مقاله در مورد انواع فرآیندهای فیزیکی رسوبگذاری

بخشی از مقاله

انواع فرآیندهای فیزیکی رسوبگذاری

فرآیندهای فیزیکی یکی از چهار فرآیند می‌باشد که شامل حمل و نقل و رسوبگذاری دانه‌ها است. دانه‌ها پس از تخریب توسط آب و باد یا یخ حمل شده و در انتها در حوضه رسوبی ته نشین می‌شوند. برای بررسی بیشتر خواص فیزیکی باید شرایط دینامیکی حرکت ذرات جامد در هوا یا آب را مورد بررسی قرار داد. زیرا بدین طریق می‌توان نتیجه حاصل را با فرآیندهای رسوبی که باعث تشکیل آنها گردیده‌اند، مرتبط کرد.

فرآیندهای هیدرودینامیکی رودخانه‌ها
دانه‌ها پس از تخریب در منشا توط عواملی از قبیل آب و هوا و یخ به ریف حوضه رسوبی حرکت می‌کنند. دانه‌های جامد ممکن است به صورت معلق ، جهشی ، غلتیدن و سرخوردن بر روی دانه‌های دیگر حرکت کنند. نحوه حرکت به اندازه سرعت و شدت جریان بستگی دارد. بسته به سرعت آب در رودخانه‌ها دو نوع جریان خطی و آشفته قابل مشاهده است. در جریانهای خطی ذرات جامد از مایع به صورت خطی در یک لایه از مایع حرکت می‌کنند به نحوی که لایه پایین و بالایی باهم موازی است.

در جریانهای آشفته که در اثر افزایش سرعت آب بوجود می‌آید. ذرات جامد در مایع به صورت مارپیچی حرکت می‌کنند. در این نوع جریانها ذرات به طرف جلو ، بالا و پایین حرکت می‌کنند ولی در جریانهای خطی ذرات فقط به طرف جلو حرکت می‌کنند. تغییر جریان از خطی به آشفته به طول لوله یا کانال ، سرعت انتخاب شده ، شکل هندسی کانل و خوصیات دیگر حداکثر است ولی در جریانهای آشفته آب دائما در حرکت است از کناره رودخانه به مرکز می‌رود و دائما تغییر مکان می‌دهد. بطور کلی در حرکت دانه ریز نیروی ویسکوزیته اهمیت دارد ولی در حرکت ذرات درانه درشت نیروی جاذبه به اهمیت بیشتری دارد.
مکانیزم حرکت اولیه دانه (تخریب(
بطور کلی دانه‌ها در کف بسته به حالت سکون قرار دارند. هنگامی که جریان مواد سیال از روی دانه‌ها عبور می‌کند، دانه‌ها تحت تاثیر چها نیروی مختلف قرار می‌گیرند که این نیروها عبارتند از نیرو وزنی دانه بستگی دارد و از حرکت آن جلوگیری می‌کند، نیروی اصطکاک بین دانه و دانه‌های اطراف که این نیرو نیز از حرکت دانه‌ها جلوگیری می‌کند. نیروی کشش مایع که تمایل دارد دانه را دانه را بر روی دانه‌های دیگر حرکت داده و به صورت غلتیدن جابجا کند. میزان این نیرو به سرعت جریان بستگی دارد و بالاخره نیروی هیدرولیکی بررسی نشان می‌دهد که دانه به صورت عمودی از زمین بلند کند و در جهت جریان قرار دهد.

بررسیها نشان می‌دهد که دانه به صورت عمودی از زمین بلند می‌شود و سپس در هنگام پایین و برخورد به دانه‌های دیگر به حرکت خود ادامه می‌دهد که این عمل را جهش می‌گویند. فرآیند جهش در هوا بهتر از آب صورت می‌گیرد، زیرا نیروی بلند کردن دانه فقط هنگامی که دانه در روی سطح زمین قرار دارد موثر است و مسئول حرکت اولیه آن می‌باشد ولی زمانی که دانه از جای خود بلند شد نیروی کششی هوا یا آب مسول حرکت آن است.

