SEDIMENTARNI CIKLUSI: KARAKTERISTIKE, STUPNJEVI I PRIMJERI - GEOGRAFIJA - 2026

U sedimentne ciklusa odnose se na skupu faze koje prolaze određene mineralne elemenata prisutnih u zemlji „s kore. Ove faze uključuju niz transformacija koje tvore kružni vremenski niz koji se ponavlja kroz duga razdoblja.

To su biogeokemijski ciklusi u kojima se skladištenje elementa događa uglavnom u zemljinoj kori. Među mineralnim elementima koji podliježu sedimentnim ciklusima su sumpor, kalcij, kalij, fosfor i teški metali.

Litološki ciklus. 1 = magma; 2 = kristalizacija (hlađenje stijene); 3 = magnetska stijena; 4 = erozija; 5 = sedimentacija; 6 = sedimenti i sedimentne stijene; 7 = tektonika i metamorfizam; 8 = metamorfna stijena; 9 = fuzija. Izvor: Woudloper / Woodwalker

Ciklus započinje izlaganjem stijena koje sadrže ove elemente duboko unutar kore do ili u blizini površine. Te se stijene podvrgavaju vremenskim utjecajima i podliježu postupcima erozije zbog djelovanja atmosferskih, hidroloških i bioloških čimbenika.

Erodirani materijal se prenosi vodom, gravitacijom ili vjetrom do kasnije taloženja ili taloženja mineralnog materijala na podlozi. Ti se slojevi sedimenata akumuliraju tijekom milijuna godina i prolaze postupke zbijanja i cementiranja.

Na taj način dolazi do litifikacije sedimenata, odnosno njihove pretvorbe natrag u čvrste stijene na velikim dubinama. Pored toga, u međufaznim fazama ciklusa sedimenta također se javlja biološka faza koja se sastoji od solubilizacije i apsorpcije živih organizama.

Ovisno o mineralu i okolnostima, apsorbiraju ih biljke, bakterije ili životinje, prelazeći u trofičke mreže. Tada će se minerali izlučiti ili osloboditi smrću organizma.

karakteristike

Sedimentarni ciklusi čine jednu od tri vrste biogeokemijskih ciklusa i karakteriziraju ih zato što je glavna matrica skladištenja litosfera. Ovi ciklusi imaju svoju disciplinu proučavanja, koja se naziva sedimentologija.

Vrijeme ciklusa

Sedimentarni ciklusi su karakteristični jer je vrijeme potrebno za dovršavanje različitih faza jako dugo, čak se mjeri u milijunima godina. To je zato što se ovi minerali dugo uklapaju u stijene na velikim dubinama u zemljinoj kori.

Stadiji sedimentnih ciklusa

Važno je ne gubiti iz vida da se ne radi o ciklusu čiji stadiji slijede strogi slijed. Neke se faze mogu mijenjati ili prikazivati ​​više puta tijekom procesa.

- Izložba

Stijene formirane na određenim dubinama u zemljinoj kori podvrgnute su različitim dijastrofičkim procesima (lomovima, naborima i uzvišenjima) koji ih dovode do ili u blizini površine. Na taj su način izloženi djelovanju okolišnih čimbenika, bilo edafskih, atmosferskih, hidroloških ili bioloških.

Diastrofija je proizvod konvekcijskih pokreta Zemljine plahte. Ovi pokreti također stvaraju vulkanske pojave koje izlaže stijene na dramatičniji način.

- Vrijeme

Nakon što je stijena izložena, ona je pod utjecajem vremenskih prilika (raspadanje stijene na manje fragmente) sa ili bez promjena u kemijskom ili mineraloškom sastavu. Vremenske prilike su ključni faktor u formiranju tla i mogu biti fizičke, kemijske ili biološke.

fizička

U ovom slučaju, faktori zbog kojih se stijena raspada ne mijenjaju njezin kemijski sastav, već samo fizičke varijable poput volumena, gustoće i veličine. To je uzrokovano različitim fizikalnim agensima poput tlaka i temperature. U prvom su slučaju i puštanje pritiska i njegovo vježbanje uzroci puknuća stijena.

