Nămol - Silt
Nămolul este un material granular cu o dimensiune între nisip și argilă și compus în cea mai mare parte din boabe sparte de cuarț . Nămolul poate apărea ca sol (adesea amestecat cu nisip sau argilă ) sau ca sediment amestecat în suspensie cu apă. Nămolul are de obicei o senzație de făină când este uscat și lipsește de plasticitate atunci când este umed. Nămolul poate fi simțit de limbă ca granular atunci când este așezat pe dinții din față (chiar și atunci când este amestecat cu particule de argilă).
Nămolul este un material obișnuit, constituind 45% din noroiul mediu mediu . Se găsește în multe delte fluviale și ca acumulări depuse de vânt, în special în Asia centrală, nordul Chinei și America de Nord. Este produs atât în climă foarte caldă (prin procese cum ar fi coliziuni de boabe de cuarț în furtuni de praf ), cât și în clime foarte reci (prin procese cum ar fi măcinarea glaciară a boabelor de cuarț).
Loessul este un sol bogat în nămol, care constituie unele dintre cele mai fertile terenuri agricole de pe Pământ. Cu toate acestea, nămolul este foarte vulnerabil la eroziune și are proprietăți mecanice slabe, ceea ce face problematică construcția pe solul nămolos. Eșecul barajului Teton în 1976 a fost atribuit utilizării loessului necorespunzător în miezul barajului, iar lichefierea solului nămolos este un pericol semnificativ de cutremur. Nămolul suflat de vânt și apa este o formă semnificativă de poluare a mediului, adesea exacerbată de practicile agricole slabe.
Descriere
Mâl este detritus (fragmente erodate și erodate de rocă) , cu proprietăți intermediare între nisip și argilă . O definiție mai precisă a nămolului folosit de geologi este că este vorba despre particule detritice cu dimensiuni cuprinse între 1/256 și 1/16 mm (aproximativ 4 până la 62 microni). Aceasta corespunde particulelor între 8 și 4 unități phi pe scara Krumbein phi . Alți geologi definesc nămolul ca particule detritice între 2 și 62 microni sau 9 până la 4 unități phi. O a treia definiție este că nămolul este un material detritic cu granulație fină compus din cuarț, mai degrabă decât minerale argiloase . Deoarece majoritatea particulelor minerale de argilă sunt mai mici de 2 microni, în timp ce majoritatea particulelor detritice cu dimensiuni cuprinse între 2 și 62 microni sunt compuse din boabe de cuarț rupte, există o bună înțelegere între aceste definiții în practică.
Limita superioară de dimensiune de 1/256 mm sau 62 microni corespunde celor mai mici particule care pot fi sesizate cu ochiul fără ajutor. De asemenea, corespunde unui decalaj Tanner în distribuția dimensiunilor particulelor în sedimente : particulele cu dimensiuni cuprinse între 120 și 30 microni sunt rare în majoritatea sedimentelor, sugerând că distincția dintre nisip și nămol are o semnificație fizică. Așa cum s-a menționat mai sus, limita inferioară de 2 până la 4 microni corespunde tranziției de la particule care sunt în principal boabe de cuarț rupte la particule care sunt predominant particule minerale de argilă.
Assallay și coinvestigators împart în continuare nămolul în trei game de dimensiuni: C (2-5 microni), care reprezintă argile post-glaciare și praf de deșert; D1 (20-30 microni) reprezentând loess "tradițional" ; și D2 (60 microni) reprezentând loessul foarte grosier din Africa de Nord.
Nămolul se poate distinge de argila din câmp prin lipsa sa de plasticitate sau coezivitate și prin mărimea bobului. Boabele de nămol sunt suficient de mari pentru a da nămolului o senzație de sâmbure, mai ales dacă o probă este plasată între dinți. Particulele de dimensiuni argiloase se simt netede între dinți. Proporțiile de nămol grosier și fin dintr-o probă de sediment sunt determinate mai precis în laborator folosind metoda pipetei, care se bazează pe viteza de decantare prin legea lui Stokes și oferă distribuția dimensiunii particulelor în consecință. Compoziția minerală a particulelor de nămol poate fi determinată cu un microscop petrografic pentru mărimi de cereale de până la 10 microni.
