沉积物

地球科学

chén jī wù

沉积物是沙、粉砂、粘土、砾石或贝壳碎片等松散固体物质,经水、风或冰搬运并沉积而成。

Visualization

Definition

沉积物是被水、风或冰搬运到新地方的松散岩石碎屑、沙粒、泥土或贝壳;它是能够转变为沉积岩的原始材料。它是由风化作用产生、由侵蚀作用搬运,并在搬运介质失去能量时沉积下来的未固结颗粒物质。沉积物按粒度从粘土、粉砂、沙到砾石分类,并按成因分为碎屑(岩石碎片)、化学(沉淀矿物)或生物(贝壳和有机碎屑)三类。搬运过程取决于流速、粒度和密度,这些关系可用希尔斯特伦曲线概括:粒径约 $0.1$ 至 $1\ \text{mm}$ 的沙粒最容易被侵蚀,而粘土则依靠内聚力抵抗侵蚀,一旦被搬运起来却又能长时间悬浮。分选性、磨圆度、成分和沉积构造记录了搬运距离、能量强度和沉积环境。全球河流每年向海洋输送的沉积物大约为 $15$ 至 $20$ 十亿吨。

Example

雨后沉积在水坑底部的泥浆是沉积物,外滩群岛海滩上的沙子也是沉积物。卡托巴河将细粒沉积物带入诺曼湖和怀利湖,并在那里沉积下来,缓慢淤积水库;哈特拉斯这样的堰洲岛完全是由波浪和风搬运的沙级沉积物构成的。密西西比河的沉积物本应向海方向堆积三角洲,但如今上游的堤坝和水坝拦截了大量沉积物,导致路易斯安那沿海地区的三角洲下沉速度快于补给速度,土地不断流失。深海沉积物岩芯通过有孔虫壳体的氧同位素比值记录了古气候信息。

Key Insight

沉积物是移动中的岩石:它曾经是一块更大岩石的一部分,将来也可能成为新岩石的一部分。水流越急,能搬运的颗粒越大,因此洪水可以搬动巨石,而静水却能让最细的粘土沉降下来,这正是沉积物会按粒度大小自行分层的原因。沉积物不仅是一个地质问题,也是一个人类尺度的问题。建筑和农业活动产生的过量沉积物,是北卡罗来纳州溪流中主要的污染物之一,它会掩埋栖息地,并携带附着其上的磷和农药。