Características, estágios e exemplos dos ciclos sedimentares

O Ciclos sedimentares Eles se referem ao conjunto de estágios através dos quais certos elementos minerais presentes na crosta terrestre vão. Essas fases implicam uma sequência de transformações que formam uma série temporal circular que é repetida em longos períodos.

Estes são ciclos biogeoquímicos em que o armazenamento do elemento ocorre principalmente no córtex da Terra. Entre os elementos minerais que estão sujeitos a ciclos sedimentares estão enxofre, cálcio, potássio, fósforo e metais pesados.

Ciclo litológico. 1 = magma; 2 = cristalização (resfriamento de rocha); 3 = rocha ígnea; 4 = erosão; 5 = sedimentação; 6 = sedimentos e rochas sedimentares; 7 = tectônica e metamorfismo; 8 = rocha metamórfica; 9 = fusão. Fonte: Woudloper/Woodwalker [Domínio Público]

O ciclo começa com a exposição das rochas que contêm esses elementos das profundezas do córtex para a superfície ou perto dele. Então, essas rochas estão sujeitas a intemperismo e sofrem processos de erosão na ação de fatores atmosféricos, hidrológicos e biológicos.

O material erodido é transportado por água, gravidade ou vento para ocasionar posteriormente a sedimentação ou deposição do material mineral no substrato. Essas camadas de sedimentos se acumulam ao longo de milhões de anos e sofrem processos de compactação e cimentação.

Dessa maneira, ocorre a litificação dos sedimentos, ou seja, sua transformação novamente em rocha sólida em grandes profundidades. Além disso, nas fases intermediárias dos ciclos sedimentares, também ocorre uma fase biológica que consiste em solubilização e absorção por organismos vivos.

Dependendo dos minerais e das circunstâncias, eles podem ser absorvidos por plantas, bactérias ou animais, movendo -se para redes tróficas. Em seguida, os minerais serão excretados ou liberados pela morte do organismo.

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Caracteristicas

Os ciclos sedimentares constituem um dos três tipos de ciclos biogeoquímicos e são caracterizados porque a matriz de armazenamento principal é a litosfera. Esses ciclos têm sua própria disciplina de estudo, chamada sedimentologia.

Tempo de ciclo

Os ciclos sedimentares são caracterizados porque o tempo necessário para atender aos diferentes estágios é muito longo, medido mesmo em milhões de anos. Isso ocorre porque esses minerais permanecem longos períodos incluídos em rochas em grandes profundidades na crosta terrestre.

Estágios de ciclos sedimentares

É importante não perder de vista o fato de que não é um ciclo cujos estágios seguem uma sequência estrita. Algumas fases podem ser trocadas ou apresentadas várias vezes ao longo do processo.

- Exposição

As rochas formadas para certas profundidades na crosta terrestre são submetidas a diferentes processos ditróficos (fraturas, dobras e elevações) que acabam levando -as à superfície ou perto disso. Dessa maneira, eles são expostos à ação de fatores ambientais, seja edéfica, atmosférica, hidrológica ou biológica.

DIREFISMO É O PRODUTO DOS MOVENÇÕES DE CONVECÇÃO DO MANTO DE TERRAS. Esses movimentos também geram fenômenos vulcânicos que expõem as rochas mais dramáticas.

- Intemperismo

Depois que a rocha é exposta, sofre o intemperismo (decomposição da rocha em pequenos fragmentos) sofrendo ou não mudanças na composição química ou mineralógica. A meteorização é um fator -chave na formação do solo e pode ser físico, químico ou biológico.

Físico

Nesse caso, os fatores que causam a ruptura da rocha não alteram sua composição química, apenas variáveis ​​físicas, como volume, densidade e tamanho. Isso é causado por diferentes agentes físicos, como pressão e temperatura. No primeiro caso, a liberação de pressão e seu exercício são causas de pausas de rocha.

Intemperismo. Fonte: Prince Roy, Taipei [CC por (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/2.0)]

Por exemplo, quando as rochas emergem das profundezas da casca, elas são liberadas da pressão, expandem e crack. Por outro lado, os sais acumulados nas rachaduras também exercem pressão recristalizando fraturas, aprofundando.

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Além disso, variações diárias ou sazonais causam ciclos de expansão e contração que acabam quebrando as rochas.

Química

Isso altera a composição química das rochas no processo de desintegração porque agentes químicos agem. Entre esses agentes químicos envolvidos estão oxigênio, vapor de água e dióxido de carbono.

Eles causam várias reações químicas que afetam a coesão da rocha e a transformam, incluindo oxidação, hidratação, carbonatação e dissolução.

Biológico

Agentes biológicos agem para uma combinação fatores físicos e químicos, incluindo entre as primeiras pressões, atritos e outros. Enquanto agentes químicos são as secreções de ácidos, alcalses e outras substâncias.

