Ил - Silt

Валка выдуваемого ветром ледникового ила, Северо-Западные территории , Канада

Ил - это зернистый материал размером от песка до глины, состоящий в основном из битых зерен кварца . Ил может присутствовать в виде почвы (часто смешанной с песком или глиной ) или в виде осадка, смешанного во взвешенном состоянии с водой. Ил обычно кажется мучным в сухом состоянии и теряет пластичность во влажном состоянии. Ил также может ощущаться языком как зернистый, когда он помещается на передние зубы (даже когда он смешан с частицами глины).

Ил - распространенный материал, составляющий 45% средней современной грязи . Он встречается во многих дельтах рек и в виде скоплений, осажденных ветром, особенно в Центральной Азии, Северном Китае и Северной Америке. Он образуется как в очень жарком климате (в результате таких процессов, как столкновения зерен кварца во время пыльных бурь ), так и в очень холодном климате (в результате таких процессов, как ледяное измельчение зерен кварца).

Лесс - это почва, богатая илом, которая составляет одни из самых плодородных сельскохозяйственных земель на Земле. Однако ил очень уязвим к эрозии и имеет плохие механические свойства, что делает строительство на илистой почве проблематичным. Провал Титон плотины в 1976 году был обусловлен использование неподходящего лесса в ядре плотины, и сжижение из илистой почвы значительной опасности землетрясения. Выносимый ветром и переносимый водой ил являются серьезными формами загрязнения окружающей среды, часто усугубляемыми плохими методами ведения сельского хозяйства.

Описание

Ил представляет собой детрит (фрагменты выветриваемой и эродированной породы) с промежуточными свойствами между песком и глиной . Более точное определение ила, используемое геологами, заключается в том, что это частицы обломков размером от 1/256 до 1/16 мм (от 4 до 62 микрон). Это соответствует частицам между 8 и 4 единицами фи по шкале фи Крамбейна . Другие геологи определяют ил как частицы обломков размером от 2 до 62 микрон или от 9 до 4 единиц phi. Третье определение состоит в том, что ил - это мелкозернистый обломочный материал, состоящий из кварца, а не из глинистых минералов . Поскольку большинство частиц глинистых минералов имеют размер менее 2 микрон, в то время как большинство обломочных частиц размером от 2 до 62 микрон состоят из дробленых зерен кварца, на практике эти определения хорошо согласуются.

Верхний предел размера 1/256 мм или 62 микрона соответствует мельчайшим частицам, которые можно различить невооруженным глазом. Это также соответствует разрыву Таннера в распределении размеров частиц в отложениях : в большинстве отложений мало частиц размером от 120 до 30 микрон, что позволяет предположить, что различие между песком и илом имеет физическое значение. Как отмечалось выше, нижний предел от 2 до 4 микрон соответствует переходу от частиц, которые представляют собой преимущественно дробленые зерна кварца, к частицам, которые являются преимущественно частицами глинистого минерала.

Кроме того, анализаторы и соисследователи делят ил на три диапазона размеров: C (2-5 микрон), который представляет послеледниковые глины и пустынную пыль; D1 (20-30 мкм) - «традиционный» лёсс ; и D2 (60 мкм), представляющий очень крупный североафриканский лёсс.

Ил можно отличить от глины в полевых условиях по его непластичности или когезии, а также по размеру зерна. Зерна ила достаточно велики, чтобы придать илу ощущение песка, особенно если образец помещают между зубами. Между зубами частицы размером с глину кажутся гладкими. Пропорции крупного и мелкого ила в пробе отложений более точно определяются в лаборатории с использованием метода пипетки, который основан на скорости осаждения по закону Стокса и дает соответствующее распределение частиц по размерам. Минеральный состав частиц ила может быть определен с помощью петрографического микроскопа для размеров зерен от 10 микрон.

Вадозовый ил - это кристаллы кальцита размером с ил, обнаруженные в поровых пространствах и кавернах известняка . Это происходит по мере того, как осадок переносится через зону вадозы и откладывается в поровом пространстве.

Инженеры-строители в Соединенных Штатах определяют ил как материал, состоящий из частиц, которые проходят через сито номер 200 (0,074 мм или меньше), но проявляют небольшую пластичность во влажном состоянии и низкую когезию при сушке на воздухе. Международное общество почвоведения определяет ил как почву, содержащую 80% или более частиц размером от 0,002 до 0,02 мм, в то время как Министерство сельского хозяйства США устанавливает пороговое значение 0,05 мм. Термин ил также неофициально используется для материала, содержащего много песка и глины, а также частиц размером с ил, или для ила, взвешенного в воде.