Atmosferilija. Izvor: Prince Roy, Taipei

Na primjer, kako stijene izlaze iz duboke kore, oni ispuštaju pritisak, šire se i puknu. Sa svoje strane, soli nakupljene u pukotinama također vrše pritisak prilikom prekristalizacije, produbljujući lomove.

Uz to, dnevne ili sezonske razlike u temperaturi uzrokuju cikluse širenja i kontrakcije koji završavaju razbijanjem stijena.

Kemija

To mijenja kemijski sastav stijena u procesu raspada jer djeluju kemijska sredstva. Među tim kemijskim agensima su kisik, vodena para i ugljični dioksid.

Oni izazivaju različite kemijske reakcije koje utječu na koheziju stijene i transformišu je, uključujući oksidaciju, hidrataciju, karbonizaciju i otapanje.

Biološki

Biološki agensi djeluju kombinacijom fizikalnih i kemijskih čimbenika, uključujući pritisak, trenje i druge među prvima. Iako kao kemijska sredstva luče kiseline, lužine i druge tvari.

Na primjer, biljke su vrlo učinkovita sredstva za vremenske uvjete, razbijajući stijene svojim korijenjem. To je zahvaljujući fizičkom djelovanju radikalnog rasta i izlučevinama koje emitiraju.

- Erozija

Erozija djeluje izravno na stijenu i na proizvode od vremenskih prilika, uključujući formirano tlo. S druge strane, uključuje transport erodiranog materijala, a isto sredstvo za eroziju je prijevozno sredstvo, a može biti i vjetar i voda.

Erozija. Izvor: Carl Wycoff

Gravitacijska erozija također je primijećena, kada se izmjenjuju materijal i trošenje materijala na strmim padinama. U procesu erozije, materijal se fragmentira na još manje mineralne čestice, osjetljive na transport na velike udaljenosti.

Vjetar

Erozivno djelovanje vjetra djeluje i povlačenjem i habanjem, što zauzvrat vrši utiskivanje čestica na druge površine.

Voda

Voda erozije djeluje kako fizičkim djelovanjem utjecaja oborinskih voda ili površinskih struja, tako i kemijskim djelovanjem. Ekstremni primjer erozivnog učinka oborina je kisela kiša, posebno na vapnenačkim stijenama.

- Prijevoz

Mineralne čestice prenose se agensi poput vode, vjetra ili gravitacije na velike udaljenosti. Važno je uzeti u obzir da svako prijevozno sredstvo ima definiranu nosivost, u smislu veličine i količine čestica.

Pomoću gravitacije mogu se kretati čak i velike, čak blago oplođene stijene, dok vjetar nosi vrlo male čestice. Osim toga, okoliš određuje udaljenost, jer gravitacija prenosi velike stijene na kratke udaljenosti, dok vjetar izbacuje male čestice na ogromne udaljenosti.

Voda sa svoje strane može prevoziti širok raspon veličina čestica, uključujući i velike stijene. To sredstvo može prenijeti čestice kratke ili izuzetno velike udaljenosti, ovisno o brzini protoka.

- Sedimentacija i nakupljanje

Sastoji se od taloženja prevezenog materijala, uslijed smanjenja brzine transportnih sredstava i gravitacije. U tom smislu može doći do fluvijalne, plimne ili seizmičke sedimentacije.

Sedimentacija. Izvor: Calogerogalati

Kako se reljef Zemlje sastoji od gradijenta koji ide od maksimalnih visina do morskog dna, to je mjesto gdje dolazi do najvećeg taloženja. Kako vrijeme prolazi, slojevi sedimenata stvaraju se jedan iznad drugog.

- otapanje, apsorpcija i biološko otpuštanje

Jednom kada dođe do istreniranja kamenitog materijala, otapanje oslobođenih minerala i njihova apsorpcija od strane živih bića je izvedivo. Tu apsorpciju mogu izvršiti biljke, bakterije ili čak izravno životinje.

Biljke konzumiraju biljojedi, a ove mesožderke, a sve razgraditelji, a minerali postaju dio trofičnih mreža. Isto tako, postoje bakterije i gljivice koje izravno apsorbiraju minerale, pa čak i životinje, poput makava koje konzumiraju glinu.

