CICLES SEDIMENTARIS: CARACTERÍSTIQUES, ETAPES I EXEMPLES - GEOGRAFIA - 2025

Els cicles sedimentaris es refereixen a el conjunt d'etapes per les quals passen certs elements minerals presents en l'escorça terrestre. Aquestes fases impliquen una seqüència de transformacions formant una sèrie temporal circular que es repeteix en períodes llargs.

Aquests són cicles biogeoquímics en els que l'emmagatzematge de l'element passa fonamentalment en l'escorça terrestre. Entre els elements minerals que són objecte de cicles sedimentaris estan sofre, el calci, el potassi, el fòsfor i els metalls pesats.

Cicle litològic. 1 = magma; 2 = cristal·lització (refredament de la roca); 3 = roca ígnia; 4 = erosió; 5 = sedimentació; 6 = sediments i roques sedimentàries; 7 = tectònica i metamorfisme; 8 = roca metamòrfica; 9 = fusió. Font: Woudloper / Woodwalker

El cicle comença amb l'exposició de les roques que contenen aquests elements des de les profunditats de l'escorça cap a la superfície o prop d'ella. Després, aquestes roques són sotmeses a meteorització i pateixen processos d'erosió davant l'acció de factors atmosfèrics, hidrològics i biològics.

El material erosionat és transportat per l'aigua, la gravetat o el vent per a posteriorment passar la sedimentació o deposició de l'material mineral al substrat. Aquestes capes de sediments es van acumulant al llarg de milions d'anys i pateixen processos de compactació i cimentació.

D'aquesta manera ocorre la litificació dels sediments, és a dir, la seva transformació novament en roca sòlida a grans profunditats. A més, en les fases intermèdies dels cicles sedimentaris passa també una fase biològica que consisteix en la solubilització i absorció per part d'organismes vius.

Depenent de l'mineral i les circumstàncies, poden ser absorbits per les plantes, bacteris o animals, passant a les xarxes tròfiques. Després els minerals seran excretats o alliberats per la mort de l'organisme.

Característiques

Els cicles sedimentaris constitueixen un dels tres tipus de cicles biogeoquímics i es caracteritzen perquè la principal matriu d'emmagatzematge és la litosfera. Aquests cicles tenen la seva pròpia disciplina d'estudi, anomenada sedimentologia.

Durada de l'cicle

Els cicles sedimentaris es caracteritzen perquè el temps que triguen a complir les diferents etapes és molt llarg, mesurat fins i tot en milions d'anys. Això és a causa que aquests minerals romanen llargs períodes inclosos en les roques a grans profunditats en l'escorça terrestre.

Etapes dels cicles sedimentaris

És important no perdre de vista que no es tracta d'un cicle les etapes segueixen una seqüència estricta. Algunes fases poden intercanviar-se o presentar-se diverses vegades al llarg de l'procés.

- Exposició

Les roques formades a certes profunditats en l'escorça terrestre, es veuen sotmeses a diferents processos diastróficos (fractures, plegaments i elevacions) que acaben portant-les a la superfície o prop d'aquesta. D'aquesta manera queden exposades a l'acció de factors ambientals, ja siguin edàfics, atmosfèrics, hidrològics o biològics.

El diastrofismo és producte dels moviments de convecció de el mantell terrestre. Aquests moviments també generen fenòmens volcànics que exposen roques de forma més dramàtica.

- Meteorització

Un cop exposada la roca, la mateixa pateix la meteorització (descomposició de la roca a fragments menors) patint o no canvis de composició química o mineralògica. La meteorització és un factor clau en la formació de terra i pot ser física, química o biològica.

física

En aquest cas els factors que provoquen el trencament de la roca no alteren la seva composició química, només variables físiques com el volum, densitat i mida. Això ho provoquen diferents agents físics com la pressió i la temperatura. En el primer cas, tant l'alliberament de pressió com el seu exercici són causes de ruptures de les roques.

