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シルトは砂と粘土の中間の大きさの粒状物質で、主に砕けた石英の粒子で構成されています。[1]シルトは土（砂や粘土と混ざっていることが多い）として、または水と混ざった懸濁液の堆積物として存在します。シルトは通常、乾燥すると粉っぽい感触があり、湿ると可塑性を失います。シルトは前歯に載せると（粘土粒子と混ざっていても）、舌で粒状として感じられることもあります。
シルトは一般的な物質で、現代の平均的な泥の 45% を占めています。シルトは多くの河川デルタで見られ、特に中央アジア、中国北部、北アメリカでは風によって堆積した堆積物として見られます。シルトは、非常に暑い気候 (砂嵐での石英粒子の衝突など) と非常に寒い気候 (氷河による石英粒子の粉砕など) の両方で生成されます。
黄土はシルトを多く含んだ土壌で、地球上で最も肥沃な農地の一部を形成しています。しかし、シルトは浸食に対して非常に脆弱で、機械的特性も低いため、シルト質の土壌での建設は困難を伴います。1976年のティトン ダムの決壊は、ダムのコアに不適切な黄土が使用されたためとされ、シルト質の土壌の液状化は重大な地震の危険です。風で運ばれたシルトや水に運ばれたシルトは、環境汚染の重大な形態であり、不適切な農業慣行によって悪化することがよくあります。
説明
シルトは、砂と粘土の中間の性質を持つ堆積物（風化および浸食された岩の破片）です。地質学者が使用するシルトのより正確な定義は、1/256〜1/16 mm（約4〜63ミクロン）の大きさの堆積粒子です。[2]これは、クルムバイン ファイ スケールで8〜4 ファイ単位の粒子に相当します。[3] [4]他の地質学者は、シルトを2〜63ミクロンまたは9〜4 ファイ単位の堆積粒子と定義しています。[5] 3番目の定義は、シルトは粘土鉱物ではなく石英で構成された細粒の堆積物であるというものです。[6]ほとんどの粘土鉱物粒子は2ミクロン未満であるため、[7] 2〜63ミクロンのサイズの堆積粒子のほとんどは砕けた石英粒子で構成されているため、実際にはこれらの定義はよく一致しています。[5]
1/16 mmまたは63ミクロンの上限サイズは、肉眼で識別できる最小の粒子に相当します。[8]これは、堆積物の粒子サイズの分布におけるタナーギャップにも対応しています。120〜30ミクロンのサイズの粒子はほとんどの堆積物に少なく、砂とシルトの区別が物理的に重要であることを示唆しています。[5]前述のように、2〜4ミクロンの下限は、主に砕けた石英粒子の粒子から主に粘土鉱物粒子の粒子への移行に相当します。[5]
アサレイと共同研究者らはさらにシルトを3つのサイズ範囲に分類している。C（2〜5ミクロン）は後氷河期の粘土と砂漠の塵を表し、D1（20〜30ミクロン）は「伝統的な」黄土を表し、D2（60ミクロン）は非常に粗い北アフリカの黄土を表している。[5]
シルトは、可塑性や凝集性の欠如と粒径によって、現場で粘土と区別することができます。シルト粒子は、特にサンプルを歯の間に挟むと、ザラザラとした感触を与えるほどの大きさです。粘土サイズの粒子は、歯の間に挟むと滑らかに感じられます。[9]堆積物サンプル中の粗いシルトと細かいシルトの割合は、ストークスの法則による沈降速度に基づいて粒子サイズ分布を与えるピペット法を使用して実験室でより正確に決定されます。[10]シルト粒子の鉱物組成は、10ミクロンほどの粒径で岩石顕微鏡で決定できます。 [11]
不飽和シルトは、石灰岩の空隙や空洞に見られるシルト大の方解石結晶です。これは、堆積物が不飽和帯を通って空隙に堆積するときに形成されます。 [12]
定義
ASTM米国材料試験規格: 200 ふるい – 0.005 mm。
USDA米国農務省 0.05～0.002 mm。
ISSS国際土壌科学会 0.02～0.002 mm。
米国の土木技術者は、シルトを、200番ふるい（0.074 mm以下）を通過するが、湿った状態ではほとんど可塑性を示さず、空気乾燥するとほとんど凝集性を示さない粒子でできた物質と定義しています。[13]国際土壌科学会（ISSS）は、シルトを0.002 mmから0.02 mmの大きさの粒子が80%以上含まれる土壌と定義しています。 [14 ]一方、米国農務省は0.05 mmをカットオフとしています。[15]シルトという用語は、砂や粘土だけでなくシルトサイズの粒子を多く含む物質、または水中に浮遊する泥に対しても非公式に使用されます。[8]
発生
