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15.1: Introdução à Deposição - Geociências

15.1: Introdução à Deposição - Geociências


O tema da deposição é importante, porque, obviamente, toda sequência sedimentar foi depositada de alguma forma. Esta seção pretende servir como pano de fundo para nossa consideração das estruturas sedimentares físicas geradas pela corrente em depósitos sedimentares reais.

Deixe-me fazer uma pergunta para você: Por que o depoimento acontece? Eu me pergunto se isso parece uma questão trivial ou difícil. Em certo sentido, podemos fornecer uma resposta simples: o sedimento é carregado por um fluxo e, quando as condições são tais que o fluxo fica sobrecarregado, o sedimento é depositado. Mas, em outro sentido, esta é uma resposta superficial, porque não leva em conta as condições em que um fluxo fica sobrecarregado, e temos que buscar uma resposta mais fundamental. (De sobrecarregando Quero dizer que o fluxo, em um determinado momento, está transportando uma carga de sedimentos maior do que o que estaria transportando se o transporte de sedimentos estivesse em equilíbrio com o fluxo dado.)

O processo mais simples envolvido na deposição é assentamento: a queda para baixo de partículas de sedimento através do fluido circundante pela atração da gravidade (ver Capítulo 3). Tenha em mente, no entanto, que há muito mais na deposição do que apenas sedimentação de partículas de sedimento: você deve se preocupar com a origem do sedimento, como ele chegou ao local de deposição e por que mais sedimento estava caindo de suspensão do que estava sendo ressuspenso no local de deposição. Considerações como essa são absolutamente críticas para uma compreensão realmente fundamental da deposição de sedimentos, mas, em minha opinião, nem de perto a atenção suficiente tem sido dada a tais questões na literatura sobre sedimentação, seja por engenheiros hidráulicos ou por geólogos sedimentares. Este capítulo é apenas o começo básico para abordar esses assuntos.


Deposição ácida

A luz solar aumenta a taxa da maior parte do SO2 e NÃO reações. O resultado é uma solução suave de ácido sulfúrico e ácido nítrico. "Chuva ácida"é um termo amplo usado para descrever várias maneiras pelas quais os ácidos caem da atmosfera. Um termo mais preciso é deposição ácida, que tem duas partes: úmida e seca.

  • Deposição úmida - refere-se a chuva ácida, nevoeiro e neve. À medida que essa água ácida flui pelo solo, ela afeta uma variedade de plantas e animais. A intensidade dos efeitos depende de muitos fatores, incluindo:
    • a acidez da água
    • a química e capacidade tampão dos solos envolvidos
    • os tipos de peixes, árvores e outros seres vivos que dependem da água.
    • Deposição seca - refere-se a gases e partículas ácidas. Cerca de metade da acidez da atmosfera cai de volta à terra por deposição seca.
      • Partículas ácidas e gases são lançados pelo vento em edifícios, carros, casas e árvores.
      • Gases e partículas depositados secos também podem ser lavados de árvores e outras superfícies por tempestades. Quando isso acontece, a água de escoamento adiciona esses ácidos à chuva ácida, tornando a combinação mais ácida do que a chuva que cai sozinha

      Processo de Deposição de Ácido

      Os ventos predominantes sopram os compostos que causam a deposição de ácido úmido e seco através das fronteiras estaduais e nacionais e, às vezes, ao longo de centenas de quilômetros. Por favor, assista à apresentação 1:22 abaixo para aprender mais sobre o processo de deposição de ácido.

      Neste diagrama, estamos vendo como ocorre a deposição de ácido. Quando as fontes emitem poluentes como SO2, NOx, mercúrio e compostos orgânicos voláteis, principalmente SO2 e NOx, que são gases ácidos, são depositados de duas maneiras. Um é a deposição seca, o outro é a deposição úmida. O SO2 e o NOx, quando se depositam de volta como poluentes gasosos ou como partículas, são chamados de deposição seca. Quando esses poluentes se dissolvem na água, turvam a água e depois se depositam, isso é chamado de precipitação úmida. Ou isso é o que chamamos de chuva ácida. Os poluentes gasosos e secos ou partículas em suspensão podem, às vezes, ser dissolvidos na água e cair novamente como precipitação úmida. Receptores são as espécies que recebem essa chuva ácida e são afetadas. Esses receptores podem ser materiais com os quais nos preocupamos, ou vida aquática, seres humanos ou lagos e riachos.


