SEDIMENTÄRA CYKLER: EGENSKAPER, STADIER OCH EXEMPEL - GEOGRAFI - 2025

De sedimentära cyklerna avser uppsättningen steg som passerar vissa mineralelement som finns i jordskorpan. Dessa faser involverar en sekvens av transformationer som bildar en cirkulär tidsserie som upprepas under långa perioder.

Dessa är biogeokemiska cykler där lagring av elementet huvudsakligen sker i jordskorpan. Bland de mineralelement som utsätts för sedimentära cykler är svavel, kalcium, kalium, fosfor och tungmetaller.

Litologisk cykel. 1 = magma; 2 = kristallisation (kylning av berget); 3 = stollar; 4 = erosion; 5 = sedimentation; 6 = sediment och sedimentära stenar; 7 = tektonik och metamorfism; 8 = metamorf berg; 9 = fusion. Källa: Woudloper / Woodwalker

Cykeln börjar med exponering av stenar som innehåller dessa element från djupt i jordskorpan till eller nära ytan. Dessa bergarter utsätts sedan för väderbildning och genomgår erosionsprocesser under inverkan av atmosfäriska, hydrologiska och biologiska faktorer.

Det eroderade materialet transporteras med vatten, tyngdkraft eller vind till senare sedimentering eller avsättning av mineralmaterialet på underlaget. Dessa lager av sediment samlas under miljoner år och genomgår kompakterings- och cementeringsprocesser.

På detta sätt sker sedimenteringen av sedimenten, det vill säga deras omvandling tillbaka till fast berg på stora djup. I mellanfasen av sedimentära cykler inträffar dessutom en biologisk fas som består av solubilisering och absorption av levande organismer.

Beroende på mineral och omständigheter kan de absorberas av växter, bakterier eller djur och passera till trofiska nätverk. Sedan kommer mineralerna att utsöndras eller frigöras genom döden av organismen.

egenskaper

Sedimentära cykler utgör en av de tre typerna av biogeokemiska cykler och kännetecknas av att den huvudsakliga lagringsmatrisen är litosfären. Dessa cykler har sin egen studieområde, kallad sedimentologi.

Cykeltid

Sedimentära cykler kännetecknas av att den tid det tar att slutföra de olika stadierna är mycket lång, även uppmätt i miljoner år. Detta beror på att dessa mineraler förblir inbäddade i stenar under långa perioder på stora djup i jordskorpan.

Stadier av sedimentära cykler

Det är viktigt att inte tappa synen att det inte är en cykel vars stadier följer en strikt sekvens. Vissa faser kan bytas ut eller presenteras flera gånger under hela processen.

- Exposition

Klipporna som bildas på vissa djup i jordskorpan utsätts för olika diastrofala processer (sprickor, veck och höjder) som slutar ta dem till eller nära ytan. På detta sätt utsätts de för verkan av miljöfaktorer, oavsett om de är edafiska, atmosfäriska, hydrologiska eller biologiska.

Diastrofism är produkten av konvektionsrörelser i jordens mantel. Dessa rörelser genererar också vulkaniska fenomen som exponerar stenar på ett mer dramatiskt sätt.

- Vädret

När berget har blivit utsatt, genomgår det en väderbildning (sönderdelning av berget till mindre fragment) med eller utan förändringar i kemisk eller mineralogisk sammansättning. Väderträning är en nyckelfaktor i markbildning och kan vara fysisk, kemisk eller biologisk.

Fysisk

I det här fallet förändrar de faktorer som får sten att bryta inte dess kemiska sammansättning, endast fysiska variabler som volym, densitet och storlek. Detta orsakas av olika fysiska medel såsom tryck och temperatur. I det första fallet är både utsläpp av tryck och dess träning orsaker till stenbrott.

Förvittring. Källa: Prince Roy, Taipei

När till exempel stenar dyker upp djupt i jordskorpan frigör de tryck, expanderar och spricker. För sin del utövar de salter som ackumuleras i sprickorna även tryck vid omkristallisation, fördjupning av sprickorna.

Dessutom orsakar dagliga eller säsongsmässiga temperaturvariationer cykler av expansion och sammandragning som slutar bryta stenarna.

Kemi

Detta förändrar bergens kemiska sammansättning i sönderdelningsprocessen eftersom kemiska medel verkar. Bland dessa kemiska ämnen inblandade är syre, vattenånga och koldioxid.

De orsakar olika kemiska reaktioner som påverkar bergets sammanhållning och transformerar den, inklusive oxidation, hydrering, karbonering och upplösning.

Biologisk

Biologiska medel verkar genom en kombination av fysiska och kemiska faktorer, inklusive tryck, friktion och andra bland de förstnämnda. Medan kemiska medel är utsöndringar av syror, alkalier och andra ämnen.

Till exempel är växter mycket effektiva väderbeständiga medel som bryter upp stenar med sina rötter. Detta är tack vare både den fysiska effekten av radikal tillväxt och de sekret som de avger.

- Erosion

Erosion verkar både direkt på berget och på väderprodukter, inklusive den formade marken. Å andra sidan innebär det transport av det eroderade materialet, samma eroderande medel är transportmedel och kan vara både vind och vatten.

Erosion. Källa: Carl Wycoff

Gravitationserosion noteras också när materialförskjutning och slitage inträffar i branta sluttningar. I den erosiva processen fragmenteras materialet i ännu mindre mineralpartiklar, mottagliga för transport över långa avstånd.

Vind

Vindens erosiva verkan utövas både genom drag och slitage, vilket i sin tur utövar de medföljande partiklarna på andra ytor.

Vatten

Vattenerosion verkar både genom fysisk påverkan av påverkan av regnvatten eller ytströmmar, liksom genom kemisk verkan. Ett extremt exempel på den erosiva effekten av nederbörd är surt regn, särskilt på kalkhaltiga bergarter.

- Transport

Mineralpartiklar transporteras av medel som vatten, vind eller tyngdkraft över långa avstånd. Det är viktigt att beakta att varje transportmedel har en definierad lastkapacitet, vad gäller storlek och kvantitet av partiklar.

Genom tyngdkraften kan till och med stora, till och med lätt väderbitna berg röra sig, medan vinden bär mycket små partiklar. Dessutom bestämmer miljön avståndet, eftersom tyngdkraften transporterar stora stenar över korta avstånd, medan vinden förskjuter små partiklar över enorma avstånd.

Vatten kan å sin sida transportera ett stort antal partikelstorlekar, inklusive stora stenar. Detta medel kan bära partiklarna korta eller extremt långa avstånd, beroende på flödeshastigheten.

- Sedimentation och ansamling

Det består av avsättningen av det transporterade materialet på grund av en minskning av transportmedlets hastighet och tyngdkraften. I denna mening kan fluvial, tidvatten eller seismisk sedimentation uppstå.

Sedimentering. Källa: Calogerogalati

Eftersom jordens lättnad består av en lutning som går från maximala höjder till havsbotten, är det här den största sedimenteringen sker. När tiden går bygger lager av sediment upp det ena på det andra.

- Solubilisering, absorption och biologisk frisättning

När en väderbitning av det steniga materialet har inträffat är upplösningen av de frisatta mineralerna och deras absorption av levande varelser genomförbar. Denna absorption kan utföras av växter, bakterier eller till och med direkt av djur.

Växter konsumeras av växtätare och dessa av köttätare, och allt av sönderdelare, mineralerna blir en del av trofiska nätverk. På samma sätt finns det bakterier och svampar som direkt absorberar mineraler och till och med djur, såsom ara som konsumerar lera.

- Lithifiering

Cykeln avslutas med lithifieringsfasen, det vill säga med bildandet av nytt berg. Detta händer när mineraler sätter sig och bildar på varandra följande lager som ackumuleras och utövar enormt tryck.

Lagren djupare i jordskorpan komprimeras och cementeras för att bilda fast berg och dessa lager kommer igen att utsättas för diastrofiska processer.

Compaction

Produkt av det tryck som utövas av sedimentlagren som hopar sig i de successiva sedimentationsfaserna, de nedre lagren komprimeras. Detta innebär att porerna eller utrymmena som finns mellan sedimentpartiklarna reduceras eller försvinner.

Cementa

Denna process består av avsättning av cementbaserade ämnen mellan partiklarna. Dessa ämnen, såsom kalcit, oxider, kiseldioxid och andra, kristalliserar och cementerar materialet till fast berg.

Exempel på sedimentära cykler

- Sedimentär svavelcykel

Svavel är en viktig komponent i vissa aminosyror, såsom cystin och metionin, såväl som vitaminer som tiamin och biotin. Dess sedimentära cykel inkluderar en gasfas.

Detta mineral går in i cykeln på grund av förvitring av stenar (skiffer och andra sedimentära bergarter), sönderdelning av organiskt material, vulkanisk aktivitet och industriella bidrag. Även gruvdrift, oljeutvinning och förbränning av fossila bränslen är svavelkällor i cykeln.

Formerna av svavel är i dessa fall sulfater (SO4) och vätesulfid (H2S); sulfater finns både i jord och löses i vatten. Sulfater absorberas och assimileras av växter genom sina rötter och överförs till trofiska nätverk.

När organismer dör verkar bakterier, svampar och andra sönderdelare och släpper svavel i form av vätesulfidgas som passerar ut i atmosfären. Vätesulfid oxideras snabbt genom blandning med syre och bildar sulfater som fälls ut till marken.

Svavelbakterier

Anaeroba bakterier verkar i träskslam och i sönderdelningen av organiskt material i allmänhet. Dessa processer SO4 genererar gasformig H2S som släpps ut i atmosfären.

Surt regn

Det bildas på grund av föregångare som H2S, som släpps ut i atmosfären av industri, svavelbakterier och vulkanutbrott. Dessa föregångare reagerar med vattenånga och bildar SO4 som sedan fälls ut.

- Sedimentärt kalciumcykel

Kalcium finns i sedimentära bergarter som bildas på havsbotten och sjöbäddar tack vare bidrag från organismer försedda med kalkskal. På liknande sätt finns det fritt joniserat kalcium i vatten, som i haven på djup större än 4500 m där kalciumkarbonat är upplöst.

