Что такое дефляция и корразия

Общая геология

Глава 11. Геологическая деятельность ветра

Ветер является одним из важных геологических агентов, изменяющих лик Земли. Он производит геологическую работу повсеместно, но весьма неравномерно. Работа ветра будет намного интенсивней там, где отсутствует растительность и горные породы непосредственно соприкасаются с атмосферой. Такими районами являются пустынные и полупустынные районы, а также высокие горные хребты и плато. Пустыни характеризуются аридным климатом, в котором количество осадков не превышает 25 см в год, но чаще гораздо меньше.

Распространены пустыни вдоль 30° северной и южной широт, там, где наблюдается нисходящий поток вертикальной циркуляции воздуха и где близповерхностные ветры направлены к северу и к югу. Нисходящий поток в атмосфере увеличивает плотность воздуха и нагревает его, позволяя удерживать в нем больше водяного пара. Испарение воды с поверхности земли в сухом, жарком воздухе так велико, что в нисходящем воздушном потоке почти не образуются облака и не бывает осадков. Противоположная ситуация складывается в приэкваториальной зоне, где поднимающийся вверх воздух расширяется и охлаждается, теряя влагу. Поэтому в этой зоне всегда мощная кучевая облачность и обильные осадки. То есть пояс высокой влажности разделяет на Земле две пустынные зоны, приуроченные к 30° северной и южной широт. Однако не все пустыни приурочены строго к этим зонам. Важным фактором являются горные хребты, на одной стороне которых наблюдаются обильные осадки в связи с поднимающимся вверх влажным и теплым воздухом, а на другой дождей нет, т. к. происходит сильное испарение в результате сжатия нисходящего потока воздуха и его нагревания. Такими примерами являются пустыни Невада и Северная Аризона в США, Гималаи. Бóльшая дистанция от океана — еще один фактор развития пустынь, как, например, в центральных районах Китая.

Ветер и пылевые бури. В греческих мифах богом ветра был Эол, поэтому и геологические процессы, связанные с деятельностью ветра, называются эоловыми.

Перенос ветром тонких пылеватых частиц фиксируется на больших расстояниях. Так, пыль от бурь в Сахаре отмечена на восточном побережье США во Флориде, на о. Барбадос. В 1993 г. обсерватории Пекина зарегистрировали тонкий материал из Северной Африки и Аравии. Пыльные бури в Монголии поставляют материал в Японию и на острова Тихого океана и т. д., причем этот перенос осуществляется струйными течениями на высоте 9–12 км.
В Евразии отмечается устойчивый северо-восточный перенос пылеватого материала. Наиболее мощная за последние 20 лет пылевая буря, возникшая в апреле 2001 г. в Монголии в пустыне Гоби, за несколько дней достигла Китая, Кореи и Японии, а частицы, несомые ветром, обрушились на западное побережье США всего через неделю. Пыльные бури в Ставропольском крае за считаные дни уносят десятки тысяч тонн культивированной плодородной почвы. Существуют районы, в которых ветер каждый год дует с постоянной силой длительное время. Так, в марте-апреле в Северной Африке 50 дней дует жаркий ветер из пустынь — хамсин. В это время даже аэропорты прекращают работу, видимость падает до нескольких метров, а в воздухе висит песчаная пыль и удушающе жарко. Сухой и жаркий северо-восточный континентальный пассат — харматан переносит пыль из области Сахель в Атлантический океан, где жаркий воздух, насыщенный сахарской пылью, поднимается над влажным морским воздухом океана и переносится на тысячи километров на запад на высотах от 1,5 до 3,5 км. Тяжелые частицы выпадают в океан, а более легкие — достигают Североамериканского континента. Пыль из Сахары попадает и в Европу, когда над ней или над Средиземным морем резко падает атмосферное давление и туда устремляется горячий и сухой воздух — сирокко — из Африки. Интересно отметить, что концентрация твердых частиц в воздушных потоках холодных эпох четвертичного времени была выше, чем в современной эпохе. Анализ керна льда, взятого в Антарктиде, показал, что во время максимума последнего оледенения,

18 тыс. лет назад, концентрация пыли была в 20 раз выше по сравнению с нынешней.

