Deponering (geologi) - Deposition (geology)
Deponering är den geologiska processen där sediment , jord och stenar läggs till en landform eller landmassa . Vind, is, vatten och gravitation transporterar tidigare vittrat ytmaterial som, vid förlust av tillräcklig rörelseenergi i vätskan, deponeras och bygger upp sedimentlager.
Deponering sker när krafterna som ansvarar för sedimenttransport inte längre är tillräckliga för att övervinna tyngdkraften och friktionen , vilket skapar motstånd mot rörelse; detta kallas nollpunktshypotesen. Deponering kan också hänvisa till uppbyggnad av sediment från organiskt härledda ämnen eller kemiska processer . Till exempel består krita delvis av de mikroskopiska kalciumkarbonatskeletten i marint plankton , vars avsättning har fått kemiska processer ( diagenes ) att avsätta ytterligare kalciumkarbonat. På samma sätt börjar bildandet av kol med avsättning av organiskt material, främst från växter, under anaeroba förhållanden.
Nollpunktshypotes
Nollpunktshypotesen förklarar hur sediment avsätts genom en strandprofil enligt dess kornstorlek. Detta beror på påverkan av hydraulisk energi, vilket resulterar i en havsfinansiering av sedimentpartikelstorlek, eller där vätsketvingning är lika med gravitationen för varje kornstorlek. Begreppet kan också förklaras som att "sediment av en viss storlek kan röra sig över profilen till en position där det är i jämvikt med vågen och flöden som verkar på det sedimentkornet". Denna sorteringsmekanism kombinerar påverkan av profilens nedåtlutande gravitationskraft och krafter på grund av flödesasymmetri; positionen där det finns nolltransport är känd som nollpunkten och föreslogs först av Cornaglia 1889. Figur 1 illustrerar detta förhållande mellan sedimentkornstorlek och havsmiljöns djup.
Den första principen som ligger till grund för nollpunktsteorin beror på gravitationskraften; finare sediment finns kvar i vattenpelaren under längre varaktigheter så att transport utanför surfzonen kan avsättas under lugnare förhållanden. Gravitationseffekten eller sedimenteringshastigheten bestämmer deponeringsplatsen för finare sediment, medan ett korns inre friktionsvinkel bestämmer avsättningen av större korn på en strandprofil. Den sekundära principen för skapandet av havsbaserade sedimentböter är känd som hypotesen om asymmetriska trösklar under vågor; detta beskriver samspelet mellan det oscillerande flödet av vågor och tidvatten som flödar över vågsippelbäddformerna i ett asymmetriskt mönster. "Vågens relativt starka landslag påverkar en virvel eller virvel på lässidan av krusningen, förutsatt att landflödet kvarstår, förblir denna virvel instängd i läppen på krusningen. När flödet vänder kastas virveln uppåt från botten och ett litet moln av suspenderat sediment som genereras av virveln matas ut i vattenspelaren ovanför krusningen, sedimentmolnet förflyttas sedan till sjöss av vågens offshore -slag. " Där det finns symmetri i krusning neutraliseras virveln, virveln och dess associerade sedimentmoln utvecklas på båda sidor av krusningen. Detta skapar en grumlig vattenkolonn som färdas under tidvattenpåverkan eftersom vågens orbitalrörelse är i jämvikt.
Nollpunktshypotesen har kvantitativt bevisats i Akaroa hamn, Nya Zeeland, The Wash , Storbritannien, Bohai Bay och West Huang Sera, Kina och i många andra studier; Ippen och Eagleson (1955), Eagleson och Dean (1959, 1961) och Miller och Zeigler (1958, 1964).
Avsättning av icke-sammanhängande sediment
Storkorniga sediment som transporteras av antingen bäddelast eller upphängd last kommer att vila när det inte finns tillräckligt med skjuvspänning i sängen och vätsketurbulens för att hålla sedimentet i rörelse; med den upphängda lasten kan detta vara en bit eftersom partiklarna behöver falla genom vattenspelaren. Detta bestäms av att spannmålets nedåtverkande viktkraft matchas av en kombinerad flytkraft och flytande dragkraft och kan uttryckas med:
Nedåtverkande viktkraft = Uppåtriktad flytkraft + Uppåtriktad vätskedragkraft
var:
- π är förhållandet mellan en cirkels omkrets och dess diameter.
- R är radien för det sfäriska föremålet (i m),
- ρ är vätskans massdensitet (kg/m 3 ),
- g är gravitationell acceleration (m/s 2 ),
- C d är dragkoefficienten och
- w s är partikelns sedimenteringshastighet (i m/s).
För att beräkna dragkoefficienten måste spannmålets Reynolds -tal upptäckas, vilket är baserat på typen av vätska genom vilken sedimentpartikeln strömmar, laminärt flöde, turbulent flöde eller en hybrid av båda. När vätskan blir mer viskös på grund av mindre kornstorlekar eller större sedimenteringshastigheter är förutsägelsen mindre enkel och det är tillämpligt att införliva Stokes Law (även känd som friktionskraften eller dragkraften) för sedimentering.
Avsättning av sammanhängande sediment
Sedimentets sammanhållning sker med de små kornstorlekarna som är associerade med silter och leror, eller partiklar som är mindre än 4ϕ på phi -skalan. Om dessa fina partiklar förblir dispergerade i vattenkolonnen gäller Stokes lag för sedimenteringshastigheten för de enskilda kornen, men på grund av att havsvatten är ett starkt elektrolytbindande medel uppstår flockning där enskilda partiklar skapar en elektrisk bindning som vidhäftar varandra för att bilda flockar . "Ytan på en lerplätt har en liten negativ laddning där kanten har en liten positiv laddning när två trombocyter kommer nära varandra med en partikels yta och den andras kant attraheras elektrostatiskt." Flockar har då en högre kombinerad massa som leder till snabbare avsättning genom en högre fallhastighet och avsättning i mer strandriktning än de skulle ha som de enskilda fina kornen av lera eller silt.
