Encyclopædia Britannica, Inc.See all videos for this article
Sedymentacja, w naukach geologicznych, proces osadzania się materiału stałego ze stanu zawieszenia lub roztworu w płynie (zwykle powietrzu lub wodzie). W szerokim rozumieniu obejmuje również osady z lodu lodowcowego oraz te materiały, które gromadzą się pod wpływem samego impulsu grawitacji, jak w przypadku osadów talusowych, czyli nagromadzeń gruzu skalnego u podstawy klifów. Termin ten jest powszechnie stosowany jako synonim petrologii osadowej i sedymentologii.
Fizyka najbardziej powszechnego procesu sedymentacji, osadzania się cząstek stałych z płynów, jest znana od dawna. Równanie prędkości osiadania sformułowane w 1851 roku przez G.G. Stokesa jest klasycznym punktem wyjścia do wszelkich dyskusji na temat procesu sedymentacji. Stokes wykazał, że końcowa prędkość osadzania się kul w cieczy jest odwrotnie proporcjonalna do lepkości cieczy i wprost proporcjonalna do różnicy gęstości cieczy i ciała stałego, promienia kul oraz siły grawitacji. Równanie Stokesa jest jednak słuszne tylko dla bardzo małych sfer (poniżej 0,04 milimetra średnicy) i dlatego zaproponowano różne modyfikacje prawa Stokesa dla cząstek niesferycznych i cząstek o większych rozmiarach.
Żadne równanie prędkości osiadania, jakkolwiek słuszne, nie zapewnia wystarczającego wyjaśnienia nawet podstawowych właściwości fizycznych osadów naturalnych. Wielkość ziaren elementów klastycznych oraz ich sortowanie, kształt, zaokrąglenie, struktura i upakowanie są wynikiem złożonych procesów związanych nie tylko z gęstością i lepkością ośrodka płynnego, ale także z prędkością translacyjną płynu osadzającego, turbulencją wynikającą z tego ruchu oraz szorstkością podłoża, po którym się porusza. Procesy te są również związane z różnymi właściwościami mechanicznymi przemieszczanych materiałów stałych, czasem trwania transportu osadów oraz innymi mało zrozumiałymi czynnikami.
Sedymentacja jest ogólnie rozpatrywana przez geologów pod względem tekstury, struktury i zawartości skamieniałości w osadach składowanych w różnych środowiskach geograficznych i geomorficznych. Podjęto ogromne wysiłki w celu rozróżnienia osadów kontynentalnych, przybrzeżnych, morskich i innych w zapisie geologicznym. Klasyfikacja środowisk i kryteria ich rozpoznawania są nadal przedmiotem ożywionych dyskusji. Analiza i interpretacja starożytnych osadów została rozwinięta dzięki badaniom współczesnej sedymentacji. Ekspedycje oceanograficzne i limnologiczne rzuciły wiele światła na sedymentację w Zatoce Meksykańskiej, Morzu Czarnym i Morzu Bałtyckim, a także w różnych ujściach rzek, jeziorach i basenach fluwialnych we wszystkich częściach świata.
Chemiczna sedymentacja jest rozumiana w kategoriach zasad i praw chemicznych. Chociaż słynny chemik fizyczny J.H. van’t Hoff zastosował zasady równowagi fazowej do problemu krystalizacji solanek i pochodzenia złóż soli już w 1905 r., niewiele wysiłku włożono w zastosowanie chemii fizycznej do problemów sedymentacji chemicznej. Ostatnio jednak zaczęto badać rolę potencjału redoks (wzajemnej redukcji i utleniania) oraz pH (kwasowość-alkaliczność) w wytrącaniu wielu osadów chemicznych, a także wznowiono wysiłki w celu zastosowania znanych zasad termodynamiki do pochodzenia złóż anhydrytu i gipsu, do chemii tworzenia dolomitu oraz do problemu kamieni żelazistych i pokrewnych osadów.
Geochemik rozważa również proces sedymentacji w kategoriach chemicznych produktów końcowych. Dla niego sedymentacja jest jak gigantyczna analiza chemiczna, w której podstawowe składniki krzemianowej skorupy ziemskiej są oddzielane od siebie w sposób podobny do tego, jaki uzyskuje się w trakcie ilościowej analizy materiału skalnego w laboratorium. Wyniki tego chemicznego frakcjonowania nie zawsze są doskonałe, ale ogólnie rzecz biorąc, wyniki są nadzwyczaj dobre. Frakcjonowanie geochemiczne, które rozpoczęło się w czasach prekambryjskich, doprowadziło do ogromnej akumulacji sodu w morzu, wapnia i magnezu w wapieniach i dolomitach, krzemu w żwirach macierzystych i piaskowcach ortokwarcytowych, węgla w węglanach i osadach węglanowych, siarki w siarczanach macierzystych, żelaza w skałach żelazistych itd. Chociaż segregacja magmowa w niektórych przypadkach doprowadziła do powstania skał monomineralnych, takich jak dunit i piroksenit, żaden proces magmowy ani metamorficzny nie dorównuje procesowi sedymentacji w skutecznej izolacji i koncentracji tych i innych pierwiastków.