Геоморфологическая работа ветра

Лекция 11 Геоморфологическая работа ветра Аридная морфоскульптура занимает около 23% площади суши. Обширные пространства пустынь образуют два широтных пояса. Один пояс в Северном полушарии протягивается почти на 12 000 тыс. км от побережья Атлантического океана через Африку (Сахара) до пустынь Центральной Азии. Его продолжают пустыни Северной Америки к востоку от хребта Сьерра-Невада (Мохаве, Сонора). В Южном полушарии пояс пустынь образуют южноафриканские пустыни (Намиб, юг Калахари и др.), пустыни Австралии (Большая Песчаная пустыня, Большая пустыня Виктория и др.) и Южной Америки (Атакама, Монте). 9.1. ЭОЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ И ФОРМЫ РЕЛЬЕФА Пустыни образуются в разных климатических поясах, но в основном в тропическом поясе, где преобладают сухие устойчивые ветры восточных направлений, дующие в каждом полушарии от субтропической зоны высокого давления к экватору (пассаты). Климат тропических пустынь отличается высокими температурами и резким недостатком влаги. Осадки выпадают редко, хотя возможны сильные ливни, когда за сутки может выпасть до 80 мм осадков при годовой сумме немногим больше 100 мм. Все пустыни (аридные, ледяные в Арктике и Антарктиде, холодные высокогорные) сходны по многим параметрам. Для них характерны резкие колебания температуры, что способствует интенсивному физическому выветриванию; сухость, отсутствие растительности и, как следствие, ведущую роль в развитии рельефа играет ветер. Рельефообразующие процессы и формы рельефа, связанные с деятельностью ветра, называют эоловыми (по имени бога ветра Эола в древнегреческой мифологии). Эоловые процессы развиваются также на обнаженных участках песчаных побережий морей и океанов и на сельскохозяйственных полях. Типы пустынь. По высоте над уровнем моря различают горные, расположенные обычно в межгорных впадинах, и равнинные пустыни. По характеру поверхностных отложений и по морфологии пустыни подразделяются на каменистые, песчаные и глинистые. Каменистые пустыни – гамады (араб. – бесплодные) занимают наиболее высокие гипсометрические уровни (плато, высокие равнины). Их отличает специфическое строение почво-грунтов. Сверху лежит защитный слой толщиной в 1-2 камня – каменистый панцирь. Камни часто покрыты черно-фиолетовой пленкой «пустынного загара» (см. гл. 6.1). Под защитным слоем находится горизонт суглинков и супесей почти лишенный крупных обломков, насыщенный солями, пористый. Еще ниже располагается толща, сложенная смесью мелкозема и крупных обломков. Считается, что защитный панцирь гамад образуется за счет выдувания из поверхностного горизонта всего мелкозема. В каменистых пустынях преобладает однообразный выровненный рельеф, изредка нарушаемый скалистыми останцóвыми возвышенностями. Глинистые пустыни приурочены к наиболее пониженным участкам рельефа и представляют собой своеобразные ровные как стол пространства, сложенные с поверхности глинистыми осадками. В тех глинистых пустынях, где распространены соленосные грунты, образуются пухлые солончаки, состоящие из смеси пыли и солей. Поверхность их покрыта корочкой соли толщиной до 2,0 мм. В этом случае говорят о глинисто-солончаковых пустынях. На мало засоленных породах встречаются такыры – плоские замкнутые понижения, днище которых покрыто твердой глинистой коркой. Эта корка растрескивается при высыхании на множество полигонов, а самая верхняя миллиметровая пленка отслаивается по краям и скручивается, за что получила название «пустынный папирус». Мощность глинистой толщи всего около 1,0 м, но плотность такая, что на такыре даже лошадь не оставляет следов. Наиболее широко распространены песчаные пустыни, обладающие мощным песчаным покровом. Основные массивы пустынных песков являются продуктом эоловой переработки песчаных аллювиальных и озерных отложений, заполнявших ранее обширные депрессии. В песчаных пустынях формируется сложный комплекс аккумулятивных форм рельефа. Как правило, в пределах обширных пустынь встречаются участки всех типов. Как и другие агенты денудации, ветер осуществляет разрушение, перенос и аккумуляцию. Эоловая денудация выражается в дефляции и корразии. Дефляция (лат. – выносить) – выдувание и развевание рыхлого грунта. Вследствие дефляции образуются котловины выдувания – округлые, чаще овальные отрицательные формы рельефа глубиной до 15 м, вытянутые на несколько сотен метров в направлении господствующих ветров. В глинистых пустынях котловины выдувания разделены гребнями – ярдангами (тюркс. – обрывистый бугор, крутая гряда). Такой ярданговый рельеф распространен в Западном Китае. Высота гребней от полуметра до нескольких метров, ширина достигает 5,0 м, длина - до 50 м. Корразия – обтачивание, шлифовка и высверливание плотных пород песчинками, которые переносит ветер. Особенность ветровой корразии заключается в том, что подтачивание происходит у основания выступов твердых пород, так как основная масса