sedimentation
Sedimentation eller sedimentation (från latin sedimentum = sediment) är avsättning av partiklar från vätskor eller gaser under påverkan av vikt eller centrifugalkraft . Skiktet av suspenderat material som bildas kallas sediment , sediment eller löst sediment . Till skillnad från sedimentärt berg är löst sediment löst berg .
Grunderna
Under sedimentering lagras de deponerade partiklarna efter deras densitet och storlek på grund av deras olika sedimenteringshastigheter (sjunkande hastigheter). Partiklarna med den största sedimenteringshastigheten avsätts först, det vill säga de är längst ner. Eftersom sedimentationshastigheten i huvudsak bestäms av densiteten kan olika ämnen deponeras separat i lager, som också kan användas för att separera de olika ämnena i en blandning (se dekantering ). Om endast ett material avsätts eller material med liknande densitet, avsätts stora partiklar snabbare och ligger först på botten, medan små partiklar är ovanpå. Ju större densitet desto snabbare sjunker ämnet till marken. När det gäller skummat material, till exempel utbrott av pimpstenar , kan en invers gradering uppstå, mindre partiklar har då en högre sedimenteringshastighet och lagras under, medan större partiklar lagras ovanför.
När det gäller strömmar bringas sediment främst in genom erosionen av tvärsnittet. En annan effekt är sedimentinmatningen . Sediment (och andra fasta ämnen) från upptagningsområdet förs in här.
Naturliga sedimentationer
Naturliga sediment kan delas in i tre huvudgrupper beroende på deras bildning:
- klastiska sediment (partiklar som transporteras av vatten, vind, glaciärer, skräpflöde etc. och därmed mekaniskt bildade, t.ex. sand, grusbank , sandstång )
- kemiska sediment ( utfällda ur vattenlösning genom kemiska processer, t.ex. karbonater )
- biogena sediment (avlagringar av organismer eller rester från organismer, t.ex. korallrev ) [1]
Lagringsplatsen är ett annat alternativ. Här kan fluviala , limniska , marina , eoliska , glaciala och pyroklastiska sediment skiljas från varandra.
I fallet med naturlig sedimentation förs vanligtvis de suspenderade fastämnena in genom erosionsprocesser och i synnerhet genom fluvialtransport , varvid stamberget vanligtvis föregås av vittring . Beroende på avståndet till ablationsstället och flödeshastigheten visar kornstorleksfördelningen av partiklarna som bärs i vattnet signifikanta skillnader. Regeln här är att partiklarnas kornstorlek minskar med avstånd och med en minskande flödeshastighet, eftersom de största eller tyngsta partiklarna ( skräp ) sedimenterar först och flödet ofta inte längre kan röra upp dem från botten av vattnet .
Särskilt i stillastående vatten bildar dessa suspenderade ämnen sedimentlager genom gravitationsavsättning, varav några används för att bestämma åldern ( stratigrafi ). Detta beror främst på att det, till skillnad från floder, inte längre finns någon ström och därför kan också mycket små partiklar deponeras. Dessutom, beroende på klimatsystemet, visar sedimentationen ofta ett annat mönster under året, eftersom de finare partiklarna sätter sig i exempelvis en frusen vattenmassa på vintern. Således, i likhet med årsringen i träd, utvecklas varje år grövre och finare lager, som kallas varvar . Dessa inkluderar ofta levande varelser eller deras spår, som kan utvecklas till fossil under fossiliseringen . Bildningsförhållandena ( paleoklimat ) för de enskilda skikten dokumenteras också ofta i dessa, varför sediment representerar viktiga klimatarkiv . Marine, grunda marina och havs insättningar i synnerhet har ett högt informativt värde , vilket är varför de även representera det viktigaste målet för klimatologiska forsknings borrhål.
Medan ökad sedimentation ökar sedimentets tjocklek , kan det ökande trycket i de djupare skikten i synnerhet utlösa ytterligare geologiska processer. Diagenesen bildar sedimentära bergarter från de lösa sedimenten . Snö representerar ett specialfall, som också kan lagras och komprimeras till is under påverkan av tryck. Om denna effekt varar i flera år kan det leda till bildandet av en glaciär .
Sedimentationstillämpningar inom teknik
Sedimenteringsprincipen används inom naturvetenskapliga områden, men också i vardagen:
- Den mekaniska förtydligande av vatten i sedimenteringsbassäng för ett reningsverk bygger på principen om sedimentering.
- I mindre decentraliserade oljefabriker används principen vid pressning av vegetabilisk oljeproducerad trubbolja för att rengöra från sediment. Den pressade oljan sätts i en behållare där den kan stanna länge (upp till flera veckor) medan de tyngre sedimenten sakta sjunker till marken på grund av gravitationen. Efter sedimenteringen avlägsnas den rengjorda oljan långsamt ur behållaren så att de sänkta partiklarna finns kvar i sedimentationsbehållaren. Nyare sedimentationsprocesser för vegetabilisk olja körs kontinuerligt. Truboljan som ska rengöras rinner genom ett rörsystem genom behållare som är anslutna efter varandra. Sedimenten deponeras i de enskilda behållarna, så att en hög reningsgrad uppnås efter att ha lämnat den sista behållaren.
- Ett sedimentationstest utförs i kvarnlaboratoriet , där sedimentets volym i mjöl- vattensuspension används som ett mått på svällbarheten hos proteinerna i mjölet . Inom markvetenskap används sedimentationsexperiment för att bestämma kornstorleksfördelningen av en jord .
- Sedimentationsanalyser utförs inom läkemedelsindustrin för att kontrollera kvaliteten på medicinska pulver för exempelvis behandling av astma. Storleken på vissa partiklar och deras fördelning i detta pulver kan bestämmas genom att mäta sedimentationshastigheterna . Fotodimensionering är ett viktigt exempel på en sådan analysmetod. [2] Sedimentationsanalys används också ofta för att bestämma kornstorleksfördelningen av en jord .
- I så kallade split-system [3] används sedimentationseffekten, till exempel, vid biologisk beredning genom att använda den densitetsberoende sedimenteringshastigheten för att separera partiklar som proteinmolekyler eller biologiska celler .
Vid produktion, lagring och bearbetning av suspensioner som t.ex. Till exempel färg , gjutningshartser , betong eller vissa livsmedel, sedimentation är ofta en störande effekt.
Se även
litteratur
- Maurice E. Tucker: Introduktion till sedimentär petrologi. Enke, Stuttgart 1985, ISBN 3-432-94781-X .
- Andreas Schäfer: Klastiska sediment. Ansikten och sekvensstratigrafi. Elsevier, Spektrum Akademischer Verlag, München 2004, ISBN 3-8274-1351-6 .
webb-länkar
- Mineral Atlas: Sinter (wiki)
Individuella bevis
- ↑ De biogena sedimenten klassificeras också som en undergrupp av kemiska sediment.
- ^ Skoog, DA; Holler, FJ; Crouch, SR: Instrumental Analytics. , 6: e upplagan, Springer-Verlag , Berlin / Heidelberg, 2013, ISBN 978-3-642-38169-0 , s. 931-934.
- ↑ Chwan Bor Fuh: Tunn fraktionering med delat flöde. I: Analytisk kemi. Vol. 72, nr 7, april 2000, ISSN 0003-2700 , sid. 266 A-271 A, doi: 10.1021 / ac0027688 .