Meteorització. Font: Prince Roy, Taipei

Per exemple, a l'aflorar les roques des de les profunditats de l'escorça, s'alliberen de pressió, s'expandeixen i s'esquerden. Per la seva banda, les sals acumulades en les esquerdes exerceixen també pressió a l'recristal·litzar, aprofundint les fractures.

A més, les variacions de temperatures diàries o estacionals, provoquen cicles d'expansió i contracció que acaben trencant les roques.

química

Aquesta altera la composició química de les roques en el procés de disgregació perquè actuen agents químics. Entre aquests agents químics que intervenen estan l'oxigen, el vapor d'aigua i el diòxid de carboni.

Els mateixos provoquen diverses reaccions químiques que afecten la cohesió de la roca i la transformen, entre ells l'oxidació, la hidratació, carbonatació i dissolució.

biològica

Els agents biològics actuen per una combinació factors físics i químics, incloent entre els primers les pressions, friccions i altres. Mentre que com a agents químics estan les secrecions d'àcids, àlcalis i altres substàncies.

Per exemple, les plantes són agents de meteorització molt efectius, trencant les roques amb les seves arrels. Això gràcies tant a l'acció física de el creixement radical com a les secrecions que emeten.

- Erosió

L'erosió actua tant directament sobre la roca com sobre els productes de la meteorització, inclòs el sòl format. D'altra banda, implica el transport de l'material erosionat, sent el mateix agent erosiu el mitjà de transport i pot ser tant eòlica com hídrica.

Erosió. Font: Carl Wycoff

També s'assenyala l'erosió gravitatòria, quan ocorren desplaçaments i desgast de l'material en pendents pronunciades. En el procés erosiu el material es fragmenta en partícules minerals encara menors, susceptibles de transport a grans distàncies.

el vent

L'acció erosiva de vent s'exerceix tant per l'arrossegament com pel desgast que al seu torn exerceixen les partícules arrossegades sobre altres superfícies.

l'aigua

L'erosió hídrica actua tant per l'acció física de l'impacte de l'aigua de pluja o dels corrents superficials, com per l'acció química. Un exemple extrem d'efecte erosiu de les precipitacions és la pluja àcida, especialment en roques calcàries.

- Transport

Les partícules minerals són transportades per agents com l'aigua, el vent o la gravetat a grans distàncies. És important tenir en compte que cada mitjà de transport té una capacitat de càrrega definida, quant a grandària i quantitat de partícules.

Per gravetat poden desplaçar fins i tot roques grans encara escassament meteoritzades, mentre que el vent transporta partícules molt petites. A més, el mitjà condiciona la distància, ja que la gravetat transporta roques grans a curtes distàncies, mentre que el vent desplaça petites partícules a distàncies enormes.

L'aigua per la seva banda, pot transportar una àmplia gamma de mides de partícules, incloses grans roques. Aquest agent pot portar les partícules a distàncies curtes o summament llargues, depenent de l'cabal.

- Sedimentació i acumulació

Consisteix en la deposició de el material transportat, a causa de disminució de la velocitat de el mitjà de transport ia la gravetat. En aquest sentit pot ocórrer sedimentació fluvial, de marea o sísmica.

Sedimentació. Font: Calogerogalati

Com el relleu de la Terra consisteix d'un gradient que va des màximes altituds fins al fons marí, és aquí on ocorre la major sedimentació. A mesura que transcorre el temps, es van acumulant les capes de sediments una sobre l'altra.

- Solubilització, absorció i alliberament biològica

Un cop ocorreguda la meteorització de l'material rocós, és factible que passi la dissolució dels minerals alliberats i la seva absorció pels éssers vius. Aquesta absorció es pot dur a terme per part de plantes, bacteris o fins i tot directament per animals.

Les plantes són consumides per herbívors i aquests per carnívors, i tots pels descomponedors, passant els minerals a formar part de xarxes tròfiques. Així mateix, hi ha bacteris i fongs que absorbeixen directament els minerals i fins i tot animals, com ara les guacamayas que consumeixen argiles.