      Gatilhos de perda de massa

      Na seção anterior, falamos sobre a força de cisalhamento e a resistência ao cisalhamento de materiais em encostas e sobre fatores que podem reduzir a resistência ao cisalhamento. A força de cisalhamento está principalmente relacionada ao ângulo de inclinação e isso não muda rapidamente. Mas a resistência ao cisalhamento pode mudar rapidamente por uma variedade de razões, e eventos que levam a uma rápida redução na resistência ao cisalhamento são considerados gatilhos para perda de massa.

      Um aumento no conteúdo de água é o gatilho mais comum para a perda de massa. Isso pode resultar do derretimento rápido da neve ou gelo, chuva forte ou algum tipo de evento que altera o padrão do fluxo de água na superfície. O derretimento rápido pode ser causado por um aumento dramático na temperatura (por exemplo, na primavera ou início do verão) ou por uma erupção vulcânica. As chuvas fortes são normalmente relacionadas a tempestades. Mudanças nos padrões de fluxo de água podem ser causadas por terremotos, falhas anteriores em taludes que represam riachos ou estruturas humanas que interferem no escoamento (por exemplo, edifícios, estradas ou estacionamentos). Um exemplo disso é o fluxo mortal de detritos de 2005 em North Vancouver (Figura 15.6). A falha de 2005 ocorreu em uma área que havia falhado anteriormente, e um relatório escrito em 1980 recomendou que as autoridades municipais e os residentes tomassem medidas para resolver os problemas de drenagem de superfície e encostas. Pouco foi feito para melhorar a situação.

      Figura 15.6 O fluxo de detritos na área de Riverside Drive de North Vancouver em janeiro de 2005 aconteceu durante um período chuvoso, mas foi provavelmente desencadeado pelo excesso de escoamento relacionado às estradas no topo desta encosta e por características da paisagem, incluindo uma piscina, em a área ao redor da casa visível aqui. [A província, usada com permissão]

      Em alguns casos, um diminuir no conteúdo de água pode levar ao fracasso. Isso é mais comum com depósitos de areia limpa (por exemplo, a camada superior na Figura 15.4 (esquerda)), que perdem força quando não há mais água ao redor dos grãos.

      O congelamento e o descongelamento também podem desencadear algumas formas de perda de massa. Mais especificamente, o degelo pode liberar um bloco de rocha que estava preso a uma encosta por uma película de gelo.

      Um outro processo que pode enfraquecer um corpo de rocha ou sedimento é a agitação. A fonte mais óbvia de tremor é um terremoto, mas o tremor causado pelo tráfego em rodovias, construção ou mineração também fará o trabalho. Vários eventos mortais de destruição em massa (incluindo avalanches de neve) foram desencadeados pelo terremoto M7.8 no Nepal em abril de 2015.


      Capítulo 15 Desperdício de Massa

      Depois de ler este capítulo, completar os exercícios dentro dele e responder às perguntas no final, você deverá ser capaz de:

      • Explique como a estabilidade do declive está relacionada ao ângulo de declive
      • Resuma alguns dos fatores que influenciam a resistência dos materiais em encostas, incluindo tipo de rocha, presença e orientação de planos de fraqueza, como estratificação ou fraturas, tipo de material não consolidado e os efeitos da água
      • Explique quais tipos de eventos podem desencadear desperdício de massa
      • Resuma os tipos de movimento que podem acontecer durante a perda de massa
      • Descreva os principais tipos de perda de massa - fluência, queda, deslizamento translacional, deslizamento rotacional, queda e fluxo de detritos ou fluxo de lama - em termos dos tipos de materiais envolvidos, o tipo de movimento e as taxas prováveis ​​de movimento
      • Explique quais etapas podemos tomar para atrasar o desperdício em massa e por que não podemos evitá-lo permanentemente
      • Descreva algumas das medidas que podem ser tomadas para mitigar os riscos associados ao desperdício em massa