В южных районах США каждый год возникают торнадо, или смерчи, — штопорообразное закручивание воздушных струй со сверхзвуковой скоростью в центре смерча. Подобное торнадо не только разрушает все постройки на своем пути, но и отрывает куски горной породы, перенося их на большое расстояние.

Геологическая работа ветра состоит из нескольких основных процессов: 1) разрушение горных пород — дефляция и корразия; 2) транспортировка материала; 3) аккумуляция материала.

11.1. Дефляция и корразия

Под дефляцией понимается выдувание рыхлых, дезинтегрированных горных пород с поверхности Земли, а корразией называется обтачивание выступов горных пород твердыми частицами, переносимыми потоками и воздушными струями в приземном слое. Этот процесс напоминает действие пескоструйного аппарата, которым чистят каменные здания (рис. 11.1).

Рис. 11.1. Разрушение и аккумуляция сыпучего материала при эоловых процессах.
I — корразия. Песчинки, перемещающиеся ветром путем сальтации (прыжками),
обтачивают выступы горных пород. II.А — образование бархана.
1 — ветер; 2 — песок; 34° — угол естественного откоса сыпучих тел — подветренный склон;
Б — перемещение бархана — пунктир; 3 — зона ветровой эрозии песка.
III — образование котловин выдувания: 1 — ветер; 2 — песок;
3 — увлажненный грунт; 4 — котловино выдувание

Дефляция проявляется там, где дуют сильные ветры, в своеобразных аэродинамических трубах — узких горных долинах, ущельях, например в Джунгарских воротах — долине между Джунгарским Алатау на западе и горами Барлык и Майли на востоке. В такой «трубе» создается сильная тяга воздуха и переносится не только песок, но и мелкие камешки, размером до 1–3 см. Постоянные процессы выдувания — дефляции — приводят к постепенному углублению долин или узостей.

Дефляция проявляется в пустынных районах, в которых сдувается слой сухих рыхлых отложений, расположенных на более влажных. Выдувание приводит к формированию глубоких котловин, как, например, в Ливийской пустыне в Северной Африке, где впадина Каттара площадью около 18 тыс. км 2 имеет глубину 134 м ниже уровня моря.
И таких дефляционных впадин и котловин много в различных пустынях. Ветер выдувает мелкие обломки и песок из всех трещин в скальных выступах, делая их рельефнее. Дефляция углубляет также любые искусственные выемки, например колеи автомашин, следы трактора и т. д. Легко выдуваются лессовые породы, в которых образуются глубокие, до 20–30 м, ущелья.

Если в толще пород, подверженных дефляции, присутствуют более плотные стяжения или конкреции, то после выдувания рыхлого материала они остаются как бы отпрепарированными, рельефно выделяясь на местности.

На дне бессточных котловин часто скапливается соль, кристаллизация которой разрыхляет почву. А затем этот очень рыхлый слой, напоминающий «пух», сдувается каждый год, и котловина углубляется на 5–7 см. И так повторяется ежегодно.

Корразии подвергаются все выступы горных пород, причем более мягкие участки, менее сцементированные, углубляются быстрее, чем плотные, и тогда образуются ячейки, ниши, углубления неправильной формы. Любое уплотнение со временем становится выпуклой формой. Поскольку переносимый ветром песчаный материал движется над самой поверхностью земли, не выше 2 м, а чаще до 0,5 м, обтачивание происходит в нижней части выступов пород. Поэтому часто формируются столбы и пирамиды — «каменные истуканы» с тонкой «шейкой» в основании и расширением вверху. Иногда образуются качающиеся камни, когда между двумя глыбами остается одна точка соприкосновения.

Если в пустынных районах много камней, то эти камни постепенно обтачиваются, коррадируются летящим песком, и при этом образуется отшлифованная поверхность. Камень может по каким-либо причинам перевернуться, и тогда обтачивается и полируется уже другая грань. Так образуются вентифакты, или драйкантеры, — трехгранные отшлифованные обломки горных пород (рис. 11.2).

Рис. 11.2. Образование драйкантеров (вентифактов):
1 — ветер; 2 — переворачивание камня;
3 — перемещающийся песок обтачивает и полирует поверхность камня

Эоловый перенос материала. Существуют два способа эолового переноса: 1) сальтация и 2) волочение, перетекание.