- litificació

El cicle es completa amb la fase de litificació, és a dir amb la formació de nova roca. Això succeeix quan els minerals es sedimenten formant successives capes que s'acumulen exercint enormes pressions.

Els estrats a major profunditat en l'escorça es compacten i cimenten formant roca sòlida i aquestes capes novament es veuran sotmeses als processos diastróficos.

compactació

Producte de la pressió exercida per les capes de sediments que es van apilant en les successives fases de sedimentació, les capes inferiors es compacten. Això implica que els porus o espais que hi ha entre les partícules de sediments es redueixen o desapareixen.

cementació

Aquest procés consisteix en el dipòsit de substàncies cimentants entre les partícules. Aquestes substàncies, com calcita, òxids, sílice i altres cristal·litzen i cimenten el material conformant roca sòlida.

Exemples de cicles sedimentaris

- Cicle sedimentari de l'sofre

El sofre és un component essencial de determinats aminoàcids com la cistina i la metionina, així com de vitamines com la tiamina i la biotina. El seu cicle sedimentari inclou una fase gasosa.

Aquest mineral ingressa a l'cicle causa de la meteorització de roques (pissarres i altres roques sedimentàries), descomposició de matèria orgànica, activitat volcànica i aportacions industrials. També la mineria, l'extracció de petroli i la crema de combustibles fòssils són fonts de sofre en el cicle.

Les formes de l'sofre en aquests casos són sulfats (SO4) i sulfur d'hidrogen (H2S); els sulfats estan tant a terra com dissolts en l'aigua. Els sulfats són absorbits i assimilats per les plantes a través de les seves arrels i passen a les xarxes tròfiques.

A l'morir els organismes actuen els bacteris, fongs i altres descomponedors, alliberant el sofre en forma de gas sulfur d'hidrogen que passa a l'atmosfera. El sulfur d'hidrogen és ràpidament oxidat a l'barrejar-se amb oxigen, formant sulfats que precipiten a terra.

Bacteris de sofre

En els llots de pantans i en la descomposició de la matèria orgànica en general, actuen bacteris anaeròbiques. Aquestes processen el SO4 generant H2S gasós que s'allibera a l'atmosfera.

pluja àcida

Es forma a causa de precursors com l'H2S, emesos a l'atmosfera per la indústria, els bacteris de sofre i erupcions volcàniques. Aquests precursors reaccionen amb el vapor d'aigua i formen SO4 que després precipita.

- Cicle sedimentari de l'calci

El calci es troba en roques sedimentàries formades en fons marins i lacustres gràcies a les aportacions d'organismes proveïts de petxines calcàries. Igualment, hi ha calci lliure ionitzat a l'aigua, com en els oceans a profunditats majors que 4.500 m on el carbonat de calci està dissolt.

Les roques riques en calci com la calcària, la dolomita i la fluorita entre d'altres, són meteoritzades i alliberen calci. L'aigua de pluja dissol el CO2 atmosfèric donant com a resultat àcid carbònic que facilita la dissolució de la roca calcària, alliberant HCO 3- i Ca 2+.

El calci en aquestes formes químiques és arrossegat per l'aigua de pluja fins als rius, llacs i oceans. Aquest és el catió més abundant a terra d'on ho absorbeixen les plantes mentre que els animals ho prenen de les plantes o directament dissolt en l'aigua.

El calci forma part essencial de les petxines, exosquelets, ossos i dents, de manera que a l'morir és reintegrat a l'ambient. En el cas dels oceans i llacs es sedimenta en el fons i els processos de litificació formen noves roques calcàries.

- Cicle sedimentari de l'potassi

El potassi és un element fonamental en el metabolisme cel·lular, perquè compleix un paper rellevant en la regulació osmòtica i en la fotosíntesi. El potassi és part dels minerals de terra i roques, sent els sòls argilosos rics en aquest mineral.

Els processos de meteorització alliberen ions potassi solubles en aigua que poden ser absorbits per les arrels de les plantes. L'ésser humà també afegeix potassi a terra com a part de les pràctiques de fertilització de cultius.

