Løss er en utbredt, vind-transporteres, silt-dominert geologiske innskudd som dekker ca 10 prosent av Jordens landoverflate. Millioner av mennesker lever i hjem, arbeid mot bedrifter og bruke veier, jernbaner og flyplasser bygget på løss., Løss er også foreldre materiale av verdens mest produktive landbruksområder jord. Fordi løss er avsatt fra atmosfæren det gir en viktig geologisk arkiv av tidligere atmosfærisk sirkulasjon som kan brukes til å teste atmosfærisk sirkulasjon modeller (Mahowald et al. 2006). Svevestøvet, som silt-størrelse partikler er en viktig komponent, også påvirker klimaet gjennom sin rolle i radiative transfer prosesser og ved transport av mineral næringssalter til hav, som påvirker primære produktivitet og karbon syklus (Ridgwell 2002, Jickells et al. 2005)., Løss innskudd form der det samler seg støv rask nok til å danne en særegen silt-rik lag som begraver jord eller andre geologiske materialer. En rekke geologiske, klimatiske og biotiske faktorer samhandle for å danne slam-størrelse partikler, mobilisere og transport av slam fra en kilde, og at det å samle på landskapet.
Silt partikler er mellom 2–50µm (0.002–0,05 mm) i størrelse, mellomledd mellom mikroskopisk leire-størrelse partikler (sand (0.05–2mm) (Figur 1)., Glacial sliping er svært effektiv på å produsere silt-size-partikler, som er innlemmet i til, omarbeidet av smeltevann og slippes ut i bre-matet bekker som «bre mel» og settes på outwash slettene før de blir innblanda og avsatt av vinden. Løss deponering er på gang i deler av Alaska, New Zealand, Island, og andre områder der elver bære silt-rik smeltevann fra dagens isbreer., Den geografiske nærheten av mange av verdens store løss innskudd til margen av tidligere innlandsisene og elver som tappet dem, så vel som sammentreff av alder av løss innskudd med forhånd og tilbaketrekning av isdekket under siste istid, forsterke sammenhengen av glacial sliping med silt produksjon og løss-formasjonen.
En rekke andre silt-produserende mekanismer, som for eksempel frost knuste, comminution under transport i bekker og på bakken, eolian slitasje og salt forvitring, har blitt foreslått for å forklare løss innskudd som oppstår i nærheten tørre eller halvtørre områder der breer har ikke eksistert (Derbyshire et al. 1998, Wright et al. 1998, Wright, 2001, Whalley et al., 1982). Men nyere studier har antydet at de fleste av silt å gjøre opp løss innskudd forbundet med disse «ørkenen» kilder sannsynligvis dannet i mer fjerntliggende glasiale miljøer eller var erodert fra silty berggrunnen frembrudd i tørre regioner (Muhs & Bettis 2003).,
Mobilisering, Transport og Deponering av Slam av Vind
Deflasjon, heving og fjerning av partikler fra en overflate av vinden, kan oppstå dersom tre vilkår er oppfylt: 1) en kilde til tørt sediment er tilgjengelige, 2) vinden er sterk nok til å mobilisere partikler, og 3) bakken er ikke skjermet fra vinden, med vegetasjon eller andre hindringer. Disse forhold er kontrollert av interaksjon mellom geologiske materialer, atmosfæriske fenomener, og biota, inkludert menneskelige handlinger som å fjerne land., Silt-størrelse partikler er spesielt utsatt for vind deflasjon-de mangler den elektrostatisk lading og affinitet for vann som gjør leire-størrelse partikler holde seg til overflaten, har mindre masse, og er derfor lettere å suspendere i vinden enn sand partikler.