      Figura 15.1 O local do Hope Slide 1965 como visto em 2014. A falha inicial foi pensada para ter ocorrido ao longo dos planos de foliação e peitoril dentro da área mostrada na inserção. [SE]

      No início da manhã de 9 de janeiro de 1965, 47 milhões de metros cúbicos de rocha se separaram das encostas íngremes superiores de Johnson Peak (16 km a sudeste de Hope) e rugiram 2.000 m montanha abaixo, arrancando o conteúdo de um pequeno lago em fundo e continuando algumas centenas de metros para cima do outro lado (Figura 15.1). Quatro pessoas, que foram paradas na rodovia por uma avalanche de neve, morreram. Muitos mais poderiam ter se tornado vítimas, exceto que um motorista de ônibus da Greyhound, a caminho de Vancouver, deu meia-volta ao ver a avalanche. A rocha falhou ao longo dos planos de foliação enfraquecidos da rocha metamórfica em Johnson Peak, em uma área que havia sido erodida em uma encosta íngreme pelo gelo glacial. Não há evidências de que foi desencadeado por algum evento específico, e não houve nenhum aviso de que estava prestes a acontecer. Mesmo que houvesse aviso, nada poderia ter sido feito para evitá-lo. Existem centenas de situações semelhantes em toda a Colúmbia Britânica.

      O que podemos aprender com o slide Hope? Em geral, não podemos evitar a maior parte do desperdício de massa e é necessário um esforço significativo para que um evento seja previsto com qualquer nível de certeza. Compreender a geologia é fundamental para compreender o desperdício de massa. Embora as falhas sejam inevitáveis ​​em uma região com encostas íngremes, as maiores acontecem com menos frequência do que as menores, e as consequências variam dependendo das condições da encosta, como a presença de pessoas, edifícios, estradas ou riachos com peixes.

      Uma razão importante para aprender sobre o desperdício em massa é entender a natureza dos materiais que falham e como e por que falham, para que possamos minimizar os riscos de eventos semelhantes no futuro. Por esse motivo, precisamos ser capazes de classificar eventos de destruição em massa e precisamos saber os termos que geólogos, engenheiros e outros usam para se comunicar sobre eles.

      Perda de massa, que é sinônimo de “falha em talude”, é a falha e movimento descendente de rocha ou materiais não consolidados em resposta à gravidade. O termo “deslizamento de terra” é quase sinônimo de desperdício em massa, mas não exatamente porque algumas pessoas reservam “deslizamento” para falhas em taludes relativamente rápidas, enquanto outras não. Por causa dessa ambigüidade, evitaremos o uso de “deslizamento de terra” neste livro.


      Gatilhos de perda de massa

      Na seção anterior, falamos sobre a força de cisalhamento e a resistência ao cisalhamento de materiais em encostas e sobre fatores que podem reduzir a resistência ao cisalhamento. A força de cisalhamento está principalmente relacionada ao ângulo de inclinação e isso não muda rapidamente. Mas a resistência ao cisalhamento pode mudar rapidamente por uma variedade de razões, e eventos que levam a uma rápida redução na resistência ao cisalhamento são considerados gatilhos para perda de massa.

      Um aumento no conteúdo de água é o gatilho mais comum para a perda de massa. Isso pode resultar do derretimento rápido da neve ou gelo, chuva forte ou algum tipo de evento que altera o padrão do fluxo de água na superfície. O derretimento rápido pode ser causado por um aumento dramático na temperatura (por exemplo, na primavera ou início do verão) ou por uma erupção vulcânica. As chuvas fortes estão normalmente relacionadas a grandes tempestades. Mudanças nos padrões de fluxo de água podem ser causadas por terremotos, falhas anteriores em encostas que represam riachos ou estruturas humanas que interferem no escoamento (por exemplo, edifícios, estradas ou estacionamentos). Um exemplo disso é o fluxo mortal de detritos de 2005 em North Vancouver (Figura 15.1.6). A falha de 2005 ocorreu em uma área que havia falhado anteriormente, e um relatório escrito em 1980 recomendou que as autoridades municipais e os residentes tomassem medidas para resolver os problemas de drenagem de superfície e encostas. Pouco foi feito para melhorar a situação.