برای حرکت دانه‌ها سرعت جریان باید به حد بحرانی برسد تا اینکه بتواند دانه‌ها را از جای خود حرکت دهد و با خود حمل سرعت بحرانی برای تخریب و حرکت دانه‌ها با افزایش قطر آنها زیاد می‌گردد. با استثنای ذرات رس که برای تخریب آنها سرعت زیادتری لازم است. زیرا ذرات دانه ریز دارای خاصیت چسبندگی بوده و به یکدیگر متصل می‌شوند همچنین ذرات دانه ریز رسی در سطح دارای ناهمواریهای زیادی بوده و زاویه‌دارتر می‌باشند لذا در مقابل جریان آب مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهند.

انواع مختلف حرکت دانه‌ها
هنگامی که میزان انرژی موجود در کف بسته از حد بحرانی گذشت، دانه‌ها در سطح لایه شروع به حرکت می‌کنند. نوع حرکت ذرات به اندازه آنها و سرعت جریان بستگی دارد. دانه‌ها در آب و هوا به چهار صورت غلتیدن، سر خوردن ، جهشی و معلق حرکت می‌کنند.
در شرایط ثابت با سرعت مشخص دانه‌های درشت (گراول) به صورت غلتیدن و سرخوردن در سطح لایه حرکت می‌کنند. همچنین در این شرایط دانه‌های سبک (ماسه‌ها) از زمین بلند شده و در اثر برخورد به دانه‌های دیگر به صورت جهشی و دانه‌های بسیار ریز (سیلت و رس) به صورت معلق حرکت می‌کنند.

در این شرایط به گراول هل و ماسه‌ها که در بستر حرکت می‌کنند بار بستر (Bed load) و ذرات دانه ریز سیلت و رس را بار معلق (Sus pension load) می‌گویند. به علت اختلاف چگالی آب و هوا عمل جهش در هوا بهتر صورت می‌گیرد. دانه‌ها در هنگام برخورد به رسوبات سطح لایه (عمل جهش در هوا) مقداری از انرژی جنبشی خود را به دانه‌های در حال استراحت در سطح لایه منتقل می‌کنند و باعث حرکت آنها به صورت خزیدن در سطح لایه می‌شوند. این نوع حرکت را به نام خزش سطحی (Surface Greep) می‌نامند.

جورشدگی هیدرولیکی
روشهای مختلف حرکت دانه‌ها باعث می‌شود که دانه‌ها در اندازه‌های متفاوت به روشهای مختلف حرکت کنند. این اختلاف در نوع حرکت باعث می‌شود که یک جدایی در اندازه و شکل دانه‌ها بوجود آید که به نام جورشدگی هیدرولیکی (Hydroulic Sorting) نامیده می‌شود. این جورشدگی در رسوبات بادی که اختلاف چگالی بین دانه‌های ماسه و هوا زیاد است بخوبی دیده می‌شود. در نتیجه این اختلاف باد قادر به حمل دانه‌های درشت ماسه نمی‌باشد.

بطور کلی تمام ذراتی که با یکدیگر توسط فرآیندهای آبی یا بادی رسوب می‌کنند ذرات با تساوی رسوبگذاری نامیده می‌شوند. تساوی قطری در ذراتی را که به صورت معلق حرکت می‌کنند بهتر از دانه‌هایی است که به صورت بار بستر حرکت خوهند کرد. زیرا ذراتی وجود دارند که از نظر شکل و اندازه یکسان نیستند ولی به علت اختلاف چگالی با یکدیگر رسوب کرده‌اند.
فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری
فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری دانه‌های رسوبی توسط جریانهای کششی ، جریانهای دانسیته‌ای یا چگالی ، معلق و یا یخچالها انجام می‌شود و موجب تشکیل رسوبات مختلفی می‌گردد که هر یک دارای اختصاصات بافتی مخصوص به خود می‌باشند.
جریانهای دانسیته‌ای که در اثر احتلاف چگالی بین مواد سیال ایجاد می‌شود،

