CICLURI SEDIMENTARE: CARACTERISTICI, ETAPE ȘI EXEMPLE - GEOGRAFIE - 2025

De cicluri sedimentare se referă la setul de etape care trec anumite elemente minerale prezente în pământ e crusta. Aceste faze implică o secvență de transformări formând o serie de timp circulară care se repetă pe perioade lungi.

Acestea sunt cicluri biogeochimice în care depozitarea elementului are loc în principal în scoarța terestră. Printre elementele minerale care sunt supuse ciclurilor sedimentare se numără sulful, calciul, potasiul, fosforul și metalele grele.

Ciclul litologic. 1 = magma; 2 = cristalizare (răcirea rocii); 3 = rocă igienă; 4 = eroziune; 5 = sedimentare; 6 = sedimente și roci sedimentare; 7 = tectonică și metamorfism; 8 = roca metamorfică; 9 = fuziune. Sursa: Woudloper / Woodwalker

Ciclul începe cu expunerea rocilor care conțin aceste elemente din adâncime în scoarță până la sau lângă suprafață. Aceste roci sunt apoi supuse intemperiilor și suferă procese de eroziune datorită acțiunii factorilor atmosferici, hidrologici și biologici.

Materialul erodat este transportat de apă, gravitație sau vânt la sedimentarea sau depunerea ulterioară a materialului mineral pe substrat. Aceste straturi de sediment se acumulează de-a lungul a milioane de ani și sunt supuse proceselor de compactare și cimentare.

În acest fel are loc litificarea sedimentelor, adică transformarea lor înapoi în rocă solidă la adâncimi mari. Mai mult, în fazele intermediare ale ciclurilor sedimentare, apare și o fază biologică care constă în solubilizare și absorbție de către organismele vii.

În funcție de mineral și de circumstanțe, acestea pot fi absorbite de plante, bacterii sau animale, trecând la rețelele trofice. Apoi mineralele vor fi excretate sau eliberate prin moartea organismului.

caracteristici

Ciclurile sedimentare constituie unul dintre cele trei tipuri de cicluri biogeochimice și se caracterizează deoarece matricea principală de stocare este litosfera. Aceste cicluri au propria lor disciplină de studiu, numită sedimentologie.

Durata ciclului

Ciclurile sedimentare sunt caracterizate deoarece timpul necesar pentru a finaliza diferitele etape este foarte lung, chiar măsurat în milioane de ani. Acest lucru se datorează faptului că aceste minerale rămân înglobate în roci pentru perioade îndelungate la adâncimi mari în scoarța terestră.

Etapele ciclurilor sedimentare

Este important să nu pierdeți din vedere că nu este un ciclu ale cărui etape urmează o secvență strictă. Unele faze pot fi schimbate sau prezentate de mai multe ori pe parcursul întregului proces.

- Expunere

Rocile formate la anumite adâncimi în scoarța terestră sunt supuse diferitelor procese diastrofice (fracturi, pliuri și înălțimi) care ajung să le ducă la suprafață sau în apropierea acesteia. În acest fel, aceștia sunt expuși acțiunii factorilor de mediu, fie ele edafice, atmosferice, hidrologice sau biologice.

Diastrofismul este produsul mișcărilor de convecție a mantiei Pământului. Aceste mișcări generează, de asemenea, fenomene vulcanice care expun rocile într-un mod mai dramatic.

- intemperii

Odată ce roca este expusă, aceasta suferă intemperii (descompunerea rocii în fragmente mai mici) cu sau fără modificări ale compoziției chimice sau mineralogice. Vremea este un factor cheie în formarea solului și poate fi fizică, chimică sau biologică.

Fizic

În acest caz, factorii care determină ruperea rocii nu își modifică compoziția chimică, ci doar variabile fizice, cum ar fi volumul, densitatea și dimensiunea. Acest lucru este cauzat de diferiți agenți fizici, cum ar fi presiunea și temperatura. În primul caz, atât eliberarea de presiune, cât și exercitarea ei sunt cauzele rupturilor de rocă.

