TORTUL DÖNGÜLER: ÖZELLIKLER, AŞAMALAR VE ÖRNEKLER - COĞRAFYA - 2025

Tortul döngüleri toprağa belirli bir mineral madde mevcut geçen etap grubu bakınız sitesindeki kabuk. Bu aşamalar, uzun periyotlar boyunca tekrarlanan dairesel bir zaman serisi oluşturan bir dizi dönüşüm içerir.

Bunlar, elementin depolanmasının esas olarak yer kabuğunda meydana geldiği biyojeokimyasal döngülerdir. Tortul döngülere maruz kalan mineral elementler arasında kükürt, kalsiyum, potasyum, fosfor ve ağır metaller bulunur.

Litolojik döngü. 1 = magma; 2 = kristalizasyon (kayanın soğutulması); 3 = volkanik kaya; 4 = erozyon; 5 = sedimantasyon; 6 = sedimanlar ve tortul kayaçlar; 7 = tektonik ve başkalaşım; 8 = metamorfik kaya; 9 = füzyon. Kaynak: Woudloper / Woodwalker

Döngü, bu elementleri içeren kayaların kabuğun derinliklerinden yüzeye veya yakınına maruz kalmasıyla başlar. Bu kayaçlar daha sonra hava koşullarına maruz kalır ve atmosferik, hidrolojik ve biyolojik faktörlerin etkisi nedeniyle erozyon işlemlerine tabi tutulur.

Aşınmış malzeme su, yerçekimi veya rüzgar ile daha sonra alt tabaka üzerinde mineral malzemenin çökelmesine veya çökelmesine taşınır. Bu tortu katmanları milyonlarca yıl boyunca birikir ve sıkıştırma ve çimentolama işlemlerinden geçer.

Bu şekilde tortuların taşlaşması, yani büyük derinliklerde katı kayaya dönüşmesi meydana gelir. Ek olarak, tortul döngülerin ara aşamalarında, canlı organizmalar tarafından çözündürme ve absorpsiyondan oluşan biyolojik bir faz da meydana gelir.

Mineral ve koşullara bağlı olarak bitkiler, bakteriler veya hayvanlar tarafından emilerek trofik ağlara geçebilirler. Daha sonra organizmanın ölümü ile mineraller atılacak veya serbest bırakılacaktır.

karakteristikleri

Tortul döngüler, üç tür biyojeokimyasal döngüden birini oluşturur ve ana depolama matrisi litosfer olduğu için karakterize edilir. Bu döngülerin sedimentoloji adı verilen kendi çalışma disiplinleri vardır.

Devir süresi

Tortul döngüler, farklı aşamaları tamamlamak için geçen sürenin milyonlarca yıl içinde ölçülse bile çok uzun olması nedeniyle karakterize edilir. Bunun nedeni, bu minerallerin yer kabuğunun büyük derinliklerinde uzun süre kayalarda gömülü kalmasıdır.

Tortul döngü aşamaları

Aşamaları kesin bir sırayı takip eden bir döngü olmadığını gözden kaçırmamak önemlidir. Süreç boyunca bazı aşamalar değiştirilebilir veya birden çok kez sunulabilir.

- Sergi

Yerkabuğunun belirli derinliklerinde oluşan kayalar, onları yüzeye veya yüzeye yaklaştıran farklı diyastrofik süreçlere (kırılmalar, kıvrımlar ve yükselmeler) maruz kalır. Bu şekilde, ister edafik, atmosferik, hidrolojik veya biyolojik olsun, çevresel faktörlerin etkisine maruz kalırlar.

Diyastrofizm, Dünya'nın mantosunun konveksiyon hareketlerinin bir ürünüdür. Bu hareketler ayrıca kayaları daha dramatik bir şekilde açığa çıkaran volkanik fenomenler üretir.

- Ayrışma

Kaya açığa çıktığında, kimyasal veya mineralojik bileşimde değişiklikler olsun veya olmasın hava koşullarına (kayanın daha küçük parçalara ayrışması) uğrar. Ayrışma, toprak oluşumunda önemli bir faktördür ve fiziksel, kimyasal veya biyolojik olabilir.

Fiziksel

Bu durumda kayanın kırılmasına neden olan faktörler kimyasal bileşimini değiştirmez, sadece hacim, yoğunluk ve boyut gibi fiziksel değişkenleri değiştirir. Bu, basınç ve sıcaklık gibi farklı fiziksel etkenlerden kaynaklanır. İlk durumda, hem basıncın serbest bırakılması hem de çalışması kaya kırılmalarına neden olur.

