シルト
風で運ばれたシルトの列、ノースウェスト準州、カナダ

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、または水と懸濁した堆積物として存在します。シルトは通常、乾燥すると粉状になり、湿ると可塑性を失います。シルトは前歯に付着すると、舌で粒状として感じられます（粘土粒子と混ざっている場合でも）。

シルトは一般的な物質であり、現代の泥の平均的な45%を占めています。多くの河川デルタや風によって堆積した堆積物に見られ、特に中央アジア、中国北部、北米で多く見られます。シルトは、非常に暑い気候（砂嵐における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、シルトは侵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、ダムコアに不適切な黄土が使用されたことが原因とされており、シルト質土壌の液状化は重大な地震災害となります。風や水に運ばれるシルトは、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、シルトが粘土鉱物ではなく石英でできた細粒の堆積物物質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ほとんどの堆積粒子は壊れた石英粒子で構成されており、実際にはこれらの定義の間には良い一致があります。[ 5 ]

1/16 mmまたは63ミクロンという上限サイズは、肉眼で識別できる最小の粒子に相当します。[ 8 ]これは、堆積物中の粒子サイズ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な意味を持つことを示唆しています。[ 5 ]上で述べたように、2～4ミクロンの下限は、主に砕けた石英粒子から主に粘土鉱物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つのサイズの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、野外で粘土と可塑性や凝集性の欠如、そして粒径によって区別することができます。シルト粒子は、歯の間にサンプルを置くと特にザラザラとした感触を与えるほど大きいです。 [ 7 ]粘土サイズの粒子は歯の間に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用いて実験室でより正確に測定されます。[ 10 ]シルト粒子の鉱物組成は、10ミクロンという小さな粒径については岩石顕微鏡で測定できます。 [ 11 ]

不飽和シルトは、石灰岩の空隙や空隙部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過して空隙部に堆積する際に堆積します。[ 12 ]

定義

ASTM米国試験材料規格: 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、湿潤状態では可塑性がほとんどなく、空気乾燥すると凝集性がほとんど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を基準としています。[ 15 ]シルトという用語は、砂や粘土を多く含み、シルトサイズの粒子を含む物質、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あり、世界中に10兆兆（10の33乗）個のシルト粒子が存在す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存在します。バングラデシュは、ガンジス川デルタのシルト堆積物に大きく覆われています。シルトは中国北部、中央アジア、北米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稀です。[ 16 ]

シルトは河川水中に懸濁した状態でよく見られ、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マトリックスに豊富に存在する。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、薄い葉理、塊、または岩石全体に分散した状態で見られることが多い。葉理は粘土からシルトを選別する弱い流れの中で堆積したことを示唆し、塊は糞便ペレットとして起源を持つことを示唆する。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と考えられる。[ 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を通してよく見られますが、特に第四紀の層に多く見られるようです。これは、第四紀特有の氷河作用と極寒の気候条件によってシルトの堆積が促進されたためと考えられます。 [ 5 ]シルトは、特に氷河作用によって生成された場合、ロックフラワーまたは氷河ミールと呼ばれることがあります。 [ 20 ]氷河から流出す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

スウェーデン、ブラスタッドの畑から泥を運ぶ小川

シルトの形成に関する単純な説明は、岩石が砂利と砂に分解する小規模な過程の直接的な延長であるというものです。 [ 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状態）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ます。[ 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 ]野外観察と比較されてきました。これらの研究は、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ことを示していますが、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を示しています。[ 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か、または堆積岩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、母岩の地殻変動によって生じるだけでなく、石英の高低転移によっても生じます。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、冷却する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が含まれる：[ 5 ]

  • 低品位変成岩から、当初はシルト大の粒子が侵食されたものです。
  • 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ます。 [ 31 ]霜による破砕[ 32 ]や塩害[ 33 ]などのプロセスを経て生成されます。これにより、10～30ミクロンの大きさのシルト粒子が生成され、その大きさは苔状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試験片の結晶化。

実験室実験では、様々なシルト生成メカニズムの有効性に関して矛盾する結果が得られています。これは、一部の実験で鉱脈石英やペグマタイト石英が使用されたためと考えられます。どちらの物質も理想的な結晶成長を促進する条件下で形成され、花崗岩中の石英粒子に見られるモス欠陥を欠いている可能性があります。そのため、鉱脈石英からのシルト生成はどのようなメカニズムによっても非常に困難ですが、花崗岩石英からのシルト生成は様々なメカニズムによって容易に進行します。[ 5 ]しかし、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と考えられます。[ 24 ]

シルト堆積物（黄土、主にシルトからなる土壌[ 34 ]など）はアジアや北アメリカの氷河地域または山岳地帯に関連していると思われるため、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。高アジアはシルトの主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とバングラデシュの肥沃な土壌、中央アジアと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を生成するのに非常に効率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、高い生産率と堆積・保存に適した環境が融合し、砂漠よりも氷河性気候が有利になっていることにあるかもしれない。[ 37 ]

氷河作用や寒冷風化作用に伴う黄土は、粒径分布によって温暖地域に伴う黄土と区別できる可能性がある。氷河黄土の典型的な粒径は約25ミクロンである。砂漠黄土には、より大きな粒子とより小さな粒子が含まれており、砂嵐で生成された微細シルトと、砂生成時に生じた微細粒子の尾部に相当する粗いシルトが含まれると考えられる。[ 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、侵食に対して非常に脆弱です。[ 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、土壌構造を良好に保ち、少量含まれるシルトサイズの他の鉱物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は断たれ、ナイル川デルタの肥沃度は低下しています。[ 38 ]

黄土は湿ると強度が低下する傾向があり、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、湿ると崩壊する開放構造を持っています。[ 39 ]生粘土（氷河の粉砕から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困難な問題です。[ 40 ]

ティトンダムの決壊は、ダムのコアにスネーク川の氾濫原の黄土を使用したことが原因とされている。[ 41 ]黄土はダムのコアに使用するには可塑性に欠けるが、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十分に理解されていなかった。[ 5 ]

シルトは可塑性に乏しいため、強い地震の際に液状化しやすい。そのため、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生じる可能性が懸念されている。[ 42 ] [ 43 ]

環境への影響

ドイツのアイヒホルストにある沈泥湖

シルトは水中で容易に運搬され[ 44 ] 、塵となって空気によって長距離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呼ばれる。[ 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のために減少し、ニューオーリンズ周辺のデルタ地帯の保護湿地と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、堆積物が徐々に「チャール」と呼ばれる新たな土地を形成し始めました。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ました。バングラデシュ政府はオランダの資金援助を受け、1970年代後半から古いチャールの開発支援を開始し、その後、複数の機関が協力して道路、暗渠、堤防、サイクロンシェルター、トイレ、池の建設、そして入植者への土地分配を行うようになりました。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（2万エーカー）の土地が2万1000世帯に割り当てられる予定です。[ 49 ]

都市部の河川におけるシルトの主な発生源は、建設工事による土壌の撹乱である。[ 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ある。[ 52 ]

文化

ナイル川の岸辺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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