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淤泥

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淤泥（Silt），又称沉泥或粉土，是泥土的基本组成成分之一。地质学中，淤泥是介于沙土及黏土之间，长约2到62微米、直径4到9微米的一种颗粒状物料（英语：granular material），主要由石英及长石这两种矿物组成[1]。淤泥可能以土壤的成分或悬浊水体内的沉积物两种形式出现。当河道泛滥，又或被山崩时的泥石流带动，淤泥会在流动时随同水体在沿途沉积成为土壤。由于淤泥的比表面积属中度，非黏粘，有好像塑胶那样带弹性。当完全干燥时，淤泥会变回粉尘般的幼细，但潮湿后立即又变回黏滑。在手持的放大镜下，淤泥清晰可见，往往带有尖锐的外表。当以牙齿咬或以舌头触摸时，这种棱角亦能感觉到，而这亦是分辨水中的淤泥或黏土的一种方法。

来源

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淤泥是通过对其原石施以各种物理过程而产生。这些物理过程能够通过利用原石内沙粒大小的石英晶体中的缺陷，将这些石英沙粒再细分[2]。这些物理过程包括有：岩石表岩屑的风化作用[3]、霜冻作用[4]和盐风化（英语：haloclasty）[5]。当中主要的过程是岩石在被水体运输时造成的磨损作用，例如：河流粉碎、风蚀磨损和冰川研磨[6]。在半干旱环境[7]中，产生了大量的淤泥。干燥后的淤泥又名粉砂，特别是由冰川作用形成的淤泥。矿物学上，淤泥的主要成分是石英和长石。主要由淤泥组成的沉积岩被称为粉砂岩。强烈地震造成的液化是悬浮在水中的淤泥，水流动力从地下开始向上推。

由于淤泥沉积物（如黄土，一种主要由淤泥组成的土壤[8]）似乎与亚洲和北美的冰川或山区有关，因此冰川研磨常被视为淤泥的主要来源。亚洲的高海拔地区已被确定为主要的淤泥产生地，淤泥堆积形成了印度北部和孟加拉国的肥沃土壤，以及中亚和中国北部的黄土。[9] 长期以来，黄土一直被认为在缺乏附近山脉的沙漠中不存在或很少见（如澳大利亚及撒哈拉沙漠）。[10] 然而，实验室实验表明，风蚀和河流过程可以非常有效地产生淤泥，[11] 热带气候中的风化作用也是如此。[12] 沙尘暴似乎会产生大量淤泥，而以色列、突尼斯、尼日利亚和沙特阿拉伯发现的淤泥沉积物不能归因于冰川作用。此外，相比之前认为，亚洲的沙漠源区可能对于黄土形成更为重要。与沙漠相比，冰川环境更有利于沉积和保存，因此部分研究结论误以为冰川生产淤泥的速度较沙漠更高。[13]

与冰川作用和寒冷风化相关的黄土可以通过尺寸分布与与较热地区相关的黄土区分开来。冰川黄土的典型粒径约为 25 微米。沙漠黄土含有较大或较小的颗粒，沙尘暴中产生的细粉砂和粗粉砂部分可能代表出沙的细颗粒尾[9]。

粒径大小的条件

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按巫登–温特瓦分级（Udden–Wentworth scale），淤泥的粒径属于粉砂级的3.9至62.5 微米之间，比黏土大，但比沙粒小。国际标准化组织的ISO 14688以粒径将幼细土壤分为下列四种类别[14]：

  • 粗粒淤泥（0.02 - 0.063 毫米）
  • 中粒淤泥（0.0063 - 0.02 毫米）
  • 幼粒淤泥（0.002 - 0.0063 毫米）
  • 黏土（粒径少于0.0063毫米）。

实际上，淤泥在化学上的成分与黏土完全不同；此外淤泥的粒径在各个方向都大致相同，这一点亦是与黏土不同。再者，淤泥的尺寸往往重叠，即有多种不同粒径的粉砂混合在一起。反而黏土由通过静电力保持在一起的薄板状颗粒形成，因此具有内聚力；相反淤泥并没有这种内聚力。根据美国农业部（USDA）的土壤质地分类系统（Soil Texture Classification system）沙土和淤泥以0.05 mm的颗粒为分野[15]。这套由美国农业部开发的系统后来亦为联合国粮食及农业组织（FAO）所采纳。

定义

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美国的土木工程师将淤泥定义为由可通过 200 号筛（0.074 毫米或更小）的颗粒构成、在潮湿时几乎没有可塑性及在风干时几乎没有凝聚力的材料。[16] 国际土壤科学学会将淤泥定义为含有 80% 或更多粒径在 0.002 毫米至 0.02 毫米之间的颗粒的土壤[16]，而美国农业部将截断值定为 0.05 毫米。[17] 淤泥一词也非正式地用于含有大量沙子和粘土以及淤泥大小的颗粒的材料，或悬浮在水中的泥浆。[18]

环境影响

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位于德国艾肖尔斯特的淤泥湖。

淤泥很容易被水带走[19]，而且颗粒足够细，可以以灰尘的形式被空气带到很远的地方。[20] 最粗的淤泥颗粒（60 微米）仅需五分钟即可从一米深的静水中沉淀出来，而最细的淤泥颗粒（2 微米）可能需要几天时间才能从静水中沉淀出来。当淤泥作为污染物出现在水中时，这种现象被称为淤积。.[21]

