أكثر

13.5: تدخل الإنسان مع الشواطئ - علوم الأرض

13.5: تدخل الإنسان مع الشواطئ - علوم الأرض


التعرية المستمرة وترسب الرواسب الساحلية هي عملية طبيعية تتشكل وتختفي مع تغير مستوى سطح البحر والظروف الأخرى. لذلك من وجهة نظرنا ، غالبًا ما نرى الطبيعة العابرة للساحل كتهديد لأنشطتنا ، ونتيجة لذلك قمنا بتطوير عدد من الطرق لمحاولة التأثير على عملية التآكل ، عادةً من خلال استقرار صعب، أو بناء هياكل لوقف تدفق الرمال. في حين أن بعض هذه الجهود كانت ناجحة ، إلا أن العديد من الجهود الأخرى قد فاقمت المشكلة بالفعل ، كما سنرى أدناه.

الأربية (أو groynes) هي حواجز مبنية بشكل عمودي على الشاطئ (الشكل ( PageIndex {1} ) متبقى). تم بناء الأربية لمقاطعة النقل لمسافات طويلة وحبس الرمال في أعلى الفخذ ، وهو ما تفعله جيدًا. لكن في اتجاه مجرى الفخذ يتم قطع مصدر الرمل البديل ، بينما يستمر إزالة الرمال ، لذلك يمكن أن يصبح التآكل أكثر وضوحًا في هذا الجانب من الفخذ. لمنع هذا التآكل ، يجب بناء الفخذ الآخر في اتجاه مجرى الأول ، مما يؤدي بعد ذلك إلى خلق مشاكل التآكل الخاصة به ، مما يؤدي إلى الفخذ الآخر ، وما إلى ذلك. في النهاية ، قد يصبح الشاطئ مغطى بسلسلة من الأربية ، تسمى أ مجال الفخذ، تحاول جميعها تثبيت التدفق الطبيعي للرمل (الشكل ( PageIndex {1} ) حق).

الأرصفة تشبه الأربية الأطول ، وغالبًا ما يتم بناؤها لحماية أفواه الموانئ لمنعها من الامتلاء بالرمل. ولأنها أطول من ذلك ، فإنها يمكن أن تحبس رملًا أكثر من الأربية ، ويمكنها أيضًا أن تساهم في زيادة التآكل على جانب المصب (الشكل ( PageIndex {2} )). إذا تراكمت كمية كبيرة من الرمال في أعلى المنبع ، فيمكن أن تنتشر عبر الرصيف وإلى مصب الميناء ، وفي هذه الحالة قد يحتاج الرصيف إلى التمديد.

حواجز الأمواج هي جدران يتم بناؤها عادة بالتوازي مع الشاطئ. ليس الغرض منها بالضرورة التدخل في نقل الرواسب ، ولكن بدلاً من ذلك حماية المناطق الواقعة خلفها من حركة الأمواج الشديدة ، لذلك غالبًا ما يتم نشرها عند مصب الميناء ، أو لحماية القوارب في حقل الإرساء. لكن حواجز الأمواج لها تأثير غير مقصود على توزيع الرواسب. يستمر النقل على الشاطئ في نقل الرمال على طول الشاطئ ، ولكن بمجرد أن يخترق حاجز الأمواج ، فإن عدم وجود حركة الأمواج يقطع التدفق ، وتستقر الرمال وتتراكم. ينمو الشاطئ خلف كاسر الأمواج ، حتى يتم توصيلهما في النهاية (الشكل ( PageIndex {3} )). مع توقف النقل البري ، يمكن أن يحدث تآكل متزايد في اتجاه مجرى كاسر الأمواج.

رصيف سانتا مونيكا

يوفر الشاطئ حول رصيف سانتا مونيكا في كاليفورنيا مثالًا جيدًا على تأثيرات حواجز الأمواج على الشاطئ الرملي. تم إنشاء كاسر الأمواج في أوائل ثلاثينيات القرن الماضي لحماية الرصيف والقوارب التي ترسو بالقرب منه. بعد البناء ، أصبح الشاطئ الذي كان مستقيماً مرة واحدة أوسع بكثير خلف حاجز الأمواج حيث تراكمت الرمال في غياب حركة الأمواج القوية (أسفل اليسار). الآن بعد أن توقف حاجز الأمواج في مكانه ، اختفى الانتفاخ في الخط الساحلي ، وأصبح الشاطئ أكثر استقامة مرة أخرى (تحت اليمين).

متبقى؛ صورة جوية لرصيف سانتا مونيكا وحاجز الأمواج من عام 1936 (بإذن من أرشيف صور مكتبة سانتا مونيكا العامة / صور سبنس الجوية). حق؛ رصيف سانتا مونيكا في عام 2011 (© JCS، CC BY-SA 3.0، via Wikimedia Commons).

جدران البحر شيدت في الجزء العلوي من منطقة الأمواج ، حيث تتصادم الأمواج على الشاطئ. تم تصميم الجدران كحاجز بين الأمواج والشاطئ ، لمنع تآكل الأرض (الشكل ( PageIndex {4} )). غالبًا ما يتم استخدامها في الممتلكات المواجهة للشاطئ لمنع تقويض الأرض الموجودة أسفل المنزل بواسطة الأمواج. ومع ذلك ، كما هو الحال مع الأشكال الأخرى للاستقرار الصعب التي ناقشناها ، فإن الجدران البحرية لا تخلو من عواقبها البيئية الخاصة. يمكن أن يؤدي الإطلاق المفاجئ لطاقة الأمواج على جدار بحري إلى حدوث اضطراب ، مما يؤدي إلى تقويض الرواسب الموجودة في قاعدة الجدار مما يؤدي إلى تآكلها. علاوة على ذلك ، على الساحل الطبيعي الأكثر نعومة ، يتم امتصاص بعض طاقة الأمواج أو تبديدها ، ولكن مع وجود جدار بحري صلب تنعكس معظم طاقة الأمواج ، مما يؤدي إلى تيارات شاطئية أقوى وتآكل أسرع. في العديد من الأماكن التي تم فيها بناء الجدران البحرية ، أصبحت الشواطئ أكثر حدة ، وزادت معدلات التعرية ، مع احتمال انهيار الأسوار البحرية جنبًا إلى جنب مع كل ما تدعمه. ولهذا السبب ، تعمل بعض المجتمعات الساحلية على إنهاء بناء الجدار البحري تدريجياً لمحاولة العودة إلى جبهات شاطئية أكثر طبيعية.


الفصل 18 ملخص

يمكن تلخيص الموضوعات التي تم تناولها في هذا الفصل على النحو التالي:

18.1 طبوغرافيا قاع البحر يبلغ عمق المحيطات حوالي 4000 متر في المتوسط ​​، ولكن لديها أيضًا مجموعة واسعة من السمات الطوبوغرافية ، بما في ذلك الجروف القارية الضحلة ، والمنحدرات القارية ، والتلال المستمرة المرتبطة بتباعد الصفائح ، والعديد من الجبال البحرية المعزولة ، والأودية العميقة تحت الماء في مناطق الانغماس.
18.2 جيولوجيا القشرة المحيطية تتشكل معظم القشرة المحيطية أثناء انتشار قاع البحر وتتميز بوسائد البازلت ، والسدود المغطاة بألواح ، وأجسام الجابرو ، والجابرو ذي الطبقات ، والصخور فوق المافية ذات الطبقات. أقدم أجزاء قاع البحر يزيد عمرها عن 200 مليون مللي متر ، لكن معظم قاع البحر يقل عمره عن 100 مليون مللي أمبير. الجبال البحرية شائعة وجميعها تقريبًا براكين ، مرتبطة بأعمدة الوشاح أو الانغماس أو عمليات أخرى. في المناطق الاستوائية ، تميل جزر المحيط إلى أن تكون محاطة بالشعاب الكربونية.
18.3 رواسب قاع البحر يغطي قاع البحر كله تقريبًا رواسب صغيرة وصخور رسوبية ، مشتقة إما من تآكل القارات أو من العمليات البيولوجية البحرية. تسود الرواسب الطينية ، بعضها خشن إلى حد ما ، على الرفوف والمنحدرات. يتم توزيع الطين الأصلي عبر قاع البحر ، ولكن في المناطق التي تزدهر فيها الكائنات المكونة للكربونات أو السيليكا ، من المرجح أن تهيمن الكربونات أو نازات السيليكا على الرواسب. تتشكل هيدرات الميثان ، المشتقة من التحلل البكتيري للمواد العضوية ، داخل الرواسب على الرفوف والمنحدرات.
18.4 مياه المحيطات يحتوي متوسط ​​مياه المحيط على حوالي 35 جم / لتر من الملح ، يتكون معظمه من الكلور والصوديوم ، ولكنه يشمل أيضًا المغنيسيوم والكبريت والكالسيوم. مستويات الملوحة هي الأعلى في المناطق الاستوائية حيث يكون التبخر أكبر. تتراوح درجات حرارة سطح البحر من أقل من 0 درجة مئوية عند القطبين إلى أكثر من 25 درجة مئوية في المناطق الاستوائية. تيارات المحيط المفتوح ، والتي تدور عمومًا في اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي وعكس اتجاه عقارب الساعة في الجنوب ، لها أهمية حاسمة في إعادة توزيع الحرارة على الأرض. تعد تيارات أعماق المحيط ، مدفوعة بالاختلافات في الكثافة ، جزءًا أساسيًا آخر من نظام إعادة توزيع الحرارة. التغييرات في الأنماط الحالية أو الكثافة لها آثار كبيرة على المناخ العالمي.

1. ما هو أصل الرواسب التي تتكون منها الأرفف القارية؟ لماذا الأرفف على الساحل الشرقي لأمريكا الشمالية أوسع بكثير من تلك الموجودة على الساحل الغربي؟

2. خنادق المحيطات في بعض مناطق الاندساس ضحلة نسبيًا. ما هو أحد تفسير هذا؟

3. ما هي المكونات الصخرية الرئيسية للقشرة المحيطية ، وكيف تتكون هذه الصخور؟

4. بالرجوع إلى الشكل 18.7 ، حدد عمر أقدم قاع بحر في المحيط الهندي.

5. اشرح لماذا تميل الرواسب الأرضية الخشنة نسبيًا (مثل الرمل) إلى التراكم بالقرب من القارات ، في حين أن الطين الأصلي منتشر في جميع أنحاء قاع المحيط.

6 - على الرغم من أن الطين منتشر على نطاق واسع في المحيطات ، في بعض المناطق ، يهيمن الطين على رواسب أعماق البحار ، بينما يغلب عليها في مناطق أخرى رواسب الكربونات أو السيليكا. لماذا توجد هذه الاختلافات؟

7. اشرح سبب غياب رواسب الكربونات من أعمق أجزاء المحيطات.

8. ما هو مصدر الكربون الموجود في رواسب هيدرات الميثان في قاع البحر؟

9. أين هي أكثر أجزاء المحيطات ملوحة؟ لماذا ا؟

10. اشرح سبب وجود مياه سطح البحر ذات الكثافة الأكبر في شمال المحيط الأطلسي ، كما هو موضح في هذه الخريطة.

[SE بعد: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/3/31/SeaSurfaceDensity.jpg]

11. ما نوع التيارات المحيطية الناتجة عن المياه الكثيفة نسبيًا في شمال المحيط الأطلسي؟

12. كيف تؤثر تيارات المحيطات المفتوحة على الأنماط المناخية العامة على الأرض؟


الفصل 17 الشواطئ

بعد قراءة هذا الفصل واستكمال التدريبات فيه والإجابة على الأسئلة في النهاية ، يجب أن تكون قادرًا على:

  • لخص العوامل التي تتحكم في تكوين الموجات والسمات المهمة للموجات
  • اشرح كيف ينزعج الماء تحت الموجة وكيف يؤثر ذلك على سلوك الأمواج عند اقترابها من الشاطئ
  • وصف أصول التيارات البحرية والانجراف بعيد الشاطئ
  • اشرح سبب تأثر بعض السواحل بالتعرية أكثر من غيرها ووصف تكوين سمات التعرية الساحلية ، بما في ذلك الأكوام والأقواس والمنحدرات ومنصات القطع الموجي
  • اشرح عملية استقامة السواحل
  • لخص أصول الشواطئ ، والبصاق ، وقضبان البايموث ، والتومبولوس ، والجزر الحاجزة
  • وصف أصول الشعاب الكربونية
  • شرح الآليات المختلفة لتغير مستوى سطح البحر (eustatic ، isostatic ، و tectonic) والآثار المترتبة على العمليات الساحلية
  • قارن الآثار الإيجابية والسلبية للتدخل البشري مع العمليات الساحلية

الشكل 17.1 شاطئ تشيسترمان بالقرب من توفينو على الساحل الغربي لجزيرة فانكوفر. شريط الرواسب الذي يربط الشاطئ الرئيسي بالجزيرة الصخرية هو تومبولو. [تصوير تود بيرنز ، مستخدمة بإذن من تشيسترمان بيتش ب و ب]

يحب معظم الناس الشواطئ. إنهم يحبون الإطلالات البانورامية على المحيط ، ويحبون الشواطئ الرملية على البحيرات الصافية ، ويحبون السباحة وركوب الأمواج والخروج في القوارب ، ويحبون مشاهدة الأمواج العملاقة وهي تصطدم بالشواطئ الصخرية. في حين أن فهم العمليات الساحلية ليس ضروريًا للتمتع بالمناطق الساحلية ، إلا أنه يمكن أن يجعل وقتنا هناك أكثر إثارة للاهتمام. لكن فهم العمليات الساحلية أمر بالغ الأهمية للأشخاص الذين يعيشون بالقرب من الساحل ، أو أولئك الذين يرغبون في قضاء الكثير من الوقت هناك ، لأنه من أجل أن نكون آمنين ونتجنب الضرر الذي يلحق بالبنية التحتية ، نحتاج إلى معرفة كيفية عمل العمليات الساحلية. نحتاج أيضًا إلى فهم العمليات من أجل تجنب بعض العواقب المحتملة للتغييرات التي قد نرغب في إجرائها في المناطق الساحلية.


81 13.5 الفيضانات

تختلف مستويات تصريف المجاري بشكل كبير اعتمادًا على الوقت من السنة وعلى التغيرات المحددة في الطقس من سنة إلى أخرى. في كندا ، تُظهر معظم الجداول تباينًا في التصريف مشابهًا لتنوع نهر Stikine في شمال غرب قبل الميلاد ، كما هو موضح في الشكل 13.24. يتمتع نهر Stikine بأدنى مستويات تصريف في أعماق الشتاء عندما تستمر ظروف التجمد في معظم أنحاء حوض الصرف الخاص به. يبدأ التفريغ في الارتفاع ببطء في شهر مايو ، ثم يرتفع بشكل كبير خلال أواخر الربيع وأوائل الصيف مع ذوبان الثلوج في فصل الشتاء. بالنسبة للسنة الموضحة ، كان الحد الأدنى للتصريف على نهر Stikine 56 م 3 / ثانية في مارس ، وكان الحد الأقصى 37 مرة أعلى ، 2470 م 3 / ث ، في مايو.

