סדימנטציה
סדימנטציה ("שקיעה" או "שיקוע") היא תהליך שבו חלקיקי מוצק המצויים בתוך נוזל (תערובת מסוג תַּרְחִיף) מתבדלים ממנו ומגיעים למצב מנוחה כנגד מחסום. התהליך מתרחש בתנועתם של החלקיקים דרך הנוזל בתגובה לכוחות הפועלים עליהם – כוח הכבידה, תאוצה צנטריפוגלית או אלקטרומגנטיות. השתקעות (Settling) – חלק מתהליך הסדימנטציה – היא נפילה של חלקיקים מרחפים דרך הנוזל, ואילו הסדימנטציה עצמה, השקיעה ויצירת המִשְׁקָע, היא התוצאה הסופית של תהליך ההשתקעות.
בגאולוגיה, סדימנטציה היא שקיעתם של משקעים הגורמת להיווצרות סלע משקע. המונח משמש בצורה רחבה לכל מגוון התהליכים המביאים להיווצרות סלע משקע, החל מסחיפה או שחיקה ראשונית, דרך הובלת משקעים ושיקוע, ועד לליתיפיקציה (Lithification, התמצקות תחת משקל) של המשקעים. עם זאת, ההגדרה הגאולוגית הצרה של סדימנטציה היא שקיעה מכנית של חלקיקי משקעים מתרחיף ראשוני באוויר או במים.
במונח "סדימנטציה" עשויים לעשות שימוש בהתייחס לחפצים בגדלים שונים, החל מסלעים גדולים במים זורמים, דרך תמיסות של חלקיקי אבק ואבקה, תרחיפים תאיים, ועד תמיסות של מולקולות בודדות כגון חלבונים ופפטידים. אפילו מולקולות קטנות מספקות כוח חזק מספיק כדי לייצר סדימנטציה משמעותית.
גאולוגיה
עריכה
בגאולוגיה, המונח סדימנטציה מיושם באופן נרחב על כל מגוון התהליכים המביאים להיווצרות סלע משקע, החל מהיווצרות ראשונית של משקעים על ידי סחיפה ושחיקה של חלקיקים ממחשופי הסלע, דרך הובלת משקעים ושיקוע, ועד הליתיפיקציה. עם זאת, המונח מיושם במיוחד על שקיעת משקעים, ובמובן המחמיר, הוא חל רק על שקיעה מכנית של חלקיקי משקעים מהריחוף הראשוני באוויר או במים. משקעים מביאים להיווצרות של צורות נוף וקרקע משקעיות וסלעים המהווים את תיעוד המשקע. [1] הבנייה של משטחי קרקע על ידי שקיעה, במיוחד בעמקי נהרות, נקראת אגרדציה (aggradation) או הצטברות. [2]
קצב השקיעה הוא עובי המשקע שנצבר ביחידת זמן. [3] ניתן לבטא זאת באופן מתמטי באמצעות משוואת אקסנר (Exner). [4] קצבי השקיעה נעים בין פחות מ-3 מילימטרים (0.12 אינץ') עבור משקעי פלג עד כמה מטרים בשנה בחלקים של דלתות נהרות ראשיות. עם זאת, הצטברות משקעים ארוכת טווח נקבעת פחות על פי קצב הסדימנטציה ויותר על פי קצב ההתרבדות, מה שיוצר מרחב להצטברות משקעים בטווחי זמן גאולוגיים. רוב השקעים בתיעוד הגאולוגי התרחשו באפיזודות הצטברות קצרות יחסית, שהיו מופרדות במרווחים ארוכים של אי-שקיעה או אפילו שחיקה. [5]
הובלה מוגברת ושקיעה בלתי רצויה של חומר מרחף נקראת סחף, והיא מהווה מקור מרכזי לזיהום בנתיבי מים בחלקים מסוימים של העולם. [6] [7] שיעורי שיקוע גבוהים יכולים להיות תוצאה של ניהול קרקע לקוי ותדירות גבוהה של אירועי הצפה. אלה עשויים להזיק למערכות אקולוגיות שבריריות, כמו שוניות אלמוגים. [8] שינויי האקלים משפיעים גם הם על שיעורי הסחף. [9]
בסביבות שפך נהר, שיקוע יכול להיות מושפע מנוכחות צמחייה או היעדרה. עצים כגון מנגרובים חיוניים להפחתת גלים או זרמים, ומקדמים את התיישבותם של חלקיקים מרחפים. [10]
שקיעה המוגברת על ידי האדם
עריכהאסטרטגיות לשיפור משקעים הן פרויקטים של ניהול סביבתי שמטרתם לשחזר ולהקל על תהליכי בניית קרקע בדלתה. [11] זמינות משקעים חשובה מכיוון שדלתות נשחקות באופן טבעי ולכן זקוקות להצטברות משקעים כדי לשמור על הגובה שלהן, במיוחד בהתחשב בשיעור הגובר של עליית פני הים. אסטרטגיות לשיפור משקעים שואפות להגביר את השקיעה במישור הדלתא בעיקר על ידי שחזור חילופי המים והמשקעים בין נהרות ומישורי דלתא נמוכים. ניתן ליישם אסטרטגיות לשיפור משקעים כדי לעודד עלייה בגובה היבשה כדי לקזז את עליית פני הים. העניין באסטרטגיות לשיפור משקעים גדל לאחרונה בשל יכולתן להעלות את גובה הקרקע, דבר שחשוב לקיימות ארוכת הטווח של דלתות.
