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地球および惑星科学において、堆積物とは、緩い粒子からなる固体物質であり、新しい場所に運ばれて堆積するものです。[ 1 ]堆積物は自然に発生し、風化や侵食の過程を経て、風、水、氷の作用、または粒子に作用する重力によって分解され、その後運ばれます。たとえば、砂やシルトは河川水中で懸濁状態で運ばれ、海底に到達すると堆積によって堆積します。埋没すると、最終的には石化作用によって砂岩やシルト岩（堆積岩）になることがあります。
堆積物は、多くの場合、水（河川作用）によって運ばれますが、風（風成作用）や氷河によっても運ばれます。海岸の砂や河川の堆積物は、河川による運搬と堆積の例ですが、湖や海洋のゆっくりと流れる水や停滞した水からも堆積物が沈殿することがよくあります。砂漠の砂丘や黄土は、風成による運搬と堆積の例です。氷河 堆積物や氷堆石は、氷によって運ばれた堆積物です。
堆積物は、粒径、形状、組成に基づいて分類することができる。
堆積物のサイズは、底が2の対数スケールである「ファイ」スケールで測定され、粒子を「コロイド」から「巨礫」までサイズ別に分類します。
粒子の形状は、3 つのパラメータで定義できます。形状は粒子の全体的な形状であり、一般的には球形、板状、棒状などと表現されます。丸みは、粒子の角がどれだけ鋭いかを示す尺度です。これは、角や縁が滑らかな丸みのよい粒子から、角や縁が鋭い丸みの悪い粒子まで変化します。最後に、表面テクスチャは、粒子の表面にある傷、くぼみ、隆起などの微細な特徴を表します。[ 2 ]
形状（球形度とも呼ばれる）は、粒子の長軸の大きさを測定することによって決定されます。ウィリアム・C・クルムバインは、これらの数値を形状の単一の尺度に変換する式を提案しました[ 3 ]。
どこ、、 そしては粒子の長軸、中間軸、短軸の長さである。[ 4 ]形状完全な球形粒子の場合は1、板状または棒状粒子の場合は非常に小さな値となる。
スニードとフォークは別の対策を提案した。[ 5 ]
これもまた、球形度が増すにつれて0から1まで変化する。
丸みは、粒子の縁や角がどれだけ鋭いかを表します。正確な測定のために複雑な数式が考案されていますが、これらを適用するのは難しく、ほとんどの地質学者は比較表から丸みを推定します。一般的な記述用語は、丸みの度合いが増すにつれて、非常に角張っている、角張っている、やや角張っている、やや丸みを帯びている、丸みを帯びている、非常に丸みを帯びている、のようになります。[ 6 ]
表面テクスチャとは、ピット、亀裂、隆起、傷などの粒子の微細な特徴を指します。これらの特徴は、石英粒子で評価されるのが一般的です。石英粒子は、表面の模様を長期間保持するためです。表面テクスチャは、研磨されたものから曇ったものまで様々で、粒子の運搬履歴を明らかにすることができます。例えば、曇った粒子は、風によって運ばれた風成堆積物に特に特徴的です。これらの特徴を評価するには、走査型電子顕微鏡の使用が必要となる場合が多いです。[ 7 ]
堆積物の組成は、以下の観点から測定できます。
堆積物の輸送は、それを運ぶ流れの強さと、堆積物自体の大きさ、体積、密度、形状に基づいて行われます。流れが強いほど、粒子にかかる揚力と抗力が増加し、粒子は上昇します。一方、粒子が大きい、または密度が高いほど、流れの中を落下する可能性が高くなります。
地理学や地質学では、河川堆積作用または河川堆積物輸送は、河川や渓流、および堆積物によって形成される堆積物や地形に関連しています。これは、さざ波や砂丘の形成、フラクタル形状の侵食パターン、複雑な自然河川系のパターン、氾濫原の発達、鉄砲水の発生につながる可能性があります。水によって運ばれる堆積物は、空気によって運ばれる堆積物よりも大きくなることがあります。これは、水の方が密度と粘性が高いためです。典型的な河川では、運ばれる堆積物の中で最も大きいのは砂や砂利のサイズですが、大規模な洪水では玉石や巨礫を運ぶこともあります。河川や渓流が氷河、氷床、または氷帽と関連している場合は、周氷河流や氷河湖決壊洪水のように、氷河河川または氷河河川という用語が使用されます。[ 8 ] [ 9 ]河川堆積物プロセスには、堆積物の移動と河床の侵食または堆積が含まれます。[ 10 ] [ 11 ]
風は細かい堆積物を運び、空気中の塵から砂丘地帯や土壌を形成する。
氷河は様々な粒径の堆積物を運び、それをモレーンとして堆積させる。
運搬される堆積物と河床に堆積する堆積物の全体的なバランスは、エクスナー方程式によって表されます。この式は、堆積による河床標高の上昇率は、流れから落下する堆積物の量に比例することを示しています。この方程式は、流れの強さの変化が流れの堆積物運搬能力を変化させ、それが河川全体で観察される侵食と堆積のパターンに反映されるという点で重要です。これは局所的であり、小さな障害物によってのみ発生する可能性があります。例としては、流れが加速する巨石の後ろの洗掘穴や、蛇行の内側の堆積などが挙げられます。侵食と堆積は地域的にも発生する可能性があります。侵食は、ダムの撤去と基準面の低下によって発生する可能性があります。堆積は、ダムの設置によって河川が溜まり、その全負荷が堆積したり、基準面が上昇したりすることによって発生する可能性があります。