Ayrışma. Kaynak: Prince Roy, Taipei

Örneğin, kayalar kabuğun derinliklerinden çıktıklarında basıncı serbest bırakır, genişler ve çatlarlar. Çatlaklarda biriken tuzlar da yeniden kristalleşirken basınç uygulayarak kırıkları derinleştirir.

Ek olarak, günlük veya mevsimsel sıcaklık değişimleri, kayaların kırılmasına neden olan genişleme ve daralma döngülerine neden olur.

Kimya

Bu, parçalanma sürecinde kayaların kimyasal bileşimini değiştirir çünkü kimyasal maddeler etki eder. İlgili bu kimyasal maddeler arasında oksijen, su buharı ve karbondioksit bulunur.

Kayacın kohezyonunu etkileyen ve onu dönüştüren oksidasyon, hidrasyon, karbonasyon ve çözünme dahil olmak üzere çeşitli kimyasal reaksiyonlara neden olurlar.

Biyolojik

Biyolojik ajanlar, basınç, sürtünme ve diğerlerinin yanı sıra fiziksel ve kimyasal faktörlerin bir kombinasyonu ile hareket eder. Kimyasal maddeler olarak asitler, alkaliler ve diğer maddelerin salgısı vardır.

Örneğin bitkiler, kökleri ile kayaları parçalayan çok etkili hava koşullarına karşı etkili maddelerdir. Bu, hem radikal büyümenin fiziksel etkisi hem de yaydıkları salgılar sayesindedir.

- Erozyon

Erozyon, hem doğrudan kaya üzerinde hem de oluşan toprak da dahil olmak üzere hava etkisiyle oluşan ürünlere etki eder. Öte yandan, aşınan malzemenin taşınmasını içerir, aynı aşındırıcı madde taşıma aracıdır ve hem rüzgar hem de su olabilir.

Erozyon. Kaynak: Carl Wycoff

Dik yamaçlarda malzeme yer değiştirmesi ve aşınma meydana geldiğinde yerçekimi erozyonu da not edilir. Aşındırıcı süreçte malzeme, uzun mesafelerde taşınmaya yatkın olan daha küçük mineral parçacıklarına bölünür.

rüzgar

Rüzgârın aşındırıcı etkisi hem sürüklenmeyle hem de yıpranmayla uygulanır, bu da sürüklenen parçacıkları diğer yüzeylere uygular.

Su

Su erozyonu, hem yağmur suyu veya yüzey akıntılarının etkisinin fiziksel etkisiyle hem de kimyasal etkiyle hareket eder. Yağışın aşındırıcı etkisine aşırı bir örnek, özellikle kalkerli kayalarda asit yağmurlarıdır.

- Ulaşım

Mineral parçacıkları uzun mesafelerde su, rüzgar veya yerçekimi gibi maddelerle taşınır. Her bir taşıma aracının partikül boyutu ve miktarı açısından tanımlanmış bir yük kapasitesine sahip olduğunu hesaba katmak önemlidir.

Yerçekimi sayesinde, rüzgar çok küçük parçacıkları taşırken büyük, hafif aşınmış kayalar bile hareket edebilir. Buna ek olarak, yerçekimi büyük kayaları kısa mesafelerde taşıdığından, rüzgar ise küçük parçacıkları muazzam mesafelerde yer değiştirdiğinden, çevre mesafeyi belirler.

Su, büyük kayalar da dahil olmak üzere çok çeşitli partikül boyutlarını taşıyabilir. Bu ajan, akış hızına bağlı olarak parçacıkları kısa veya çok uzun mesafelerde taşıyabilir.

- Sedimantasyon ve birikim

Taşıma araçlarının hızının ve yerçekiminin azalması nedeniyle taşınan malzemenin biriktirilmesinden oluşur. Bu anlamda akarsu, gel-git veya sismik sedimantasyon meydana gelebilir.

Çöktürme. Kaynak: Calogerogalati

Dünyanın rölyefi, maksimum irtifalardan deniz tabanına uzanan bir eğimden oluştuğundan, en büyük sedimantasyonun meydana geldiği yer burasıdır. Zaman geçtikçe, tortu katmanları üst üste oluşur.

- Çözündürme, absorpsiyon ve biyolojik salım

Kayalık malzemenin ayrışması gerçekleştiğinde, salınan minerallerin çözünmesi ve canlılar tarafından emilmesi mümkündür. Bu absorpsiyon bitkiler, bakteriler veya hatta doğrudan hayvanlar tarafından gerçekleştirilebilir.

Bitkiler otoburlar tarafından, bunlar da etoburlar tarafından ve hepsi de ayrıştırıcılar tarafından tüketilir, mineraller trofik ağların bir parçası haline gelir. Aynı şekilde, kil tüketen papağanlar gibi mineralleri ve hatta hayvanları doğrudan emen bakteri ve mantarlar da vardır.