Por exemplo, as plantas são agentes de intemperismo muito eficazes, quebrando as rochas com suas raízes. Isso agradece tanto à ação física do crescimento radical quanto às secreções que eles emitem.

- Erosão

A erosão age diretamente na rocha e nos produtos de intemperismo, incluindo o solo formado. Por outro lado, implica o transporte de material erodido, sendo o mesmo agente erosivo os meios de transporte e pode ser o vento e a água.

Erosão. Fonte: Carl Wycoff [CC por (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/2.0)]

A erosão gravitacional também é indicada, quando ocorrem deslocamentos e desgaste do material em encostas pronunciadas. No processo erosivo, o material é fragmentado em partículas minerais ainda mais baixas, suscetíveis ao transporte para grandes distâncias.

O vento

A ação erosiva do vento é exercida tanto por arrastar quanto desgaste que, por sua vez, exercem as partículas arrastadas em outras superfícies.

A água

A erosão da água age tanto pela ação física do impacto da água da chuva ou das correntes superficiais quanto por ação química. Um exemplo extremo de efeitos erosivos da chuva é a chuva ácida, especialmente em rochas calcárias.

- Transporte

Partículas minerais são transportadas por agentes como água, vento ou gravidade em grandes distâncias. É importante levar em consideração que cada meio de transporte tem uma capacidade de carga definida, em termos de tamanho e quantidade de partículas.

Por gravidade, eles podem mover até grandes rochas ainda meteorizadas, enquanto o vento transporta partículas muito pequenas. Além disso, as condições médias da distância, já que a gravidade transporta grandes rochas a distâncias curtas, enquanto o vento move pequenas partículas a grandes distâncias.

Água por sua parte, pode transportar uma ampla gama de tamanhos de partículas, incluindo rochas grandes. Este agente pode carregar as partículas a distâncias curtas ou extremamente longas, dependendo do fluxo.

- Sedimentação e acumulação

Consiste na deposição do material transportado, devido à diminuição da velocidade de transporte e gravidade. Nesse sentido, rio, maré ou sedimentação sísmica podem ocorrer.

Sedimentação. Fonte: Calogerogalati [CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)]

Como o alívio da Terra consiste em um gradiente que passa de altitudes máximas ao fundo do mar, é aqui onde ocorre a maior sedimentação. Com o passar do tempo, as camadas de sedimentos são acumuladas.

- Solubilização, absorção e libertação biológica

Uma vez que ocorre o intemperismo do material da rocha, é possível que a dissolução dos minerais liberados e sua absorção por seres vivos ocorram. Essa absorção pode ser realizada por plantas, bactérias ou mesmo diretamente por animais. 

As plantas são consumidas por herbívoros e estes por carnívoros e todos pelos decompositores, passando pelos minerais para fazer parte de redes tróficas. Existem também bactérias e fungos que absorvem diretamente minerais e até animais, como as araras que consomem argilas.

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- Litificação

O ciclo é concluído com a fase de litificação, ou seja, com a formação de nova rocha. Isso acontece quando os minerais são sedimados, formando camadas sucessivas que acumulam exercendo enormes pressões.

Os estratos em maior profundidade no córtex são compactados e o cemean formando rocha sólida e essas camadas serão novamente submetidas a processos ditróficos.

Compactação

Como resultado da pressão exercida pelas camadas de sedimentos que são empilhados nas sucessivas fases de sedimentação, as camadas inferiores são compactadas. Isso implica que os poros ou espaços que existem entre partículas de sedimentos são reduzidos ou desaparecem.

Cimentação

Este processo consiste no depósito de cimentando substâncias entre as partículas. Essas substâncias, como calcita, óxidos, sílica e outras cristalizam e cimentam o material que formam rocha sólida.

Exemplos de ciclos sedimentares

- Ciclo sedimentar de enxofre

O enxofre é um componente essencial de certos aminoácidos, como cistina e metionina, bem como vitaminas como tiamina e biotina. Seu ciclo sedimentar inclui uma fase gasosa.

Este mineral entra no ciclo devido a intemperismo de rocha (quadros pretos e outras rochas sedimentares), decomposição de matéria orgânica, atividade vulcânica e contribuições industriais. Também mineração, extração de óleo e queima de combustível fóssil são fontes de enxofre no ciclo.

As formas de enxofre nesses casos são sulfatos (SO4) e sulfeto de hidrogênio (H2S); Os sulfatos estão no chão e dissolvidos na água. Os sulfatos são absorvidos e assimilados por plantas através de suas raízes e passam para redes tróficas.

Quando os organismos morrem, bactérias, fungos e outros decomponeiros agem, liberando enxofre na forma de gás sulfeto de hidrogênio que passa para a atmosfera. O sulfeto de hidrogênio é rapidamente oxidado quando misturado com oxigênio, formando sulfatos que precipitam no solo.