Nămolul Vadose este cristale de calcit de dimensiuni nămol, găsite în spațiile porilor și vuguri în calcar . Acesta este amplasat pe măsură ce sedimentul este transportat prin zona vadoză pentru a fi depus în spațiul porilor.
Inginerii civili din Statele Unite definesc nămolul ca material format din particule care trec de o sită de 200 (0,074 mm sau mai puțin), dar prezintă puțină plasticitate atunci când sunt umede și mică coeziune atunci când sunt uscate la aer. International Society of Soil Science definește nămolul ca solul care conține 80% sau mai mult particule între 0,002 mm și 0,02 mm, în timp ce Departamentul Agriculturii din SUA pune limita la 0,05 mm. Termenul de nămol este, de asemenea, utilizat în mod informal pentru materialele care conțin mult nisip și argilă, precum și pentru particulele de dimensiuni ale nămolului sau pentru noroiul suspendat în apă.
Apariție
Nămolul este un material foarte comun și s-a estimat că există un miliard de trilioane de trilioane (10 33 ) de boabe de nămol în întreaga lume. Nămolul este abundent în depozitele eoliene și aluvionare , inclusiv deltele râurilor , cum ar fi deltele Nilului și râului Niger . Bangladeshul este în mare parte substrat de zăcămintele de nămol din delta Gangei . Nămolul este abundent și în nordul Chinei, Asia centrală și America de Nord. Cu toate acestea, nămolul este relativ neobișnuit în regiunile tropicale ale lumii.
Nămolul se găsește în mod obișnuit în suspensie în apa râului și reprezintă peste 0,2% din nisipul râului. Este abundent în matricea dintre granulele de nisip mai mari ale cenusilor . Nămolul modern are un conținut mediu de nămol de 45%. Nămolul se găsește adesea în rocă de noroi sub formă de lamine subțiri , sub formă de aglomerări sau dispersate pe toată stânca. Laminele sugerează depunerea într-un curent slab care învinește nămolul argilei, în timp ce aglomerările sugerează o origine ca pelete fecale . În cazul în care nămolul este dispersat în toată noroiul, probabil că a fost depus prin procese rapide, cum ar fi flocularea . Roca sedimentară compusă în principal din nămol este cunoscută sub numele de siltstone .
Nămolul este comun în întreaga evidență geologică , dar pare a fi deosebit de frecvent în formațiunile cuaternare . Acest lucru se poate datora faptului că depunerea nămolului este favorizată de glaciația și condițiile arctice caracteristice cuaternarului. Nămolul este uneori cunoscut sub numele de făină de rocă sau făină de ghețari , mai ales atunci când este produsă de acțiunea glaciară. Nămolul suspendat în apa care se scurge de pe ghețari este uneori cunoscut sub numele de lapte de piatră sau lapte de lună .
Surse
O explicație simplă pentru formarea nămolului este că este o continuare simplă la o scară mai mică a dezintegrării rocii în pietriș și nisip. Cu toate acestea, prezența unui decalaj Tanner între nisip și nămol (o penurie de particule cu dimensiuni cuprinse între 30 și 120 microni) sugerează că diferite procese fizice produc nisip și nămol. Mecanismele de formare a nămolului au fost studiate pe larg în laborator și comparate cu observațiile pe teren. Acestea arată că formarea nămolului necesită procese cu energie ridicată care acționează pe perioade lungi de timp, dar astfel de procese sunt prezente în diverse setări geologice.