پس از رسوبگذاری مواد رسوبی مخلوطی از ذرات ماسه ، سیلت و رس بر جای گذاشته می‌شود که معمولا فاقد طبقه بندی مورب هستند این نوع رسوبات طبقه بندی تدریجی از خود نشان می‌دهند. در حالت تعلیق ، ذرات دانه ریز به صورت معلق حمل شده و پس از کاهش شدت جریان در محیط آرامی رسوب می‌کنند.

اگر دانه‌های رسوبی توسط یخچالها یا جریانهای گلی حمل می‌شوند، پس از رسوبگذاری تشکیل رسوبات ناجورشدگی خیلی بد را می‌دهند. این نوع رسوبات می‌توانند در آب یا خشکی تشکیل شوند. همانطور که توضیح داده شد فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری در محیطهای مختلفی همچون محیطهای خشکی ، محیطهای آبی ، حمل ونقل توسط نیروی جاذبه و همچنین حمل و نقل توسط یخچالها انجام می‌شود.

فرآیندهای رسوبگذاری در محیط آبی
در محیطهای آبی حمل و نقل و رسوبگذاری توسط جریانهای مختلفی همچون کششی ، هر یک از این سه حالت رسوبات با بافت مخصوص به خود را تشکیل می‌دهند که موجب تمایز آنها از یکدیگر می‌شود. در جریانهای کششی در اثر تغییرات سرعت جریان ساختمانهای رسوبی مختلفی بر اساس اندازه دانه‌ها تشکیل می‌شود که از روی این ساختمانها به تعبیر و تفسیر محیط پرداخته و به جهت جریان و همچنین میزان انرژی آب پی برد.
جریانهای دانسیته‌ای یا آشفته در اثر اختلاف چگالی بین دو

مایع حاصل می‌شود که این اختلاف در اثر درجه حرارت شوری و یا میزان ذرات معلق در آب می‌باشد. در این نوع جریانها توالی بوما حاصل می‌شود. که از یک سری رسوبات با ساختمانهای رسوبی مختلف تشکیل شده است. در رسوبگذاری ذرات معلق ، ذرات دانه ریز مثل سیلت و رس که غالبا به صوت معلق در آب حمل می‌شوند در یک محیط آرام شروع به رسوبگذاری می‌کنند.
فرآیندهای رسوبگذاری در محیط های بادی