الشكل 13.24 الاختلافات في تصريف نهر Stikine خلال عام 2013. [SE من البيانات في Water Survey of Canada ، Environment Canada ، http://www.ec.gc.ca/rhc-wsc/]

تظهر الجداول في المناطق الساحلية في جنوب كولومبيا البريطانية نمطًا مختلفًا تمامًا عن تلك الموجودة في معظم أنحاء البلاد لأن أحواض الصرف الخاصة بها لا تظل مجمدة تمامًا ولأنها تتلقى الكثير من الأمطار (بدلاً من الثلج) خلال فصل الشتاء. عادةً ما يكون لنهر Qualicum في جزيرة فانكوفر أعلى مستويات تصريف في يناير أو فبراير وأدنى مستوياته في أواخر الصيف (الشكل 13.25). في عام 2013 ، كان الحد الأدنى للتصريف 1.6 م 3 / ث ، في أغسطس ، وكان الحد الأقصى 34 مرة أعلى ، 53 م 3 / ث ، في مارس.

الشكل 13.25 الاختلافات في تصريف نهر Qualicum خلال عام 2013. [SE من البيانات في Water Survey of Canada ، Environment Canada ، http://www.ec.gc.ca/rhc-wsc/]

عندما يزداد تصريف التيار ، فإن كلا من مستوى الماء (المسرح) وتزداد السرعة أيضًا. تصبح التيارات المتدفقة بسرعة موحلة ويتم نقل كميات كبيرة من الرواسب في حالة تعليق وعلى طول مجرى النهر. في الحالات القصوى ، يصل مستوى المياه إلى أعلى ضفاف الجدول (حجم مرحلة البنك الكامل، انظر الشكل 13.17) ، وإذا ارتفع أكثر ، فإنه يغمر التضاريس المحيطة. في حالة الجداول الناضجة أو القديمة ، يمكن أن يشمل ذلك مساحة شاسعة من الأرض المسطحة نسبيًا المعروفة باسم سهل الفيضان ، وهي المنطقة التي عادة ما تكون مغطاة بالمياه أثناء الفيضان الكبير. نظرًا لأن رواسب الأنهار الدقيقة تترسب في السهول الفيضية ، فهي مناسبة بشكل مثالي للزراعة ، وبالتالي تشغلها المزارع والمساكن ، وفي كثير من الحالات ، البلدات أو المدن. هذه البنية التحتية معرضة بشدة للأضرار الناجمة عن الفيضانات ، والأشخاص الذين يعيشون ويعملون هناك معرضون للخطر.

تتعرض معظم الجداول في كندا لخطر الفيضانات في أواخر الربيع وأوائل الصيف عندما ترتفع تصريفات التيار استجابةً لذوبان الثلوج. في بعض الحالات ، يتفاقم هذا بسبب عواصف الربيع. في السنوات التي يكون فيها الذوبان سريعًا بشكل خاص و / أو تكون عواصف الربيع شديدة بشكل خاص ، يمكن أن تكون الفيضانات شديدة جدًا.

حدثت واحدة من أسوأ الفيضانات في التاريخ الكندي في وادي فريزر في أواخر مايو وأوائل يونيو من عام 1948. كان أوائل ربيع ذلك العام باردًا ، وكانت كتلة الثلج الكبيرة في الداخل بطيئة الذوبان. في منتصف مايو ، ارتفعت درجات الحرارة بسرعة وتسارع الذوبان بفعل هطول الأمطار. ارتفعت مستويات تصريف نهر فريزر بسرعة على مدار عدة أيام خلال أواخر مايو ، وتم اختراق السدود التي تم بناؤها لحماية الوادي في اثني عشر مكانًا. غمرت المياه ما يقرب من ثلث سهل الفيضان ودُمرت العديد من المنازل والمباني الأخرى ، لكن لم تحدث وفيات. تبع فيضان نهر فريزر عام 1948 ، الذي كان الأعلى في القرن الماضي ، مستويات عالية جدًا من الأنهار في عامي 1950 و 1972 ومستويات عالية نسبيًا عدة مرات منذ ذلك الحين ، وآخرها كان عام 2007 (الجدول 13.1). في السنوات التي أعقبت عام 1948 ، تم إنفاق ملايين الدولارات على إصلاح ورفع السدود الحالية وبناء سدود جديدة منذ ذلك الحين كانت الأضرار الناجمة عن الفيضانات في وادي فريزر محدودة نسبيًا.

الجدول 13.1 ترتيب الحد الأقصى لقيم المرحلة والتصريف لنهر فريزر عند هوب بين 1948 و 2008. مستويات التصريف النموذجية حوالي 1000 متر مكعب / ثانية. [من التاريخ في مانرستروم ، 2008 [1]]
مرتبة عام شهر تاريخ المرحلة (م) التفريغ (م 3 / ث)
1 1948 يمكن 31 11.0 15,200
2 1972 يونيو 16 10.1 12,900
3 1950 يونيو 20 9.9 12,500
4 1964 يونيو 21 9.6 11,600
5 1997 يونيو 5 9.5 11,300
6 1955 يونيو 29 9.4 11,300
7 1999 يونيو 22 9.4 11,000
8 2007 يونيو 10 9.3 10,850
9 1974 يونيو 22 9.3 10,800
10 2002 يونيو 21 9.2 10,600

الجدول 13.1 ترتيب الحد الأقصى لقيم المرحلة والتصريف لنهر فريزر عند هوب بين 1948 و 2008. مستويات التصريف النموذجية حوالي 1000 متر مكعب / ثانية. [من التاريخ في مانرستروم ، 2008 [2]]

حدثت فيضانات خطيرة في يوليو عام 1996 في منطقة ساجويني لاك سانت جان في كيبيك. في هذه الحالة ، نتجت الفيضانات عن أسبوعين من الأمطار الغزيرة تبعها يوم واحد من الأمطار الاستثنائية. شهد 19 يوليو / تموز 270 ملم من الأمطار ، وهو ما يعادل هطول الأمطار المعتاد في المنطقة لشهر يوليو بأكمله. نُسبت عشر حالات وفاة إلى فيضانات ساجويني ، وقدرت الخسائر الاقتصادية بنحو 1.5 مليار دولار.

بعد عام واحد فقط من فيضانات ساجويني ، وصل النهر الأحمر في مينيسوتا ونورث داكوتا ومانيتوبا إلى أعلى مستوى له منذ عام 1826. وكما هو معتاد في النهر الأحمر ، كان فيضان 1997 بسبب الذوبان السريع للثلوج. بسبب تدفق النهر من الجنوب إلى الشمال ، يبدأ الفيضان في مينيسوتا ونورث داكوتا ، حيث يبدأ الذوبان في وقت مبكر ، ويتراكم باتجاه الشمال. كان لدى سكان مانيتوبا الكثير من التحذير من أن فيضان 1997 كان قادمًا بسبب حدوث فيضانات شديدة في عدة مواقع على الجانب الأمريكي من الحدود.

بعد فيضان النهر الأحمر عام 1950 ، أنشأت حكومة مانيتوبا قناة حول مدينة وينيبيغ لتقليل احتمالية حدوث الفيضانات في المدينة (الشكل 13.26). عُرفت القناة باسم Red River Floodway ، وقد اكتملت القناة في عام 1964 بتكلفة 63 مليون دولار. منذ ذلك الحين تم استخدامه عدة مرات للتخفيف من الفيضانات في وينيبيغ ، ويقدر أنه وفر عدة مليارات من الدولارات من أضرار الفيضانات. كان الفيضان الهائل في عام 1997 أكثر من اللازم تقريبًا بالنسبة لمجرى الفيضان في الواقع ، كانت كمية المياه المحولة أكبر من السعة المصممة. تم توسيع مجرى الفيضان مؤخرًا بحيث يمكن استخدامه لتحويل المزيد من تدفق النهر الأحمر بعيدًا عن وينيبيغ.

الشكل 13.26 خريطة لمجرى فيضان النهر الأحمر حول وينيبيغ ، مانيتوبا (يسار) ، ومنظر جوي للنهاية الجنوبية (المدخل) لمجرى الفيضان (يمين). [خريطة من http://en.wikipedia.org/wiki/1997_Red_River_Flood#/media/File:Rednorthfloodwaymap.png وصورة من Natural Resources Canada 2012 ، بإذن من هيئة المسح الجيولوجي لكندا (صورة 2000-118 بواسطة GR Brooks). ]

كان الفيضان الأكثر تكلفة في كندا على الإطلاق هو فيضان يونيو 2013 في جنوب ألبرتا. بدأ الفيضان بسبب ذوبان الجليد وتفاقم بسبب هطول أمطار غزيرة في جبال روكي بسبب التدفق الشاذ للهواء الرطب من المحيط الهادئ ومنطقة البحر الكاريبي. في كانمور ، تجاوزت كميات هطول الأمطار 200 ملم في 36 ساعة ، وفي هاي ريفر ، سقط 325 ملم من الأمطار في 48 ساعة.

الشكل 13.27 خريطة المجتمعات الأكثر تضررًا من فيضانات ألبرتا 2013 (باللون البرتقالي) [جنوب شرق]

في أواخر يونيو وأوائل يوليو ، تصريف العديد من الأنهار في المنطقة ، بما في ذلك نهر القوس في بانف ، وكانمور ، وإكسشو ، وأنهار القوس والكوع في كالجاري ، ونهر الأغنام في أوكوتوكس ، ونهر هايوود في هاي ريفر ، وصلت إلى مستويات أعلى من المعتاد بمقدار 5 إلى 10 مرات في ذلك الوقت من العام (انظر التمرين 13.5). غمرت المياه مناطق شاسعة من كالجاري وأوكوتوكس وهاي ريفر وتوفي خمسة أشخاص (انظر الشكلين 13.27 و 13.28). تقدر تكلفة فيضان 2013 بحوالي 5 مليارات دولار. لمزيد من المعلومات حول فيضان القرن في ألبرتا ، تفضل بزيارة: http://www.ec.gc.ca/meteo-weather/default.asp؟lang=En&n=5BA5EAFC-1&offset=2&toc=hide.

/> الشكل 13.28 الفيضانات في كالجاري (21 يونيو ، يسار) وأوكوتوكس (20 يونيو ، على اليمين) أثناء فيضان جنوب ألبرتا 2013 [http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6a/Riverfront_Ave_Calgary_Flood_2013.jpg http : //upload.wikimedia.org/wikipedia/en/9/9b/Okotoks_-_June_20٪2C_2013_-_Flood_waters_in_local_campground_playground-03.JPG]

تمرين 13.5 احتمالية حدوث فيضان على نهر القوس

يوضح الرسم البياني أدناه أعلى تصريف سنويًا بين عامي 1915 و 2014 على نهر بو في كالجاري. باستخدام مجموعة البيانات هذه ، يمكننا حساب فترة التكرار (Ri) لأي مقدار معين من الفيضانات باستخدام المعادلة: Ri = (n + 1) / r (حيث n هو عدد الفيضانات في السجل قيد النظر ، و r هو رتبة الفيضان المعين). هناك بضع سنوات مفقودة في هذا السجل ، والعدد الفعلي لنقاط البيانات هو 95.

أكبر فيضان تم تسجيله على نهر بو خلال تلك الفترة كان في عام 2013 ، 1،840 م 3 / ثانية في 21 يونيو. ري لهذا الفيضان هو (95 + 1) / 1 = 96 عامًا. إن احتمال حدوث مثل هذا الفيضان في أي سنة مقبلة هو 1 / Ri ، وهو 1٪. كان خامس أكبر فيضان قبل بضع سنوات فقط في عام 2005 ، بمعدل 791 م 3 / ثانية. ري لهذا الفيضان هو (95 + 1) / 5 = 19.2 سنة. احتمالية التكرار 5٪.

1. احسب فترة التكرار لثاني أكبر فيضان (1932 ، 1،520 م 3 / ث).

2. ما هو احتمال حدوث فيضان بمقدار 1520 م 3 / ث العام المقبل؟

3. افحص اتجاه 100 عام للفيضانات على نهر بو. إذا تجاهلت الفيضانات الكبرى (المسمى) ، فما هو الاتجاه العام لتصريف الذروة خلال ذلك الوقت؟

[SE، from data at Water Surveys of Canada، Environment Canada، http://wateroffice.ec.gc.ca/search/searchDownload_e.html]

أحد الأشياء التي يعلمنا إياها فيضان نهر بو في عام 2013 هو أننا لا نستطيع التنبؤ بموعد حدوث فيضان أو حجمه ، لذا من أجل تقليل الأضرار والخسائر ، نحتاج إلى الاستعداد. بعض طرق القيام بذلك هي كما يلي:

  • رسم خرائط للسهول الفيضية وعدم البناء داخلها
  • بناء السدود أو السدود عند الضرورة
  • مراقبة الجليد الشتوي والطقس وتصريف التيار
  • إنشاء خطط الطوارئ
  • تثقيف الجمهور
  1. Mannerström، M، 2008، مراجعة شاملة لنهر فريزر في دراسة Hope Flood Flow Hydrology and Flows Scoping، تقرير معد من أجل BC. وزارة البيئة. متاح على: http://www.env.gov.bc.ca/wsd/public_safety/flood/pdfs_word/review_fraser_flood_flows_hope.pdf & crarr
  2. Mannerström، M، 2008، مراجعة شاملة لنهر فريزر في دراسة Hope Flood Flow Hydrology and Flows Scoping، تقرير معد من أجل BC. وزارة البيئة. متاح على: http://www.env.gov.bc.ca/wsd/public_safety/flood/pdfs_word/review_fraser_flood_flows_hope.pdf & crarr

13.5: تدخل الإنسان مع الشواطئ - علوم الأرض

في مسارات DNR فقط. محظور في مكان آخر.

ارجع إلى & quot الاستخدامات التجارية لشورلاين - على وجه التحديد & quot للاستثناءات.

5.13 نقطة منطقة هدسون مارينا

Point Hudson هي منطقة تحتوي على مرسى وجزء من Fleet Marine المملوك للقطاع الخاص ، وتجارة بحرية صغيرة الحجم ، ومنشآت تعليمية غير ربحية موجهة للمياه ، وتجارة تجزئة موجهة نحو المياه ، ومطاعم ، وأماكن إقامة مؤقتة (بما في ذلك مبيت وإفطار ، وفندق) ، والتخييم RV ، وعدد صغير من المكاتب غير الموجهة للمياه ومساحات عمل الحرفيين ، كلها تتمحور حول بوينت هدسون مارينا. على مدار الثلاثين عامًا الماضية ، أصبحت Point Hudson معروفة عالميًا بأنها موطن مهرجان Port Townsend Wooden Boat وموطن الحرفيين والحرفيين البحريين على نطاق صغير وعالي الجودة. يجعل بناة القوارب وصانعو الشراع وتجار تجزئة قوارب الكاياك وغيرهم من المهن والحرفيين البحريين من Point Hudson مكانًا فريدًا حقًا ، وساعدوا في جذب مركز Northwest Maritime. يوفر قرب Point Hudson & rsquos من Northwest Maritime Center فرصة هائلة لتنشيط المنطقة بما يتماشى مع حجمها وشخصيتها. المارينا ومعظم الأراضي في بوينت هدسون مملوكة ومدارة من قبل ميناء بورت تاونسند. في أبريل 2002 ، بعد تأجيره لكيان خاص منذ أبريل 1962 ، تولى الميناء تشغيل ملكية Point Hudson ، والتي تتكون من حوالي 32 فدانًا من المرتفعات ومناطق المد.

يعود تاريخ معظم المباني في منطقة Point Hudson Marina إلى عام 1930 و rsquos عندما تم استخدام Point Hudson كمحطة حجر صحي اتحادية أو من 1940 & rsquos عندما عملت Point Hudson كمحطة لخفر السواحل وقاعدة تدريب للجيش الأمريكي (يشار إليها فيما بعد باسم Point Hudson مباني المحطة) (الملحق د ، خريطة مباني محطة بوينت هدسون). صك الجيش الأمريكي غالبية منطقة Point Hudson District ، بما في ذلك أراضي المد والجزر ، إلى الميناء في عام 1956. على مر السنين خدمت هذه المباني العديد من الأغراض وإعادة استخدامها الإبداعية التكيفية هي واحدة من السمات المميزة لهذه المنطقة. يقع حي Point Hudson داخل منطقة Port Townsend National Landmark التاريخية ، ولكن لم يتم إدراج أي من المباني في السجل الوطني.

مع مشاريع الوصول العام الجارية والمستقبلية المخطط لها ، بما في ذلك 1400 قدم خطي من ممر الشاطئ والمتنزه المخطط للميناء و rsquos حول محيط حوض المرسى والخط الساحلي الشمالي الشرقي ، تتمتع Point Hudson بإمكانية الوصول إلى الخط الساحلي وممرات العرض لكل من Cascades والجبل الأولمبي النطاقات ، وتشمل أيضًا إطلالات مائية على Admiralty Inlet و Port Townsend Bay. تمت استعادة المناظر أيضًا من خلال إزالة Port & rsquos للأسلاك العلوية وأعمدة الهاتف والضباب. الهدف المتمثل في إنشاء وصول عام جديد ومساحة مفتوحة ، للاتصال في النهاية بالمتنزه في مرسى Boat Haven ، يدعم الرؤية في خطة City & rsquos Urban Waterfront Plan وينعكس في المخطط الشامل لتحديثات تحسينات المرفأ ، الذي اعتمده الميناء في عام 2003 كما أن الميناء في طور إعادة التأهيل الكامل للمرسى الحالي. يتأثر الوصول البصري من خلال وضع المركبات الترفيهية في RV Park التي يديرها الميناء. يوفر RV Park وصولًا ترفيهيًا إلى الخط الساحلي لعدد كبير من الأشخاص ، ومع ذلك ، لأغراض هذا البرنامج الرئيسي ، لا يعتبر التخييم RV استخدامًا للاستمتاع بالمياه. أفاد مسؤولو الميناء أن صافي الإيرادات من RV Park يحافظ حاليًا على Point Hudson قابلة للاستمرار ماليًا ، مما يدعم التنمية الموجهة للمياه بالدخل الذي تولده. تدرك المدينة أن التحسين الحقيقي لقيمة الموائل والوظيفة البيئية يمكن أن ينتج عن أجزاء من مناطق الكثبان الرملية بالقرب من البصاق الرمل التي يتم استعادتها إلى المزيد من الظروف الطبيعية ، مع إنشاء مناطق عازلة للأنواع المحلية للبصق الرملي وحمايتها من الدوس. الهدف هو تحقيق الاستعادة البيئية للنقطة الشرقية.

الغرض من التعيين البيئي & ldquoPoint Hudson Marina & rdquo هو توفير مجموعة متنوعة من الاستخدامات الموجهة للمياه والاستخدامات المحدودة الأخرى المناسبة لوجود مرسى تقليدي صغير الحجم ، والتجارة البحرية والاستخدام الحرفي والعمومي لـ Point Hudson ، مما يؤدي إلى إنشاء شخصية بوينت هدسون. يسعى هذا التصنيف إلى تعزيز إعادة الاستخدام التكيفية للمباني القائمة ومزيج من الاستخدامات المعتمدة على المياه والمتعلقة بالمياه المتوافقة مع الطابع التاريخي للمنطقة. لتعزيز الحفظ التاريخي وتشجيع زيادة الوصول العام والاستعادة البيئية للنقطة الشرقية ، تستوعب هذه المنطقة أيضًا مزيجًا من الاستخدامات الموجهة للمياه والاستخدامات المحدودة الأخرى التي تعزز إعادة الاستخدام التكيفي وتتوافق مع الطابع التاريخي والبحري للمنطقة .

تعد أهداف قانون إدارة الخط الساحلي & rsquos المتمثلة في زيادة الوصول إلى الشواطئ مع الحفاظ على المناظر الخلابة وحماية واستعادة المباني والمواقع والمناطق التي لها قيمة تاريخية أو ثقافية أو علمية أو تعليمية أهدافًا ذات أولوية في منطقة Point Hudson District.

في 19 ديسمبر 1994 ، اعتمدت مدينة بورت تاونسند وميناء بورت تاونسند من خلال القرار المشترك 94-148 ستة أهداف من مسودة خطة بوينت هدسون الرئيسية لتوجيه أنشطة التخطيط والتطوير المستقبلية في بوينت هدسون. تم دمج هذه الأهداف المشتركة في هذا البرنامج الرئيسي (انظر سياسات الإدارة العامة (1-6) أدناه).

يشمل تصنيف منطقة Point Hudson Marina District الموانئ والممتلكات الخاصة التي يشغلها مرسى Point Hudson والاستخدامات المرتبطة بها بما في ذلك التجارة البحرية والاستخدام التعليمي البحري وخدمة الزوار التجارية والترفيهية والمرسى.

يشمل تعيين البيئة في Point Hudson Marina District (& ldquoPoint Hudson District & rdquo):

1. المنطقة الواقعة جنوب شرق هدسون بلاس وشرق شارع جاكسون بما في ذلك البصق والمرسى باتجاه الأرض من علامة المياه المرتفعة العادية.

2. كل الكتل 93 والنصف الشرقي لكلا الكتلتين 52 و 45 ، بلات من Port Townsend Original Townsite ، تقع شرق شارع مونرو وجنوب شارع فرانكلين على اليابسة من علامة المياه المرتفعة العادية.

3. الممتلكات التي تشمل موقع Northwest Maritime Center ، بلوك 4 من Port Townsend Original Townsite ، يحدها شارع مونرو من الغرب ومرسى بوينت هدسون من الشرق ، بما في ذلك الأجزاء التي تم إخلاؤها من شارعي ووتر وجاكسون.

4. خريطة التسميات البيئية الواردة في الملحق أ تصور بيانيا هذه المنطقة.

بوينت هدسون هو مرسى تاريخي راسخ ويستخدم بشكل أساسي في التجارة البحرية ذات التوجه المائي والأنشطة التجارية والتعليمية البحرية والترفيهية المحدودة. تختلف الاستخدامات في Point Hudson عن الاستخدامات السكنية في الشمال وتركز المنطقة على الاستخدامات الموجهة للمياه بدلاً من الاستخدامات التجارية الأكثر عمومية الموجودة في منطقة الواجهة البحرية التاريخية. تقع منطقة Point Hudson District داخل منطقة Port Townsend National Landmark التاريخية.

تتمثل الأهداف الأساسية لهذه المنطقة في تحقيق مستوى عالٍ من إعادة تأهيل المباني القائمة ، وتجديد المرسى ، وحماية الموارد البيئية الساحلية واستعادتها ، وتعزيز الوصول العام للشاطئ ، وعرض التاريخ البحري لميناء تاونسند ورسكووس ، والأعمال التجارية البحرية الصغيرة ، وخدمات الزوار و طابع خاص على الواجهة البحرية.

يتمثل التحدي في إيجاد طرق للحفاظ على سلامة District & rsquos ، والشخصية والجدوى الاقتصادية لدعم البنية التحتية اللازمة والتحسينات العامة دون تحسين غير مبرر وإزاحة التجارة البحرية والاستخدامات التعليمية البحرية.

يجب أن يرتكز تطوير وإعادة تأهيل المباني القائمة على المبادئ التالية:

1. السماح بالتغييرات التطورية المتزايدة للمباني الحالية واستخدامات السواحل ، بدءًا من أنماط الاستخدام الحالية.

2. الاحتفاظ بالفرص طويلة الأجل للاستخدامات المائية ، مثل زيادة الاستخدامات البحرية ، والمؤسسات التعليمية والأماكن العامة.

3. تنسيق التخطيط طويل المدى مع وسط المدينة ، لا سيما في مجالات حركة المركبات والمشاة ، ودخول الزوار ، وتحقيق مجموعة واسعة من الاستخدامات والأنشطة والمعالم السياحية.

4. تنسيق مرافق القوارب والأنشطة البحرية مع ملاذ القوارب لتعظيم الفرص لمجتمع القوارب الترفيهية والتجارية.

5. ندرك أن بوينت هدسون هو موقع فريد من نوعه على الواجهة البحرية في الشمال الغربي وبوابة مهمة في بورت تاونسند.

وفقًا للقرار 94-148 ، توفر الأهداف العامة التالية الأساس للتخطيط داخل Point Hudson:

1. يجب أن تكون Point Hudson ذاتي الدعم المالي.

2. حماية الطبيعة الصغيرة الحجم.

3. توفير درجة عالية من الوصول / الاستخدام العام.

4. الحفاظ على الطابع التاريخي.

5. تشجيع التجارة البحرية والاستخدامات المائية.

6. المحافظة على الممتلكات في الميناء / الملكية العامة.

شجع إزالة RVs من Point Hudson ، خاصة فيما يتعلق بهذه النقطة ، من خلال السماح بإعادة الاستخدام التكيفي في المباني القائمة والتطوير المتوافق الجديد الذي سيولد عائدات بديلة كافية للميناء لضمان بقاء Point Hudson ذاتي الدعم المالي. كجزء من الخطة المتكررة ومراجعة الكود والتعديلات المنصوص عليها في GMA (RCW 36.70A.130) ، قم بتقييم حالة Point Hudson بشكل دوري وحدد ما إذا كانت لوائح الاستخدام والتطوير الخاصة بـ Point Hudson تحقق التأثير المطلوب.

العمل مع Port of Townsend لتحديد فرص الاستعادة مثل حفرة Point Hudson الرملية ومنطقة عازلة مناسبة لحماية واستعادة الوظائف البيئية ، بما يتوافق مع أهداف الحماية البيئية والاستعادة لهذا البرنامج الرئيسي. إن إزالة المشاة والحيوانات الأليفة وتطفل السيارات من المنطقة القريبة من البصاق الرمل من شأنه أن يسهل تعزيز الوظائف البيئية لتلك الميزة الديناميكية للأرض والبحر ، ويعزز حماية أنواع الطيور مثل إوز البرانت الأسود.

Limit the size and total square footage of restaurants in order to protect Point Hudson&rsquos small&ndashscale character and emphasize marine-trades as the priority uses in this district.

Recognize the unique character of Point Hudson&rsquos sub-districts:

أ. Point Hudson East Subdistrict (See Shoreline Designations Map Appendix A). This area includes buildings and open spaces that date from the 1930&rsquos. Water-oriented uses and a limited number of nonconforming uses (the latter includes a number of visitor serving uses) that are compatible with the historic character of the buildings have successfully evolved in this subdistrict. The former lessee of Point Hudson did not encourage the rehabilitation and reuse of existing buildings and minor modifications to these buildings are necessary to achieve the historic preservation goals of the community. No additional R.V. spaces should be permitted in Point Hudson. Limited new development and adaptive reuse of existing buildings should be allowed within the Point Hudson East Subdistrict to encourage public access and open space and to facilitate the revitalization and rehabilitation of existing buildings.

ب. Maritime Heritage Corridor Subdistrict (See Shorelines Designation Map Appendix A). This area, which includes the NWMC site, should continue to support the majority of the marine trades and other water-dependent and water-related uses located in Point Hudson, because of its proximity to the marina and haul-out and because of the buildings&rsquo suitability for small scale marine trades use. Limited water-enjoyment uses are also appropriate uses in this subdistrict. Non-water-oriented uses should be limited to minor portions of development housing a mix of uses. 2

ج. Marina Subdistrict (See Shorelines Designation Map Appendix A). This area should be dedicated to water-dependent, water-related and public access uses only. Design and operation of the marina should support upland marine trades. Although the marina is primarily for transient boaters, its historic use of harboring liveaboards during the &ldquooff season&rdquo is expected to continue.

Encourage and support small-scale marine trades in Point Hudson. water-dependent and water-related uses are priority uses in Point Hudson.

Increase opportunities for marine-oriented educational, public, and non- profit uses.

Recognize the significance of Point Hudson to local Native American Tribes and allow for temporary use of the shorelines for ceremonial and seasonal use. The area north of the Commander&rsquos House may be an appropriate location for historic interpretation and additional public access uses.

Preserve Point Hudson&rsquos historic character. Encourage adaptive reuse of existing buildings. Require new structures to be designed in a manner that is compatible with Point Hudson&rsquos historic character. Encourage the rehabilitation of the original Point Hudson East buildings through adaptive reuse. Limit exterior modifications to those necessary for life/safety improvements, building code compliance, historic restoration of buildings, or public access improvements. Allow additions necessary to accommodate water-oriented and adaptive reuse of existing buildings.

Maintain a high degree of public access within the shoreline jurisdiction at Point Hudson (e.g., the beach trail along the shoreline). Keep Point Hudson pedestrian friendly and support development of a water walk/esplanade around the marina and along the northeast shoreline to create new public access and open space. Encourage public access amenities that are designed to respect and preserve ecological functions, native vegetation, and the natural character of the shoreline.

Public view corridors in Point Hudson identified in Appendix B should be protected and enhanced through appropriate design (e.g., modulation of building heights and massing).

Keep on-site parking small scale and consistent with the provisions of PTMC Chapter 17.72 for property within the National Register Historic Overlay District and ADA requirements. Locate parking to efficiently serve multiple uses. Provide convenient pedestrian access from more distant parking areas. New or enlarged parking areas should be located outside of shoreline jurisdiction. Parking for festivals and events should be discouraged in the unimproved shoreline areas of Point Hudson. Encourage transportation, parking, and pedestrian systems to be coordinated with a comprehensive downtown system of parking and transit services.

Retain the small-scale character of Point Hudson.

Recognize Point Hudson is a unique site within the Pacific Northwest and is the marine gateway into downtown Port Townsend for many transient visitors arriving by boat, and provides access to downtown for a variety of tenants, visitors and residents.

Work in collaboration with the Port of Port Townsend to help keep Point Hudson financially self-supporting.

Encourage the Port to work with the marine trades to manage the marina in a way that best supports adopted land use designations noting the direct connection between operation of the marina and the success of upland water-dependent and water-related uses.

Continue to coordinate long-term planning with the historic commercial downtown, particularly in the areas of parking, pedestrian circulation, visitor access (transient moorage), and achieving a broad spectrum of water-oriented uses, activities, and attractions.

Encourage the Port of Port Townsend, City of Port Townsend, and other agencies and non-profit entities, as appropriate, to research and implement a long-term stewardship strategy to manage and oversee revitalization of Point Hudson.

Water-oriented uses are priority uses in this district.

Except as otherwise provided, the total area of all restaurants shall be limited to 11,000 gross square feet in the Point Hudson District. Any single restaurant shall be limited to a maximum of 3,500 gross square feet (excluding decks).

Temporary festival activities are permitted uses within this district provided said use and all associated structures and parking are located on previously disturbed areas (i.e., undeveloped areas along Admiralty Inlet should be protected). Temporary activities may qualify for an exemption from a Substantial Development Permit (See Chapter 10).

Point Hudson East sub-district (see map Appendix A page 8)

The following development, uses and activities are permitted within this subdistrict:

أ. Water-dependent, water-related, and non-commercial water-enjoyment uses

ب. Commercial water-enjoyment uses (e.g. restaurants) in existing buildings

ج. Public access uses, including construction of accessory buildings that promote public access (such as restrooms and gazebos), and

أنا. Adaptive reuses (see Table 5.13-1 for list of allowable adaptive reuses other unlisted non-water-oriented uses may be allowed by conditional use) in the following eligible buildings, provided they do not exceed the listed percentages: Hospital (30%) Main Building (30%) Shower Building (30%).

ثانيا. Modifications/additions to allow water-oriented uses or adaptive reuse of existing structures may be permitted as follows:

1.) Exterior modifications limited to those necessary for life/safety improvements and/or compliance with building codes are permitted.

2.) Additions of 10% or less of the existing square footage are permitted.

3.) Additions of greater than 10% of the existing square footage may be permitted as a conditional use.

ه. The number of RV camping spaces and the square-footage devoted to this use shall be limited to the 48 spaces in existence upon adoption of this SMP update (February 14, 2007). The RV spaces waterward of Hudson Street may be relocated to areas landward of Hudson Street with approval of a Substantial Development Permit provided there is no increase in the number of spaces or square-footage. RV spaces displaced by any future development of the parade ground shall not be replaced/relocated.

F. Transient accommodations are allowed in the Commander&rsquos House.

Unlisted non-water-oriented uses may be permitted as a conditional use subject to the provisions for adaptive reuse in DR 5.13.4 (c) above.

Maritime Heritage Corridor subdistrict (see map Appendix A).

The following developments, uses and activities are permitted within this sub-district:

ج. One new development containing a mix of uses at the existing Landfall site provided that the total square footage of restaurants in this subdistrict is limited to 4000 gross square feet and that non- water-oriented uses are: (1) limited to those listed as mixed use (M/U) in Table 5.13-1, (2) do not exceed 20% of the structure, and (3) are compatible with adjacent water-oriented uses and public access improvements.

The following uses/activities may be permitted as a conditional use:

أ. Minor expansion of existing non-water-oriented uses (i.e., transient accommodations/caretaker&rsquos residence at the Pilot House may be allowed as a conditional use.

ب. Exterior modifications are permitted, limited to those necessary for life/safety improvements and/or compliance with building codes.

Marina sub-district (see map).

This area allows only water-dependent, water-related and public access uses. See table below.

Point Hudson Subdistricts: Permitted Conditional and Prohibited Uses and Developments

The following table summarizes the Point Hudson subdistricts and the water-oriented and non-water-oriented uses allowed in each:

Permitted if Adaptive Reuse of Eligible Building

Permitted in structures containing a mix of uses

W/O: Permitted if the use is water-oriented

Maritime Heritage Corridor

Apparel and other finished products manufacture and assembly

Percentage limitations apply: 30% for listed eligible buildings in Point Hudson East subdistrict 20% for mixed used development.

Boat building and related products manufacture

PTMC 17.22.030, Marine-related and manufacturing bulk, dimensional and density requirements. Height per 17.28 PTMC.

Custom, art and craft work

Electrical and electronic goods manufacture and assembly

For example, marine-radio assembly/repair

Small-scale marine-related products manufacture, fabrication and assembly


13 2.4 Silicate Minerals

The vast majority of the minerals that make up the rocks of Earth’s crust are silicate minerals. These include minerals such as quartz, feldspar, mica, amphibole, pyroxene, olivine, and a great variety of clay minerals. The building block of all of these minerals is the silica tetrahedron, a combination of four oxygen atoms and one silicon atom. These are arranged such that planes drawn through the oxygen atoms form a tetrahedron (Figure 2.6). Since the silicon ion has a charge of +4 and each of the four oxygen ions has a charge of –2, the silica tetrahedron has a net charge of –4.

In silicate minerals, these tetrahedra are arranged and linked together in a variety of ways, from single units to complex frameworks (Figure 2.9). The simplest silicate structure, that of the mineral olivine, is composed of isolated tetrahedra bonded to iron and/or magnesium ions. In olivine, the –4 charge of each silica tetrahedron is balanced by two divalent (i.e., +2) iron or magnesium cations. Olivine can be either Mg2SiO4 or Fe2SiO4, or some combination of the two (Mg,Fe)2SiO4. The divalent cations of magnesium and iron are quite close in radius (0.73 versus 0.62 angstroms [1] ). Because of this size similarity, and because they are both divalent cations (both have a charge of +2), iron and magnesium can readily substitute for each other in olivine and in many other minerals.

Tetrahedron Configuration Example Minerals
Isolated (nesosilicates) Olivine, garnet, zircon, kyanite
Pairs (sorosilicates) Epidote, zoisite
Rings (cyclosilicates) Tourmaline
Single chains (inosilicates) Pyroxenes, wollastonite
Double chains (inosilicates) Amphiboles
Sheets (phyllosilicates) Micas, clay minerals, serpentine, chlorite
3-dimensional structure Framework (tectosilicates) Feldspars, quartz, zeolite

Figure 2.9 Silicate mineral configurations. The triangles represent silica tetrahedra.

تمارين

Exercise 2.3 Make a Tetrahedron

Cut around the outside of the shape (solid lines and dotted lines), and then fold along the solid lines to form a tetrahedron.

If you have glue or tape, secure the tabs to the tetrahedron to hold it together. If you don’t have glue or tape, make a slice along the thin grey line and insert the pointed tab into the slit.

If you are doing this in a classroom, try joining your tetrahedron with others into pairs, rings, single and double chains, sheets, and even three-dimensional frameworks.

In olivine, unlike most other silicate minerals, the silica tetrahedra are not bonded to each other. They are, however, bonded to the iron and/or magnesium as shown on Figure 2.10.

Figure 2.10 A depiction of the structure of olivine as seen from above. The formula for this particular olivine, which has three Fe ions for each Mg ion, could be written: Mg0.5Fe1.5SiO4.

As already noted, the +2 ions of iron and magnesium are similar in size (although not quite the same). This allows them to substitute for each other in some silicate minerals. In fact, the common ions in silicate minerals have a wide range of sizes, as shown in Figure 2.11. All of the ions shown are cations, except for oxygen. Note that iron can exist as both a +2 ion (if it loses two electrons during ionization) or a +3 ion (if it loses three). Fe 2+ is known as ferrous iron. Fe 3+ is known as ferric iron. Ionic radii are critical to the composition of silicate minerals, so we’ll be referring to this diagram again.

Figure 2.11 The ionic radii (effective sizes) in angstroms, of some of the common ions in silicate minerals

The structure of the single-chain silicate pyroxene is shown on Figures 2.12 and 2.13. في pyroxene, silica tetrahedra are linked together in a single chain, where one oxygen ion from each tetrahedron is shared with the adjacent tetrahedron, hence there are fewer oxygens in the structure. The result is that the oxygen-to-silicon ratio is lower than in olivine (3:1 instead of 4:1), and the net charge per silicon atom is less (–2 instead of –4), since fewer cations are necessary to balance that charge. Pyroxene compositions are of the type MgSiO3, FeSiO3, and CaSiO3, or some combination of these. Pyroxene can also be written as (Mg,Fe,Ca)SiO3, where the elements in the brackets can be present in any proportion. In other words, pyroxene has one cation for each silica tetrahedron (e.g., MgSiO3) while olivine has two (e.g., Mg2SiO4). Because each silicon ion is +4 and each oxygen ion is –2, the three oxygens (–6) and the one silicon (+4) give a net charge of –2 for the single chain of silica tetrahedra. In pyroxene, the one divalent cation (2+) per tetrahedron balances that –2 charge. In olivine, it takes two divalent cations to balance the –4 charge of an isolated tetrahedron.

