SEDIMENTÆRE SYKLUSER: EGENSKAPER, STADIER OG EKSEMPLER - GEOGRAFI - 2026

De sedimentære syklusene refererer til settet med trinn som passerer visse mineralelementer som finnes i jordskorpen. Disse fasene involverer en sekvens av transformasjoner som danner en sirkulær tidsserie som gjentas over lange perioder.

Dette er biogeokjemiske sykluser der lagring av elementet hovedsakelig forekommer i jordskorpen. Blant mineralelementene som er utsatt for sedimentære sykluser er svovel, kalsium, kalium, fosfor og tungmetaller.

Litologisk syklus. 1 = magma; 2 = krystallisering (avkjøling av berget); 3 = stollete bergart; 4 = erosjon; 5 = sedimentasjon; 6 = sedimenter og sedimentære bergarter; 7 = tektonikk og metamorfisme; 8 = metamorf bergart; 9 = fusjon. Kilde: Woudloper / Woodwalker

Syklusen begynner med eksponering av bergarter som inneholder disse elementene fra dypt inne i jordskorpen til eller nær overflaten. Disse bergartene blir deretter utsatt for forvitring og gjennomgår erosjonsprosesser på grunn av virkningen av atmosfæriske, hydrologiske og biologiske faktorer.

Det eroderte materialet fraktes med vann, tyngdekraft eller vind til senere sedimentering eller avsetning av mineralmaterialet på underlaget. Disse lagene med sediment akkumuleres over millioner av år og gjennomgår komprimerings- og sementeringsprosesser.

På denne måten skjer lithifisering av sedimentene, det vil si deres transformasjon tilbake til fast berg i store dyp. I mellomliggende faser av sedimentære sykluser oppstår dessuten en biologisk fase som består av oppløseliggjøring og absorpsjon av levende organismer.

Avhengig av mineralet og omstendighetene, kan de tas opp av planter, bakterier eller dyr og passere til de trofiske nettverk. Da vil mineralene skilles ut eller frigjøres ved død av organismen.

kjennetegn

Sedimentære sykluser utgjør en av de tre typene biogeokjemiske sykluser og kjennetegnes fordi hovedlagringsmatrisen er litosfæren. Disse syklusene har sin egen studieretning, kalt sedimentology.

Syklus tid

Sedimentære sykluser kjennetegnes fordi tiden det tar å fullføre de forskjellige stadiene er veldig lang, til og med målt i millioner av år. Dette er fordi disse mineralene forblir innebygd i bergarter i lange perioder med store dyp i jordskorpen.

Stadier av sedimentære sykluser

Det er viktig å ikke miste synet at det ikke er en syklus hvor stadiene følger en streng sekvens. Noen faser kan byttes ut eller presenteres flere ganger gjennom hele prosessen.

- Utstilling

Bergartene som dannes på visse dybder i jordskorpen, blir utsatt for forskjellige diastrofale prosesser (brudd, folder og forhøyninger) som ender opp med å ta dem til eller i nærheten av overflaten. På denne måten blir de utsatt for virkningen av miljøfaktorer, enten de er edafiske, atmosfæriske, hydrologiske eller biologiske.

Diastrofisme er et produkt av konveksjonsbevegelser i jordens mantel. Disse bevegelsene genererer også vulkanske fenomener som utsetter bergarter på en mer dramatisk måte.

- Forvitring

Når berget er utsatt, gjennomgår den forvitring (dekomponering av berget til mindre fragmenter) med eller uten endringer i kjemisk eller mineralogisk sammensetning. Forvitring er en nøkkelfaktor i jorddannelse og kan være fysisk, kjemisk eller biologisk.

Fysisk

I dette tilfellet endrer ikke faktorene som får bergarten til å bryte dens kjemiske sammensetning, bare fysiske variabler som volum, tetthet og størrelse. Dette er forårsaket av forskjellige fysiske midler som trykk og temperatur. I det første tilfellet er både frigjøring av press og trening årsaker til steinbrudd.