由于堤坝系统，在整个 20 世纪，密西西比河沉积的淤泥减少，导致新奥尔良周围三角洲地区的保护性湿地和离岸沙洲消失。 [48]

在孟加拉国东南部的诺阿卡利县，1960 年代修建的水坝使淤泥逐渐累积，并形成新的土地，称为“chars”。在过去 50 年中，该县获得了超过 73 平方公里的土地。在荷兰的资助下，孟加拉国政府在 1970 年代后期开始协助开发新土地，此后这项开发计划已演成由多机构合作，在新土地修建道路、涵洞、堤坝、飓风避难所、厕所和池塘，并向定居者分配土地。该计划所分配的土地于 2010 年秋季达到 100 平方公里，获分配土地的家庭达到 21,000 个。[22]

在城市河流中，淤泥的一个主要来源是建筑施工活动对土壤的扰动。[23] 在乡郊河流中，淤泥的主要来源包括农田耕作造成的侵蚀[24]、对森林进行皆伐或刀耕火种[25]。

文化象征

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尼罗河河岸上的黑色淤泥在古埃及是重生的象征，往往与古埃及神灵之一的阿努比斯相关[26]。

参考文献

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  1. ^ Assallay, A.M.; Rogers, C.D.F.; Smalley, I.J.; Jefferson, I. Silt: 2-62um,9-4phi.. Earth-Science Reviews. 1998, 45: 61–88. 
  2. ^ Moss, A J; Green, P. Sand and silt grains: Predetermination of their formation and properties by microfractures in quartz. Australian Journal of Earth Sciences. 1975, 22 (4): 485–495. Bibcode:1975AuJES..22..485M. doi:10.1080/00167617508728913. 
  3. ^ Nahon, D; Trompette, R. Origin of siltstones:glacial grinding versus weathering. Sedimentology. 1982, 29: 25–35. Bibcode:1982Sedim..29...25N. doi:10.1111/j.1365-3091.1982.tb01706.x. 
  4. ^ Lautridou, J P; Ozouf, J C. Experimental frost shattering: 15 years of research at the Centre de Geomorphologie du CNRS. Progress in Physical Geography. 1982, 6 (2): 215–232. doi:10.1177/030913338200600202. 
  5. ^ Goudie, A S; Viles, H A. The nature and pattern of debris liberated by salt weathering: a laboratory study. Earth Surface Processes and Landforms（英语：Earth Surface Processes and Landforms）. 1995, 9: 95–98. Bibcode:1984ESPL....9...95G. doi:10.1002/esp.3290090112. 
  6. ^ Wright, J S; Smith, B J; Whalley W B. Mechanisms of loess-sized quartz silt production and their relative effectiveness: laboratory simulations. Geomorphology. 1998, 45: 15–34. Bibcode:1998Geomo..23...15W. doi:10.1016/S0169-555X(97)00084-6. 
  7. ^ Haberlah, D. A call for Australian loess. AREA. 2007, 39 (2): 224–229. doi:10.1111/j.1475-4762.2007.00730.x. 
  8. ^ Frechen, M. Loess in Europe: Guest Editorial. E&G Quaternary Science Journal. 2011, 60 (1): 3–5. doi:10.3285/eg.60.1.00 可免费查阅. 
  9. ^ 9.0 9.1 Assallay et al. 1998.
  10. ^ Smalley, Ian J.; Krinsley, David H. Loess deposits associated with deserts. CATENA. April 1978, 5 (1): 53–66. doi:10.1016/S0341-8162(78)80006-X. 
  11. ^ Wright, J.; Smith, B.; Whalley, B. Mechanisms of loess-sized quartz silt production and their relative effectiveness: laboratory simulations. Geomorphology. May 1998, 23 (1): 15–34. Bibcode:1998Geomo..23...15W. doi:10.1016/S0169-555X(97)00084-6. 
  12. ^ Pye, Kenneth. Formation of quartz silt during humid tropical weathering of dune sands. Sedimentary Geology. April 1983, 34 (4): 267–282. Bibcode:1983SedG...34..267P. doi:10.1016/0037-0738(83)90050-7. 
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  16. ^ 16.0 16.1 Jackson 1997，"silt [eng]".
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  22. ^ Bangladesh fights for survival against climate change. [October 22, 2009]. （原始内容存档于February 12, 2010）. 
  23. ^ Leedy, Daniel L.; Franklin, Thomas M.; Maestro, Robert M. Planning for Urban Fishing and Waterfront Recreation. U.S. Department of the Interior, Fish and Wildlife Service, Eastern Energy and Land Use Team. 1981. （原始内容存档于2017-12-24） （英语）. 
  24. ^ Grisseur, D.H.; Mubeteneh, T.C.; Aurore, D. Pollution and Siltation of Rivers in the Western Highlands of Cameroon: a Consequence of Farmland Erosion by Runoff. 21st Century Watershed Technology Conference and Workshop Improving Water Quality and the Environment. 3 November 2014: 1–8. ISBN 9781940956268. doi:10.13031/wtcw.2014-012. hdl:2268/173760 可免费查阅. 
  25. ^ Sanchez, P. A. Alternatives to Slash and Burn Agriculture. ASA Special Publications. 26 October 2015: 33–39. ISBN 9780891183228. doi:10.2134/asaspecpub56.c4. 
  26. ^ Hart 1986，第22页; Freeman 1997，第91页.

参看

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外部链接

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