Løss er en udbredt, vind-transporteres, silt-domineret geologiske depositum, der dækker omkring 10 procent af Jordens landareal. Millioner af mennesker bor i hjem, arbejder på virksomheder og bruger veje, jernbaner og lufthavne bygget på loess., Løss er også det vigtigste materiale i verdens mest produktive landbrugsjord. Fordi løss deponeres fra atmosfæren, giver det et vigtigt geologisk arkiv med tidligere atmosfærisk cirkulation, der kan bruges til at teste atmosfæriske cirkulationsmodeller (Maho .ald et al. 2006). Luftbåret støv, hvoraf siltstørrelsespartikler er en vigtig komponent, påvirker også klimaet gennem dets rolle i strålingsoverførselsprocesser og ved at transportere mineralske næringsstoffer til oceanerne, hvilket påvirker den primære produktivitet og kulstofcyklussen (Ridg .ell 2002, Jickells et al. 2005)., Loess aflejringer dannes, hvor støv ophobes hurtigt nok til at danne et karakteristisk silt-rige lag, der begraver jord eller andre geologiske materialer. En række geologiske, klimatiske og biotiske faktorer interagerer for at danne partikler i silt-størrelse, mobilisere og transportere silt fra en kilde, og lad det samle sig på landskabet.
Silt partikler er mellem 2–50µm (0.002–0.05 mm i størrelse, mellemliggende mellem mikroskopiske ler-størrelse partikler (sand (0.05–2mm) (Figur 1)., Iskold slibning er meget effektive til at producere silt-størrelse partikler, som er indarbejdet i indtil, bearbejdet af smeltevand og udledes i gletscher-fed vandløb som “iskold mel” og deponeret på outwash sletterne før at være indblandede og aflejret af vinden. Loess deposition foregår i dele af Alaska, ne..ealand, Island og andre områder, hvor floder bærer silt-rige smeltevand fra nutidens gletsjere., Den geografiske nærhed til mange af verdens store løss indskud til marginerne af tidligere kontinentale iskapper og floder, der drænede dem, samt sammenfald af alder af løss indskud med fremrykning og tilbagetrækning af isen under den sidste istid, styrke koblingen mellem en iskold slibning med silt produktion og løss dannelse.
En række andre silt-producerende mekanismer, såsom frost rystende, findeling under transport i vandløb og på skråninger, eolian slid og salt vejrlig, er blevet foreslået at tage højde for løss aflejringer, der opstår i nærheden af aride og semi-aride regioner, hvor bræer ikke har eksisteret (Derbyshire et al. 1998, 1998right et al. 1998, 2001right, 2001, 2001halley et al., 1982). Men de seneste undersøgelser har antydet, at de fleste af silt at gøre op den løs indskud, der er forbundet med disse “ørken” kilder formentlig dannet i mere fjerntliggende glaciale miljøer eller var eroderet fra mudrede grundfjeld formation i de tørre regioner (Muhs & Bettis 2003).,
Mobilisering, Transport og Aflejring af Sand, som Vinden
Deflation, løft og fjernelse af partikler fra en overflade af vinden, kan ske, hvis tre betingelser er opfyldt: 1) en kilde til tørt sediment er til rådighed, 2) at vinden er stærk nok til at mobilisere de partikler, og 3) jordoverfladen er ikke afskærmet fra vinden af vegetation eller andre forhindringer. Disse betingelser styres af interaktioner mellem geologiske materialer, atmosfæriske fænomener, og biota, herunder menneskelige handlinger såsom rydning., Silt-størrelse partikler er særligt modtagelige for vind deflation-de mangler den elektrostatiske opladning og affinitet til vand, der gør ler-størrelse partikler klæbe fast til overfladen, har mindre masse, og er derfor lettere at suspendere i vinden end sand.