Сальтация — это перемещение песчинок прыжками (см. рис. 11.2). Песчинка, поднятая ветром, ударяется в песок, выбивает из него еще песчинки и т. д. Сальтация происходит при довольно сильном ветре и действует по типу цепной реакции.

В других случаях песок под действием ветра «перетекает». Песчинки медленно перекатываются, «волокутся» по неровностям рельефа. Чем сильнее ветер, тем большего размера песчинки вовлекаются в этот процесс. Песок как бы струится, напоминая движение воды.

При сильных бурях вверх подскакивают даже камни небольшого размера и галька, которая таким способом также перемещается на большое расстояние. Способность ветра к транспортировке песка зависит от его скорости и степени турбулентности. В процессе движения все песчинки сортируются по удельному весу и окатываются. Песчинки приобретают матовый оттенок и округлую форму.

11.2. Аккумуляция эолового материала

Переносимые ветром частицы пыли, «перетекающие» пески, подброшенные ураганом обломки и гальки где-то должны накапливаться, формируя толщи эоловых отложений. Пыль, вулканический пепел и мельчайший песок, унесенные ветром на большие расстояния, в конце концов осядут на землю и войдут в состав морских, озерных и континентальных отложений. Но основная масса песка, образовавшегося при выветривании, разрушении и дефляции горных пород, образует накопления вблизи этих мест, т. е. в пустынях, на морских побережьях, в низовьях речных долин, причем современные эоловые отложения рыхлые, т. к. они не успели сцементироваться из-за сухого жаркого климата и отсутствия воды.

Наибольшее количество песка аккумулируется в пустынях, где он состоит преимущественно из кварцевых зерен, как минерала наиболее устойчивого к химическому выветриванию. Происхождение песка в основном речное, т. е. песок пустынь — это перевеваемые аллювиальные отложения, т. к. тысячи лет назад климат в районах современных пустынь был более влажным, там текли реки и существовала растительность.

Ветер непрерывно перемещает песчаные массы, формируя своеобразный рельеф, свойственный только пустыням. Пожалуй, наиболее типичной формой рельефа являются барханы — скопления песка, имеющие в плане форму сплющенного полумесяца с двумя «рогами», обращенными в сторону дующего ветра. В поперечном разрезе бархан — это асимметричный холм, с пологим, длинным наветренным склоном и крутым в 34° (угол естественного откоса сыпучих тел), подветренным. Песок перемещается вверх по пологому склону и скатывается с крутого, поэтому гребень у бархана острый. Барханы достигают в высоту 30–35 м, и когда их много, то они напоминают застывшие волны (рис. 11.3).

Нередко барханы группируются в цепи длиной 10–20 км, расположенные перпендикулярно преобладающим ветрам, а иногда размещаются поодиночке. На поверхности наветренных склонов барханов образуется мелкая эоловая рябь, как на воде.

Кроме барханов в песчаных пустынях развиты валы — длинные, но неширокие скопления песка с пологими склонами. Высота гряд достигает 200 м, а длина — нескольких километров. В плане они похожи на вытянутые капли. Понижения между валами подвергаются дефляционным процессам, и тонкий материал выдувается из них, углубляя продольную котловину (рис. 11.4).

Рис. 11.4. Схема развития основных форм рельефа оголенных песков (по Б. А. Федоровичу):
1 — барханная лепешка (щитовидная дюна); 2 — эмбриональный бархан;
3 — молодой бархан; 4 — полулунный бархан; 5 — парный бархан;
6 — барханная цепь; 7 — крупная комплексная барханная цепь;
8 — групповой бархан, переходящий в продольную ветру барханную гряду;
9 — барханная продольная гряда с диагональными ребрами; 1
0 — крупная продольная гряда с комплексными диагональными ребрами

Грядово-ячеистые песчаные формы возникают при соединении песчаными перемычками гряд барханов.

Кучевые формы рельефа образуются за какими-либо препятствиями — скалами, глыбами горных пород, кустарниками. Разбросаны они беспорядочно и острым концом направлены по ветру.