Bactérias de enxofre

Em lodo do pântano e na decomposição da matéria orgânica em geral, o ato de bactérias anaeróbicas. Eles processam o SO4 gerando h2s que é liberado para a atmosfera.

Chuva ácida

É formado devido a precursores como H2s, emitidos para a atmosfera pela indústria, bactérias de enxofre e erupções vulcânicas. Esses precursores reagem com o vapor de água e formam SO4 que depois precipita.

- Ciclo sedimentar de cálcio

O cálcio é encontrado em rochas sedimentares formadas no fundo do mar e no lago, graças às contribuições dos organismos fornecidos com conchas calcárias. Da mesma forma, há ionizado de cálcio livre na água, como nos oceanos em profundidades maiores que 4.500 m onde o carbonato de cálcio é dissolvido.

Rochas ricas em cálcio, como calcário, dolomita e fluorita, entre outros, são intemperizados e liberam cálcio. A água da chuva dissolve o CO2 atmosférico, resultando como ácido carbônico que facilita a dissolução do calcário, liberando HCO 3- e CA 2+.

O cálcio nessas formas químicas é arrastado pela água da chuva para rios, lagos e oceanos. Este é o cátion mais abundante no chão onde as plantas o absorvem enquanto os animais o tiram de plantas ou diretamente dissolvidos na água.

O cálcio é uma parte essencial das conchas, exoesqueletos, ossos e dentes; portanto, quando morre, é reintegrado no ambiente. No caso de oceanos e lago.

- Ciclo sedimentar de potássio

O potássio é um elemento fundamental no metabolismo celular, porque desempenha um papel relevante na regulação osmótica e na fotossíntese. O potássio faz parte do solo e dos minerais de rochas, sendo os solos argilosos ricos neste mineral.

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Processos de meteorização liberam íons de potássio solúveis em água que podem ser absorvidos pelas raízes das plantas. O ser humano também adiciona potássio ao solo como parte das práticas de fertilização das culturas.

Através de vegetais, o potássio é distribuído em redes tróficas e, em seguida, com a ação dos decompositores para retornar ao chão.

- Ciclo sedimentar de fósforo

As principais reservas de fósforo estão no sedimento marinho, nos solos, nas rochas fosfatadas e no guano (excremento de pássaro marinho). Seu ciclo sedimentar começa com rochas fosfatadas que, ao usar e erodir, liberam fosfatos.

Da mesma forma, o ser humano incorpora fósforo adicional equivale ao solo aplicando fertilizantes ou fertilizantes. Os compostos de fósforo são arrastados juntamente com o resto dos sedimentos da chuva em direção às correntes de água e de lá para o oceano.

Esses compostos em parte sedimentos e outro são incorporados às redes tróficas marinhas. Um dos loops de ciclo ocorre quando o fósforo dissolvido na água do mar é consumido pelo fitoplâncton, isso por sua vez por peixe.

Em seguida, os peixes são consumidos por aves marinhas, cujos excrementos contêm grandes quantidades de fósforo (guano). Guano é usado pelo ser humano como fertilizante orgânico para fornecer fósforo para as culturas.

O fósforo que permanece no sedimento marinho sofre os processos de litificação que formam novas rochas fosfatadas.

- Ciclo sedimentar de metal pesado

Entre os metais pesados ​​estão alguns que cumprem as funções essenciais para a vida, como ferro e outras que podem se tornar tóxicas, como Mercury. Entre metais pesados, existem mais de 50 elementos como arsênico, molibdênio, níquel, zinco, cobre e cromo.

Alguns como o ferro são abundantes, mas a maioria desses elementos é encontrada em quantidades relativamente pequenas. Por outro lado, na fase biológica de seu ciclo sedimentar, eles podem se acumular nos tecidos vivos (bioacumulação).

Nesse caso, não sendo fácil de descartar, sua acumulação aumenta ao longo das cadeias alimentares, causando sérios problemas de saúde.

Fontes

Os metais pesados ​​vêm de fontes naturais, por intemperismo e erosão do solo. Também existem importantes contribuições antrópicas por meio de emissões industriais, queimando combustíveis fósseis e resíduos eletrônicos.

Ciclo sedimentar geral

Em termos gerais, os metais pesados ​​seguem um ciclo sedimentar que começa com sua principal fonte que é a litosfera e o trânsito através da atmosfera, a hidrosfera e a biosfera. Os processos de intemperismo liberam metais pesados ​​para o chão e a partir daí podem contaminar a água ou invadir a atmosfera através do vento arrastado pelo vento.

A atividade vulcânica também contribui para a emissão de metais pesados ​​para a atmosfera e a chuva os arrasta do ar para o chão e disso para os corpos da água. Fontes intermediárias formam loops no ciclo devido às atividades humanas acima mencionadas e na entrada de metais pesados ​​em redes tróficas.

Referências

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