Der er mange potentielle kilder til vindtransporteret silt, da partikler i silt-størrelse er allestedsnærværende i terrestriske miljøer., Silt partikler er let tilgængelige langs vandløb, der dræner gletsjere og i tørre intermountain bassiner, hvor silt dannet i fjerne alpine glaciale miljøer og transporteres af vandløb i disse bassiner er udsat, når søer og damme tørre op (Kapp et al. 2011). Outcrops af silty grundfjeld kan også tjene som kilder til vindblæst silt, forudsat at de bestanddele silt korn kan mobiliseres (Muhs et al. 2008). Med fremkomsten af storskala rydning og sæsonbestemt dyrkning er landbrugslandskaber også blevet vigtige kilder til silt (Tegan et al. 1996).,
vind er drivkraften bag eoliske (vindrelaterede) processer. Medrivningen af silt og ler kræver en stærkere vind, end der kræves for at begynde bevægelsen af sand (væsketærsklen i figur 2). Faktisk, energi fra virkningen af saltende sandkorn, der bevæger sig ved lavere vindhastigheder, forbedrer i høj grad medrivningen af silt og ler. Saltende sandkorn påvirker overfladen og skubber silt-og lerpartikler ud, som ellers ville være vanskelige at medrive på grund af deres sammenhængende natur og lave profil for vinden., Når de er skubbet ud, føres silt-og lerpartikler ud i atmosfæren af turbulente hvirvler, hvor de bevæger sig med vinden i suspension, undertiden i længere perioder. Silt-og lerpartikler forbliver suspenderet i atmosfæren, indtil 1) vindhastigheden falder under partiklernes sedimenteringshastighed, 2) elektrostatisk binding af partiklerne producerer aggregater med tilstrækkelig sedimenteringshastighed til at falde, eller 3) støvpartikler eller aggregater bliver inkorporeret i regn eller snefald (Pye 1995).,
flere faktorer påvirker, hvor stærk vinden blæser over landoverfladen og derved hvor meget silt (hvis nogen) vil blive mobiliseret. Partikler eller snavs, der er for store til, at vinden kan bevæge sig, danner en ubevægelig “rustning”, der afskærmer underliggende korn fra vinden og forhindrer dem i at blive medrevet. Planter, hegn og bygninger, der stiger over jordoverfladen, samt stejlt skrånende brud i landskabet, påvirker vindens hastighed og turbulens., Disse såkaldte ” ruhedselementer “styrer højden over jordoverfladen, hvor vindens vandrette hastighed er for lav til at mobilisere partikler (“ruhedshøjden”). Vegetationsdækket undertrykker således sandbevægelse og silt medrivning ved at holde ruhedshøjden over jordoverfladen og ved at armere overfladen med plantekuld (figur 3). Efterhånden som vegetationsdækket øges, er der mindre Bar overflade til rådighed for silt medrivning., Vegetation og andre ruhedselementer fremmer også aflejring af vindtransporterede partikler, når den del af den lodrette vindprofil, der påvirkes af dem, falder under påvirkningstærsklen. I hvilken grad vegetation eller andre ruhed elementer fremme aflejring betegnes som “fældefangst effektivitet”. Generelt har høj og / eller tæt vegetation en større fangsteffektivitet end kort eller spredt vegetation., Topografiske funktioner, såsom snit stream dale, grundfjeld skråninger, eller andre forhindringer, kan også fælde saltating sand partikler og derved fremme ophobning af løss på deres læsiden (Mason et al. 1999).
Den Løs Depositional System
produktion, train, og aflejring af løss involverer samspil mellem lithosfæren, atmosfæren og biosfæren, der i sidste ende styres af klimaet. Kolde forhold med tilstrækkelig fugtighed til at understøtte vådbaserede gletsjere giver “fabrikkerne” til silt produktion såvel som out .ash vandløb til at transportere sand, silt, og ler til steder, hvor der kan forekomme medrivning af vinden., Der skal være tilstrækkeligt tørre forhold i deflationsområdet for at sand kan saltes og påvirke overfladen, så silt og lerpartikler kan udstødes i vinden. Vind kan ikke medrive mineralpartikler fra en fugtig overflade, fordi vindens kraft ikke kan overstige overfladespændingen af vand mellem partiklerne. En bare overflade med et fugtindhold på kun få procent er meget vanskeligt for vinden at erodere., Langvarige tørre forhold vil føre til mindre tæt vegetation, mere sandbevægelse og stigninger i mængden af silt og ler frigivet til atmosfæren, så længe der er tilstrækkeligt sand, silt og ler til rådighed på overfladen. På den anden side vil topografiske barrierer eller bioklimatiske faktorer, der reducerer sandbevægelsen, reducere mængden af silt og ler, der kommer ind i atmosfæren på det sted, men øge ophobningen af silt og ler fra modvind kilder. Efterhånden som loess depositional-området udvides, steder, der oplever saltende aktivitet, skifter modvind., Hvis bioklimatiske forhold ændrer sig til det punkt, hvor saltning ikke længere er en vigtig aktiv proces i kildeområdet, ophører betydelig støvgenerering og loessaflejring.