シルトは非常に一般的な物質で、世界中に10兆兆兆（10 33）個のシルト粒子があると推定されています。シルトは、ナイル川やニジェール川などの河川デルタを含む風成堆積物や沖積堆積物に豊富に含まれています。バングラデシュは主にガンジス川デルタのシルト堆積物に覆われています。シルトは中国北部、中央アジア、北アメリカにも豊富に存在します。[5]しかし、世界の熱帯地域ではシルトは比較的珍しいものです。[16]
シルトは河川水中に浮遊しているのが一般的で、河川砂の0.2%以上を占める。シルトは、グレイワックの大きな砂粒の間の基質に豊富に存在する。現代の泥の平均シルト含有量は45%である。[17]シルトは、泥岩中に薄い薄層、塊、または岩全体に分散した状態で見つかることが多い。薄層は粘土からシルトをふるい分ける弱い流れの中で堆積したことを示し、塊は糞便ペレットとして起源があることを示唆している。シルトが泥岩全体に分散している場合、それはおそらく凝集などの急速なプロセスによって堆積したものである。[18] シルトを主成分とする堆積岩はシルト岩として知られている。[19]
シルトは地質学的記録全体にわたって一般的ですが、特に第四紀層で一般的であるようです。これは、第四紀に特徴的な氷河作用と極地の条件によってシルトの堆積が促進されるためである可能性があります。 [5]シルトは、特に氷河作用によって生成された場合、岩粉または氷河粉と呼ばれることがあります。 [20]氷河から排出される水に浮遊するシルトは、ロックミルクまたはムーンミルクと呼ばれることがあります。[21]
出典
シルトの形成に関する簡単な説明は、岩石が砂利と砂に分解する小規模な過程の直接的な継続であるというものである。[22]しかし、砂とシルトの間にタナーギャップ（30～120ミクロンの粒子がほとんど存在しない）が存在することから、砂とシルトは異なる物理的プロセスによって生成されることが示唆される。[23]シルトの形成メカニズムは実験室で広範囲に研究され[24]、現地での観察結果と比較されている。これらの結果から、シルトの形成には長期間にわたる高エネルギープロセスが必要であるが、そのようなプロセスは多様な地質学的環境に存在することがわかっている。[5]
石英シルト粒子は通常、板状または刃状の形状をしていることがわかっています。[25]これは、より大きな粒子がどのように摩耗するかの特性である可能性があり、または葉状変成岩中の小さな石英粒子の形状を反映している可能性があり、または堆積岩中の層理に平行な石英粒子の自生成長から生じている可能性があります。[26]理論的には、石英などの等方性材料のランダムな破砕によって形成された粒子は、自然に刃状になる傾向があります。[27]より大きな粒子の摩耗または粉砕によって生成されたシルト粒子のサイズは、モス欠陥として知られる石英の結晶構造の欠陥を反映している可能性があります。[28]このような欠陥は、母岩の構造変形によって生成されるだけでなく、石英の高低遷移によっても発生します。石英は、約573℃（1,063℉）以下の温度に冷却されると、体積が急激に減少します。[29]これにより、冷却中の花崗岩体内の石英粒子に歪みと結晶欠陥が生じます。[30]
シルト生成のメカニズムには以下のものがある: [5]
- 低品位変成岩から、当初はシルトサイズの粒子が浸食されたものです。
- 初期の岩石の風化と土壌形成の過程で、より大きな粒子が破壊されてシルトサイズの粒子が生成され、[31]霜砕[32]や塩害[33]などのプロセスを経て、10〜30ミクロンの大きさのシルト粒子が生成されます。これは苔の欠陥によって決まります。[5]
- 粗い堆積物の輸送中に粒子同士が衝突してシルトサイズの粒子が生成されます。
- 粘土への風化中に自生石英が形成される。
- 泥岩に堆積した珪質生物のテストの結晶化。
実験室実験では、さまざまなシルト生成メカニズムの有効性に関して矛盾した結果が出ています。これは、一部の実験で鉱脈石英またはペグマタイト石英が使用されたためである可能性があります。どちらの材料も理想的な結晶成長を促進する条件下で形成され、花崗岩の石英粒子のモス欠陥がない可能性があります。したがって、鉱脈石英からのシルトの生成はどのようなメカニズムでも非常に困難ですが、花崗岩石英からのシルトの生成は、いくつかのメカニズムのいずれかで容易に進行します。[5]ただし、主なプロセスは、河川粉砕、風力摩擦、氷河粉砕などの輸送による摩耗である可能性があります。[24]