Boabele de nămol de cuarț se găsesc de obicei ca o formă de plat sau de lamă. Acest lucru poate fi caracteristic pentru modul în care boabele mai mari se degradează sau reflectă forma boabelor mici de cuarț din rocile metamorfice foliate sau pot apărea din creșterea autentică a boabelor de cuarț paralele cu așternutul în roca sedimentară . Teoretic, particulele formate prin fracturarea aleatorie a unui material izotrop, cum ar fi cuarțul, tind în mod natural să fie în formă de lamă. Mărimea boabelor de nămol produse prin abraziune sau spargerea boabelor mai mari pot reflecta defecte ale structurii cristaline a cuarțului, cunoscute sub numele de defecte de mușchi. Astfel de defecte sunt produse de deformarea tectonică a rocii părinte și apar, de asemenea, din tranziția înaltă-joasă a cuarțului: Cuarțul experimentează o scădere bruscă a volumului atunci când se răcește sub o temperatură de aproximativ 573 ° C (1.063 ° F), ceea ce creează tulpini și defecte de cristal în boabele de cuarț într-un corp de răcire din granit.
Mecanismele pentru producerea nămolului includ:
- Eroziunea boabelor inițial de mărimea nămolului din roca metamorfică de grad scăzut
- Producerea boabelor de dimensiuni nămolite din fractura boabelor mai mari în timpul degradării inițiale a rocii și a formării solului, prin procese precum spargerea înghețului și haloclastia . Aceasta produce particule de nămol a căror dimensiune de 10-30 microni este determinată de defecte de mușchi.
- Producerea boabelor de dimensiuni nămolite din impactul boabelor în boabe în timpul transportului sedimentelor mai grosiere
- Formarea cuarțului autigenic în timpul degradării pe lut
- Cristalizarea testelor organismelor silicioase depuse în rocă de noroi
Experimentele de laborator au produs rezultate contradictorii în ceea ce privește eficacitatea diferitelor mecanisme de producere a nămolului. Acest lucru se poate datora utilizării venei sau a cuarțului pegmatit în unele dintre experimente. Ambele materiale se formează în condiții care promovează o creștere ideală a cristalului și pot lipsi defectele de mușchi ale granulelor de cuarț. Astfel, producția de nămol din cuarț venos este foarte dificilă prin orice mecanism, în timp ce producția de nămol din cuarț de granit se desfășoară ușor prin oricare dintre mai multe mecanisme. Cu toate acestea, principalul proces este probabil abraziunea prin transport, inclusiv măcinarea fluvială , uzura eoliană și măcinarea glaciară .
Deoarece depozitele de nămol (cum ar fi loessul , un sol compus în mare parte din nămol) par a fi asociate cu regiunile glaciare sau muntoase din Asia și America de Nord, s-a pus mult accent pe măcinarea glaciară ca sursă de nămol. Asia înaltă a fost identificată ca un generator major de nămol, care s-a acumulat pentru a forma solurile fertile din nordul Indiei și Bangladeshului și loessul din Asia centrală și nordul Chinei. Loess a fost de mult absent sau rar în deșerturile lipsite de munți din apropiere (Sahara, Australia). Cu toate acestea, experimentele de laborator arată că procesele eoliene și fluviale pot fi destul de eficiente în producerea nămolului, la fel ca și intemperiile în climatele tropicale. Nămolul pare a fi produs în cantități mari în furtuni de praf, iar depozitele de nămol găsite Israel, Tunisia, Nigeria și Arabia Saudită nu pot fi atribuite glaciației. Mai mult decât atât, zonele sursă de deșert din Asia pot fi mai importante pentru formarea loessului decât se credea anterior. O parte a problemei poate fi combinarea unor rate ridicate de producție cu medii favorabile depunerii și conservării, care favorizează climatele glaciare mai mult decât deșerturile.
Loessul asociat cu glaciația și intemperiile reci pot fi distinse de loessul asociat regiunilor fierbinți prin distribuția mărimii. Loessul glacial are o dimensiune tipică a particulelor de aproximativ 25 microni. Loessul din deșert conține particule mai mari sau mai mici, cu nămolul fin produs în furtuni de praf și fracțiunea de nămol grosieră reprezentând eventual coada particulelor fine de producere a nisipului.
Impactul uman
Loess stă la baza unora dintre cele mai productive terenuri agricole din întreaga lume. Cu toate acestea, este foarte susceptibil la eroziune. Particulele de cuarț din nămol nu furnizează ele însele nutrienți, dar promovează o structură excelentă a solului , iar particulele de dimensiuni ale nămolului din alte minerale, prezente în cantități mai mici, oferă nutrienții necesari. Nămolul, depus de inundațiile anuale de-a lungul râului Nil , a creat solul bogat și fertil care a susținut civilizația egipteană antică . Închiderea barajului înalt Aswan a întrerupt această sursă de nămol, iar fertilitatea deltei Nilului se deteriorează.
Loess tinde să-și piardă puterea atunci când este udat, iar acest lucru poate duce la eșecul construirii fundațiilor. Materialul nămolos are o structură deschisă care se prăbușește atunci când este ud. Argila rapidă (o combinație de nămol foarte fin și particule de dimensiuni de argilă din măcinarea glaciară) este o provocare specială pentru ingineria civilă .
Eșecul barajului Teton a fost atribuit utilizării loessului din câmpia inundabilă a râului Snake în miezul barajului. Loess nu are plasticitatea necesară pentru utilizarea într-un miez de baraj, dar proprietățile sale au fost slab înțelese, chiar de Biroul de Recuperare al SUA , cu bogăția sa de experiență în construirea barajelor de pământ .
Nămolul este susceptibil la lichefiere în timpul cutremurelor puternice din cauza lipsei sale de plasticitate. Acest lucru a ridicat îngrijorarea cu privire la potențialul de deteriorare a cutremurului în solul mocirnos din centrul Statelor Unite în cazul unui cutremur major în Noua zonă Seismică din Madrid .
Impacturile asupra mediului
Nămolul este transportat cu ușurință în apă și este suficient de fin pentru a fi transportat pe distanțe mari prin aer sub formă de praf . În timp ce cele mai grosiere particule de nămol (60 microni) se depun dintr-un metru de apă liniștită în doar cinci minute, cele mai fine boabe de nămol (2 microni) pot dura câteva zile pentru a se lăsa din apa liniștită. Când nămolul apare ca poluant în apă, fenomenul este cunoscut sub numele de nămol .
Nămolul depus de râul Mississippi de-a lungul secolului al XX-lea a scăzut datorită unui sistem de diguri , contribuind la dispariția zonelor umede de protecție și a insulelor de barieră din regiunea deltei din jurul New Orleans .
În sud-estul Bangladeshului, în districtul Noakhali , în anii 1960 au fost construite baraje încrucișate, prin care nămolul a început treptat să formeze noi terenuri numite „chars”. Districtul Noakhali a câștigat peste 73 de kilometri pătrați de teren în ultimii 50 de ani. Cu finanțare olandeză, guvernul din Bangladesh a început să contribuie la dezvoltarea unor caracteristici mai vechi la sfârșitul anilor 1970, iar efortul a devenit de atunci o operațiune multi-agenție construind drumuri, pivoturi , terasamente, adăposturi pentru cicloni, toalete și iazuri, precum și distribuirea de teren coloniștilor . Până în toamna anului 2010, programul va aloca aproximativ 100 de kilometri pătrați (20.000 de acri) pentru 21.000 de familii.
O sursă principală de nămol în râurile urbane este perturbarea solului prin activitatea de construcție . O sursă principală în râurile rurale este eroziunea din aratul câmpurilor agricole, tăierea sau tăierea și tratarea pădurilor .
Cultură
Nămolul fertil negru de pe malurile Nilului este un simbol al renașterii, asociat cu zeul egiptean Anubis .