Forvitring. Kilde: Prince Roy, Taipei

For eksempel når bergarter dukker opp fra dypt inne i skorpen, frigjør de trykk, ekspanderer og sprekker. For sin del utøver saltene som akkumuleres i sprekkene også trykk når de omkrystalliseres, fordypes bruddene.

I tillegg forårsaker daglige eller sesongmessige temperaturvariasjoner sykluser av utvidelse og sammentrekning som ender med å bryte steinene.

Kjemi

Dette endrer bergens kjemiske sammensetning i desintegrasjonsprosessen fordi kjemiske midler virker. Blant disse involverte kjemiske midlene er oksygen, vanndamp og karbondioksid.

De forårsaker forskjellige kjemiske reaksjoner som påvirker bergets samhørighet og transformerer den, inkludert oksidasjon, hydrering, karbonering og oppløsning.

biologisk

Biologiske midler virker ved en kombinasjon av fysiske og kjemiske faktorer, inkludert trykk, friksjon og andre blant de førstnevnte. Mens som kjemiske midler er sekresjoner av syrer, alkalier og andre stoffer.

For eksempel er planter veldig effektive forvitringsmidler, og bryter opp steiner med røttene. Dette er takket være både den fysiske handlingen av radikal vekst og sekretene de gir ut.

- Erosjon

Erosjon virker både direkte på berget og på produktene fra forvitring, inkludert den dannede jorda. På den annen side innebærer det transport av det eroderte materialet, det samme eroderende middelet er transportmiddel og kan være både vind og vann.

Erosjon. Kilde: Carl Wycoff

Gravitasjonserosjon bemerkes også når materialforskyvning og slitasje oppstår i bratte skråninger. I den erosive prosessen er materialet fragmentert i enda mindre mineralpartikler, mottagelige for transport over lange avstander.

Vind

Vindens erosive virkning utøves både ved dra og slitasje, noe som igjen utøver de medfølgende partiklene på andre flater.

Vann

Vannerosjon virker både ved fysisk påvirkning av påvirkningen av regnvann eller overflatestrømmer, så vel som ved kjemisk virkning. Et ekstremt eksempel på den erosive effekten av nedbør er sur nedbør, spesielt på kalkholdige bergarter.

- Transport

Mineralpartikler transporteres av midler som vann, vind eller tyngdekraft over lange avstander. Det er viktig å ta hensyn til at hvert transportmiddel har en definert lastekapasitet, når det gjelder størrelse og mengde partikler.

Ved tyngdekraften kan til og med store, til og med svakt forvitrede bergarter bevege seg, mens vinden bærer veldig små partikler. I tillegg bestemmer miljøet avstanden, siden tyngdekraften transporterer store bergarter over korte avstander, mens vinden fortrenger små partikler over enorme avstander.

Vann på sin side kan transportere et bredt spekter av partikkelstørrelser, inkludert store bergarter. Dette midlet kan bære partiklene korte eller ekstremt lange avstander, avhengig av strømningshastigheten.

- Sedimentasjon og akkumulering

Det består av avsetningen av det transporterte materialet på grunn av en reduksjon i hastigheten på transportmidlene og på grunn av tyngdekraften. I denne forstand kan fluvial, tidevann eller seismisk sedimentasjon forekomme.

Sedimentering. Kilde: Calogerogalati

Siden jordens relieff består av en gradient som går fra maksimale høyder til havbunnen, er det her den største sedimenteringen skjer. Når tiden går bygger lag av sediment seg oppå hverandre.

- Solubilisering, absorpsjon og biologisk frigjøring

Når forvitring av det steinete materialet har skjedd, er oppløsningen av de frigjorte mineralene og deres absorpsjon av levende vesener mulig. Denne absorpsjonen kan utføres av planter, bakterier eller til og med direkte av dyr.

Planter konsumeres av planteetere og disse av rovdyr, og alt av spaltning, mineraler blir en del av trofiske nettverk. På samme måte er det bakterier og sopp som direkte absorberer mineraler og til og med dyr, for eksempel ara som konsumerer leire.

- Lithification

Syklusen avsluttes med litifiseringsfasen, det vil si med dannelse av ny bergart. Dette skjer når mineraler legger seg og danner suksessive lag som akkumuleres og utøver enormt trykk.

Lagene dypere i jordskorpen er komprimert og sementert for å danne fast fjell, og disse lagene vil igjen bli utsatt for diastrofale prosesser.

komprimering

Produkt av trykket som utøves av sedimentlagene som hoper seg opp i de påfølgende sedimentasjonsfaser, de nedre lagene er kompakte. Dette innebærer at porene eller mellomrommene som finnes mellom sedimentpartiklene reduseres eller forsvinner.

semente

Denne prosessen består av avsetning av sementholdige stoffer mellom partiklene. Disse stoffene, som kalsitt, oksider, silika og andre, krystalliserer og sementerer materialet til fast fjell.

Eksempler på sedimentære sykluser

- Sedimentær svovelsyklus

Svovel er en viktig komponent i visse aminosyrer som cystin og metionin, så vel som vitaminer som tiamin og biotin. Dets sedimentære syklus inkluderer en gassfase.

Dette mineralet går inn i syklusen på grunn av forvitring av bergarter (skifer og andre sedimentære bergarter), nedbrytning av organisk materiale, vulkansk aktivitet og industrielle bidrag. Også gruvedrift, oljeutvinning og forbrenning av fossile brensler er svovelkilder i syklusen.

Formene av svovel er i disse tilfellene sulfater (SO4) og hydrogensulfid (H2S); sulfater er både i jord og oppløst i vann. Sulfater absorberes og assimileres av planter gjennom røttene og går videre til de trofiske nettverk.

Når organismer dør, virker bakterier, sopp og andre spaltningsprodukter, og frigjør svovel i form av hydrogensulfidgass som passerer ut i atmosfæren. Hydrogensulfid oksideres raskt ved å blande med oksygen, og danne sulfater som faller ned til bakken.

Svovelbakterier

Anaerobe bakterier virker i sumpslam og i nedbrytning av organisk materiale generelt. Disse behandler SO4-genererende gassformig H2S som slippes ut i atmosfæren.

Sur nedbør

Det dannes på grunn av forløpere som H2S, som slippes ut i atmosfæren av industri, svovelbakterier og vulkanutbrudd. Disse forløperne reagerer med vanndamp og danner SO4 som deretter utfelles.

- Sedimentær kalsiumsyklus

Kalsium finnes i sedimentære bergarter dannet på havbunnen og innsjøbedene takket være bidragene fra organismer forsynt med kalkholdige skjell. Tilsvarende er det fritt ionisert kalsium i vann, som i havene på dybder større enn 4500 m der kalsiumkarbonat er oppløst.

Kalsiumrike bergarter som blant annet kalkstein, dolomitt og fluoritt forvitres og frigjør kalsium. Regnvann løser opp atmosfærisk CO2, noe som resulterer i kullsyre som letter oppløsningen av kalkstein og frigjør HCO 3– og Ca 2+.

Kalsium i disse kjemiske formene føres av regnvann til elver, innsjøer og hav. Dette er den mest tallrike kationen i jorden som planter tar opp den fra mens dyr tar den fra planter eller direkte oppløst i vann.

Kalsium er en viktig del av skall, eksoskeletter, bein og tenner, så når det dør blir det integrert i miljøet. Når det gjelder hav og innsjøer, sedimenterer den i bunnen og lithifiseringsprosessene danner nye kalkholdige bergarter.

- Sedimentær kaliumsyklus

Kalium er et grunnleggende element i cellemetabolismen, fordi det spiller en relevant rolle i osmotisk regulering og fotosyntese. Kalium er en del av mineralene i jord og steiner, og er leirjord rik på dette mineralet.

Forvitringsprosesser frigjør vannløselige kaliumioner som kan tas opp av planterøtter. Mennesker tilfører også kalium i jorden som en del av gjødslingsprosedyrene.

Gjennom grønnsaker blir kalium distribuert i trofiske nettverk, og deretter med virkningen av spaltere kommer det tilbake til jorden.

- Sedimentær fosforsyklus

De viktigste fosforreservene er i marint sediment, jordsmonn, fosfatbergarter og guano (ekskrement av sjøfugl). Dens sedimentære syklus begynner med fosfatbergarter som, når de forvitrer og eroderer, frigjør fosfater.

På samme måte innlemmer mennesker ytterligere mengder fosfor i jorden ved å bruke gjødsel eller gjødsel. Fosforforbindelsene blir ført sammen med resten av sedimentene av regnet mot vannstrømmene og derfra til havet.

Disse forbindelsene har delvis sediment og en annen del er integrert i marine matvev. En av løkkene i syklusen oppstår når fosfor oppløst i sjøvann blir konsumert av planteplankton, dette igjen av fisk.

Deretter konsumeres fisken av sjøfugl, hvis utskillelse inneholder store mengder fosfor (guano). Guano brukes av mennesker som organisk gjødsel for å gi fosfor til avlinger.

Fosforet som forblir i det marine sedimentet gjennomgår litifiseringsprosesser og danner nye fosfatbergarter.

- Sedimentær syklus av tungmetaller

Tungmetaller inkluderer noen som utfører viktige funksjoner for livet, for eksempel jern, og andre som kan bli giftige, for eksempel kvikksølv. Blant tungmetallene er det mer enn 50 elementer som arsen, molybden, nikkel, sink, kobber og krom.

Noen, som jern, er rikelig, men de fleste av disse elementene finnes i relativt små mengder. På den annen side kan de i den biologiske fasen av deres sedimentære syklus akkumuleres i levende vev (bioakkumulering).

I dette tilfellet, siden de ikke er enkle å avhende, øker deres akkumulering langs næringskjedene og forårsaker alvorlige helseproblemer.

kilder

Tungmetaller kommer fra naturlige kilder på grunn av forvitring av fjell og erosjon i jorden. Det er også viktige antropiske bidrag gjennom industrielle utslipp, forbrenning av fossilt brensel og elektronisk avfall.

Generell sedimentær syklus

Generelt sett følger tungmetaller en sedimentær syklus som starter fra deres viktigste kilde, som er litosfæren, og de passerer gjennom atmosfæren, hydrosfæren og biosfæren. Forvitringsprosesser frigjør tungmetaller til bakken og derfra kan de forurense vannet eller invadere atmosfæren gjennom vindblåst støv.

Vulkanaktivitet bidrar også til utslipp av tungmetaller i atmosfæren, og regn fører dem fra luften til bakken og fra dette til vannmasser. Mellomkilder danner løkker i syklusen på grunn av de nevnte menneskelige aktiviteter og inntreden av tungmetaller i matbaner.

referanser

1. Calow, P. (Red.) (1998). Oppslagsverket for økologi og miljøledelse.
2. Christopher R. og Fielding, CR (1993). En gjennomgang av nyere forskning innen fluvial sedimentology. Sedimentær geologi.
3. Margalef, R. (1974). Økologi. Omega-utgaver.
4. Márquez, A., García, O., Senior, W., Martínez, G., González, A. og Fermín. I. (2012). Tungmetaller i overflatesedimenter av Orinoco-elven, Venezuela. Bulletin fra Oceanographic Institute of Venezuela.
5. Miller, G. og TYLER, JR (1992). Økologi og miljø. Grupo Editorial Iberoamérica SA de CV
6. Rovira-Sanroque, JV (2016). Forurensning av tungmetaller i sedimentene av Jarama-elven og dens bioassimilering av Tubificids (Annelida: Oligochaeta, Tubificidae). Doktorgradsavhandling. Fakultet for biologiske vitenskaper, Complutense universitet i Madrid.
7. Odum, EP og Warrett, GW (2006). Grunnleggende om økologi. Femte utgave. Thomson.