jest, aby nie tracić z oczu faktu, że nie jest to cykl, którego etapy są ściśle określone. Niektóre fazy można zamieniać lub prezentować kilka razy w trakcie całego procesu.
Skały powstałe na pewnych głębokościach w skorupie ziemskiej podlegają różnym procesom diastroficznym (pęknięcia, fałdy i wzniesienia), które kończą się przenoszeniem ich na powierzchnię lub w jej pobliże. W ten sposób narażone są na działanie czynników środowiskowych, czy to edaficznych, atmosferycznych, hydrologicznych czy biologicznych..
Diastrofizm jest produktem ruchów konwekcyjnych płaszcza Ziemi. Ruchy te generują również zjawiska wulkaniczne, które dramatycznie odsłaniają skały..
Po odsłonięciu skała ulega wietrzeniu (rozkładowi skały na mniejsze fragmenty), z lub bez zmian w składzie chemicznym lub mineralogicznym. Wietrzenie jest kluczowym czynnikiem w tworzeniu gleby i może być fizyczne, chemiczne lub biologiczne.
W tym przypadku czynniki powodujące pękanie skały nie zmieniają jej składu chemicznego, a jedynie zmienne fizyczne, takie jak objętość, gęstość i rozmiar. Jest to spowodowane różnymi czynnikami fizycznymi, takimi jak ciśnienie i temperatura. W pierwszym przypadku zarówno uwolnienie ciśnienia, jak i jego oddziaływanie są przyczyną pęknięć skały..
Na przykład, gdy skały wyłaniają się z głębi skorupy, uwalniają ciśnienie, rozszerzają się i pękają. Z drugiej strony sole nagromadzone w pęknięciach również wywierają nacisk podczas rekrystalizacji, pogłębiając pęknięcia..
Ponadto dzienne lub sezonowe wahania temperatury powodują cykle rozszerzania i kurczenia się, które kończą się rozbijaniem skał..
Zmienia to skład chemiczny skał w procesie rozpadu, ponieważ działają środki chemiczne. Wśród tych środków chemicznych są tlen, para wodna i dwutlenek węgla.
Powodują różne reakcje chemiczne, które wpływają na spójność skały i przekształcają ją, w tym utlenianie, hydratację, karbonatyzację i rozpuszczanie..
Czynniki biologiczne działają poprzez połączenie czynników fizycznych i chemicznych, w tym ciśnienia, tarcia i innych. Podczas gdy jako środki chemiczne są wydzieliny kwasów, zasad i innych substancji.
Na przykład rośliny są bardzo skutecznymi środkami wietrzącymi, rozbijającymi skały wraz z ich korzeniami. Dzieje się tak zarówno dzięki fizycznemu działaniu radykalnego wzrostu, jak i wydzielanym przez nie wydzielinom.
Erozja działa zarówno bezpośrednio na skałę, jak i na produkty wietrzenia, w tym uformowaną glebę. Z drugiej strony wiąże się z transportem zerodowanego materiału, tym samym środkiem erozyjnym jest środek transportu i może to być zarówno wiatr, jak i woda.
Obserwuje się również erozję grawitacyjną, gdy przemieszczanie się materiału i zużycie występuje na stromych zboczach. W procesie erozyjnym materiał jest rozdrabniany na jeszcze mniejsze cząsteczki mineralne, podatne na transport na duże odległości..
Erozyjne działanie wiatru jest spowodowane zarówno oporem, jak i zużyciem, które z kolei powoduje, że cząsteczki wleczone są na innych powierzchniach.
Erozja wodna działa zarówno na skutek fizycznego oddziaływania wód opadowych lub prądów powierzchniowych, jak i chemicznego. Ekstremalnym przykładem erozyjnego wpływu opadów atmosferycznych są kwaśne deszcze, zwłaszcza na skałach wapiennych..
Cząsteczki mineralne są przenoszone na duże odległości przez czynniki takie jak woda, wiatr lub grawitacja. Należy wziąć pod uwagę, że każdy środek transportu ma określoną ładowność pod względem wielkości i ilości cząstek..
Dzięki grawitacji nawet duże, nawet lekko zwietrzałe skały mogą się poruszać, podczas gdy wiatr przenosi bardzo małe cząsteczki. Ponadto ośrodek determinuje odległość, ponieważ grawitacja przenosi duże skały na krótkie odległości, podczas gdy wiatr przemieszcza małe cząstki na ogromne odległości..
