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 Мира, 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 . Т.о., пояс высокой влажности разделяет на Земле две пустынные зоны, приуроченные к 30° северной и южной широт. Однако, не все пустыни строго приурочены к эти зонам . Важным фактором является 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 пустыня Невада и Северная Аризона в США, Гималаи . Большая дистанция от океана – еще один фактор развития пустынь , как, например, центральные районы Китая.
Ветер и пылевые бури. В греческих мифах богом ветра был Эол, поэтому и геологические процессы, связанные с деятельностью ветра, называются эоловыми.
Ветер – это движение воздушных масс , струй и потоков, в приземном слое , в основном, параллельно земной поверхности. Скорость ветра изменяется в широких пределах , от первых с до ураганного в 25-60 м / с и более. Чем сильнее ветер, тем больше способен захватывать и перемещать на огромные расстояния мелкие песчинки, пыль, вулканический пепел. Последний может подниматься вверх на 10-15 и более км, где подхватывается горизонтальными струйными течениями со скоростью 200-300 км/ час и разносится на большие расстояния . При извержении вулкана Сент- Хеленс в 1980 г. в западном Вашингтоне в Каскадных горах, пепел разносился на 5000 км. Пепел вулкана Кракатау при взрыве в 1883 г. несколько лет переносился в стратосфере, огибая земной шар. Колоссальный взрыв вулкана Тамборо в Индонезии в 1815 г., вызвал похолодание в Северной Европе, где 1816 г. был назван « годом без лета », т.к. пепел резко понизил солнечную радиацию. Извержение вулкана Пинатубо на Филлипинах в 1991 г., понизило температуру на 1° С, опять- таки из - за разнесенного по земному шару вулканического пепла.
Перенос ветром тонких пылеватых частиц фиксируется на больших расстояниях. Так, пыль от бурь в Сахаре отмечена на восточном побережье США. В 1993 г . обсерватории Пекина зарегистрировали тонкий материал из Северной Африки и Аравии.
В середине 1994 г. в Китае была зарегистрирована пыль из районов Северной Европы. Пыльные бури в Монголии поставляют материал в Японию и на острова Тихого океана и т.д . Причем этот перенос осуществляется струйными течениями на высотах 9-12 км. В Евразии отмечается устойчивый северо - западный перенос пылеватого материала.
Пыльные бури в Ставропольском крае за считанные 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 ( арабск . Хамси – пять ). В это время даже аэропорты прекращают работу , видимость падает до нескольких метров , а в воздухе песчаная пыль и удушающая жара.
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.
1. Дефляция и корразия .
Под дефляцией (лат. дефляро – выдувать ) понимается выдувание рыхлых, дезинтегрированных горных пород с поверхности Земли , а корразией ( лат. «корразио » - обтачивание) называется обтачивание выступов горных пород твердыми частицами , переносимых потоками и воздушных струй в приземном слое . Этот процесс напоминает действие песткоструйного аппарата , которым чистят каменные здания .
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 переносятся не только песок, но и мелкие камешки , размером до 1 см и больше. 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 18000 км2 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 лёссовые 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-х 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.
Существует 2 способа эолового переноса : 1) сальтация и 2) волочение, перетекание.
Сальтация (итал . сальто - прыжок) – это перемещение песчинок прыжками . 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 подбрасываются даже камни небольшого размера и галька , которая таким способом также перемещается на большие расстояние . Способность ветра к транспортировке песка зависит от скорости и степени турбулентности . В процессе движения все песчинки сформируются по удельному весу и окатываются . Поверхность песчинок приобретает матовый оттенок и округлую форму .
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 , образуют 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 аккумулируются 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 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 .
Нередко барханы группируются в цепи, длиной в 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 первые километры . В плане они похожи на вытянутые капли . Понижения между валами подвергаются дефляционным процессам и тонкий материал выдувается из них углубляя продольную котловину .
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 вгод . Движущиеся пески наступают на поселения, перекрывают дороги , сельскохозяйственные поля . В древнем Египте знаменитый сфинкс, храмовые комплексы Луксор, Карпак, Дондура и другие 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 , обладают параболической формой и также передвигаются под влиянием преобладающих ветров .
Типы пустынь
Типы пустынь выделяются на основании преобладания дефляции или разных способов аккумуляции рыхлого материала. Каменистые пустыни или гаммады представляют собой развалы горных пород , группы скал практически лишенных рыхлых, сыпучих отложений , которые уносятся процессами дефляции. В таких, довольно мрачных пустынях камни покрыты черным налетом. Такое впечатление, что их покрыли лаком . Этот, т.н. «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, выпотевающих на поверхности камней .
Аккумулятивные пустыни бывают различными по своему характеру. Преобладают песчаные пустыни – кумы в Средней Азии или эрги в Африке. Всем известны пустыни Каракум ( черные пески), Кызылкум ( красные пески), Сахара , Атакама, Калахари и другие . Все эти пустыни обладают своеобразным рельефом из бархан , гряд , бугров и валов. Песок, слагающий поверхность пустынь , непрерывно движется , хотя его мощность составляет всего несколько десятков метров , реже 100-200 м .
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 оз . Бонневиль для заездов рекордных автомашин .
Солончаковые пустыни или шоры располагаются в местах преобладания лессовых отложений и характеризуются обычно сильно развитой овражной сетью , не оставляющей в таких пустынях ровного места. Итак, пустынями на Земле сейчас занято около 20 млн . км2 и площадь их увеличивается за счет неразделенной хозяйственной деятельности человека , а также за счет изменения климатических условий.
Чтобы замедлить или прекратить наступление их надо закрепить их растительностью, вырастить которую в таких 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.