مکانیزم حرکت ذرات جامد در آب و هوا (مواد سیال) بسیار شبیه به یکدیگر می‌باشند. در محیطهای بادی ذرات درشت (ماسه) به صورت کششی و ذرات دانه ریز (سیلت و رس) به فرم معلق حرکت می‌کنند. جز در مواد خاص جریانهای آشفته در محیطهای بادی دیده نمی‌شود. در کل رسوبات بادی به صورت کششی و معلق حرکت می‌کنند. در محیطهای بادی ساختهای رپیل مارک توسط جریان کششی بوجود می‌آید که جهت جریان باد را می‌توان از روی این ساختها تشخیص داد. لس‌ها توده‌هایی هستند که در اثر رسوبگذاری ذرات موجود در باد تشکیل می‌شوند.
فرآیندهای یخچالی
یخچالها در مناطق کوهستانی بر اثر انبا شته شدن برفها و فشار بر روی آنها تشکیل می‌گردند. یخچالها پس از تشکیل تحت تاثیر نیروی جاذبه به طرف پایین حرکت می‌کنند. حرکت یخها در کف و دیواره دره‌ها کنده شدن سنگها در مسیر خود می‌شوند و آنها را با خود حمل می‌کنند. سرعت حرکت یخچالها به مراتب آهسته تر از حرکت آب و باد می‌باشد.
یخچالها پس از متوقف شدن و تغییرات آب و هوایی شروع به ذوب شدن کرده و رسوباتی را با خود حمل کرده‌اند، بر جای می‌گذارند. رسوباتی که در اثر ذوب شدن یخها بر جای می‌ماند دارای جورشدگی بد بوده و اندازه آنها از رس تا تخته سنگهای بزرگ تغییر می‌کند. دانه‌های گراوال موجود در رسوبات یخچالی زاویه‌دار بوده و سطح آنها مخطط می‌باشد. این خطوط در اثر حرکت ذرات ریزتر بر روی آنها بوجود آمده است. این رسوبات فاقد طبقه بندی بوده و دارای گسترش زیاد می‌باشند.
فرآیندهای نیروی جاذبه زمین در رسوبگذاری
نیروی جاذبه زمین باعث حرکت و رسوبگذاری ذرات در مناطق شیبدار می‌شود. در اغلب این حرکتها آب عامل اصلی است و باعث کاهش نیروی اصطکاک و حرکت ذرات جامد می‌شود. در فرآیندهای نیروی گرانشی زمین حرکت و رسوبگذاری بیشتر به صورت سقوط سنگها از مناطق مرتفع ، لغزش و ریزش و جریانهای توده‌ای می‌باشد. لغزش و ریزش در مناطق شیبداری بوجود می‌آید که غالبا شیب آنها کمتر از مناطقی است که در آنها سقوط سنگی صورت می‌گیرد.

هنگامی که رسوبات در روی سطح شیبدار شروع به حرکت می‌کنند طرز قرار گرفتن یا آرایش دانه‌های رسوبات به هم خورده و به هم نزدیکتر می‌شوند به همین خاطر میزان تخلخل بین ذرات کاهش پیدا می کند ولی فشار داخل حفرات زیاد شده و باعث سهولت در حرکت ذرات بر روی سطح شیبدار می‌شود.

جریانهای توده‌ای
اگر میزان آب موجود در داخل رسوبات افزایش یابد، نیروی اصطکاک موجود در بین ذرات رسوبی کم شده و رسوبات به صورت جریانهای توده‌ای به طرف پایین حرکت می‌کنند. این جریان بر اساس اندازه ذرات تشکیل دهنده آنها به در گروه جریانهای گلی و جریانهای ماسه‌ای تقسیم می‌شوند. رسوباتی که توسط جریانهای گلی بوجود می‌آیند دارای جورشدگی ضعیفی می‌باشند و اندازه ذرات موجود در آنها از گراول تا رس تغییر می‌کند. جریانهای گلی در محیطهای خشکی و آبی بوجود می‌آیند. در نواحی خشک این جریانها بیشتر در مناطق نیمه خشک که گاهی اوقات بر اثر طوفانهای شدید باران زیادی باریده و یا اینکه در اثر ذوب شدن شدید برفهای زمستانی ایجاد می‌گردند.

در مناطق دریایی اینگونه جریانها بیشتر در روی شیب قاره‌ای در دره‌های زیردریایی و قسمت جلویی دلتا که دارای شیب زیادی هستند تشکیل می‌شوند. رسوباتی که توسط جریانهای ماسه‌ای تشکیل می‌شوند دارای اختصاصاتی از قبیل کنتاکت تخریبی ، نبود فلوت کست ، عدم وجود طبقه بندی تدریجی ، وجود طبقه بندی توده‌ای و ... می‌باشند که از رسوبات جریانهای آشفته متمایز می‌شوند. در محیطهای عمیق دریایی جریانهای ماسه‌ای بیشتر در کانالهای زیر دریایی دیده می‌شوند.

رسوب گذاری.
رسوبگذاری یعنی موادی که در اثر مراحل مختلف فرسایش ، خرد شده و در نتیجه عوامل مختلف ، حمل و نقل شده‌اند، بلاخره در محیطهای مختلف رسوب می‌کنند. بدین ترتیب اثر عومل خارجی که هموار کردن زمین است، در این مرحله خاتمه می‌یابد و به عبارت دیگر با پر شدن قسمتهای گود زمین از رسوبات و فرسوده شدن قسمتهای مرتفع ، اختلاف ارتفاع بین این دو قسمت کم می‌شود.