Înfruntând. Sursa: Prince Roy, Taipei

De exemplu, pe măsură ce rocile ies din adâncime în scoarță, ele eliberează presiune, se extind și se fisură. La rândul său, sărurile acumulate în fisuri exercită de asemenea presiune la recristalizare, adâncirea fracturilor.

În plus, variațiile zilnice sau de temperatură sezonieră provoacă cicluri de expansiune și contracție, care sfârșesc prin ruperea rocilor.

Chimie

Acest lucru modifică compoziția chimică a rocilor în procesul de dezagregare, deoarece agenții chimici acționează. Printre acești agenți chimici implicați sunt oxigenul, vaporii de apă și dioxidul de carbon.

Acestea provoacă diverse reacții chimice care afectează coeziunea rocii și o transformă, inclusiv oxidare, hidratare, carbonatare și dizolvare.

Biologic

Agenții biologici acționează printr-o combinație de factori fizici și chimici, inclusiv presiunea, frecarea și alții printre primii. În timp ce ca agenți chimici sunt secrețiile de acizi, alcaline și alte substanțe.

De exemplu, plantele sunt agenți de intemperii foarte eficienți, despărțind rocile cu rădăcinile. Acest lucru se datorează atât acțiunii fizice de creștere radicală, cât și secrețiilor pe care le emit.

- Eroziunea

Eroziunea acționează atât direct asupra stâncii, cât și asupra produselor de intemperii, inclusiv a solului format. Pe de altă parte, implică transportul materialului erodat, același agent erodant fiind mijlocul de transport și poate fi atât vânt, cât și apă.

Eroziune. Sursa: Carl Wycoff

Eroziunea gravitațională este de asemenea remarcată, când deplasarea și uzura materialului are loc pe pantele abrupte. În procesul eroziv materialul este fragmentat în particule minerale chiar mai mici, susceptibile de a fi transportate pe distanțe lungi.

Vânt

Acțiunea erozivă a vântului se exercită atât prin tracțiune, cât și prin uzură, care la rândul său exercită particulele antrenate pe alte suprafețe.

Apă

Eroziunea apei acționează atât prin acțiunea fizică a impactului apei de ploaie sau curenților de suprafață, cât și prin acțiunea chimică. Un exemplu extrem al efectului eroziv al precipitațiilor este ploaia acidă, în special pe rocile calcaroase.

- Transport

Particulele minerale sunt transportate de agenți precum apa, vântul sau gravitația pe distanțe lungi. Este important să se țină cont de faptul că fiecare mijloc de transport are o capacitate de încărcare definită, în ceea ce privește dimensiunea și cantitatea de particule.

Prin gravitație, se pot mișca chiar și roci mari, chiar ușor rezistate, în timp ce vântul poartă particule foarte mici. În plus, mediul determină distanța, deoarece gravitația transportă roci mari pe distanțe scurte, în timp ce vântul deplasează particule mici pe distanțe enorme.

Apa, din partea sa, poate transporta o gamă largă de dimensiuni de particule, inclusiv roci mari. Acest agent poate transporta particulele pe distanțe scurte sau extrem de lungi, în funcție de debitul.

- Sedimentarea și acumularea

Constă în depunerea materialului transportat, datorită scăderii vitezei mijloacelor de transport și a gravitației. În acest sens, poate apărea sedimentare fluvială, maree sau seismică.

Sedimentare. Sursa: Calogerogalati

Întrucât relieful Pământului este format dintr-un gradient care merge de la altitudini maxime până la fundul mării, acesta este locul unde are loc cea mai mare sedimentare. Pe măsură ce trece timpul, straturile de sedimente se acumulează unul peste celălalt.

- Solubilizare, absorbție și eliberare biologică

Odată ce intemperiile materialului stâncos au avut loc, dizolvarea mineralelor eliberate și absorbția acestora de către ființele vii este posibilă. Această absorbție poate fi realizată de plante, bacterii sau chiar direct de animale.

Plantele sunt consumate de ierbivore și acestea de carnivore și toate de descompunere, mineralele devenind parte a rețelelor trofice. La fel, există bacterii și ciuperci care absorb direct mineralele și chiar animalele, cum ar fi mazărele care consumă lut.