Det er mange potensielle kilder for vind-transportert slam siden silt-størrelse partikler er allestedsnærværende i terrestriske miljøer., Slam er partikler lett tilgjengelig langs bekker som drenerer isbreer og i tørre intermountain bassenger hvor slam dannet i fjerne alpine glasiale miljøer og transportert av strømmer inn i disse bassengene er utsatt når innsjøer og dammer tørke opp (Kapp et al. 2011). Outcrops av silty berggrunnen kan også tjene som kilder for vind-blåst silt, forutsatt deltagende silt korn kan mobiliseres (Muhs et al. 2008). Med advent av stor-skala land avregning og sesongbasert dyrking, jordbruks-landskap har også blitt viktige kilder til silt (Tegan et al. 1996).,
Vind er drivkraften bak eolian (vind-relatert) prosesser. Entrainment av silt og leire krever en sterkere vind enn det som er nødvendig for å starte bevegelsen av sand (væske grensen i Figur 2). Faktisk, energi fra virkningen av saltating sand korn som flytter i nedre vind fart i stor grad forbedrer entrainment av silt og leire. Saltating sand korn innvirkning overflaten og utløsing av silt og leire partikler som ellers ville være vanskelig å entrain på grunn av deres helhetlige natur og lave profilen til vinden., En gang kastet ut, silt og leire partikler er båret inn i atmosfæren av turbulente virvler hvor de beveger downwind i suspensjon, noen ganger for lengre perioder av gangen. Silt og leire partikler forbli suspendert i atmosfæren til 1) vindhastighet faller under bosetting hastigheten av partikler, 2) elektrostatisk binding av partikler produserer aggregater med tilstrekkelig bosetting hastighet til å falle, eller 3) støv, partikler eller grupper bli innlemmet i regn eller snø (Pye 1995).,
Flere faktorer som påvirker hvor sterk vinden blåser over overflaten av landet, og dermed hvor mye silt (hvis noen) vil bli mobilisert. Partikler eller rusk som er for store for vinden å flytte danne en immobile «rustning» som beskytter underliggende korn fra vind og hindrer dem fra å bli innblanda. Planter, gjerder og bygninger som stiger over bakken, samt bratt skrånende pauser i landskapet, påvirker hastighet og turbulens i vinden., Disse såkalte «ruhet elementer» kontroll høyde over bakken på hvor vinden er horisontale hastigheten er for lav til å mobilisere partikler («ruhet høyde»). Vegetasjonsdekket dermed undertrykker sand bevegelse og silt entrainment ved å holde grovheten høyde over bakken til overflaten og ved panser overflaten med plante-kullet (Figur 3). Som vegetasjonsdekket øker, mindre nakne overflaten er tilgjengelig for silt entrainment., Vegetasjon og andre ujevnheter elementer også fremme deponering av vind-partikler transporteres når de er en del av den vertikale vind profil påvirket av dem faller under påvirkning terskel. I hvilken grad vegetasjon eller andre ujevnheter elementer foster deponering er referert til som «fangst effektivitet». Generelt er høy og/eller tett vegetasjon har en større fangst effektivitet enn korte eller spredt vegetasjon., Topografisk funksjoner, for eksempel skåret stream daler, fjell skrenter, eller andre hindringer, kan også felle saltating sand partikler og dermed fremme akkumulering av løss på lesiden (Mason et al. 1999).
Løss Depositional System
produksjon, entrainment, og deponering av løss involverer interaksjon mellom den lithosphere, atmosfære og biosfære som til syvende og sist er kontrollert ved et klimaanlegg. Kalde forhold med tilstrekkelig fuktighet for å støtte våt-basert isbreer gi «fabrikker» for silt produksjon, samt outwash strømmer til transport av sand, silt og leire til steder hvor entrainment av vind kan oppstå., Tilstrekkelig tørre forhold må finnes i deflasjon området for sand å saltate og påvirke overflaten slik at silt og leire partikler kan bli kastet ut i vinden. Vinden kan ikke entrain mineralolje-partikler fra en fuktig overflate fordi de force av vinden ikke kan overstige overflatespenningen i vann mellom partiklene. En naken overflate med et fuktighetsinnhold på bare noen få prosent er svært vanskelig for vinden å erodere., Langvarig tørke forhold vil føre til mindre tett vegetasjon, mer sand bevegelse, og en økning i mengden av silt og leire som frigjøres til atmosfæren så lenge tilstrekkelig sand, silt og leire er tilgjengelig på overflaten. På den annen side, topografiske barrierer eller bioclimatic faktorer som reduserer sand bevegelse vil redusere mengden av silt og leire inn atmosfæren i den posisjonen, men da bør du øke opphopning av silt og leire i medvind kilder. Som løss depositional området utvides, steder som opplever saltating aktivitet shift for å ha vinden i ryggen., Hvis bioclimatic forholdene endrer til det punktet hvor saltation er ikke lenger en stor aktiv prosess i kilde-området så betydelig støv generasjon og løss deponering opphøre.