رسوبگذاری در قاره‌ها
بطور کلی رسوبگذاری در قاره‌ها یا خشکیها در محیط‌های مختلفی صورت می‌گیرد که در زیر زمین مختصر به نحوه رسوبگذاری در هر یک از این محیطهای قاره‌ای می‌پردازیم.
________________________________________
مناطق کوهپایه‌ای
در این مناطق رسوبات در اثر خرد شدن کوه و فرو‌ریختن آن در دامنه کوهستانها تشکیل می‌شود.
_______________________________

_________
محیطهای بادی

هر عاملی که باعث کاهش سرعت باد شود موجب می‌شود، موادی که بوسیله باد حمل می‌شوند رسوب کنند. مواد به صورتهای مختلف بوسیله باد حمل می‌شوند که سرعت حمل آنها نیز متفاوت است. مثلا موادی که به حالت جهش و غلتیدن حمل می‌شوند، نسبت به موادی که به حالت شناور حمل می‌شوند سرعت کمتری دارند و سریعتر از آنها ته نشست می‌کنند.
محیطهای رودخانه‌ای و جویبارها

موادی که بوسیله رودخانه‌ها حمل می‌شوند، خواه و ناخواه پس از مدتی ، در اثر کاهش قدرت حمل و نقل رودخانه رسوب می‌کنند. بطور کلی علل رسوب مواد در رودخانه را می‌توان در دو عامل کاهش سرعت آب و کم شدن آب رودخانه خلاصه کرد.
________________________________________
رسوبگذاری بوسیله یخچالهای طبیعی
مواد همراه یخچالها نیز بالاخره از آن جدا می‌شوند و رسوب می‌کنند. رسوبگذاری از یخچالها به دو حالت انجام می‌گیرد. یکی اینکه رسوبات مستقیما از خود یخچال در اثر ذوب یخ جدا شده و ته نشست می‌کنند و دیگری اینکه رسوبات توسط رودخانه‌هایی که از ذوب یخچالها تشکیل می‌شوند، رسوب می‌کنند.
________________________________________
رسوبگذاری در دریاچه‌ها
بطور کلی رسوبگذاری در دریاچه ها به صورت رسوبگذاری به صورت مواد آواری و رسوبگذاری شیمیایی و بیوشیمیایی تقسیم می‌شود. در رسوبگذاری به صورت مواد آواری ، رسوبات دانه‌ریز مثل سیلت و رس به فرم معلق به نواحی مرکزی دریاچه حمل می‌گردد و در یک محیط آرام رسوب می‌کنند. رسوباتی که به صورت شیمیایی و بیوشیمیایی تشکیل می‌شوند به علت تغییر درجه حرارت ، شوری و یا غلظت آب و نیز فعالیت باکتریها و موجودات زنده در دریاچه‌ها ایجاد می‌شوند
________________________________________

رسوبگذاری بوسیله آبهای زیر‌زمینی
آب زیر‌زمینی نمکهای مختلف را در خود حل و با خود حمل می‌کند و اگر ضمن حمل ‌و نقل این مواد ، شرایط مناسب جهت رسوب آنها فراهم شود، رسوب می‌کنند. رسوبگذاری معمولا به طریقه شیمیایی صورت می‌گیرد. مثل رسوبگذاری در غارها و تشکیل استالا‌کمیت و استالاکتیت.
________________________________________
رسوبگذاری در محیطهای حد واسط
محیطهای حد واسط ، محیطهایی هستند که حد فاصل محیطهای دریایی و خشکی هستند و رسوبگذاری در این محیطها به طرق مختلف صورت می‌گیرد که در زیر به صورت خلاصه به انواع رسوبگذاری در این محیطها می پردازیم.