- Litifikacija

Ciklus je završen fazom litifikacije, odnosno stvaranjem novih stijena. To se događa kada se minerali talože formirajući uzastopne slojeve koji se nakupljaju vršeći ogroman pritisak.

Slojevi dublje u kore zbijeni su i cementirani tako da formiraju čvrste stijene i ti će se slojevi ponovo podvrgnuti dijastrofičkim procesima.

zbijanje

Donji slojevi su zbijeni, nastali pritiskom slojeva sedimenata koji se nakupljaju u uzastopnim fazama taloženja. To znači da se pore ili prostori koji postoje između čestica sedimenta smanjuju ili nestaju.

cementiranje

Ovaj se postupak sastoji od taloženja cementnih tvari između čestica. Te tvari, poput kalcita, oksida, silicijevog dioksida i drugih, kristaliziraju i cementiraju materijal u čvrstu stijenu.

Primjeri taložnih ciklusa

- Sedimentni ciklus sumpora

Sumpor je bitna komponenta određenih aminokiselina poput cistina i metionina, kao i vitamina poput tiamina i biotina. Njegov taložni ciklus uključuje plinsku fazu.

Ovaj mineral ulazi u ciklus zbog vremenskih utjecaja stijena (škriljevca i drugih sedimentnih stijena), raspada organskih tvari, vulkanske aktivnosti i industrijskog doprinosa. Također rudarstvo, vađenje nafte i izgaranje fosilnih goriva izvor su sumpora u ciklusu.

Oblici sumpora su u tim slučajevima sulfati (SO4) i vodikov sulfid (H2S); sulfati se nalaze u zemlji i rastvaraju se u vodi. Sulfati apsorbiraju i asimiliraju biljke kroz svoje korijenje i prelaze u trofičke mreže.

Kad organizmi umiru, djeluju bakterije, gljivice i drugi razgrađivači, oslobađajući sumpor u obliku plina sumporovodika koji prolazi u atmosferu. Vodikov sulfid brzo se oksidira miješanjem s kisikom, formirajući sulfate koji se talože u zemlju.

Sumporne bakterije

Anaerobne bakterije djeluju u močvarnom mulju i općenito pri razgradnji organskih tvari. Ovi procesi SO4 stvaraju plinovite H2S koje se ispuštaju u atmosferu.

Kisela kiša

Nastaje zbog prekursora poput H2S, koje u atmosferu emitira industrija, sumporne bakterije i vulkanske erupcije. Ti prekursori reagiraju s vodenom parom i tvore SO4 koji se tada taloži.

- Sedimentni ciklus kalcija

Kalcij se nalazi u sedimentnim stijenama formiranim na morskom dnu i jezerskim koritima zahvaljujući doprinosu organizama koji se sastoje od kalkanih školjki. Slično tome, ima slobodnog ioniziranog kalcija u vodi, kao u oceanima na dubinama većim od 4.500 m u kojima je otopljen kalcijev karbonat.

Stijene bogate kalcijem poput vapnenca, dolomita i fluorita, ostarele su i oslobađaju kalcij. Kišnica otapa atmosferski CO2, što rezultira ugljičnom kiselinom koja olakšava otapanje vapnenačke stijene, oslobađajući HCO 3 i Ca 2+.

Kalcij se u tim kemijskim oblicima prenosi kišnicom u rijeke, jezera i oceane. To je najzastupljeniji kation u tlu iz kojeg ga biljke apsorbiraju, dok ga životinje uzimaju iz biljaka ili izravno otapaju u vodi.

Kalcij je bitan dio školjaka, egzoskeleta, kostiju i zuba, pa se kad ugine ponovno integrira u okoliš. U slučaju oceana i jezera, na dnu naslaga taloga, a postupci litifikacije tvore nove vapnenaste stijene.

- Sedimentarni kalijev ciklus

Kalij je temeljni element u staničnom metabolizmu, jer ima relevantnu ulogu u regulaciji osmoze i fotosintezi. Kalij je dio minerala u tlu i stijenama, jer su glinasta tla bogata ovim mineralom.

Postupci vremenskih prilika oslobađaju kalij ione topive u vodi koje korijenje biljke može apsorbirati. Ljudi također dodaju kalij u tlo kao dio gnojidbe usjeva.