      Figura 15.1.6 O fluxo de detritos na área de Riverside Drive de North Vancouver em janeiro de 2005 aconteceu durante um período chuvoso, mas foi provavelmente desencadeado pelo excesso de escoamento relacionado às estradas no topo desta encosta e por características da paisagem, incluindo uma piscina , na zona envolvente da casa aqui visível.

      Em alguns casos, um diminuir no conteúdo de água pode levar ao fracasso. Isso é mais comum com depósitos de areia limpa (por exemplo, a camada superior na Figura 15.1.3 (esquerda)), que perdem força quando não há água para manter os grãos juntos.

      O congelamento e o descongelamento também podem desencadear algumas formas de perda de massa. Mais especificamente, o degelo pode liberar um bloco de rocha que estava preso a uma encosta por uma película de gelo.

      Um outro processo que pode enfraquecer um corpo de rocha ou sedimento é a agitação. A fonte mais óbvia de tremor é um terremoto, mas o tremor causado pelo tráfego em rodovias, construção ou mineração também fará o trabalho. Vários eventos mortais de destruição em massa (incluindo avalanches de neve) foram desencadeados pelo terremoto M7.8 no Nepal em abril de 2015.

      A saturação com água e a agitação sísmica levaram à ocorrência de milhares de falhas em taludes na área de Sapporo de Hokkaido, Japão, em setembro de 2018, conforme mostrado na Figura 15.1.7. A área foi encharcada pela chuva da tempestade tropical Jebi em 4 de setembro. Em 6 de setembro, foi sacudido por um terremoto M6.6 que desencadeou fluxos de detritos nos materiais vulcânicos saturados de água em encostas íngremes. Houve 41 mortes relacionadas às falhas em taludes.

      Figura 15.1.7 Falhas de declive na área de Sapporo no Japão após um tufão (4 de setembro de 2018) e terremoto (6 de setembro de 2018) (imagens antes e depois do Landsat 8: esquerda: julho de 2017, direita: setembro de 2018).

      Atribuições de mídia

      • Figura 15.1.1, 15.1.2, 15.1.3, 15.1.4, 15.1.5: © Steven Earle. CC BY.
      • Figura 15.1.6: © A província. Usado com permissão.
      • Figura 15.1.7: & # 8220Landslides in Hokkaido & # 8221 por Lauren Dauphin, NASA Earth Observatory. Domínio público.

      o componente da força gravitacional na direção paralela a uma inclinação

      o componente da força gravitacional que atua diretamente na encosta

      a força de um corpo de rocha ou sedimento que neutraliza a força de cisalhamento

      Um mineral de silicato de granulação fina que pode aceitar moléculas de água em espaços entre camadas, resultando em um inchaço.

      um tipo de argila esmectita que tem fortes propriedades de intumescimento e é eficaz na absorção de íons dissolvidos

      um evento, como um terremoto ou uma forte chuva, que desencadeia o início de um evento de destruição em massa


      1 Capítulo 1 Introdução à Geologia

      Depois de ler cuidadosamente este capítulo, completar os exercícios dentro dele e responder às perguntas no final, você deverá ser capaz de:

      • Explique o que é geologia, como ela incorpora as outras ciências e como é diferente das outras ciências
      • Discuta por que estudamos a Terra e que tipo de trabalho os geólogos fazem
      • Defina algumas das propriedades de um mineral e explique as diferenças entre minerais e rochas
      • Descreva a natureza do interior da Terra e alguns dos processos que ocorrem bem abaixo de nossos pés
      • Explique como esses processos estão relacionados às placas tectônicas e descreva algumas das características que são características dos limites das placas
      • Use a notação para o tempo geológico, obtenha uma apreciação da vastidão do tempo geológico e descreva como processos geológicos muito lentos podem ter enormes impactos ao longo do tempo

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      ATMO 201: Tempo e clima (3 horas de crédito) abrange a estrutura, energia e movimentos das frentes de clima da atmosfera e ciclones, nuvens de estabilidade atmosférica e tempestades severas de precipitação.