Fordi silt og leire partikler som er suspendert i atmosfæren av turbulente virvler de kan transporteres langt fra kilden området før du samler som løss. Frekvensen av støv avsetning og tykkelse av den resulterende løss innskudd er størst nær kilden og avtar med avstand (Figur 4)., Andre egenskaper av løss, som for eksempel gjennomsnittlig kornstørrelse, leire innhold, og mineralogiske sammensetning kan også variere systematisk med avstand fra kilden (Figur 5, Muhs et al. 2008). Disse variasjonene gi fysiske og kjemiske mønstre på løss landskap som påvirker jorderosjon, stabilitet i skråninger, vann-kapasitet, og andre viktige egenskaper.,
Eksempler på
Eksempler fra moderne Alaska og fra den siste glasiale perioden i den Amerikanske Midtvesten illustrerer hvordan to løss depositional systemer-en direkte knyttet til breer og andre knyttet til tørt i en kilde området. Hyppige høy vind i den nedre delen av det sentrale Alaska Delta River valley resultere i støv stormer og deponering av moderne løss. Flere valley isbreer som gir silt-laden outwash utsatt for sterk vind som tørker flette vanlig under lav vannføring perioder mate elven., Sand saltating over de eksponerte og vegetasjon-gratis flette vanlig ut silt og leire partikler, som blir feid til luft av turbulente virvler (Figur 6). Vindretningen vegetasjon feller noen av innblanda i silt og leire som støv-belegg på blader, stengler, badebukser, og overflaten. Fangsten er spesielt effektiv når den er fuktig vegetasjon med dugg eller frost. Løss som har blitt samlet opp i løpet av de siste flere tusen år på begge sider av dalen gir et mer langsiktig perspektiv på løss akkumulering prosessen., Den løss tynner fra flere meter i tykkelse på bluffs i conifer skogen ved siden av elven til mindre enn en meter i en lignende skogen flere kilometer vindretningen. I nærheten tree linje lokaliteter det løss er vesentlig tynnere fordi vegetasjonen er lavere og mer åpne med en mye lavere fangst effektivitet enn i conifer skogen.
Et stort område av tykk siste-glacial løss brått grenser i sørøst-margin av Nebraska Sand Hills, som var den største aktive dune-feltet i Nord-Amerika i løpet av de siste glasiale perioden, og så sent som for 1500 år siden (Figur 4)., Musikkstudier av løss tyder på at siltstone knauser nordvest av Sand Hills var kilden for løss (Muhs et al. 2008). En modell som er foreslått for å forklare disse løss tykkelse og sammensetning relasjoner er det kaldt, tørt siste-glacial klimatiske forhold i den Øvre Midtvesten fostret sparsom vegetasjon dekke og fryse-tine sykluser som resulterer i ideelle forhold for sand bevegelse og vind erosjon av utsatt siltstone., Silt og leire partikler innblanda i kilde-området ble blåst mot sørøst inn i den aktive Sand Hills dune feltet hvor saltating sand re-innblanda alle bosatte seg silt og leire. Silt og leire fortsatte å bevege seg over og gjennom Sand Hills til saltating sand falt ut av systemet i elvedaler og andre topografiske barrierer langs den sørøstlige margin av dune-feltet (Mason 2001)., Med virkningen av saltating sand ikke lenger handle til resuspensjon av silt og leire og fortsatte med entrainment og transport av slam fra kryssen, tykk løss akkumulert på landskapet sørøst for Sand Hills (Figur 7).
Oppsummering
Løss sedimentære systemer er drevet av klimatiske og landskap prosesser og betingelser som produserer silt partikler, entrain og transport av partikler fra kilde områder, og sørger for tilstrekkelig silt akkumulering vindretningen av entrainment området for å danne en løss innskudd. Tørr kilde områder med sparsom vegetasjon dekke tillate for sand saltation og ballistiske entrainment av silt partikler, prosesser som forbedrer slam tømming og transport., I motsatt fall, overflater hvor løss akkumuleres mangler generelt saltating sand og må ha ly fra vinden, som kan være gitt av vegetasjon, topografiske barrierer, eller andre forhold som reduserer vindhastigheten.