Förekomsten av nollpunktsteori
Akaroa Harbour ligger på Banks Peninsula , Canterbury, Nya Zeeland , 43 ° 48′S 172 ° 56′E / 43.800 ° S 172.933 ° E . Bildandet av denna hamn har inträffat på grund av aktiva erosionsprocesser på en utdöd sköldvulkan, varigenom havet har översvämmat kalderan och skapat ett inlopp på 16 km, med en genomsnittlig bredd på 2 km och ett djup av −13 m i förhållande till medelhög havsnivå vid 9 km -punkten längs tvärsnittet av centralaxeln. Den dominerande stormvågsenergin har obegränsad hämtning för den yttre hamnen från sydlig riktning, med en lugnare miljö i den inre hamnen, även om lokaliserade hamnbris skapar ytströmmar och hugg som påverkar de marina sedimentationsprocesserna. Avsättningar av löss från efterföljande isperioder har fyllt vulkaniska sprickor under årtusenden, vilket resulterat i vulkanisk basalt och löss som de viktigaste sedimenttyperna som finns tillgängliga för avsättning i Akaroa hamn
Hart et al. (2009) upptäckte genom batymetrisk undersökning, sikt och pipettanalys av tidvattenssediment att sedimentstrukturer var relaterade till tre huvudfaktorer: djup, avstånd från strandlinjen och avstånd längs hamnens centrala axel. Detta resulterade i finkornning av sedimentstrukturer med ökande djup och mot hamnens centralaxel, eller om det klassificerades i kornklassstorlekar, ”går den plottade transekten för den centrala axeln från siltig sand i tidvattenzonen till sandiga silter i det inre nära havet, till silter i vikarnas yttersträckor till lera på 6 m eller mer djup ”. Se figur 2 för detaljer.
Andra studier har visat denna process för att vinna sedimentkornstorlek från effekten av hydrodynamisk tvingning; Wang, Collins och Zhu (1988) korrelerade kvalitativt ökande intensitet av vätsketvång med ökande kornstorlek. "Denna korrelation demonstrerades vid de lågenergi leriga tidvattenlägenheterna i Bohai Bay (Kina), den måttliga miljön vid Jiangsu -kusten (Kina) där bottenmaterialet är siltigt och de sandiga lägenheterna vid The Wash (Storbritanniens högenergikust) ). " Denna forskning visar avgörande bevis för nollpunktsteorin som existerar på tidvattenlägenheter med olika hydrodynamiska energinivåer och även på lägenheter som är både erosionella och ackretionella.
Kirby R. (2002) tar detta koncept vidare och förklarar att böterna suspenderas och omarbetas från luften till havs och lämnar eftersläpningar från huvudskalorna och gastropodskal separerade från det finare underlaget nedanför, vågor och strömmar höjer sedan dessa avlagringar för att bilda chenier åsar i hela tidvattenzonen, som tenderar att tvingas upp i strandprofilen men också längs stranden. Cheniers kan hittas på vilken nivå som helst på strandkanten och kännetecknar övervägande en erosionsdominerad regim.
Ansökningar för kustplanering och förvaltning
Nollpunktsteorin har varit kontroversiell när den accepterade den vanliga kustvetenskapen eftersom teorin fungerar i dynamisk jämvikt eller instabil jämvikt, och många fält och laboratorieobservationer har misslyckats med att replikera tillståndet för en nollpunkt vid varje kornstorlek genom hela profilen. Samspelet mellan variabler och processer över tid inom miljösammanhang orsakar problem; "ett stort antal variabler, komplexiteten i processerna och svårigheten att observera, lägger alla allvarliga hinder i vägen för systematisering, därför kan den grundläggande fysiska teorin på vissa smala områden vara sund och tillförlitlig men luckorna är stora"
Geomorfologer, ingenjörer, regeringar och planerare bör vara medvetna om de processer och resultat som ingår i nollpunktshypotesen när de utför uppgifter som strandnäring , utfärdande av byggnadstillstånd eller byggande av kustförsvarsstrukturer . Detta beror på att sedimentkornstorleksanalys i en profil tillåter slutsatser om erosions- eller ackresionshastigheter som är möjliga om stranddynamiken ändras. Planerare och chefer bör också vara medvetna om att kustmiljön är dynamisk och kontextvetenskap bör utvärderas innan någon strandprofiländring genomförs. Således teoretiska studier, laboratorieförsök, numerisk och hydraulisk modellering försöka svara på frågor som rör kust drift och sediment nedfall, resultaten bör inte ses isolerat och en avsevärd mängd av rent kvalitativa observationsdata bör komplettera någon planering eller förvaltningsbeslut.
Se även
- Cementering (geologi) - Process för kemisk fällning som binder sedimentära korn
- Cross-bedding- Sedimentära bergskikt i olika vinklar.
- Drift (geologi) - Material av glacialt ursprung
- Flockulation - Process genom vilken kolloidala partiklar kommer ut ur suspensionen för att fälla ut som flock eller flingor
- Longshore drift - Sediment flyttat av longshore strömmen
- Överbank
- Sedimentärt berg - Berg som bildas genom avsättning och efterföljande cementering av material
- Sedimentära strukturer - Geologiska strukturer som bildas under sedimentavsättning
- Sedimentering - process genom vilken partiklar sätter sig på botten av en vätska och bildar ett sediment
- Sköldparameter
- Stokes lag - Lag för att mäta hastigheten hos en kropp i viskös vätska
- Ytliga insättningar