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      Requisito do currículo básico: Ciências da vida / físicas

      GEOG 201: Introdução à Geografia Humana (3 horas de crédito) levantamentos dos principais sistemas de relações homem-terra do mundo e seus desdobramentos desiguais os processos de inovação, difusão e adaptação enfatizaram no que diz respeito às relações mutáveis ​​entre as pessoas e seu ambiente.

      Período: verão 1
      Requisito Curricular Básico: Ciências Sociais e Comportamentais

      GEOG 203: Planeta Terra (3 horas de crédito) abrange o ambiente físico da Terra, incluindo clima, água, formas de relevo e processos de ecossistemas que controlam esses sistemas e suas distribuições globais, os efeitos humanos nesses processos.

      Período: verão 1
      Requisito do currículo básico: Ciências da vida / físicas

      GEOG 205: Mudança Ambiental (3 horas de crédito) oferece perspectiva de sistemas em atributos, elementos e conexões importantes dentro da natureza dinâmica do ambiente físico da terra em múltiplas escalas espaciais e temporais.

      Prazo: verão 2
      Requisito do currículo básico: Ciências da vida / físicas
      Outro requisito da universidade: discurso cultural

      GEOG 213: Planet Earth Lab (1 hora de crédito) oferece exercícios e mapas para ilustrar os princípios da geografia física.

      Prazo: verão 2
      Requisito do currículo básico: Ciências da vida / físicas

      GEOL 101: Princípios de Geologia (3 horas de crédito) pesquisa a natureza física e química da Terra e os processos dinâmicos que a moldam, as placas tectônicas, o interior da Terra, os materiais de que é feita, idade e evolução, terremotos, vulcanismo, erosão e deposição introduz princípios físicos e químicos aplicados à Terra. (NOTA: Não está disponível para alunos que fizeram GEOL 103 ou GEOL 104.)

      Prazo: verão 2
      Requisito do currículo básico: Ciências da vida / físicas

      GEOL 102: Laboratório de Princípios de Geologia (1 hora de crédito) é uma introdução baseada em exercícios à natureza física e química da Terra e ao processo dinâmico que a molda, tipos de rochas e minerais, mapas topográficos e geológicos complementam GEOL 101, mas podem ser tomados independentemente.

      Período: verão 1 e verão 2
      Requisito do currículo básico: Ciências da vida / físicas

      GEOL 207: Dinosaur World (3 horas de crédito) pesquisas paleobiologia e paleoecologia de dinossauros paleoclima terrestre e paleoambientes dos ancestrais de dinossauros mesozóicos aparência e radiação de dinossauros paleoecologia e paleobiologia de grandes grupos de dinossauros extinção de grandes dinossauros e a extinção em massa do Cretáceo / Paleógeno a aparência e ancestralidade de pássaros.

      Período: período de 10 semanas
      Requisito do currículo básico: Ciências da vida / físicas

      OCNG 251: Oceanografia (3 horas de crédito) é uma visão geral da inter-relação do ambiente oceânico das subdisciplinas da importância das ciências oceânicas para o impacto humano dos seres humanos nos oceanos.

      Prazo: prazo de 10 semanas
      Requisito do currículo básico: Ciências da vida / físicas

      OCNG 252: Laboratório de Oceanografia (1 hora de crédito) oferece experimentos de laboratório virtual e exercícios que demonstram princípios de ciências oceânicas com ênfase na natureza interdisciplinar única do oceano e questões atuais do oceano relevantes para a sociedade de hoje.

      Período: verão 1 e verão 2
      Requisito do currículo básico: Ciências da vida / físicas

      A mensalidade diferenciada da educação a distância não será cobrada para cursos online no verão de 2020 em um nível de curso individual para todos os alunos em programas de graduação tradicionais. Para os alunos matriculados em programas de graduação em educação a distância, não há alteração na forma de cobrança.