رسوبگذاری در محیط‌های کرانه‌ای
محیطهای کرانه‌ای قسمتی از سواحل است که بین دو حد جزر و مد قرار دارد و رسوبگذاری در این مناطق به صورت ته نشست اجزای آواری صورت می‌گیرد.
رسوبگذاری در محیطهای کولابی
رسوبگذاری در این محیطها به صورتهای مختلف باعث تشکیل رسوبات می‌شود در زیر نحوه رسوبگذاری را در هر یک از رسوبات تشکیل شده در این محیطها بررسی می‌کنیم.
________________________________________
• رسوبات آواری : مثل ماسه ، سیلت و رس که توسط رودخانه وارد قسمت کولاب می‌شود و در آنجا در اثر کاهش سرعت ، جریان رسوبگذاری صورت می‌گیرد.

• کربناتها : در اثر فعالیت جانوران و گیاهان و در نتیجه تصاعد دی‌اکسید کربن ، کربناتها ایجاد می‌شوند.
• رسوبات تبخیری : این دسته رسوبات در کولابهایی رسوب می‌کنند که آب شیرین وارده ، برای جبران آب تبخیر شده کافی نیست و در نتیجه آنقدر شوری بالا می‌رود که منجر به رسوبگذاری املاح می‌شوند.
• رسوبات زیستی : در نتیجه فعالیت باکتریهای غیر هوازی موجود در کولاب ، سولفاتهای موجود احیا و اسید سولفوریک تولید می‌شود که در مرحله بعد ، ممکن است منجر به رسوب سولفور آهن شود.
________________________________________
رسوبگذاری در دلتاها
هنگامی که رودخانه وارد دریا می‌شود، سرعت آن بطور ناگهانی کاهش می‌یابد و در نتیجه ، مقدار زیادی از مواد که توسط آن حمل می‌شود، در مدخل دریا رسوب می‌کند.
________________________________________
رسوبگذاری در محیط های دریایی
دریاها مهمترین محیطهای رسوبگذاری هستند و قسمت اعظم سنگهای رسوبی در آنها تشکیل می‌شود. رسوبگذاری در دریاها را بطور کلی می‌توان به رسوبگذاری مواد آواری و رسوبگذاری مواد غیر آواری تقسیم کرد.

رسوبگذاری مواد آواری
موادی که توسط رودخانه‌ها و یا عوامل مختلف موادی که توسط رودخانه‌ها و یا عوامل مختلف حمل ‌و نقل به دریا وارد می‌شوند. پس از گذشت زمان در اثر کاهش سرعت ، عمل رسوبگذاری صورت می‌گیرد بدین صورت که ذر ات درشت تر در نزدیکی ساحل و ذرات ریزتر در نواحی دورتر از ساحل رسوب می‌کنند.
رسوبگذاری مواد غیر آواری
منظور از رسوبگذاری مواد غیرآواری ، رسوبگذاری موادی است که به صورت محلول در آب دریا موجود است و شامل مواد زیر می‌باشد.
• رسوبگذاری شیمیایی : رسوبگذاری در این حالت در اثر تغییر شرایط شیمیایی محیط صورت می‌گیرد. از جمله این شرایط می‌توان تغییر PH و Eh محیط را نام برد.
• رسوبگذاری زیستی : رسوبگذاری در اثر

فعالیت موجودات زنده صورت می‌گیرد که از آن جمله می‌توان طریقه تشکیل ریفها را نام برد.
رسوبگذاری تبخیری
هنگامی که قسمتی از دریا به عللی از آن جدا شود در اثر تبخیر ، غلظت مواد موجود در آن بالا می‌رود و اگر این حالت تا مدتی ادامه پیدا کند، به حالت اشباع می‌رسد که در نتیجه آن ، املاح مختلف ته نشست می‌شوند. از جمله این رسوبات می‌توان از گچ و نمکهای مختلف نام برد