- Litografi

Döngü, litolaşma aşaması yani yeni kayanın oluşumu ile tamamlanır. Bu, mineraller birikerek muazzam basınç uygulayan ardışık katmanlar oluşturduğunda gerçekleşir.

Kabukta daha derin olan tabakalar, katı kaya oluşturmak için sıkıştırılır ve çimentolanır ve bu tabakalar tekrar diastrofik işlemlere tabi tutulur.

sıkıştırma

Ardışık sedimantasyon aşamalarında biriken tortu katmanlarının uyguladığı basıncın ürünü olan alt katmanlar sıkıştırılır. Bu, tortu parçacıkları arasında bulunan gözeneklerin veya boşlukların azaldığını veya kaybolduğunu gösterir.

sementasyon

Bu işlem, parçacıklar arasında çimentolu maddelerin birikmesinden oluşur. Kalsit, oksitler, silika ve diğerleri gibi bu maddeler, malzemeyi kristalize eder ve katı kayaya yapıştırır.

Tortul döngü örnekleri

- Sedimanter kükürt döngüsü

Sülfür, sistin ve metiyonin gibi belirli amino asitlerin yanı sıra tiamin ve biyotin gibi vitaminlerin temel bir bileşenidir. Sedimanter döngüsü bir gaz fazı içerir.

Bu mineral, kayaların (arduvaz ve diğer tortul kayaçlar) ayrışması, organik maddenin ayrışması, volkanik aktivite ve endüstriyel katkılar nedeniyle döngüye girer. Ayrıca madencilik, petrol çıkarma ve fosil yakıtların yakılması döngüdeki kükürt kaynaklarıdır.

Bu durumlarda kükürt biçimleri sülfatlar (S04) ve hidrojen sülfürdür (H2S); sülfatlar hem toprakta hem de suda çözünür. Sülfatlar bitkiler tarafından köklerinden emilir ve asimile edilir ve trofik ağlara geçer.

Organizmalar öldüğünde, bakteriler, mantarlar ve diğer ayrıştırıcılar etki ederek, atmosfere geçen hidrojen sülfür gazı formunda kükürt açığa çıkarırlar. Hidrojen sülfür, oksijenle karıştırılarak hızla oksitlenir ve toprağa çöken sülfatlar oluşturur.

Kükürt bakterileri

Anaerobik bakteriler, bataklık çamurunda ve genel olarak organik maddenin ayrışmasında rol oynar. Bu süreçler SO4, atmosfere salınan gaz halinde H2S üretir.

Asit yağmuru

Endüstri, kükürt bakterileri ve volkanik püskürmeler tarafından atmosfere salınan H2S gibi öncülerden oluşur. Bu öncüler su buharı ile reaksiyona girer ve daha sonra çöken SO4 oluşturur.

- Tortul kalsiyum döngüsü

Kalsiyum, kireçli kabuklarla sağlanan organizmaların katkıları sayesinde deniz tabanında ve göl yataklarında oluşan tortul kayaçlarda bulunur. Benzer şekilde, okyanuslarda kalsiyum karbonatın çözündüğü 4,500 m'den daha büyük derinliklerdeki gibi suda da serbest iyonize kalsiyum vardır.

Diğerlerinin yanı sıra kireçtaşı, dolomit ve florit gibi kalsiyum açısından zengin kayaçlar yıpranır ve kalsiyum salgılar. Yağmur suyu atmosferik CO2'yi çözerek kireçtaşı kayalarının çözünmesini kolaylaştıran karbonik asitle sonuçlanır, HCO 3– ve Ca 2+ açığa çıkar.

Bu kimyasal formlardaki kalsiyum yağmur suları tarafından nehirlere, göllere ve okyanuslara taşınır. Bu, hayvanların bitkilerden alırken veya doğrudan suda çözünürken bitkilerin onu emdiği toprakta en bol bulunan katyondur.

Kalsiyum, kabukların, dış iskeletlerin, kemiklerin ve dişlerin önemli bir parçasıdır, bu nedenle öldüğünde çevreye yeniden entegre olur. Okyanuslar ve göller söz konusu olduğunda, dipte çökelir ve taşlaşma süreçleri yeni kalkerli kayaları oluşturur.

- Tortul potasyum döngüsü

Potasyum, hücre metabolizmasında temel bir elementtir çünkü ozmotik düzenleme ve fotosentezde önemli bir rol oynar. Potasyum, bu mineral yönünden zengin killi topraklar olan toprak ve kayalarda bulunan minerallerin bir parçasıdır.