      Força de inclinação

      A resistência dos materiais em encostas pode variar amplamente. Rochas sólidas tendem a ser fortes, mas a resistência das rochas varia muito, portanto, nem sempre é o caso. Se considerarmos apenas a resistência das rochas e ignorar questões como fraturamento e estratificação, a maioria das rochas cristalinas (por exemplo, granito, basalto ou gnaisse) são muito fortes, enquanto algumas rochas metamórficas (por exemplo, xisto) são apenas moderadamente fortes. Rochas sedimentares têm resistência variável. Dolostone e alguns calcários são fortes, a maioria dos arenitos e conglomerados são moderadamente fortes e alguns arenitos e todos os argilitos são bastante fracos.

      Fraturas, foliação metamórfica (excluindo gneissosidade e bandas) ou acamamento podem reduzir significativamente a resistência da rocha. No contexto de perda de massa, isso é mais crítico se os planos de fraqueza são paralelos à inclinação e menos crítico se eles são perpendiculares à inclinação. Isso é ilustrado na Figura 15.3. Nos locais A e B, o acamamento é quase perpendicular à encosta e as camadas de rocha são relativamente estáveis. No local D, o acamamento é quase paralelo ao declive e as camadas de rocha são relativamente instáveis. No local C, a cama é quase horizontal e a estabilidade é intermediária entre os dois extremos.

      Figura 15.3 | Estabilidade relativa de taludes. A estabilidade é uma função da orientação dos planos de fraqueza (neste caso, planos de estratificação) em relação às orientações do declive. Fonte: Steven Earle (2015) CC BY 4.0. Ver fonte

      Variações internas na composição e estrutura das rochas podem afetar significativamente sua resistência. O xisto, por exemplo, pode ter camadas ricas em silicatos de folhas (micas) e estas tendem a formar camadas fracas. Alguns minerais tendem a ser mais suscetíveis ao intemperismo do que outros, e os produtos intemperizados são comumente bastante fracos (por exemplo, argila formada de feldspato). O lado do Pico Johnson que falhou em 1965 (Hope Slide) é feito de xisto de clorito (basalto do fundo do mar metamorfoseado) que possui soleiras contendo feldspato em seu interior. A foliação e as soleiras são paralelas ao declive acentuado. O xisto é relativamente fraco para começar, e o feldspato das soleiras, que foi alterado para argila, torna-o ainda mais fraco.

      Os sedimentos não consolidados são geralmente mais fracos do que as rochas sedimentares porque não são cimentados e, na maioria dos casos, não foram significativamente comprimidos pelos materiais sobrejacentes. Os sedimentos não consolidados ainda podem se ligar, e a força dessa ligação é chamada de coesão. Um sedimento coeso se liga fortemente e, se você o coletar com uma pá, ele se aglutina como uma massa (por exemplo, areia misturada com argila, argila). Um sedimento que não é muito coeso é fracamente ligado e provavelmente se desfaria se você o pegasse com uma pá (por exemplo, areia, lodo). Os depósitos que compõem as falésias em Point Gray, Vancouver, B.C. incluem areia, silte e argila, cobertos por areia. Os depósitos mais finos em Point Gray são relativamente coesos (eles mantêm uma inclinação acentuada, Figura 15.4 à esquerda). A areia sobrejacente não é muito coesa (relativamente fraca) e tem um declive mais raso porque há muitas falhas de declive no depósito de areia.

      Figura 15.4 Esquerda: Depósitos de outwash glaciais em Point Gray, Vancouver, B.C. A camada inferior escura é composta de areia, silte e argila. A leve camada superior é de areia bem selecionada, que sofreu ruptura na encosta e formou um cone de tálus. À direita: até glacial na Ilha Quadra, B.C. A caixa é forte o suficiente para formar uma inclinação quase vertical. Fonte: Steven Earle (2015) CC BY 4.0. Ver fonte

      Em contraste com os depósitos de sedimentos pouco coesos, os depósitos glaciais podem ser tão fortes quanto algumas rochas sedimentares. O cultivo glacial é tipicamente uma mistura de argila, silte, areia, cascalho e clastos e formas maiores e é comprimido sob dezenas a milhares de metros de gelo glacial (Figura 15.4, à direita).