Kroz povrće se kalij distribuira u trofičkim mrežama, a zatim se djelovanjem razlagača vraća u tlo.

- Sedimentni ciklus fosfora

Glavne rezerve fosfora nalaze se u morskom sedimentu, tlima, fosfatnim stijenama i gvanu (izmet morskih ptica). Njegov taložni ciklus započinje fosfatnim stijenama koje, kada se u vrijeme vremena i erodiraju, oslobađaju fosfate.

Isto tako, ljudi unose dodatne količine fosfora u tlo primjenom gnojiva ili gnojiva. Fosforni spojevi se zajedno s ostatkom sedimenata nose kišom prema vodenim strujama, a odatle prema oceanu.

Ti spojevi djelomično talože, a drugi dio se ugrađuje u mrežnu hranu morske hrane. Jedna od petlji ciklusa javlja se kada fosfor otopljen u morskoj vodi troši fitoplankton, a to zauzvrat riba.

Ribu potom konzumiraju morske ptice, čije izlučevine sadrže velike količine fosfora (guano). Guano ljudi koriste kao organsko gnojivo za opskrbu usjeva fosforom.

Fosfor koji ostaje u morskom sedimentu podvrgava se postupcima litifikacije, formirajući nove fosfatne stijene.

- Sedimentni ciklus teških metala

Teški metali uključuju neke koji obavljaju osnovne životne funkcije, kao što je željezo, i druge koji mogu postati toksični, poput žive. Među teškim metalima nalazi se više od 50 elemenata poput arsena, molibdena, nikla, cinka, bakra i kroma.

Neki su, poput željeza, u izobilju, ali većina tih elemenata nalazi se u relativno malim količinama. S druge strane, u biološkoj fazi njihovog sedimentnog ciklusa mogu se akumulirati u živim tkivima (bioakumulacija).

U tom slučaju, budući da ih nije lako zbrinuti, povećava se njihovo nakupljanje duž prehrambenih lanaca što uzrokuje ozbiljne zdravstvene probleme.

izvori

Teški metali potječu iz prirodnih izvora, zbog vremenskih utjecaja stijena i erozije tla. Važni su i antropski doprinosi kroz industrijske emisije, izgaranje fosilnih goriva i elektroničkog otpada.

Opći sedimentni ciklus

Općenito govoreći, teški metali slijede taložni ciklus koji počinje od njihovog glavnog izvora, a to je litosfera, i prolaze kroz atmosferu, hidrosferu i biosferu. Postupci vremenskih prilika ispuštaju teške metale u zemlju i odatle mogu zagađivati ​​vodu ili upasti u atmosferu kroz prašinu koju puše vjetar.

Vulkanska aktivnost također doprinosi emisiji teških metala u atmosferu, a kiša ih prenosi iz zraka u zemlju, a iz toga u vodena tijela. Međusobni izvori tvore petlje u ciklusu zbog gore spomenutih ljudskih aktivnosti i ulaska teških metala u prehrambene mreže.

Reference

1. Calow, P. (ur.) (1998). Enciklopedija ekologije i upravljanja okolišem.
2. Christopher R. i Fielding, CR (1993). Pregled nedavnih istraživanja fluvijalne sedimentologije. Sedimentarna geologija.
3. Margalef, R. (1974). Ekologija. Omega izdanja.
4. Márquez, A., García, O., Senior, W., Martínez, G., González, A. i Fermín. I. (2012). Teški metali u površinskim sedimentima rijeke Orinoco, Venezuela. Bilten Oceanografskog instituta u Venezueli.
5. Miller, G. i TYLER, JR (1992). Ekologija i okoliš. Grupo Uredništvo Iberoamérica SA de CV
6. Rovira-Sanroque, JV (2016). Zagađivanje teškim metalima u sedimentima rijeke Jarama i njegova bioasimilacija tubificidima (Annelida: Oligochaeta, Tubificidae). Doktorski rad. Fakultet bioloških znanosti Sveučilišta Complutense u Madridu.
7. Odum, EP i Warrett, GW (2006). Osnove ekologije. Peto izdanje. Thomson.