- Litifierea

Ciclul se completează cu faza de litificare, adică cu formarea de rocă nouă. Acest lucru se întâmplă atunci când mineralele se instalează formând straturi succesive care se acumulează exercitând o presiune enormă.

Straturile mai adânci în scoarță sunt compactate și cimentate pentru a forma rocă solidă, iar aceste straturi vor fi din nou supuse proceselor diastrofice.

compactarea

Produs al presiunii exercitate de straturile de sediment care se acumulează în fazele de sedimentare succesive, straturile inferioare sunt compactate. Aceasta implică faptul că porii sau spațiile care există între particulele de sediment sunt reduse sau dispar.

Cimentare

Acest procedeu constă în depunerea substanțelor cementite între particule. Aceste substanțe, cum ar fi calcită, oxizi, silice și altele, cristalizează și cimentează materialul în rocă solidă.

Exemple de cicluri sedimentare

- Ciclul de sulf sedimentar

Sulful este o componentă esențială a anumitor aminoacizi, cum ar fi cistina și metionina, precum și vitamine precum tiamina și biotina. Ciclul său sedimentar include o fază gazoasă.

Acest mineral intră în ciclu datorită intemperiilor rocilor (ardezilor și altor roci sedimentare), descompunerii materiei organice, activității vulcanice și contribuțiilor industriale. De asemenea, exploatarea minieră, extracția petrolului și arderea combustibililor fosili sunt surse de sulf în ciclu.

Formele de sulf în aceste cazuri sunt sulfații (SO4) și sulfura de hidrogen (H2S); sulfații sunt atât în ​​sol, cât și dizolvați în apă. Sulfatele sunt absorbite și asimilate de plante prin rădăcinile lor și trec la rețelele trofice.

Când organismele mor, bacteriile, ciupercile și alți descompunători acționează, eliberând sulf sub formă de hidrogen sulfurat gaz care trece în atmosferă. Sulfura de hidrogen se oxidează rapid amestecându-se cu oxigenul, formând sulfați care se precipită spre sol.

Bacteriile cu sulf

Bacteriile anaerobe acționează în nămolurile mlăștinoase și în descompunerea materiei organice în general. Aceste procese SO4 generează H2S gazoase, care este eliberat în atmosferă.

Ploaie acidă

Se formează datorită precursorilor precum H2S, emise în atmosferă de industrie, bacteriile cu sulf și erupțiile vulcanice. Acești precursori reacționează cu vaporii de apă și formează SO4 care apoi precipită.

- Ciclul sedimentar al calciului

Calciul se găsește în rocile sedimentare formate pe fundul mării și în albia lacurilor, datorită contribuțiilor organismelor furnizate cu scoici calcaroase. În mod similar, există calciu ionizat gratuit în apă, la fel ca în oceane la adâncimi mai mari de 4.500 m, unde se dizolvă carbonatul de calciu.

Rocile bogate în calciu, cum ar fi calcarul, dolomitul și fluorita, printre altele, sunt rezistate și eliberează calciu. Apa de ploaie dizolvă CO2 atmosferic, rezultând acid carbonic care facilitează dizolvarea rocii calcaroase, eliberând HCO 3– și Ca 2+.

Calciul în aceste forme chimice este transportat de apa de ploaie în râuri, lacuri și oceane. Acesta este cel mai abundent cation din sol din care plantele îl absorb în timp ce animalele îl iau din plante sau se dizolvă direct în apă.

Calciul este o parte esențială a cojilor, exoscheletelor, oaselor și dinților, astfel încât atunci când moare este reintegrat în mediu. În cazul oceanelor și lacurilor, sedimentele din partea de jos și procesele de litificare formează roci calcaroase noi.

- Ciclul sedimentar al potasiului

Potasiul este un element fundamental în metabolismul celular, deoarece joacă un rol relevant în reglarea osmotică și fotosinteză. Potasiul face parte din mineralele din sol și roci, fiind soluri argiloase bogate în acest mineral.