      Além do tipo de material em uma encosta, a quantidade de água que o material contém é o fator mais importante no controle de sua resistência. Isso é especialmente verdadeiro para materiais não consolidados (por exemplo, Figura 15.4), mas também se aplica a corpos de rocha. Os sedimentos granulares, como a areia em Point Gray, têm muitos espaços de poros entre os grãos. Esses espaços podem ser completamente secos (preenchidos apenas com ar), úmidos (alguns espaços são preenchidos com água) ou completamente saturados (Figura 15.5).

      Os sedimentos não consolidados tendem a ser mais fortes quando úmidos, porque as pequenas quantidades de água nos limites dos grãos mantêm os grãos unidos devido à tensão superficial. A tensão superficial é a tensão na superfície de um fluido que permite que o líquido resista a uma força externa. Os líquidos sempre tendem a adquirir a menor área de superfície possível (isso acontece porque as moléculas na superfície do fluido são atraídas para as moléculas abaixo da superfície). Esta é a propriedade da água líquida que permite que os insetos passem por ela. Os sedimentos secos são mantidos unidos apenas pelo atrito entre os grãos, e se forem bem separados ou bem arredondados, ou ambos, essa coesão é fraca, devido ao contato mínimo dos grãos. Os sedimentos saturados tendem a ser os mais fracos de todos porque a água separa os grãos, diminuindo o atrito entre eles. A água também reduzirá a resistência da rocha sólida, se a rocha tiver porosidade, fraturas, planos de estratificação e / ou zonas com argila, especialmente quando a rocha está saturada com água (condições saturadas).

      Figura 15.5 | Representação de areia seca, úmida e saturada. Fonte: Steven Earle (2015) CC BY 4.0. Ver fonte

      A pressão da água é um fator importante na falha de taludes. Conforme você se move mais fundo no sedimento saturado, a pressão da água aumenta devido à ação da gravidade na coluna de água acima dela, essa pressão é chamada de pressão hidrostática. Quanto maior a profundidade abaixo da superfície do lençol freático (ponto onde a rocha ou os sedimentos ficam saturados), maior é a pressão da água que atua sobre os materiais. Freqüentemente, furos são feitos em rochas em cortes de estradas para permitir que a água escoe e alivie a pressão da água. Uma das hipóteses levantadas para explicar o Hope Slide 1965 é que as condições frias daquele inverno congelavam pequenas nascentes na parte inferior da encosta, impedindo o escoamento da água. É possível que a pressão da água aumente gradualmente dentro da encosta, enfraquecendo a massa rochosa a ponto de a resistência ao cisalhamento não ser mais maior do que a força de cisalhamento.

      A água também tem um efeito interessante em materiais que contêm argila. Todos os minerais de argila absorvem uma pequena quantidade de água, o que reduz a resistência da argila. As argilas esmectitas (como a bentonita usada na areia para gatos) podem absorver muita água, e essa água separa as folhas de argila em um nível molecular, o que faz a argila inchar. A esmectita que se expandiu dessa maneira quase não tem resistência, é extremamente escorregadia. Assim, encostas contendo argila esmectita têm maior probabilidade de sofrer ruptura quando estão saturadas.

      A água pode aumentar a massa do material em uma encosta, porque a massa da água é um componente da massa total do material na encosta. Isso aumenta a força gravitacional puxando os materiais do declive para baixo. Um corpo de sedimento saturado de água com 25% de porosidade pesa aproximadamente 13% a mais do que quando está completamente seco, então a força de cisalhamento gravitacional também é 13% maior. Na situação mostrada na Figura 15.2b, um aumento de 13% na força de cisalhamento é suficiente para superar a resistência ao cisalhamento, e o bloco se moveria para baixo na encosta.

      Exercício 15.1 Areia e água

      Fonte: Steven Earle (2015) CC BY 4.0. Ver fonte

      Se você já foi à praia, já sabe que a areia se comporta de maneira diferente quando está seca do que quando está molhada. O seguinte experimento demonstrará a resistência da areia quando está seca, úmida e saturada.

      Encontre cerca de meia xícara de areia limpa e seca (ou pegue um pouco de areia úmida e seque) e despeje-a de sua mão em um pedaço de papel. Você deve ser capaz de fazer uma pilha em forma de cone com uma inclinação de

      30 °. Se você colocar mais areia na pilha, ela ficará maior, mas a inclinação deve permanecer a mesma.