Вхождение

Ил - очень распространенный материал, и, по оценкам, во всем мире насчитывается миллиард триллионов триллионов (10 33 ) зерен ила. Ил богат эоловыми и аллювиальными отложениями, включая дельты рек , таких как дельты рек Нил и Нигер . Бангладеш в значительной степени подстилается иловыми отложениями дельты Ганга . Ил также широко распространен в северном Китае, Центральной Азии и Северной Америке. Однако ил относительно редко встречается в тропических регионах мира.

Ил обычно находится во взвешенном состоянии в речной воде и составляет более 0,2% речного песка. Его много в матрице между более крупными песчинками граувакков . Современные грязи имеют среднее содержание ила 45%. Ил часто встречается в илистых породах в виде тонких пластинок , в виде комков или рассредоточен по всей породе. Пластинки предполагают отложение в слабом потоке, который веет ил глины, в то время как комки предполагают происхождение от фекальных гранул . Если ил рассредоточен по всей илистой породе, он, вероятно, образовался в результате быстрых процессов, таких как флокуляция . Осадочная порода, состоящая в основном из ила, известна как алевролит .

Ил является обычным явлением во всей геологической летописи , но, по-видимому, особенно распространен в четвертичных формациях. Это может быть связано с тем, что отложению ила способствуют оледенение и арктические условия, характерные для четвертичного периода. Ил иногда называют каменной мукой или ледниковой мукой , особенно если он образуется под действием ледников. Ил, взвешенный в воде, стекающей с ледников, иногда называют каменным молоком или лунным молоком .

Источники

Простое объяснение образования ила состоит в том, что это прямое продолжение меньшего масштаба разрушения породы на гравий и песок. Однако наличие зазора Таннера между песком и илом (нехватка частиц размером от 30 до 120 микрон) предполагает, что песок и ил образуются при различных физических процессах. Механизмы образования ила были тщательно изучены в лаборатории и сопоставлены с полевыми наблюдениями. Они показывают, что образование ила требует высокоэнергетических процессов, действующих в течение длительных периодов времени, но такие процессы присутствуют в различных геологических условиях.

Зерна кварцевого ила обычно имеют пластинчатую или пластинчатую форму. Это может быть характерно для того, как более крупные зерна истираются, или отражают форму мелких кварцевых зерен в слоистых метаморфических породах , или возникают в результате аутигенного роста кварцевых зерен параллельно залеганию в осадочных породах . Теоретически частицы, образованные в результате случайного разрушения изотропного материала, такого как кварц, естественно имеют форму лезвия. Размер зерен ила, образовавшихся в результате истирания или дробления более крупных зерен, может отражать дефекты кристаллической структуры кварца, известные как дефекты мха. Такие дефекты возникают в результате тектонической деформации материнской породы, а также возникают из-за перехода кварца от высокого к низкому: кварц испытывает резкое уменьшение объема, когда он охлаждается ниже температуры около 573 ° C (1063 ° F), что создает деформационные и кристаллические дефекты в зернах кварца в остывающем теле гранита.

Механизмы образования ила включают:

  • Эрозия изначально иловых зерен из низкосортных метаморфических пород
  • Производство зерен размером с ил в результате разрушения более крупных зерен во время начального выветривания горных пород и образования почвы посредством таких процессов, как разрушение на морозе и галокластика . При этом образуются частицы ила, размер которых 10-30 мкм определяется дефектами мха.
  • Получение иловых зерен за счет столкновения зерна с зерном при транспортировке более крупных отложений.
  • Образование аутигенного кварца при выветривании до глины.
  • Кристаллизация панцирей кремнистых организмов, отложившихся в илистых породах.

Лабораторные эксперименты дали противоречивые результаты относительно эффективности различных механизмов образования ила. Это может быть связано с использованием в некоторых экспериментах жильного или пегматитового кварца. Оба материала образуются в условиях, способствующих идеальному росту кристаллов, и могут не иметь дефектов мха, присущих зернам кварца в гранитах. Таким образом, получение ила из жилового кварца очень затруднено каким-либо механизмом, тогда как получение ила из гранитного кварца легко осуществляется любым из ряда механизмов. Однако основным процессом, вероятно, является истирание в результате переноса, включая речное измельчение , эоловое истирание и ледниковое измельчение.