Ayrışma süreçleri, bitki kökleri tarafından absorbe edilebilen suda çözünür potasyum iyonlarını serbest bırakır. İnsanlar ayrıca mahsul gübreleme uygulamalarının bir parçası olarak toprağa potasyum ekler.

Sebzeler aracılığıyla potasyum trofik ağlarda dağıtılır ve daha sonra ayrıştırıcıların etkisiyle toprağa geri döner.

- Tortul fosfor döngüsü

Ana fosfor rezervleri deniz tortusu, topraklar, fosfat kayaları ve guano'da (deniz kuşu dışkısı) bulunur. Sedimanter döngüsü, aşındığında ve aşındığında fosfat salan fosfat kayaları ile başlar.

Aynı şekilde insanlar da gübre veya gübre uygulayarak toprağa ek miktarda fosfor katarlar. Fosforlu bileşikler, geri kalan tortularla birlikte yağmur tarafından su akıntılarına ve oradan okyanusa taşınır.

Bu bileşikler kısmen çökeltiler ve diğer kısmı deniz besin ağlarına dahil edilir. Döngünün döngülerinden biri, deniz suyunda çözünen fosfor fitoplankton tarafından tüketildiğinde meydana gelir, bu da balıklar tarafından.

Balıklar daha sonra dışkıları büyük miktarda fosfor (guano) içeren deniz kuşları tarafından tüketilir. Guano, insanlar tarafından ekinlere fosfor sağlamak için organik gübre olarak kullanılır.

Deniz çökeltisinde kalan fosfor, yeni fosfat kayaları oluşturarak litolaşma işlemlerine tabi tutulur.

- Ağır metallerin tortul döngüsü

Ağır metaller, demir gibi yaşam için temel işlevleri yerine getiren bazılarını ve cıva gibi toksik hale gelebilen diğerlerini içerir. Ağır metaller arasında arsenik, molibden, nikel, çinko, bakır ve krom gibi 50'den fazla element bulunmaktadır.

Bazıları demir gibi bol miktarda bulunur, ancak bu elementlerin çoğu nispeten küçük miktarlarda bulunur. Öte yandan, tortul döngülerinin biyolojik aşamasında, canlı dokularda birikebilirler (biyoakümülasyon).

Bu durumda atılması kolay olmadığı için besin zincirleri boyunca birikmeleri ciddi sağlık sorunlarına neden olur.

Kaynaklar

Ağır metaller, kaya aşınması ve toprak erozyonu nedeniyle doğal kaynaklardan gelir. Ayrıca endüstriyel emisyonlar, fosil yakıtların yakılması ve elektronik atıklar yoluyla önemli insani katkılar da vardır.

Genel sedimanter döngü

Genel anlamda ağır metaller, ana kaynakları olan litosferden başlayan ve atmosferden, hidrosferden ve biyosferden geçen tortul bir döngüyü takip eder. Ayrışma süreçleri ağır metalleri yere bırakır ve buradan suyu kirletebilir veya rüzgarla savrulan tozlarla atmosferi istila edebilir.

Volkanik aktivite aynı zamanda ağır metallerin atmosfere salınmasına da katkıda bulunur ve yağmur onları havadan toprağa ve buradan da su kütlelerine taşır. Ara kaynaklar, yukarıda bahsedilen insan faaliyetleri ve ağır metallerin gıda ağlarına girmesi nedeniyle döngüde döngüler oluşturur.

Referanslar

1. Calow, P. (Ed.) (1998). Ekoloji ve çevre yönetimi ansiklopedisi.
2. Christopher R. ve Fielding, CR (1993). Akışkan sedimantolojisindeki son araştırmaların bir incelemesi. Tortul Jeoloji.
3. Margalef, R. (1974). Ekoloji. Omega sürümleri.
4. Márquez, A., García, O., Senior, W., Martínez, G., González, A. ve Fermín. I. (2012). Venezuela'daki Orinoco Nehri'nin yüzey çökeltilerindeki ağır metaller. Venezuela Oşinografi Enstitüsü Bülteni.
5. Miller, G. ve TYLER, JR (1992). Ekoloji ve Çevre. Grupo Editoryal Iberoamérica SA de CV
6. Rovira-Sanroque, Ortak Girişimi (2016). Jarama Nehri tortullarındaki ağır metallerle kirlenme ve Tubificids (Annelida: Oligochaeta, Tubificidae) tarafından biyoasimilasyonu. Doktora tezi. Biyolojik Bilimler Fakültesi, Madrid Complutense Üniversitesi.
7. Odum, EP ve Warrett, GW (2006). Ekolojinin temelleri. Beşinci baskı. Thomson.