A través dels vegetals el potassi es distribueix en les xarxes tròfiques, per després amb l'acció dels descomponedors tornar a terra.

- Cicle sedimentari de l'fòsfor

Les principals reserves de fòsfor estan en el sediment marí, els sòls, roques fosfatades i el guano (excrement d'aus marines). El seu cicle sedimentari s'inicia amb roques fosfatades que a l'meteoritzar i erosionar-, alliberen fosfats.

Així mateix, l'ésser humà incorpora quantitats addicionals de fòsfor a terra a l'aplicar adobs o fertilitzants. Els compostos fosforats són arrossegats juntament amb la resta dels sediments per la pluja cap als corrents d'aigua i d'allà a l'oceà.

Aquests compostos en part sedimenten i una altra s'incorpora a les xarxes tròfiques marines. Un dels bucles de el cicle ocorre quan el fòsfor dissolt en l'aigua de mar és consumit pel fitoplàncton, aquest al seu torn per peixos.

Després els peixos són consumits per aus marines, les excretes contenen grans quantitats de fòsfor (guano). El guano és emprat per l'ésser humà com a adob orgànic per proveir fòsfor als cultius.

El fòsfor que roman en el sediment marí pateix els processos de litificació formant noves roques fosfatades.

- Cicle sedimentari de metalls pesants

Entre els metalls pesants es troben alguns que compleixen funcions essencials per a la vida, com el ferro, i altres que poden arribar a ser tòxics, com el mercuri. Entre els metalls pesants hi ha més de 50 elements com l'arsènic, molibdè, níquel, zinc, coure i crom.

Alguns com el ferro són abundants, però la majoria d'aquests elements es troben en quantitats relativament petites. D'altra banda, a la fase biològica del seu cicle sedimentari poden acumular-se en els teixits vius (bioacumulació).

En aquest cas, al no ser fàcils de rebutjar, la seva acumulació s'incrementa al llarg de les cadenes alimentàries causant seriosos problemes de salut.

fonts

Els metalls pesants provenen de fonts naturals, per meteorització de roques i erosió de sòls. També hi ha importants aportacions antròpics a través d'emissions industrials, crema de combustibles fòssils i les escombraries electròniques.

Cicle sedimentari general

En termes generals els metalls pesants segueixen un cicle sedimentari que part de la seva font principal que és la litosfera i transiten per l'atmosfera, la hidrosfera i la biosfera. Els processos de meteorització alliberen els metalls pesants a terra i d'aquí poden contaminar l'aigua o envair l'atmosfera mitjançant la pols arrossegat pel vent.

L'activitat volcànica també contribueix a l'emissió de metalls pesants a l'atmosfera i la pluja els arrossega de l'aire a terra i d'aquest als cossos d'aigua. Fonts intermèdies formen bucles en el cicle causa de les activitats humanes ja esmentades i a l'ingrés dels metalls pesants a les xarxes tròfiques.

referències

1. Calow, P. (Ed.) (1998). The encyclopedia of ecology and environmental management.
2. Christopher R. and Fielding, CR (1993). A review of recent research in fluvial Sedimentology. Sedimentary Geology.
3. Margalef, R. (1974). Ecologia. Edicions Omega.
4. Márquez, A., García, O., Sènior, W., Martínez, G., González, A. i Fermí. I. (2012). Metalls pesats en sediments superficials del riu Orinoco, Veneçuela. Butlletí de l'Institut Oceanogràfic de Veneçuela.
5. Miller, G. i TYLER, JR (1992). Ecologia i medi ambient. Grup Editorial Iberoamèrica SA de CV
6. Rovira-Sanroque, JV (2016). Contaminació per metalls pesants en els sediments del riu Jarama i la seva bioassimilació per tubifícidos (Annelida: Oligochaeta, Tubificidae). Tesi doctoral. Facultat de Ciències Biològiques, Universitat Complutense de Madrid.
7. Odum, EP i Warrett, GW (2006). Fonaments d'ecologia. Cinquena edició. Thomson.