Существуют и другие типы песчаных аккумулятивных форм, обусловленных перемещением песков под влиянием ветра, скорость которого достигает десятков метров в год. Движущиеся пески наступают на поселения, перекрывают дороги, сельскохозяйственные поля. В древнем Египте знаменитый сфинкс, храмовые комплексы Луксор, Карпак, Дондура и др. были почти полностью погребены под песками и откопаны только в прошлом веке.

На морских побережьях, в долинах и дельтах крупных рек за счет развевания аллювиальных отложений формируются песчаные формы рельефа — дюны. Они похожи на барханы, имеют параболическую форму и также передвигаются под влиянием преобладающих ветров.

Пылеватые частицы осаждались на поверхность Земли эоловым путем, т. е. из воздушной среды. По минеральному составу в лессах преобладают кварц, полевые шпаты и гидрослюды. Все лессовые покровы относятся к четвертичному периоду. Происхождение лессовых пород может быть как эоловым (в основном), так и делювиальным, пролювиальным и аллювиальным.

Важнейшим свойством лессовых пород является их просадочность, т. е. способность деформироваться либо при увлажнении, либо под действием нагрузки. Отсюда понятно, что инженерная геология уделяет лессовым породам особое внимание и проблема просадочности насчитывает не одно десятилетие.

Пустыни объединяются в типы на основании того, преобладает ли в них дефляция или разные способы аккумуляции рыхлого материала.

Каменистые (скальные) пустыни, или гаммады, представляют собой развалы горных пород, группы скал, практически лишенных рыхлых, сыпучих отложений, которые уносятся процессами дефляции. Каменистая пустыня с гравийной поверхностью — рег (Алжирская Сахара), а с галечниковой поверхностью — так называемый серир (Ливия, Египет). В таких довольно мрачных пустынях камни покрыты черным налетом. Такое впечатление, что их покрыли лаком. Этот «пустынный загар» образуется потому, что очень сильное испарение в сухом жарком климате подтягивает вверх влагу по капиллярам в зоне аэрации, которая содержит растворенные железомарганцевые окислы, выпотевающие на поверхности камней.

Аккумулятивные пустыни бывают различными по своему характеру. Преобладают песчаные пустыни — кумы в Средней Азии или эрги в Африке. Всем известны пустыни Каракумы (черные пески), Кызылкум (красные пески), Сахара, Атакама, Калахари и др. Все эти пустыни обладают своеобразным рельефом из барханов, гряд, бугров и валов. Песок, слагающий поверхность пустынь, непрерывно движется, хотя его мощность составляет всего несколько десятков метров, реже 100–200 м (рис. 11.5).

Рис. 11.5. Одиночные барханы в пустыне

Глинистые пустыни, или такыры, как правило, возникают на месте высохших озер. Поверхность таких пустынь исключительно ровная, покрыта глинистой растрескавшейся коркой. Идеальная ровная поверхность в США используется на высохшем озере Бонневиль для заездов автомашин на побитие рекордов скорости (рис. 11.6).

Рис. 11.6. Т акыр — глинистая пустыня

Солончаковые пустыни, или шоры, располагаются в местах преобладания лессовых отложений и характеризуются обычно сильно развитой овражной сетью, не оставляющей в таких пустынях ровного места.

Рис. 11.7. Ветровая рябь на поверхности песка.
Узбекистан (фото З. Виноградова)

Чтобы замедлить или прекратить наступление пустынь, их надо закрепить растительностью, вырастить которую в условиях безводной пустыни нелегко. Кроме того, нужно создать преграды на пути ветрового переноса материала, нужно ослабить ветер, разделив его плотный поток на более мелкие струи. Для этого выдвигают щиты, стенки, которые, впрочем, могут быть довольно быстро засыпаны песком.

В наши дни опустыниванием охвачены земли: в Испании — 30 %, в Северной Америке — 27 %, в Южной Америке — 22 %, в Азии — 20 %, в Африке — 18 % и в Австралии — 8 %. Нет периодов покоя для восстановления кормовой растительности, ведется выпас скота, происходят засолонение земель, вырубка лесов.

Источник

Геологическая деятельность ветра

Геологическая деятельность ветра складывается из процессов разрушения пород, переноса материала и его аккумуляции, тесно взаимосвязанных и протекающих одновременно.