Поскольку иловые отложения (такие как лёсс , почва, состоящая в основном из ила), по всей видимости, связаны с ледниковыми или горными регионами в Азии и Северной Америке, большое внимание уделялось измельчению ледников как источнику ила. Высокая Азия была определена как главный генератор ила, который накапливался, чтобы сформировать плодородные почвы северной Индии и Бангладеш, а также лёссы Центральной Азии и северного Китая. Однако уже давно лесс отсутствует или редко встречается в пустынях, где отсутствуют близлежащие горы (Сахара, Австралия). Однако лабораторные эксперименты показывают, что эоловые и речные процессы могут быть весьма эффективными при образовании ила, как и выветривание в тропическом климате. Ил, кажется, образуется в больших количествах во время пыльных бурь, и ил, обнаруженный в Израиле, Тунисе, Нигерии и Саудовской Аравии, нельзя отнести к оледенению. Более того, пустынные источники в Азии могут быть более важными для образования лесса, чем считалось ранее. Частично проблема может заключаться в сочетании высоких темпов производства с окружающей средой, способствующей отложению и сохранению, которая благоприятствует ледниковому климату больше, чем пустыням.

Лёсс, связанный с оледенением и холодным климатом, может отличаться от лёсса, связанного с жаркими регионами, по распределению размеров. Лёссовый лёсс имеет типичный размер частиц около 25 микрон. Пустынный лёсс содержит частицы большего или меньшего размера, при этом мелкодисперсный ил, образующийся во время пыльных бурь, и крупная фракция ила, возможно, представляют собой мелкодисперсный хвост при добыче песка.

Человеческое воздействие

Лёсс лежит в основе некоторых из самых продуктивных сельскохозяйственных земель в мире. Однако он очень подвержен эрозии. Частицы кварца в иле сами по себе не обеспечивают питательными веществами, но они способствуют отличной структуре почвы , а частицы других минералов размером с ил, присутствующие в меньших количествах, обеспечивают необходимые питательные вещества. Ил, наносимый ежегодными наводнениями вдоль реки Нил , создал богатую плодородную почву, которая поддерживала древнюю египетскую цивилизацию. Закрытие Асуанской плотины перекрыло этот источник ила, и плодородие дельты Нила ухудшается.

При намокании лесс теряет прочность, что может привести к разрушению фундамента здания. У илистого материала открытая структура, которая при намокании разрушается. Быстрая глина (сочетание очень мелкого ила и частиц размером с глина от ледникового измельчения) представляет собой особую проблему для гражданского строительства .

Провал Титон плотины было связано с использованием лесс из реки Снейк поймы в ядре плотины. Лесс не обладает необходимой пластичностью для использования в ядре плотины, но его свойства были плохо изучены даже Бюро мелиорации США с его богатым опытом строительства земляных плотин .

Ил подвержен разжижению во время сильных землетрясений из-за отсутствия пластичности. Это вызвало обеспокоенность по поводу возможного ущерба от землетрясения в илистой почве в центральной части Соединенных Штатов в случае сильного землетрясения в сейсмической зоне Нового Мадрида .

Воздействие на окружающую среду

Заиленное озеро в Айххорсте , Германия.

Ил легко переносится в воде и достаточно мелкий, чтобы переноситься на большие расстояния по воздуху в виде пыли . В то время как самые крупные частицы ила (60 микрон) оседают из метра стоячей воды всего за пять минут, самым мелким зернам ила (2 микрона) может потребоваться несколько дней, чтобы выпасть из стоячей воды. Когда ил появляется в воде в качестве загрязнителя, это явление называется заиливанием .

Ил, отложившийся рекой Миссисипи в течение 20-го века, уменьшился из-за системы дамб , что способствовало исчезновению защитных водно-болотных угодий и барьерных островов в районе дельты, окружающего Новый Орлеан .

На юго-востоке Бангладеш, в районе Ноакхали , в 1960-х годах были построены поперечные дамбы, в результате чего ил постепенно начал формировать новую землю, называемую «чарс». Район Ноакхали получил более 73 квадратных километров (28 квадратных миль) земли за последние 50 лет. При финансировании со стороны Нидерландов правительство Бангладеш начало оказывать помощь в разработке более старых пород в конце 1970-х годов, и с тех пор усилия превратились в совместную операцию по строительству дорог, водопропускных труб , насыпей, укрытий от циклонов, туалетов и прудов, а также распределению земли среди поселенцев. . К осени 2010 года в рамках программы будет выделено около 100 квадратных километров (20 000 акров) 21 000 семей.

Основным источником ила в городских реках является нарушение почвы строительными работами. Основным источником в сельских реках является эрозия от вспашки сельскохозяйственных полей, сплошных рубок или рубочно-рубочной обработки лесов .

Культура

Плодородный черный ил на берегах реки Нил - символ возрождения, связанный с египетским богом Анубисом .

Смотрите также

использованная литература