Kalciumrika stenar som bland annat kalksten, dolomit och fluorit är väderbitna och släpper ut kalcium. Regnvatten löser atmosfärisk koldioxid, vilket resulterar i kolsyra som underlättar upplösning av kalksten och frisätter HCO 3– och Ca 2+.

Kalcium i dessa kemiska former transporteras av regnvatten i floder, sjöar och hav. Detta är den vanligaste katjonen i jorden från vilken växter tar upp den medan djur tar den från växter eller direkt upplöses i vatten.

Kalcium är en viktig del av skal, exoskeletter, ben och tänder, så när det dör integreras det i miljön. När det gäller hav och sjöar utgör det sediment i botten och lithifieringsprocesserna bildar nya kalkhaltiga bergarter.

- Sedimentär kaliumcykel

Kalium är ett grundläggande element i cellmetabolismen, eftersom det spelar en relevant roll i osmotisk reglering och fotosyntes. Kalium är en del av mineralerna i marken och klipporna och är lerjordar som är rika på detta mineral.

Väderprocesser frigör vattenlösliga kaliumjoner som kan absorberas av växtrötterna. Människor lägger också kalium i marken som en del av gödslingsmetoderna.

Genom grönsaker distribueras kalium i trofiska nätverk, och sedan återkommer den med jordens sönderdelning.

- Sedimentär fosforcykel

De huvudsakliga fosforreserverna finns i marint sediment, jord, fosfatbergar och guano (sjöfågelsekrement). Dess sedimentära cykel börjar med fosfatbergarter som, när de väder och eroderar, släpper fosfater.

På samma sätt införlivar människor ytterligare mängder fosfor i jorden genom att applicera gödselmedel eller gödselmedel. Fosforföreningarna transporteras tillsammans med resten av sedimenten av regnet mot vattenströmmarna och därifrån till havet.

Dessa föreningar sedimenterar delvis och en annan del införlivas i marina livsmedelsbanor. En av cykelns öglor uppstår när fosfor upplöst i havsvatten konsumeras av fytoplankton, detta i sin tur av fisk.

Fisken konsumeras sedan av sjöfåglar, vars utsöndring innehåller stora mängder fosfor (guano). Guano används av människor som organisk gödningsmedel för att ge fosfor till grödor.

Fosforet som finns kvar i det marina sedimentet genomgår litifieringsprocesser och bildar nya fosfatbergarter.

- Sedimentär cykel av tungmetaller

Tungmetaller inkluderar några som utför viktiga funktioner för livet, som järn, och andra som kan vara giftiga, såsom kvicksilver. Bland tungmetallerna finns mer än 50 element som arsenik, molybden, nickel, zink, koppar och krom.

En del, som järn, är rikliga, men de flesta av dessa element finns i relativt små mängder. Å andra sidan, i den biologiska fasen av deras sedimentära cykel kan de ackumuleras i levande vävnader (bioackumulering).

I det här fallet, eftersom de inte är enkla att kassera, ökar deras ansamling längs matkedjorna och orsakar allvarliga hälsoproblem.

källor

Tungmetaller kommer från naturliga källor på grund av bergväder och markerosion. Det finns också viktiga antropiska bidrag genom industriutsläpp, förbränning av fossila bränslen och elektroniskt avfall.

Allmän sedimentcykel

Generellt sett följer tungmetaller en sedimentär cykel som startar från deras huvudkälla, som är litosfären, och de passerar genom atmosfären, hydrosfären och biosfären. Väderprocesser släpper tungmetaller till marken och därifrån kan de förorena vattnet eller invadera atmosfären genom vindblåst damm.

Vulkanaktivitet bidrar också till utsläpp av tungmetaller i atmosfären och regn transporterar dem från luften till marken och från detta till vattendrag. Mellankällor bildar slingor i cykeln på grund av nämnda mänskliga aktiviteter och införandet av tungmetaller i livsmedelsbanor.

referenser

1. Calow, P. (red.) (1998). Uppslagsverket för ekologi och miljöledning.
2. Christopher R. och Fielding, CR (1993). En genomgång av nyligen genomförd forskning inom fluvial sedimentology. Sedimentär geologi.
3. Margalef, R. (1974). Ekologi. Omega-utgåvor.
4. Márquez, A., García, O., Senior, W., Martínez, G., González, A. och Fermín. I. (2012). Tungmetaller i ytsediment av Orinoco-floden, Venezuela. Bulletin från Oceanographic Institute of Venezuela.
5. Miller, G. och TYLER, JR (1992). Ekologi och miljö. Grupo Redaktion Iberoamérica SA de CV
6. Rovira-Sanroque, JV (2016). Förorening med tungmetaller i sedimenten av Jarama-floden och dess bioassimilering av Tubificids (Annelida: Oligochaeta, Tubificidae). Doktorsavhandling. Fakulteten för biologiska vetenskaper, Complutense universitet i Madrid.
7. Odum, EP och Warrett, GW (2006). Grundläggande för ekologi. Femte upplagan. Thomson.