Разрушительная деятельность ветра

Перенос материала ветром

Перенос материала ветром может осуществляться в следующих формах: перекатыванием, путем скачкообразных движений и во взвешенном состоянии.

Аккумулятивная деятельность ветра

Эоловые пески также обладают рядом специфических особенностей, среди которых необходимо отметить следующие.

Следует добавить, что, осаждаясь из воздуха, в том числе вместе с каплями дождя и со снегом, пылеватые частицы примешиваются к морским и континентальным осадкам разного генезиса, не образуя в таких случаях самостоятельных эоловых накоплений.

Эоловые формы рельефа

Наиболее распространены аккумулятивные и аккумулятивно-дефляционные формы, образующиеся в результате перемещения и отложения ветром песчаных частиц, а также выработанные (дефляционные) формы, возникающие за счет выдувания рыхлых продуктов выветривания. Форма и величина аккумулятивных и аккумулятивно-дефляционных образований зависит от сочетания ряда факторов: характера и режима ветров, количества растительности (препятствующей свободному движению песков), а также насыщенности песчаными частицами ветропесчаного потока, увлажнения песков, характера подстилающей поверхности и некоторых других. Зависимость форм рельефа песков от условий образования приведена на рисунке.

Характерной особенностью бархана является образование вихря за гребнем цепи (в «ветровой тени»), приводящим к возникновению потока воздуха, обратного направлению ветра. Песок, сносимый ветром с гребня бархана или осыпающийся при достижении рябью гребня, попадает в этот вихрь и осаждается на склоне. Наличие указанной аэродинамической особенности определяет асимметричное строение бархана и его устойчивость.
Более сложной формой эолового рельефа пустынь является барханная цепь. Барханная цепь представляет собой подвижное скопление песка, имеющее форму сильно вытянутого асимметричного волнообразного вала. Барханные цепи обычно располагаются параллельными рядами. Это связано с формированием двух взаимо-перпендикулярных потоков воздуха при их образовании: один, основной, соответствует направлению ветра (он перпендикулярен цепи), второй, образованный за счёт снижения давления при образовании вихрей в зоне аккумуляции, имеет параллельное цепям направление. Длительное существование перпендикулярых направлению ветра барханных форм возможно лишь при наличии двух противоположно ориентированных направлений господствующих ветров (сдерживающим вытягивание «рогов» параллельно ветру). Наличие одного господствующего направления ветров приводит к развитию ассиметричных барханов и барханных гряд. Их развитие связано с неравномерностью распределения энергии ветрового потока, его «струйчатостью» (например, связанной с особенностями рельефа).

Корразионные формы в пустнынях: следы корразии в песчаниках (Синайская пустыня, Египет) и эоловый гриб (Arbol de Piedra, Боливия)

Видео: Эоловые формы рельефа и ландшафты пустыни

Источник

Дефляция и корразия

Поток воздуха, овевающий какую-нибудь поверхность или выступ на Земле, своим собственным трением и давлением не может произвести заметного разрушения данного объекта.

Но он воздействует — и подчас весьма успешно — другими способами. Прежде всего, ветер уносит из слоя рыхлого материала, созданного выветриванием на поверхности объекта, наиболее мелкие частицы и обломки. Унос этот называется дефляцией, или развеванием. Во-вторых, трение песчинок, переносимых воздухом во взвешенном состоянии или путём перекатывания по земле, разрушает поверхность, с которой песчинки соприкасаются. Разрушение, производимое ветром с помощью переносимого им материала, называется корразией. Дефляция и корразия настолько переплетаются, что обособить роль каждого из этих явлений в отдельности на практике весьма трудно. Поэтому изучают их суммарное влияние.

Продолжительное, хотя и прерывистое, воздействие ветра, несущего песок и пыль, сглаживает и полирует скалы, если только сказывается на всей скале равномерно. Если же эта работа локализована, она приводит к вытачиванию углублений и борозд. Наиболее насыщен песчинками приземный слой воздуха, этот слой и производит самое сильное разрушение. Нередкие в каменистых пустынях грибообразные скалы возникают вследствие большей коррелирующей силы приземного слоя воздуха: основание скалы стачивается скорее, чем её верхняя часть. Телеграфные столбы в австралийских пустынях иногда буквально подрезываются ветром; после песчаной бури у автомобилей стёкла, защищающие шофёра от ветра, становятся непрозрачными.

