Виды деятельности
Первым звеном, с которого начинается рельефообразующая работа ветра, является дефляция — процесс выдувания частиц горной породы или грунта. Проникая в расщелины, которые со временем становятся более широкими, он удаляет самый мягкий материал, что способствует проникновению химических агентов для дальнейшего разрушения минерального агрегата. Процесс дефляции имеет два определения:
- Плоскостная. Проявляется в перемещении мягкого материала с обширных территорий, происходит только на поверхности, не имеющей растительного покрова, и является причиной эрозии почв. Она характерна для засушливых районов юга России, Казахстана, Канады и США. Результатом ее становятся различные типы эолового рельефа. Самый характерный пример — сухие русла рек и речных долин, заполняемые во время сильных дождей.
- Бороздовая. Выражается в разрушении рыхлых и слабосцементированных пористых горных пород и появлении узких трещин, в которых сила ветра увеличивается и еще больше их углубляет, что приводит к образованию рытвин.
Процессы дефляции нередко наносят урон экономике страны, особенно те, что связаны с ветровой эрозией пахотных земель. Она проявляется в полном или частичном нарушении гумусового горизонта под действием ветра и возникает при неправильной эксплуатации почвенного слоя. Ветровая эрозия наиболее опасна весной, когда на полях еще не взошли сельскохозяйственные культуры. Для борьбы с ней высаживают ветроломные полосы деревьев или кустарников.
Еще одним видом деятельности, связанной с эрозией горной породы, является корразия — процесс истирания и обтачивания массива с помощью перемещаемого ветром обломочного абразивного материала. В результате этого в слоистых породах с разной прочностью наиболее сильно выдуваются и истираются мягкие прослои, в них образуются ниши, а твердые, наоборот, создают каркас с отшлифованными краями.
Перенос продуктов разрушения и его аккумуляция — завершающий этап эоловой деятельности. В результате мелкие пылеватые и глинистые фракции переносятся на значительные расстояния. Так, пыль из пустыни Сахара с помощью пассатов достигает побережья Атлантического океана, которое находится в 2,5 тыс. км от нее. Общее количество перемещаемого ветром материала в год составляет 1,6 млрд тонн.
Перенос материала ветром
Перенос материала ветром может осуществляться в следующих формах: перекатыванием, путем скачкообразных движений и во взвешенном состоянии.
Перекатыванием или скольжением перемещаются крупные зёрна песка и, при штормовых и ураганных ветрах, гальки и щебень.
Путём скачкообразных движений (или сальтацией – от лат. «saltatio» — скачок). Таким образом перемещаются зёрна мелко- и среднезернистого песка (размером 0,1-0,5 мм). В процессе сальтации песчаное зерно при порыве ветра отрывается от поверхности (поднимаясь на высоту см — десятки см), описывает в воздухе параболическую кривую, затем, ударяясь о лежащие на поверхности зёрна, вовлекает в движение. Фактически движение ветра и переносимых им частиц представляет собой движение ветропесчаного потока. Насыщенность потока песком убывает по мере удаления от поверхности; на высоту более 1 м песчаные зёрна поднимаются только при очень сильных ветрах. Важнейшим параметром, определяющим характер ветропесчаного потока, является скорость ветров. Для приведения в движение мелкозернистого сухого песка (с размером частиц 0,1-0,25 мм) необходима скорость ветра около 4-5 м/сек, для крупнозернистых песков с диаметром частиц 0,5-1 мм — 10-11 м/сек. Как правило, песчаный материал переносится в пределах пустынь.
Перемещение во взвешенном состоянии характерно для пылеватых частиц. Частицы движутся в воздушном потоке (на высоте до 3-6 км) не опускаясь на поверхность до изменения условий (скорости ветра и пр.). Алевритовый и пелитовый материал при благоприятных условиях (сочетание сухого воздуха аридных областей и сильного ветра) может перемещаться на тысячи км. Особенно далеко может переноситься пыль, поднятая на большую высоту при извержениях вулканов. Так пепел вулкана Кракатау во время извержения 1883 года облетел земной шар и находился в воздухе около трёх лет, оседая в разных частях планеты (иногда в виде «кровавых дождей»). Часто перенос крупных частиц осуществляется ураганами и смерчами.
Факторы образования рельефа
Было бы неверно считать, что поверхность Земли приобрела современный облик благодаря только внутренним силам, связанным с тектонической и магматической деятельностью в далекие геологические эпохи. Даже такие стабильные области, как платформы, меняют облик под воздействием внешних факторов. Каждый из них делает свой неповторимый рисунок:
- Уральские горы в древности были выше, чем Гималаи, но процессы физического выветривания за миллионы лет сгладили их вершины. В настоящий момент массив не превышает в самой высокой части 2000 м.
- Во время четвертичных оледенений постепенно накапливался обломочный материал морена, из которого в будущем были сформированы Валдайская и Смоленско-Московская возвышенности.
- Энергия текучих вод образовала широкие речные поймы и целые равнины, построенные наносами рек, на юге Западной Сибири.
Важным фактором, способным преобразовывать рельеф, является геологическая деятельность ветра. На континентах она проявляется в выдувании, переносе продуктов разрушения и их аккумуляции. Для ее активного действия необходимо выполнение следующих условий:
- пустынный или полупустынный климат;
- резкие перепады температур;
- скудность или отсутствие растительности;
- сила и частота ветра.
В период четвертичных оледенений эоловые процессы развивались в области зандровых равнин, примыкающих к краям ледников. В настоящее время деятельность ветра интенсивно протекает в природной зоне полупустынь и пустынь, на лишенных растительного покрова берегах морей и озер, а также в местах аккумуляции песчаного материала в пределах речных долин.
https://youtube.com/watch?v=7yZD9caDW-E
Свойства и типы горных пород
Большая часть продуктов разрушения оседает в морях и океанах и смешивается с донными осадками, меньшая — аккумулируется на континентах. В результате формируется эоловый тип отложений, который имеет следующие характеристики:
- Состав включает зерна кварца и полевого шпата, глинистых и известковых минералов. Диаметр частиц в тонкозернистом обломочном материале не превышает 1 мм.
- В процессе перемещения вещества более крупные фракции выпадают раньше, а мелкие переносятся на большие расстояния.
- Из-за рыхлой структуры процесс сцепления и уплотнения происходит более слабо, чем у морских и речных осадков.
- Окрашены, как правило, в светло-желтые, серые и белые оттенки. Иногда можно увидеть красные и черные разновидности.
- Характеризуются диагонально-волнистой или клиновидно-косой слоистостью. Мощность пород достигает десятков метров.
- Формируются из аллювиальных, делювиальных, дельтовых, озерных отложений.
- Распространены на побережье морей и озер, террасах рек, где рыхлые породы не покрыты растительностью. Иногда представляют собой россыпи ряда полезных ископаемых.
Геологическая деятельность ветра выражается в аккумуляции эоловых отложений, имеющих разнообразное происхождение. Среди них выделяются три основных вида осадочных горных пород:
- Пески. Состоят преимущественно из зерен кварца диаметром от 0,2 до 5 мм, образованных при разрушении горных пород. Находят широкое применение при строительстве дорог, насыпей, используются для производства бетона.
- Лессы. По составу относятся к суглинкам и супесям с вкраплениями кварца и полевого шпата. Иногда попадаются разности с включением различных слюд и роговой обманки. Залегают в виде обширных покровных площадей. Используются в производстве кирпича и цемента. На лессе образуются наиболее плодородные почвы.
- Лессовидные породы. Чаще представлены суглинками и супесями, имеют тот же гранулометрический состав, что и лессы, но обладают слоистостью и нередко содержат обломки.
Эоловые процессы
Процессы и формы рельефа, связанные с работой ветра, названы эоловыми в честь древнегреческого бога Эола, повелителя ветров. Эти процессы включают:
вынос ветром результатов выветривания;
обтачивание, выдалбливание поверхности горных пород твердыми частицами, приносимыми ветром;
перенос эолового материала и его аккумуляция.
Процессы эти происходят везде, где есть незакрепленные рыхлые отложения, например, на песчаных берегах рек, но ярче всего работа ветра видна в пустынях — районах, отличающихся сухостью воздуха и отсутствием растительности. Горные породы там быстро разрушаются из-за сильных колебаний температуры (физическое выветривание). Ветер действует совместно с выветриванием, выносит его продукты и очищает поверхность для дальнейшего разрушения. В некоторых местах поверхность пустыни покрыта слоем крупных обломков, оставшихся на месте после выдувания мелких частиц. Этот слой предохраняет породы от дальнейшего разрушения.
Случается так, что в безмолвной пустыне путник вдруг слышит странные звуки. В древности эти места называли «поющими песками», их боялись, считая, что это духи завлекают путников туда, откуда им не выбраться. Позднее обнаружилось, что звуки издаются песчинками, сползающими по поверхности влажных песков. Чем тоньше сползающий песок, тем тоньше звук. Причина появления этих звуков — электрические явления, возникающие в песке при сползании. «Поющие пески» есть не только в пустынях, они встречаются по берегам рек и морей.