海、大洋、湖沼には、時間の経過とともに堆積物が蓄積されます。堆積物は、陸地を起源とする陸源物質（陸域、海洋、湖沼のいずれの環境にも堆積する可能性がある）と、水域を起源とする堆積物（多くは生物由来）から構成されます。陸源物質は、多くの場合、近隣の河川や小川、あるいは再堆積した海洋堆積物（砂など）によって供給されます。外洋では、死んだ生物の外骨格が堆積物の蓄積の主な原因となっています。
堆積物は堆積岩の源であり、堆積岩には、死後堆積物に覆われた水域の生物の化石が含まれていることがある。岩石に固まっていない湖底堆積物は、過去の気候条件を解明するために利用できる。
海洋環境における堆積物の主な堆積場所は以下のとおりです。
河川と海洋が混在するもう一つの堆積環境はタービダイト系であり、これは深海堆積盆地や深海盆地、そして深海海溝への主要な堆積物供給源となっている。
海洋環境において、時間の経過とともに堆積物が蓄積する窪地はすべて堆積物トラップとして知られています。
ヌルポイント理論は、海洋環境における堆積物の沈着が、流体力学的選別プロセスを経て、海側に向かって堆積物の粒径が細かくなる過程を説明する。
堆積物負荷が高い原因の一つは、熱帯林の焼畑農業と移動耕作です。地表から植生が剥ぎ取られ、すべての生物が焼き尽くされると、表土は風と水の侵食に対して脆弱になります。地球上の多くの地域では、国土全体が侵食されやすくなっています。例えば、マダガスカルの中央高原は、同国の国土面積の約10%を占めていますが、その土地の大部分は植生が失われ、下層の土壌に溝が侵食されて、ラヴァカと呼ばれる特徴的な溝が形成されています。これらは通常、幅40メートル、長さ80メートル、深さ15メートルです。[ 12 ]地域によっては1平方キロメートルあたり150個ものラヴァカが存在し、[ 13 ]ラヴァカは河川によって運ばれる堆積物全体の84%を占める可能性がある。[ 14 ]この堆積により河川は濃い赤褐色に変色し、魚の大量死につながる。さらに、河川流域の堆積は堆積物管理と堆積コストを伴う。水による浸食のみで蓄積された推定1億3500万立方メートルの堆積物を除去するコストは、 EUと英国では年間23億ユーロ（€）を超える可能性が高く、国によって地域差が大きい。[ 15 ]
侵食は、単一作物の栽培と収穫のために在来植生が除去された現代農業地域でも問題となっており、土壌が支えられていない状態になっています。[ 16 ]これらの地域の多くは河川や排水路の近くにあります。侵食による土壌の損失は、有用な農地を奪い、堆積物の負荷を増加させ、人為的な肥料を河川系に運び込むのを助け、富栄養化につながります。[ 17 ]
堆積物輸送率 (SDR) は、河川出口に輸送されると予想される総侵食 (溝間侵食、細流侵食、溝侵食、および河川侵食) の割合です。[ 18 ]堆積物の移動と堆積は、WaTEM/SEDEM などの堆積物分布モデルでモデル化できます。[ 19 ]ヨーロッパでは、WaTEM/SEDEM モデルの推定によると、堆積物輸送率は約 15% です。[ 20 ]
サンゴ礁付近の流域開発は、堆積物に関連したサンゴへのストレスの主な原因の一つです。開発のために流域の自然植生が除去されると、土壌は風雨にさらされやすくなり、結果として、露出した堆積物が侵食されやすくなり、降雨時に海洋環境に流れ込む可能性が高まります。堆積物は、サンゴを物理的に覆い隠したり、表面を摩耗させたり、堆積物除去にエネルギーを消費させたり、藻類の異常繁殖を引き起こしたりするなど、さまざまな形でサンゴに悪影響を及ぼします。藻類の異常繁殖は、最終的に幼生サンゴ（ポリプ）が定着できる海底のスペースを減少させる原因となります。
堆積物が海洋の沿岸域に流入すると、堆積物排出源付近の海底を特徴づける陸、海洋、有機物由来の堆積物の割合が変化する。さらに、堆積物の起源（すなわち、陸、海洋、または有機物）は、その地域を特徴づける粗粒または細粒の堆積物粒径と相関することが多いため、堆積物の粒径分布は、陸（通常は細粒）、海洋（通常は粗粒）、および有機物由来（年代によって変動）の堆積物の相対的な流入に応じて変化する。これらの海洋堆積物の変化は、任意の時点で水柱に懸濁している堆積物の量と、堆積物に関連するサンゴへのストレスを特徴づける。 [ 21 ]
2020年7月、海洋生物学者たちは、南太平洋環流（SPG）（ 「海洋で最も死んでいる場所」）の海底下250フィートの、最大1億150万年前の有機物に乏しい堆積物中に、主に好気性微生物が「準仮死状態」で発見され、これまで発見された中で最も長寿の生命体である可能性があると報告した。[ 22 ] [ 23 ]
![{\displaystyle \psi _{l}={\sqrt[{3}]{\frac {D_{S}D_{I}}{D_{L}^{2}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/030809916d2dfd59f90138643c6790863b819b56)
![{\displaystyle \psi _{p}={\sqrt[{3}]{\frac {D_{S}^{2}}{D_{L}D_{I}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bf2d62b6ef07c4ee45b9480de2a87ff9d6a8513f)