Ze swojej strony woda może przenosić różne rozmiary cząstek, w tym duże skały. Środek ten może przenosić cząstki na krótkie lub bardzo duże odległości, w zależności od natężenia przepływu..
Polega na odkładaniu się transportowanego materiału, na skutek spadku prędkości środka transportu i grawitacji. W tym sensie może wystąpić sedymentacja rzeczna, pływowa lub sejsmiczna.
Ponieważ rzeźba terenu Ziemi składa się z gradientu biegnącego od najwyższych wysokości do dna morskiego, w tym miejscu zachodzi największa sedymentacja. Z biegiem czasu warstwy osadu odkładają się jedna na drugiej..
Gdy nastąpi wietrzenie materiału skalnego, możliwe jest, że nastąpi rozpuszczenie uwolnionych minerałów i ich wchłonięcie przez żywe istoty. Ta absorpcja może być przeprowadzana przez rośliny, bakterie lub nawet bezpośrednio przez zwierzęta..
Rośliny są zjadane przez roślinożerców, a te przez drapieżniki, a wszystko to przez rozkładających się, minerały stają się częścią sieci troficznych. Podobnie istnieją bakterie i grzyby, które bezpośrednio wchłaniają minerały, a nawet zwierzęta, takie jak ary, które zjadają glinę..
Cykl kończy faza litifikacji, czyli powstanie nowej skały. Dzieje się tak, gdy minerały osadzają się, tworząc kolejne warstwy, które gromadzą się wywierając ogromne ciśnienie..
Warstwy głębiej w skorupie są zagęszczane i cementowane, tworząc litą skałę, a warstwy te będą ponownie poddawane procesom diastroficznym.
W wyniku ciśnienia wywieranego przez warstwy osadu, które piętrzą się w kolejnych fazach sedymentacji, dolne warstwy są zagęszczane. Oznacza to, że pory lub przestrzenie istniejące między cząstkami osadu są zmniejszone lub znikają.
Proces ten polega na osadzaniu się substancji cementujących między cząstkami. Substancje te, takie jak kalcyt, tlenki, krzemionka i inne, krystalizują i cementują materiał w litą skałę..
Siarka jest niezbędnym składnikiem niektórych aminokwasów, takich jak cystyna i metionina, a także witamin, takich jak tiamina i biotyna. Jego cykl osadowy obejmuje fazę gazową.
Minerał ten wchodzi do cyklu z powodu wietrzenia skał (łupków i innych skał osadowych), rozkładu materii organicznej, aktywności wulkanicznej i wkładu przemysłowego. Górnictwo, wydobycie ropy naftowej i spalanie paliw kopalnych są również źródłami siarki w cyklu..
Formy siarki w tych przypadkach to siarczany (SO4) i siarkowodór (H2S); siarczany są zarówno w glebie, jak i rozpuszczone w wodzie. Siarczany są wchłaniane i przyswajane przez rośliny poprzez swoje korzenie i przechodzą do sieci troficznych.
Kiedy organizmy giną, działają bakterie, grzyby i inne czynniki rozkładające, uwalniając siarkę w postaci gazowego siarkowodoru, który przedostaje się do atmosfery. Siarkowodór jest szybko utleniany przez zmieszanie z tlenem, tworząc siarczany, które wytrącają się z ziemi..
Bakterie beztlenowe działają w szlamie bagiennym i ogólnie w rozkładzie materii organicznej. W tych procesach SO4 generuje gazowy H2S, który jest uwalniany do atmosfery.
Powstaje z prekursorów, takich jak H2S, emitowany do atmosfery przez przemysł, bakterie siarkowe i erupcje wulkanów. Te prekursory reagują z parą wodną i tworzą SO4, który następnie wytrąca się.
Wapń znajduje się w skałach osadowych powstałych na dnie morza i jezior dzięki wkładowi organizmów zaopatrzonych w wapienne muszle. Podobnie w wodzie występuje wolny zjonizowany wapń, na przykład w oceanach na głębokościach większych niż 4500 m, gdzie rozpuszcza się węglan wapnia..
Skały bogate w wapń, takie jak między innymi wapień, dolomit i fluoryt, są zwietrzałe i uwalniają wapń. Woda deszczowa rozpuszcza atmosferyczny CO2, w wyniku czego powstaje kwas węglowy, który ułatwia rozpuszczanie skał wapiennych, uwalniając HCO 3 i Ca 2+.
Wapń w tych formach chemicznych jest przenoszony przez wodę deszczową do rzek, jezior i oceanów. Jest to najobficiej występujący w glebie kation, skąd jest wchłaniany przez rośliny, podczas gdy zwierzęta pobierają go z roślin lub bezpośrednio rozpuszczają w wodzie.
Wapń jest istotną częścią muszli, egzoszkieletów, kości i zębów, więc kiedy umiera, jest ponownie integrowany ze środowiskiem. W przypadku oceanów i jezior osadza się na dnie, a procesy litifikacji tworzą nowe skały wapienne..
Potas jest podstawowym pierwiastkiem metabolizmu komórkowego, ponieważ odgrywa ważną rolę w regulacji osmotycznej i fotosyntezie. Potas jest składnikiem minerałów gleby i skał, będących glebami gliniastymi bogatymi w ten minerał.
Procesy wietrzenia uwalniają rozpuszczalne w wodzie jony potasu, które mogą być wchłaniane przez korzenie roślin. Ludzie również dodają potas do gleby w ramach praktyk nawożenia upraw..
Potas jest rozprowadzany przez rośliny w sieciach troficznych, a następnie dzięki działaniu dekompozytorów powraca do gleby.
Główne rezerwy fosforu znajdują się w osadach morskich, glebach, skałach fosforanowych i guano (odchodach ptaków morskich). Jego cykl osadowy rozpoczyna się od skał fosforanowych, które podczas wietrzenia i erozji uwalniają fosforany..
Podobnie, ludzie wprowadzają dodatkowe ilości fosforu do gleby, stosując nawozy lub nawozy. Związki fosforu są przenoszone wraz z resztą osadów przez deszcz w kierunku prądów wodnych, a stamtąd do oceanu.
Związki te częściowo osiadają, a inna część jest włączona do morskich sieci pokarmowych. Jedna z pętli cyklu zachodzi, gdy fosfor rozpuszczony w wodzie morskiej jest konsumowany przez fitoplankton, a to z kolei przez ryby..
Ryby są następnie zjadane przez ptaki morskie, których odchody zawierają duże ilości fosforu (guano). Guano jest używane przez ludzi jako nawóz organiczny do dostarczania fosforu uprawom.
Fosfor pozostający w osadzie morskim podlega procesom litifikacji, tworząc nowe skały fosforanowe.
Wśród metali ciężkich są takie, które spełniają podstawowe funkcje życiowe, takie jak żelazo, i inne, które mogą stać się toksyczne, takie jak rtęć. Wśród metali ciężkich znajduje się ponad 50 pierwiastków, takich jak arsen, molibden, nikiel, cynk, miedź i chrom.
Niektóre, na przykład żelazo, występują w dużych ilościach, ale większość tych pierwiastków występuje w stosunkowo niewielkich ilościach. Z drugiej strony w fazie biologicznej cyklu osadowego mogą gromadzić się w żywych tkankach (bioakumulacja)..
W tym przypadku, ponieważ nie są one łatwe w utylizacji, ich kumulacja zwiększa się wzdłuż łańcuchów pokarmowych, powodując poważne problemy zdrowotne..
Metale ciężkie pochodzą ze źródeł naturalnych w wyniku wietrzenia skał i erozji gleby. Istotny jest również wkład antropiczny w postaci emisji przemysłowych, spalania paliw kopalnych i odpadów elektronicznych..
Ogólnie rzecz biorąc, metale ciężkie przechodzą cykl osadowy, który rozpoczyna się od ich głównego źródła, którym jest litosfera, i przechodzą przez atmosferę, hydrosferę i biosferę. Procesy wietrzenia uwalniają metale ciężkie do ziemi, a stamtąd mogą zanieczyścić wodę lub przedostać się do atmosfery przez niesiony wiatrem pył..
Aktywność wulkaniczna przyczynia się również do emisji metali ciężkich do atmosfery, a deszcz przenosi je z powietrza na ziemię, a stamtąd do zbiorników wodnych. Źródła pośrednie tworzą pętle w cyklu z powodu wspomnianej powyżej działalności człowieka i przedostawania się metali ciężkich do sieci troficznych..
Jeszcze bez komentarzy