В пустынях ветер создает такие формы рельефа, как барханы. Это песчаные холмы, имеющие форму полумесяца. Высота их от 5 до 200 метров. Один склон у бархана пологий и длинный. Он всегда обращен в ту сторону, откуда дует ветер. Другой склон — крутой, с острым гребнем, изогнутый в виде дуги, и обращен он в ту сторону, куда дует ветер. Барханы под влиянием ветра могут передвигаться. Этим они и опасны, так как могут засыпать дома. Это происходит потому, что ветер сдувает песок с пологого склона, который скатывается вниз по крутому склону, и бархан передвигается со скоростью до сотен метров в год. Борьба с барханами заключается в закреплении песков деревьями или кустарниками. По мере роста отдельных барханов они соединяются в барханные цепи. Много барханов в пустынях Средней Азии и в Сахаре.
В местах, где свободного песка мало для образования барханов и достаточно растительности, возникают бугристые или кучевые пески: неподвижные, закрепленные растительностью бугры высотой от 2 до 8 метров.
На песчаных берегах морей, реже рек и озер, образуются дюны. В отличие от бархана, у дюны выпуклую форму имеет не пологий, а крутой склон. Наветренный склон пологий, подветренный — более крутой. Высота дюн может достигать 30 м и больше. На побережье Балтийского моря есть дюны высотой 60 м, а во Франции высота дюн достигает и 100 м. Перемещаются они со скоростью до 20 метров в год, обычно образуют цепь песчаных холмов параллельно береговой линии на некотором расстоянии от воды. Чтобы остановить движение песка, которое наносит непоправимый вред, засыпая пашни, леса, селения, сажают кусты на пляже, откуда ветер черпает материал для сооружения дюн. Дюны также закрепляют посадками сосны.
Рельефообразующая деятельность ветра заметна не только в песчаных пустынях, но и в каменистых. Здесь выступы твердых пород, отдельные скалы, обрывы под влиянием ветра и при участии выветривания образуют причудливые формы: карнизы, колонны, столбы.
Кроме барханов, дюн, бугристых песков к эоловым отложениям относится и эоловый лесс.
Аккумулятивная деятельность ветра
Аккумулятивная деятельность ветра заключается в накоплении эоловых отложений, среди которых выделяются два генетических типа — эоловые пески и эоловые лёссы. Эти отложения в современную эпоху образуются в пустынях и на их периферии, но во время четвертичного оледенения активно формировались и в зоне, обрамлявшей покровные ледники. Эоловые отложения возникают преимущественно в результате ветрового захвата и переноса более древних накоплений (морских, речных, озёрных и др.) или, частичном участии продуктов механического разрушения других пород. В зависимости от степени и характера эоловой переработки исходного материала песчаные отложения подразделяются на неперемещенные (перевеянные) и перемещенные (навеянные). Перевеянные отложения залегают в непосредственной близости от пород (песков) за счёт переложения которых накопились, представлены преимущественно песками. Навеянные отложения лишены пространственной связи с материнскими породами, для них характерно обогащение мелкозернистым материалом, способным перемещаться на большие расстояния, представлены лёссами.
Эоловый лёсс (нем. «Loss» от «lose» — рыхлый, нетвёрдый) — отложения, сложенные пылеватыми частицами, неслоистые, обладающие высокой пористостью. Характерными особенностями лёссов являются следующие.
- Мелкозернистый пылеватый состав. Частицы размером более 0,25 мм отсутствуют или составляют не более 5%.
- Высокая пористость – объём пор может достигать 50-55%. Эта особенность определяет способность лёссов обваливаться большими глыбами и просаживаться при увлажнении или под нагрузкой (например, весом построек). Благодаря рыхлости пород они легко разрушаются при дефляции или под действием водных потоков (знаменитая «жёлтая» река – Хуанхэ – имеет специфичный цвет вод за счёт переноса большого объёма лёссового материала).
- Залегание в форме плащеобразных покровов.
- Отсутствие слоистости и однородность состава.
- Наличие в них горизонтов погребенных почв. Изучение особенностей захороненных в толщах лёссов пыльцы и ископаемых моллюсков указывает на их образование в условиях холодного ледникового климата. Горизонты почв, напортив, содержат признаки формирования в более теплых условиях. Эта особенность позволила определить, что значительная часть лёссов возникла в ледниковые эпохи в приледниковых зонах (а захороненные в них почвы – в период межледниковий).
Эоловые пески также обладают рядом специфических особенностей, среди которых необходимо отметить следующие.
- Хорошая сортированность зёрен с преобладанием частиц размером 0,1-0,25 мм.
- Матовая поверхность зёрен, наличие так называемых «пустынного загара» — железистой или марганцевой плёнки на их поверхности.
- Наличие в отложениях ветрогранников — обломков горных пород двух-, трёх-, четырёхгранной формы, возникающие вследствие шлифующего действия песка, переносимого ветром.
- Косая слоистость с углами падения слойков около 30.
- Отсутствие фауны и цемента.
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.
.1 Дефляция
Под дефляцией понимается процесс выдувания и развевания ветром различных
частиц горных пород. Дефляции подвергаются мелкие частицы пелитовой,
алевритовой и песчаной размерности.
Принято различать площадную и локальную дефляцию. Площадная дефляция
приводит к равномерному выдуванию рыхлых частиц с обширных площадей; понижение
поверхности за счёт такой дефляции может достигать 3 см в год. Площадная
дефляция наблюдается как в пределах коренных скальных пород, подверженных
интенсивным процессам выветривания, так и особенно на поверхностях, сложенных
речными, морскими, водноледниковыми песками и другими рыхлыми отложениями. В
твердых трещиноватых скальных горных породах ветер проникает во все трещины и
выдувает из них рыхлые продукты выветривания. Поверхность пустынь в местах
развития разнообразного обломочного материала в результате дефляции постепенно
очищается от песчаных и более мелкозернистых частиц (выносимых ветром) и на
месте остаются лишь грубые обломки — каменистый и щебнистый материал. Площадная
дефляция иногда проявляется в засушливых степных областях различных стран, где
периодически возникают сильные иссушающие ветры — «суховеи», которые
выдувают распаханные почвы, перенося на далекие расстояния большое количество
ее частиц.
Развитие локальной дефляции определяется особенностями движения воздушных
потоков и характером рельефа. Локальная дефляция проявляется в отдельных
понижениях рельефа — щелях, бороздах, по дорожным колеям и т.д.
Многие исследователи именно дефляцией объясняют происхождение некоторых
крупных глубоких бессточных котловин в пустынях Средней Азии, Аравии и Северной
Африки, дно которых местами опущено на многие десятки и даже первые сотни метров
ниже уровня Мирового океана. Одним из примеров является впадина Карагае в
Закаспии, дно которой опущено на 132 м ниже уровня моря.
На дне некоторых котловин в верхнем слое пород часто происходит
накопление солей. Это может быть связано или с капиллярным подъемом к
поверхности днищ соленых подземных вод, или с привносом солей временными
пересыхающими ручьями, либо с усыханием мелких водоемов. Подземные и
поверхностные воды испаряются, а соли, кристаллизация которых разрывает и
разрыхляет породу, превращая ее в тонкую солончаковую пыль, остаются.
В жаркие безветренные дни над солончаками днищ котловин вследствие
разницы в нагреве различных элементов поверхности часто возникают мощные
турбулентные потоки восходящего воздуха (штопорообразные смерчи). Восходящие
токи и ветер в течение лета могут вынести весь разрыхленный материал. Ежегодное
повторение указанного процесса приводит к дальнейшему углублению дефляционных
впадин, или котловин выдувания.
Локальная дефляция проявляется также в отдельных щелях и бороздах в
горных породах (бороздовая дефляция). В трещинах, узких щелях или бороздах сила
ветра больше, и рыхлый материал выдувается оттуда в первую очередь. В частности
с этим видом дефляции ( как уже было сказано) связано углубление колеи дорог:
так, в Китае, на сложенных лёссом территориях, на месте дорог образуются узкие
каньоны глубиной впервые десятки метров.
В пустынных областях или в верхней части горных вершин струи воздуха
проникают во все трещины и щели твердых горных пород и выдувают из них рыхлые
продукты выветривания. Поэтому трещины здесь почти всегда открытые, в отличие
от трещин в горных породах умеренных зон, заполненных обычно достаточно влажным
мелким материалом. Наличие зияющих трещин способствует дальнейшему развитию
процессов физического выветривания и следующему за ним выносу ветром
образовавшегося обломочного материала. Совместное и взаимосвязанное действие
выветривания и ветра приводит к значительному расширению трещин и образованию
характерных обточенных скал причудливой формы.
Рис №1 «Пустыня Сахара, горы Акакус.»
При разработке ветром трещин горизонтального направления появляются
«качающиеся скалы».
Рис №2 «Бэленсед-Рок -Качающаяся скала. Америка»