      Agora coloque um pouco de água na areia para que fique úmida. Uma maneira de fazer isso é adicionar água suficiente para saturar a areia e, em seguida, deixar a água escorrer por um minuto. Você deve ser capaz de formar esta areia úmida em uma pilha íngreme (com declives de

      Por fim, coloque um pouco de areia em um copo e encha-o com água de forma que a areia fique apenas coberta. Gire-o para que a areia permaneça em suspensão e, em seguida, despeje-o rapidamente sobre uma superfície plana. Deve se espalhar por uma área ampla, formando uma pilha com uma inclinação de apenas alguns graus.


      Recursos Educacionais Abertos

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      Interfaces oceânicas e impactos humanos

      Metais

      A deposição atmosférica de certos metais nas regiões costeiras e estuarinas tem sido estudada mais do que qualquer outro produto químico. Esses metais geralmente estão presentes em partículas na atmosfera. A Baía de Chesapeake está entre as regiões mais estudadas da América do Norte a esse respeito. A Tabela 1 fornece uma comparação da deposição atmosférica e fluvial de vários metais na Baía de Chesapeake. Os números atmosféricos representam uma combinação de deposição úmida e seca diretamente na superfície da baía. Observe que a entrada atmosférica varia de apenas 1% da entrada total para o manganês a até 82% para o alumínio. Com exceção de Al e Fe, que são amplamente derivados de processos naturais de intemperismo (por exemplo, matéria mineral ou solo), a maior parte da entrada de outros metais é de fontes de origem humana. Para metais com fontes antropogênicas, a atmosfera é mais importante para o chumbo (32%).

      Tabela 1 . Estimativas da entrada ribeirinha e atmosférica de alguns metais para a Baía de Chesapeake

      MetalInsumo ribeirinho (10 6 g ano -1)Entrada atmosférica (10 6 g ano -1)% De entrada atmosférica
      Alumínio16070081
      Ferro60040040
      Manganês1300131
      Zinco501826
      Cobre593.56
      Níquel10044
      Liderar15732
      Cromo151.510
      Arsênico50.814
      Cádmio2.60.413

      Dados reproduzidos com permissão de Scudlark JR, Conko KM e Church TM (1994) Desposição úmida atmosférica de oligoelementos na Baía de Chesapezke: (CBAD) resultados do ano 1 do estudo. Ambiente Atmosférico 28: 1487–1498.

      Também houve uma série de investigações sobre a entrada de metais no Mar do Norte, Mar Báltico e Mar Mediterrâneo. Alguns estudos de modelagem do Mar do Norte consideraram não apenas a via de entrada direta representada pelas figuras na Tabela 1, mas também consideraram a entrada do Mar Báltico, a entrada e saída do Oceano Atlântico e a troca de metais com os sedimentos, bem como a contribuição atmosférica para todas essas entradas. A Figura 1 mostra esquematicamente alguns resultados de modelagem para chumbo, cobre e cádmio. Observe que, para o cobre, a entrada atmosférica é relativamente sem importância neste contexto mais amplo, enquanto a entrada atmosférica é um pouco mais importante para o cádmio, e é bastante importante para o chumbo, sendo aproximadamente igual à entrada do Oceano Atlântico, embora ainda menor do que a entrada o Mar do Norte de despejo. No que diz respeito ao chumbo, note que cerca de 20% das afluências do Atlântico para o Mar do Norte são também provenientes da atmosfera. Esse tipo de abordagem fornece talvez a análise mais precisa e aprofundada da importância da entrada atmosférica em relação a todas as outras fontes de um produto químico em uma massa de água.

      Figura 1 . Entrada de cobre, chumbo, cádmio e lindano no Mar do Norte. Os valores entre parênteses denotam a contribuição atmosférica. Por exemplo, para o cobre, a contribuição atmosférica para rios e descargas diretas é de 15 toneladas por ano.

      (Figura reproduzida com permissão de Duce, 1998. Dados adaptados com permissão de van den Hout, 1994.)


      Assista o vídeo: Episódio 18 - Geociências