シルト堆積物（例えば、土壌の大部分がシルトで構成されている黄土 [34] ）はアジアや北アメリカの氷河地域や山岳地帯に関連していると考えられるため、シルトの発生源として氷河の粉砕に重点が置かれてきた。高地アジアはシルトの主要な発生源であることが判明しており、それが蓄積して北インドやバングラデシュの肥沃な土壌、中央アジアや中国北部の黄土を形成した。[5]黄土は長い間、近くに山がない砂漠（サハラ砂漠、オーストラリア）には存在しないか稀であると考えられてきた。[35]しかし、室内実験では、風成および河川作用がシルトの生成に非常に効果的であることが示されている。 [24]熱帯気候での風化も同様である。[36]シルトは砂嵐で大量に生成されるようで、イスラエル、チュニジア、ナイジェリア、サウジアラビアで見つかったシルト堆積物は氷河作用によるものではない。さらに、アジアの砂漠地帯は、これまで考えられていた以上に黄土の形成にとって重要である可能性がある。問題の一部は、黄土の生産率の高さと堆積と保存に適した環境が融合し、砂漠よりも氷河気候が有利になっていることにあるかもしれない。[37]
氷河作用や寒冷な風化に伴う黄土は、サイズ分布によって温暖な地域に伴う黄土と区別できる。氷河黄土の典型的な粒子サイズは約25ミクロンである。砂漠黄土には、より大きな粒子もより小さな粒子も含まれており、細かいシルトは砂嵐で生成され、粗いシルト分は砂生成の細かい粒子の尾部を表している可能性がある。[5]
人間の影響
黄土は、世界で最も生産性の高い農地の一部に広がっています。しかし、黄土は浸食に対して非常に弱いのです。[5]シルトに含まれる石英粒子自体は栄養分を提供しませんが、優れた土壌構造を促進し、少量存在するシルトサイズの他の鉱物の粒子が必要な栄養分を提供します。[16]ナイル川沿いの毎年の洪水によって堆積したシルトは、古代エジプト文明を支えた豊かで肥沃な土壌を作り出しました。アスワンハイダムの閉鎖により、このシルトの供給源が断たれ、ナイル川デルタの肥沃度が低下しています。[38]
黄土は湿ると強度が失われる傾向があり、建物の基礎の破損につながる可能性があります。[5]シルト質の物質は開いた構造をしており、湿ると崩壊します。[39] 生粘土（氷河の粉砕によって生じた非常に細かいシルトと粘土サイズの粒子の組み合わせ）は、土木工学にとって特に難しい課題です。[40]
ティトンダムの決壊は、ダムの中心部にスネーク川氾濫原の黄土を使用したことが原因とされている。[41]黄土はダムの中心部に使用するのに必要な可塑性を欠いているが、その特性は、土手ダムの建設で豊富な経験を持つ米国開拓局でさえも十分に理解されていなかった。[5]
シルトは可塑性がないため、強い地震の際には液状化しやすい。このため、ニューマドリッド地震帯で大地震が発生した場合、米国中部のシルト質土壌に地震被害が発生する可能性が懸念されている。[42] [43]
環境への影響
シルトは水中で容易に運ばれ[44] 、塵の形で空気によって長距離を運ばれるほど細かい。[45]最も粗いシルト粒子（60ミクロン）は1メートルの静水からわずか5分で沈殿するが、最も細かいシルト粒子（2ミクロン）は静水から沈殿するのに数日かかることがある。[46]シルトが水中の汚染物質として現れる現象は沈降として知られている。[47]
20世紀を通じてミシシッピ川によって堆積したシルトは堤防システムにより減少し、ニューオーリンズ周辺のデルタ地帯の保護湿地やバリアー島の消失の一因となった。[48]
バングラデシュ南東部のノアカリ地区では、1960年代に横断ダムが建設され、徐々に「チャール」と呼ばれる新しい土地が形成され始めた。ノアカリ地区は過去50年間で73平方キロメートル（28平方マイル）以上の土地を獲得した。オランダの資金援助を受けて、バングラデシュ政府は1970年代後半に古いチャールの開発を支援し始め、それ以来、道路、暗渠、堤防、サイクロンシェルター、トイレ、池の建設、入植者への土地の分配など、複数の機関による事業に発展した。2010年秋までに、このプログラムにより約100平方キロメートル（20,000エーカー）が21,000世帯に割り当てられる予定である。[49]
都市部の河川におけるシルトの主な発生源は、建設活動による土壌の撹乱です。[50]農村部の河川におけるシルトの主な発生源は、農地の耕作による浸食、[51] 森林の皆伐または焼畑処理です。[52]
文化
ナイル川岸の肥沃な黒いシルトは再生の象徴であり、エジプトの神 アヌビスと関連している。[53] [54]
参照
ウィキメディア・コモンズには、シルトに関連するメディアがあります。
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