Procesele meteorologice eliberează ioni de potasiu solubili în apă care pot fi absorbiți de rădăcinile plantelor. Oamenii adaugă, de asemenea, potasiu în sol ca parte a practicilor de fertilizare a culturilor.

Prin legume, potasiul este distribuit în rețelele trofice, iar apoi cu acțiunea decompozitorilor revine în sol.

- Ciclul fosforului sedimentar

Principalele rezerve de fosfor se găsesc în sedimentele marine, solurile, rocile fosfatate și guano (excremente marine). Ciclul său sedimentar începe cu roci de fosfați care, atunci când se intempla și se erodează, eliberează fosfați.

De asemenea, oamenii încorporează cantități suplimentare de fosfor în sol prin aplicarea îngrășămintelor sau îngrășămintelor. Compușii fosforici sunt transportați împreună cu restul sedimentelor de către ploaie către curenții de apă și de acolo către ocean.

Acești compuși parțial sedimentează și o altă parte este încorporată în pânzele alimentare marine. Una dintre buclele ciclului apare atunci când fosforul dizolvat în apa de mare este consumat de fitoplancton, acesta fiind, la rândul său, de pește.

Peștele este apoi consumat de păsări de mare, ale căror excremente conțin cantități mari de fosfor (guano). Guano este utilizat de oameni ca îngrășământ organic pentru a furniza fosfor culturilor.

Fosforul care rămâne în sedimentul marin suferă procese de litificare, formând roci fosfat noi.

- Ciclul sedimentar al metalelor grele

Metalele grele includ unele care îndeplinesc funcții esențiale pentru viață, precum fier, și altele care pot deveni toxice, cum ar fi mercurul. Printre metalele grele se numără peste 50 de elemente, cum ar fi arsenic, molibden, nichel, zinc, cupru și crom.

Unele, precum fierul, sunt abundente, dar majoritatea acestor elemente se găsesc în cantități relativ mici. Pe de altă parte, în faza biologică a ciclului lor sedimentar se pot acumula în țesuturile vii (bioacumulare).

În acest caz, întrucât nu sunt ușor de eliminat, acumularea lor crește de-a lungul lanțurilor alimentare provocând grave probleme de sănătate.

surse

Metalele grele provin din surse naturale, datorită intemperiilor din piatră și eroziunii solului. Există, de asemenea, contribuții antropice importante prin emisiile industriale, arderea combustibililor fosili și deșeurile electronice.

Ciclul sedimentar general

În termeni generali, metalele grele urmează un ciclu sedimentar care pornește de la sursa lor principală, care este litosfera, și trec prin atmosferă, hidrosferă și biosferă. Procesele de intemperii eliberează metale grele pe pământ și de acolo pot polua apa sau invada atmosfera prin praful suflat de vânt.

Activitatea vulcanică contribuie, de asemenea, la emiterea de metale grele în atmosferă, iar ploaia le transportă din aer până la sol și de la acesta către corpuri de apă. Sursele intermediare formează bucle în ciclu datorită activităților umane menționate anterior și intrării metalelor grele în pânzele alimentare.

Referințe

1. Calow, P. (Ed.) (1998). Enciclopedia ecologiei și a managementului mediului.
2. Christopher R. and Fielding, CR (1993). O trecere în revistă a cercetărilor recente în sedimentologia fluvială. Geologie sedimentară.
3. Margalef, R. (1974). Ecologie. Ediții Omega.
4. Márquez, A., García, O., Senior, W., Martínez, G., González, A. și Fermín. I. (2012). Metalele grele din sedimentele de suprafață ale râului Orinoco, Venezuela. Buletinul Institutului Oceanografic din Venezuela.
5. Miller, G. și TYLER, JR (1992). Ecologie și mediu. Grupo Editorial Iberoamérica SA de CV
6. Rovira-Sanroque, JV (2016). Contaminarea prin metale grele în sedimentele râului Jarama și bioasimilarea acestuia de către tubificidele (Annelida: Oligochaeta, Tubificidae). Teză de doctorat. Facultatea de Științe Biologice, Universitatea Complutense din Madrid.
7. Odum, EP și Warrett, GW (2006). Fundamentele ecologiei. A cincea ediție. Thomson.