כימיה
עריכהבכימיה נעשה שימוש בסדימנטציה למדידת גודלן של מולקולות גדולות, מקרומולקולות, כאשר כוח הכבידה מוגבר בכוח צנטריפוגלי באולטרה-צנטריפוגה.
שיווי משקל של סדימנטציה
עריכהכאשר חלקיקים שוקעים מתרחיף מגיעים לגבול קשה, ריכוז החלקיקים בגבול מתנגד לפעפוע. התפלגות המשקעים ליד הגבול מגיעה לשיווי משקל משקעי. מדידות ההתפלגות מניבות מידע על אופי החלקיקים. [12] [13]
מיון
עריכהסיווג סדימנטים: [14]
- שקיעה מסוג 1 מאופיינת בחלקיקים השוקעים באופן דיסקרטי במהירות שקיעה קבועה, או בשקיעת מינרלים עשירים בברזל עד למקור. הם שוקעים כחלקיקים בודדים ואינם מתקבצים (נדבקים זה לזה) במהלך השקיעה. דוגמה: חומר חול וחצץ.
- שקיעה מסוג 2 מאופיינת בחלקיקים שמתקבצים במהלך השקיעה ובשל כך גודלם משתנה כל הזמן ולכן מהירות השקיעה שלהם משתנה. דוגמה: קרישת אלום או ברזל
- שקיעה מסוג 3 ידועה גם בשם שקיעת אזור. בתהליך זה החלקיקים נמצאים בריכוז גבוה (יותר מ-1,000 מ"ג/ליטר) כך שהחלקיקים נוטים לשקוע כמסה ונמצאים באזור בוצה ברור. שקיעת אזור מתרחשת בריכוך סיד, בוצה פעילה ומעבי בוצה.
קישורים חיצוניים
עריכה- science/sedimentation-chemistry סדימנטציה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
הערות שוליים
עריכה- ^ Jackson, Julia A., ed. (1997). "sedimentation". Glossary of geology (Fourth ed.). Alexandria, Virginia: American Geological Institute. ISBN 0922152349.
- ^ Jackson 1997, "aggradation".
- ^ Jackson 1997, "rate of sedimentation".
- ^ Paola, C.; Voller, V. R. (2005). "A generalized Exner equation for sediment mass balance". Journal of Geophysical Research. 110: F04014. Bibcode:2005JGRF..11004014P. doi:10.1029/2004JF000274.
- ^ Blatt, Harvey; Middleton, Gerard; Murray, Raymond (1980). Origin of sedimentary rocks (2d ed.). Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall. pp. 30–31, 122–123. ISBN 0136427103.
- ^ "Siltation & Sedimentation". blackwarriorriver.org. אורכב מ-המקור ב-2009-12-21. נבדק ב-2009-11-16.
- ^ "Siltation killed fish at Batang Rajang - Digest on Malaysian News". malaysiadigest.blogspot.com. נבדק ב-2009-11-16.
- ^ Victor, Steven; Neth, Leinson; Golbuu, Yimnang; Wolanski, Eric; Richmond, Robert H. (2006-02-01). "Sedimentation in mangroves and coral reefs in a wet tropical island, Pohnpei, Micronesia". Estuarine, Coastal and Shelf Science. 66 (3–4): 409–416. Bibcode:2006ECSS...66..409V. doi:10.1016/j.ecss.2005.07.025.
- ^ U.D. Kulkarni; et al. "The International Journal of Climate Change: Impacts and Responses » Rate of Siltation in Wular Lake, (Jammu and Kashmir, India) with Special Emphasis on its Climate & Tectonics". The International Journal of Climate Change: Impacts and Responses. נבדק ב-2009-11-16.
- ^ Van Santen, P.; Augustinus, P. G. E. F.; Janssen-Stelder, B. M.; Quartel, S.; Tri, N. H. (2007-02-15). "Sedimentation in an estuarine mangrove system". Journal of Asian Earth Sciences. Morphodynamics of the Red River Delta, Vietnam. 29 (4): 566–575. Bibcode:2007JAESc..29..566V. doi:10.1016/j.jseaes.2006.05.011.
- ^ Nicholls, R. J.; Hutton, C. W.; Adger, W. N.; Hanson, S. E.; Rahman, Md. M.; Salehin, M., eds., Ecosystem Services for Well-Being in Deltas: Integrated Assessment for Policy Analysis., Cham: Springer International Publishing, 2018, ISBN doi:10.1007/978-3-319-71093-8. ISBN 978-3-319-71092-1. S2CID 135458360
- ^ "The Nobel Prize in Physics 1926". NobelPrize.org. 27 נוב' 2021. נבדק ב-27 בנובמבר 2021.
{{cite web}}: (עזרה) - ^ Piazza, Roberto; Buzzaccaro, Stefano; Secchi, Eleonora (2012-06-27). "The unbearable heaviness of colloids: facts, surprises, and puzzles in sedimentation". Journal of Physics: Condensed Matter (באנגלית). 24 (28): 284109. Bibcode:2012JPCM...24B4109P. doi:10.1088/0953-8984/24/28/284109. ISSN 0953-8984. PMID 22738878.
- ^ Coe, H.S.; Clevenger, G.H. (1916). "Methods for determining the capacities of slime-settling tanks". Transactions of the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers. 55: 356.