fordi silt og lerpartikler suspenderes i atmosfæren af turbulente hvirvler, kan de transporteres langt fra deres kildeområde, før de akkumuleres som løss. Hastigheden af støvaflejring og tykkelse af den resulterende loessaflejring er størst nær kilden og falder med afstanden (figur 4)., Andre egenskaber ved løss, såsom gennemsnitlig kornstørrelse, lerindhold, og mineralogisk sammensætning kan også variere systematisk med afstand fra kilden (figur 5, Muhs et al. 2008). Disse variationer give fysiske og kemiske mønstre på løss landskaber, der påvirker jorderosion, hældning stabilitet, vand-bedrift kapacitet, og andre vigtige egenskaber.,
Eksempler
Eksempler fra moderne Alaska og fra den sidste istid i det Amerikanske Midtvesten illustrere, hvordan to løss depositional systemer-en direkte bundet til gletsjere og en anden er knyttet til tørre forhold i en source-området. Hyppige kraftige vinde i den nederste del af det centrale Alaskas Delta River valley resultere i støvstorme og aflejring af moderne løss. Flere dalgletsjere, der giver silt-belæsset udvaskning udsat for stærk vind, der tørrer fletningsfladen i lave strømningsperioder, fodrer floden., Sandsaltning på tværs af den udsatte og vegetationsfrie fletningsplade skubber silt og lerpartikler ud, som fejes op i luften af turbulente hvirvler (figur 6). Vindvind vegetation fælder nogle af de medrevet silt og ler som støv belægninger på blade, stængler, stammer, og jordoverfladen. Fældning er især effektiv, når vegetationen er fugtig med dug eller frost. Loess, der har akkumuleret i løbet af de sidste tusind år på begge sider af dalen, giver et langsigtet perspektiv på loess-akkumuleringsprocessen., De løss tynder fra flere meter i tykkelse på bluffs i nåletræ skoven ved siden af floden til mindre end en meter i en lignende skov flere kilometer i vindretningen. På nærliggende træ linje lokaliteter løss er betydeligt tyndere, fordi vegetationen er lavere og mere åben med en meget lavere fældefangst effektivitet end i nåletræ skov.
En stor del af tykke sidste istids-løss brat grænser op til den sydøstlige kant af Nebraska Sand Bakker, som var den største aktiv klit område i Nord-Amerika under sidste istid, og så sent som i 1500 år siden (Figur 4)., Kompositoriske undersøgelser af løss indikerer, at siltstone outcrops nordvest for Sand Hills var kilden til løss (Muhs et al. 2008). En model, der foreslås til at forklare disse løss tykkelse og sammensætning relationer er, at koldt, tørt sidste istids klimatiske forhold i den Øvre Midtvesten fremmet vegetationsdække og fryse-tø-cykler, som resulterede i, at ideelle betingelser for sand bevægelse og vind erosion af de udsatte siltstone., Silt og lerpartikler medrevet i kildeområdet blev blæst mod sydøst ind i det aktive Sand Hills klitfelt, hvor saltende sand genindførte enhver sediment og ler. Silt og ler fortsatte med at bevæge sig over og gennem Sandbakkerne, indtil saltende sand faldt ud af systemet ved floddale og andre topografiske barrierer langs den sydøstlige kant af klitfeltet (Mason 2001)., Med virkningen af saltende sand, der ikke længere virker til at suspendere silt og ler igen og med fortsat medrivning og transport af silt fra vinden, akkumulerede tyk løss på landskabet sydøst for Sandbakkerne (Figur 7).
Oversigt
Løss sedimentære systemer er drevet af klimatiske og landskab processer og betingelser, der producerer silt partikler, entrain og transport af partikler fra kilde områder, og skabe tilstrækkelig silt ophobning i vindretningen af medrivning område til at danne en løs depositum. Tørre kildeområder med en sparsom vegetationsdække giver mulighed for sandsaltning og ballistisk medrivning af siltpartikler, processer, der forbedrer silt deflation og transport., Omvendt mangler overflader, hvor løss akkumuleres, generelt saltende sand og skal have ly for Vinden, som kan tilvejebringes af vegetation, topografiske barrierer eller andre forhold, der reducerer vindhastigheden.