The structure of pyroxene is more “permissive” than that of olivine — meaning that cations with a wider range of ionic radii can fit into it. That’s why pyroxenes can have iron (radius 0.63 Å) or magnesium (radius 0.72 Å) or calcium (radius 1.00 Å) cations.

Figure 2.12 A depiction of the structure of pyroxene. The tetrahedral chains continue to left and right and each is interspersed with a series of divalent cations. If these are Mg ions, then the formula is MgSiO3. Figure 2.13 A single silica tetrahedron (left) with four oxygen ions per silicon ion (SiO4). Part of a single chain of tetrahedra (right), where the oxygen atoms at the adjoining corners are shared between two tetrahedra (arrows). For a very long chain the resulting ratio of silicon to oxygen is 1 to 3 (SiO3).

تمارين

Exercise 2.4 Oxygen Deprivation

The diagram below represents a single chain in a silicate mineral. Count the number of tetrahedra versus the number of oxygen ions (yellow spheres). Each tetrahedron has one silicon ion so this should give the ratio of Si to O in single-chain silicates (e.g., pyroxene).

The diagram below represents a double chain in a silicate mineral. Again, count the number of tetrahedra versus the number of oxygen ions. This should give you the ratio of Si to O in double-chain silicates (e.g., amphibole).

في amphibole structures, the silica tetrahedra are linked in a double chain that has an oxygen-to-silicon ratio lower than that of pyroxene, and hence still fewer cations are necessary to balance the charge. Amphibole is even more permissive than pyroxene and its compositions can be very complex. Hornblende, for example, can include sodium, potassium, calcium, magnesium, iron, aluminum, silicon, oxygen, fluorine, and the hydroxyl ion (OH – ).

في mica structures, the silica tetrahedra are arranged in continuous sheets, where each tetrahedron shares three oxygen anions with adjacent tetrahedra. There is even more sharing of oxygens between adjacent tetrahedra and hence fewer charge-balancing cations are needed for sheet silicate minerals. Bonding between sheets is relatively weak, and this accounts for the well-developed one-directional cleavage (Figure 2.14). Biotite mica can have iron and/or magnesium in it and that makes it a ferromagnesian silicate mineral (like olivine, pyroxene, and amphibole). Chlorite is another similar mineral that commonly includes magnesium. في muscovite mica, the only cations present are aluminum and potassium hence it is a non-ferromagnesian silicate mineral.

Figure 2.14 Biotite mica (left) and muscovite mica (right). Both are sheet silicates and split easily into thin layers along planes parallel to the sheets. Biotite is dark like the other iron- and/or magnesium-bearing silicates (e.g., olivine, pyroxene, and amphibole), while muscovite is light coloured. (Each sample is about 3 cm across.)

Apart from muscovite, biotite, and chlorite, there are many other sheet silicates (أو phyllosilicates), which usually exist as clay-sized fragments (i.e., less than 0.004 mm). These include the clay minerals kaolinite, illite, و smectite, and although they are difficult to study because of their very small size, they are extremely important components of rocks and especially of soils.

All of the sheet silicate minerals also have water in their structure.

Silica tetrahedra are bonded in three-dimensional frameworks in both the feldspars و quartz. These are non-ferromagnesian minerals — they don’t contain any iron or magnesium. In addition to silica tetrahedra, feldspars include the cations aluminum, potassium, sodium, and calcium in various combinations. Quartz contains only silica tetrahedra.

The three main feldspar minerals are potassium feldspar, (a.k.a. K-feldspar or K-spar) and two types of plagioclase feldspar: albite (sodium only) and anorthite (calcium only). As is the case for iron and magnesium in olivine, there is a continuous range of compositions (solid solution series) between albite and anorthite in plagioclase. This is because the calcium and sodium ions are almost identical in size (1.00 Å versus 0.99 Å). Any intermediate compositions between CaAl2Si3ا8 and NaAlSi3ا8 can exist (Figure 2.15). This is a little bit surprising because, although they are very similar in size, calcium and sodium ions don’t have the same charge (Ca 2+ versus Na+). This problem is accounted for by corresponding substitution of Al 3+ for Si 4+ . Therefore, albite is NaAlSi3ا8 (one Al and three Si) while anorthite is CaAl2Si2ا8 (two Al and two Si), and plagioclase feldspars of intermediate composition have intermediate proportions of Al and Si. This is called a “coupled-substitution.”

The intermediate-composition plagioclase feldspars are oligoclase (10% to 30% Ca), andesine (30% to 50% Ca), labradorite (50% to 70% Ca), and bytownite (70% to 90% Ca). K-feldspar (KAlSi3ا8) has a slightly different structure than that of plagioclase, owing to the larger size of the potassium ion (1.37 Å) and because of this large size, potassium and sodium do not readily substitute for each other, except at high temperatures. These high-temperature feldspars are likely to be found only in volcanic rocks because intrusive igneous rocks cool slowly enough to low temperatures for the feldspars to change into one of the lower-temperature forms.

Figure 2.15 Compositions of the feldspar minerals

في quartz (SiO2), the silica tetrahedra are bonded in a “perfect” three-dimensional framework. Each tetrahedron is bonded to four other tetrahedra (with an oxygen shared at every corner of each tetrahedron), and as a result, the ratio of silicon to oxygen is 1:2. Since the one silicon cation has a +4 charge and the two oxygen anions each have a –2 charge, the charge is balanced. There is no need for aluminum or any of the other cations such as sodium or potassium. The hardness and lack of cleavage in quartz result from the strong covalent/ionic bonds characteristic of the silica tetrahedron.

تمارين

Exercise 2.5 Ferromagnesian Silicates?

Silicate minerals are classified as being either ferromagnesian or non-ferromagnesian depending on whether or not they have iron (Fe) and/or magnesium (Mg) in their formula. A number of minerals and their formulas are listed below. For each one, indicate whether or not it is a ferromagnesian silicate.

Mineral معادلة Ferromagnesian Silicate?
olivine (Mg,Fe)2SiO4
pyrite FeS2
plagioclase CaAl2Si2ا8
pyroxene MgSiO3
hematite Fe2ا3
orthoclase KAlSi3ا8
quartz SiO2
Mineral Formula* Ferromagnesian Silicate?
amphibole Fe7Si8ا22(OH)2
muscovite ك2Al4 Si6Al2ا20(OH)4
magnetite Fe3ا4
biotite ك2Fe4Al2Si6Al4ا20(OH)4
dolomite (Ca,Mg)CO3
garnet Fe2Al2Si3ا12
serpentine Mg3Si2ا5(OH)4

*Some of the formulas, especially the more complicated ones, have been simplified.


Human interference on soft cliff retreat: examples from Christchurch Bay, UK

Human interference in soft coastal cliff retreat causes problems worldwide. Building defences alters the sediment budget, frequently causing a sediment deficit down-drift resulting in increased retreat rates. Subsequently, undefended shorelines become set back from protection works, often causing excessive and unexpected land and infrastructure loss, prompting defence extensions. Down-drift of groynes, this is known as the terminal groyne effect. From case studies, this paper determines the effects of human interference on soft cliffs, and investigates excessive land loss and likely future coastal response.

Using 10.5 km of soft cliffs in Christchurch Bay, UK as a study region, a historical shoreline analysis from the mid 19th century to the present day was undertaken. Detailed analysis was conducted at three case study sites to determine whether retreat rates had increased down-drift after the construction of protection works. After defence construction, increased retreat occurred at all three sites, albeit for only a few hundred metres down-drift, as propagation was limited owing to a headland or large sediment volumes. Set-backs can lead to artificial headland formation, making the coast more challenging and costly to defend. Shoreline management plans advocating protection or realignment should take account of natural features to enhance engineering design and reduce excess land loss.


شاهد الفيديو: طريقة معرفة الطبقات الأرضية الجيولوجية الهشة الصلبة الرطبة