Разрушительная работа ветра в каменистой пустыне создаёт на поверхности утёсов карманы, идущие снизу вверх и представляющие замкнутые на одном конце полости; большое скопление карманов делает каменную массу похожей на пчелиные соты, а дальнейшее их развитие может превратить скалу в каменное решето.

Изолированные скалистые образования принимают под действием ветра облик колонн, обелисков, скал-грибов, шаровидных или угловатых глыб. Отделение (путём корразии) нижней части глыбы от «подставки», на которую она опирается, приводит иногда к возникновению качающихся скал, примеры которых можно видеть в «Саду богов» в Колорадо. В пустынях Центральной Азии возникают ярданги — неправильные по форме гряды, разделённые желобами, или коридорами, врезанными в поверхность пустыни. Высота гряд доходит до 6 м, а ширина колеблется от 9 до 35—40 м.

В песчаной пустыне среди эоловых (т. е. созданных ветром) форм рельефа, обязанных своим происхождением дефляции, обычны котловины выдувания, возникающие либо там, где грунт оказался особенно податливым к развеванию (например, на пухлых солончаках), либо там, где вследствие местных причин происходит усиление ветра (завихрение в ветровом потоке при встрече с механической преградой — уступом рельефа и т. п.).

Ветер переносит частицы горных пород и минералов как во взвешенном состоянии, так и волочением:. При ветре скоростью 4,5—6,7 м/сек перемещаются только частицы не крупнее 0,25 мм в диаметре, при 10 м/сек — не крупнее 1 мм. Но ветер, достигающий силы урагана, поднимает и несёт песок и мелкие камни. Это бывает, например, при ветре ибэ, стремительно прорывающемся зимой через такие узкие проходы, как долина Чёрного Иртыша, долина р. Эмель или Джунгарские Ворота. Автор этой книги, застигнутый очень сильным ветром в Джунгарских Воротах, мог наблюдать, как летящая по воздуху галька рассекала до крови колени его верховой лошади. На Новой Земле ему же удалось видеть в штормовую погоду перенос в приземном слое воздуха целой массы сланцевых пластинок размером каждая с лезвие безопасной бритвы.

На равнинах, где нет препятствий, перенос совершается на далёкие расстояния. Но дефляция и корразия лучше всего проявляются в условиях пересечённого, неровного рельефа, так как ветер, входя в ущелье или узкую рытвину под большим давлением, производит здесь особенно сильное разрушение, — сильнее, чем на ровных местах.

Воздушный поток, движущийся над песчаной поверхностью, в динамическом отношении неоднороден: средние скорости его в разных местах неодинаковы; а кроме того, истинные скорости всё время меняются. Чтобы увлечь песчинку, скорость должна достигнуть известной величины, зависящей от размеров (стало быть, массы) песчинки. В силу неоднородности воздушного потока и различия в размерах песчинок данная струя воздуха одни песчинки перекатывает, другие оставляет в покое. Движение песчинок происходит скачками: перекатывание — остановка — перекатывание — иногда перенос во взвешенном состоянии — оседание на землю и т. д.

Таким образом, транспортная работа ветра состоит из прерывистого перекатывания песчинок и непрерывного переноса во взвешенном состоянии более тонких частиц. Очень мелкие частицы перебрасываются на громадные расстояния. Пыль из северной Африки заносится ветрами на север до Уэльса и Дании. Кроме того, пассатные ветры выметают пыль из Сахары далеко в Атлантику на запад вплоть до 36-го меридиана, а иногда и до 46-го, т. е. более чем на 3 тыс. км от берегов Африки.

Транспортная деятельность ветра зависит не только от его скорости, но и от силы восходящих токов воздуха, поднимающих частицы горных пород на ту или иную высоту: чем выше увлечена частица восходящим током, тем больше времени необходимо ей для обратного падения и, стало быть, тем дальше она может быть перенесена ветром в горизонтальном направлении. В песчаной пустыне во время бури, охватывающей район диаметром 500—650 км, в воздухе во взвешенном состоянии может содержаться до 100 млн. г пыли.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник