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沉積物:(Sediment)為任何可以由流體流動所移動的微粒,並最終成為在水或其他液體底下的一層固體微粒。沉積作用(Sedimentation)即為混懸劑(suspended material)的沉降過程(Settling)。

1簡介

沉積物亦可以由風(風成過程(eolian processes))及冰川搬運。沙漠的沙丘及黃土是風成運輸及沉積的例子。冰川的冰磧石(Moraine)礦床及冰磧(Till)是由冰所運輸的沉積物。簡單的重力崩塌製造了如碎石堆、山崩沉積及喀斯特崩塌特色的沉積物。每一種沉積物類型有不同的沉降速度,依據其大小、容量、密度及形狀而定。
海、海洋及湖均會累積沉積物。這些物質可以在陸地沉積或是海洋沉積。陸生的沉積物由陸地產生,但是可以在陸地、海洋或湖泊沉積。沉積物是沉積岩的原料,沉積岩可以包含水棲生物的化石。這些水棲生物在死後被累積的沉積物所覆蓋。未石化的湖床沉積物可以用來測定以前的氣候環境。
沉積物在人造防波堤累積,因為防波堤減慢水流速度令水流可攜帶沉積物減少。
冰川搬運石塊。那些石塊在冰川退縮時會沉積起來。

2沉積物年齡的測量

地質學家通常使用考古學上廣泛使用的碳14測年方法對沉積物樣品進行斷代(radiocarbon dating測量其年齡)。
沉積物測年樣品的收集:
對沉積物選擇包括 (1)被收集沉積物需儘可能多的可用於定年的碳(少量碳酸鹽,植物根和植物毛細根須) (2)從泥塊中提取有意義的黑泥物質,木頭或者木炭成分;(3) 隔離沉積物中單一的可確認的微小微小物質(如煙灰,木炭,樹枝樹葉等)或者(4)在吳任何可辨別的有機成分情況下,對薄的刨面片段以獲取儘可能高的垂直年齡分析。
理想狀態下,希望獲得一個可顯示源時間段的單一的,短時間周期的可辨別的樣品。比例,對一個樹葉進行定年,將是個可以適用於完全預處理的理想樣品。唯一的主觀性在於樹葉的來源。一個有大量不同時期有機物的沉積物樣品可能導致一個開放性的假設(可能其他的碳已經被混入或原本的碳被移走),並且可供預處理的量變的有限。(使用鹼去溶解腐植酸經常是不必要的,因為其經常會把所有的可用碳溶解掉)
因為沉積物樣品大多為大量的粉末狀樣品,在測量前並不清楚需要用何種測量方法。因此,大量的/低碳含量的超過200克重的沉積物樣品將按照AMS的價格收取費用,並使用最為適合的方式提供給您最好的結果。
沉積物的人為污染物產生在開挖后的過程中,尤其是收集、保存和包裝文物時。使用紙張和動物膠進行標記的骨頭已經被污染。其他人為污染物的例子有殺蟲劑、聚乙烯醋酸酯和聚氧乙烯等保存化學品,以及煙灰。
已被人為污染的考古樣品通常比其真實年齡小得多。這是由於近現代碳進入樣品的緣故。

3人為沉積物的製造

引起河道沉積物淤積(siltation)的一個主要原因是熱帶森林的刀耕火種。當地面的植物被砍伐及燒毀一切生物后,上層土壤變得對風或水的侵蝕十分脆弱。在地球上的一些區域,整個國家的土壤都被侵蝕。例如馬達加斯加正中的高原,佔全國約一成地方,實際上她整個景色的植被都被完全清洗,形成的沖溝(gully)有50米深及一公里闊。輪耕(Shifting cultivation)是一個在世上部分地區會與刀耕火種一起使用的農業系統。以上不停供應沉積物負載給馬達加斯加向西流的河流,令其河水顏色呈現深棕紅色,及引起魚類大量死亡。
逕流
逕流(Surface runoff)的水可以帶走土壤微粒及經由陸路流動運送她們到達較低的地面或是到達承受水域(receiving waters)。這情況下沉積物會導致土壤侵蝕。當雨水落下時衝散泥土,這現象被稱為濺蝕(splash erosion)。如果影響滲透至比較大的區域及沖刷速度是沉積物被帶走的主要原因時,這現象被稱為片蝕(sheet erosion)。如果因水高速流過地面帶走泥土而造成大量的溝道時,這現象被稱為蝕溝沖蝕(gully erosion)
河流底形
任何微粒直徑約0.7毫米會在河床或溪床(Stream bed)形成可見地形特徵如波痕(Ripple marks)、沙丘、層面(bedding-plane)、反沙丘(antidunes)。底形常常保留在沉積岩中,亦會被用作估計沉降流動的方向及強度。
主要沉積環境
河流的主要沉積環境有:
三角洲(有爭議的地方在於她位於河流與海洋之間)
點砂壩沉積(Point-bars)
沖積扇
遊盪性河道(Braided river)
牛角湖(Oxbow lake)
天然堤(Levee)
沉積作用中懸浮在液體中連續沉降的固體顆粒。
地質學中指堆積下來的物質統稱沉積物。其類型有機械沉積、化學沉積和生物沉積。
參考:
水沉積物:水中形成的沉積物,如沉垢、污泥等。
海洋沉積物:各種沉積作用所形成的海底沉積物的總稱。
海底沉積物:包括軟泥沙,灰塵,動植物的遺骸,宇宙塵埃等統稱為海底沉積物。
海岸沉積物:沉積在海岸線附近、潮間帶和水下岸坡上的所有鬆散的沉積物。
有機沉積物:在地質學中,指從水中沉積下來的或當水退走後留下來的植物材料沉積物。
無機沉積物:指沉積於冷卻水系統管壁或容器壁上的無機物。

4沉積物的跳躍運動

如流動速度比沉降速度大,沉積物就會用"懸浮負載"的方式運送到下游。由於在水流的沉積物的大小波幅大,部分大體積的沉積物會在河床或溪床坐落下來,但是仍保持向下游前進。這些沉積物被稱為"推移質"或"底沙"(bed load),而沉積物所經歷的過程則被稱為"跳躍運動"(saltation),意即不停利用水流帶動一段短距離,而再次坐落下來。沉積物在跳躍運動中以滾動或滑動的方式移動。跳躍運動的印記常常在堅固的岩石上保留著,並被利用作估計河水在堆積沉積物時的流動速度。

5運送沉積物的最低速度

一個流體要運送沉積物,流體所施加的床面剪應力(bed shear stress)一定要比床面臨界剪應力大。超過此臨界的應力后,沉積物運送的方法則由沉積物與流體的特性有關。如果一個流體如水正流動,她可以攜帶混懸劑。沉降速度為水流要達到運送堆積物(deposit)、沉積物及低濃度的混懸劑的最低速度,用史托克定律(Stokes' Law)列出如下:
而w為沉降速度,ρ為密度(下標符號p及f分別地為微粒(particle)及流體(fluid)),g為自由落體的加速度(Acceleration due to Gravity),r為微粒半徑而μ為流體動力黏度(dynamic viscosity)。此方程式只適用於微粒的雷諾數(Reynold's numbers)<1。

6影響侵蝕或沉積的因素

沉積物的運送與沉積的平衡可以由艾克納方程(Exner equation)得出。此方程的重要性在於水深與斜度會影響其剪應力,從而引起地區侵蝕及堆積作用。大規模的轉變如水壩的建設或拆除、海平面改變河流基準面(Base level)可以引起河流全面堆積其負載或快速侵蝕河床的底物。
數學模型的應用
早期應用數學模型去模擬河流系統中的沉積物的運送在1970年代後期。其中一項應用由聖塔克魯茲縣 (美國加州)發起,模擬聖洛倫索河(San Lorenzo River)去研究逕流引致(surface runoff)的侵蝕作用及其引發的下游流域的濁度(turbidity)和推移質輸送(bedload transport)。此項目被用作分析土地利用(land use)對此流域的影響。
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