песка переносится в нижних слоях воздушного потока. Эоловая корразия приводит к образованию живописных скальных форм: каменных столбов, колонн, грибов, ниш и карнизов. Их сочетание вдоль скалистых уступов производит впечатление крепостных стен, башен, каменных городов. Эоловый перенос зависит от скорости ветра, характера его движения (вертикальное, горизонтальное, вихревое) и размера частиц. Особенно сильные ветры, такие как смерчи или торнадо, способны поднимать в воздух и переносить на большие расстояния крупные камни, животных и даже дома. При обычных скоростях в эоловый перенос вовлекаются песчаная и алевритовая фракции. Песок переносится в самом нижнем воздушном слое (до 20 см) от поверхности. В общем случае песок перемещается перекатыванием, но в основном путем сальтации – скачкообразного передвижения ветром зерен песка. Каждая песчинка совершает серию прыжков по дугообразной траектории. При достаточной силе ветра песчинки и пыль поднимаются над поверхностью и образуют в приземном слое ветропесчаный и ветропылевой поток. Песчинки диаметром 0,25 мм поднимаются при скорости ветра 4,5-7,0 м/с, образуя песчаную поземку. При увеличении скорости ветра отдельные языки ползущего песка сливаются в сплошную песчаную пелену. В более высокие слои атмосферы (до 6,0 км) при пыльных бурях поднимаются и переносятся на тысячи километров лишь мельчайшие пылеватые частицы. При возрастании концентрации частиц, переносимых ветром, часть энергии ветрового потока теряется, скорость его резко падает и начинается аккумуляция материала. Эоловые отложения и аккумулятивные формы рельефа. Эоловые отложения песчаных пустынь – эоловые пески. Их особенности как генетического типа отложений связаны с постоянным перевеванием песчаного материала, многократным переотложением и длительным переносом ветром. Они хорошо отсортированы по величине зерен (преобладает фракция 0,15-0,30 мм), хорошо окатаны, но со сколами, кавернами, матовой поверхностью из-за большой частоты соударения зерен. Пески в основном кварцевые, но встречаются полевошпатные и даже известняковые и гипсовые. Важным признаком эоловых песков является перекрестная косая слоистость. Эоловые аккумулятивные формы рельефа, сложенные эоловыми отложениями, преобладают в песчаных пустынях. Родовым понятием для обозначения всех вообще песчаных эоловых образований является дюна. В латинском и во многих европейских языках слово «дюна» означает возвышенность, бугор или холм. Формирование дюны происходит по-разному в зависимости от режима и скорости ветра, мощности песчаных отложений, степени их закрепления растительностью, физико-географических условий пустынь. Исходной простейшей формой эоловой аккумуляции служит холмик-коса, образующийся у какого-либо препятствия (кустик, камень). По мере роста холмика он сам уже становится препятствием на пути ветра и постепенно вырастает симметричная форма – бугор навевания (эмбриональная дюна) высотой до 1,0 м. Эти формы могут образоваться за несколько дней и также быстро разрушиться при изменении направления ветра. При постоянно меняющемся направлении ветра образуется достаточно широко распространенный тип эолового рельефа – бугристые (ячеистые, кучевые) пески – скопление закрепленных и полузакрепленных растительностью бугров, мелких холмов и небольших котловин выдувания. Если система ветров постоянна, то в зависимости от ориентировки относительно направления ветра эоловые аккумулятивные формы могут быть продольными и поперечными. К поперечным формам относят барханы (барханные дюны), барханные цепи и параболические дюны. Бархан – подвижная асимметричная песчаная форма рельефа высотой до 10 м, реже до 80 м с пологим (5-12о) наветренным и крутым (28-35о) подветренным склонами, разделенными острым гребнем. Асимметрия возникает потому, что на наветренный склон песок навевается путем сальтации, а с крутого подветренного склона песчинки скатываются под действием силы тяжести. Ветер обтекает бархан со всех сторон, образуя по его краям вытянутые по ветру крылья – рога бархана, потому что по краям меньше песка, и он быстрее пересыпается ветром вперед. В результате бархан приобретает форму полумесяца. Скорость перемещения зависит от размеров барханов и силы ветра. Например, за сутки при скорости ветра 15 м/с крупный бархан может сместиться на 7-10 м. Мелкие барханы перемещаются быстрее, догоняют крупные, наползают на их наветренные склоны, что приводит к образованию полисинтетических барханов. Если соседние барханы соединяются рогами, то образуются поперечные ветру барханные цепи. На наветренных склонах барханов прослеживается песчаная рябь в виде извилистых песчаных валиков высотой 2-5 см – типичные формы нанорельефа. Параболические дюны образуются на песчаных морских побережьях вследствие перевевания песчаных береговых валов. Они отличаются большей влажностью песка, лучшими условиями зарастания и особым ветровым режимом (бризы). В отличие от барханов их рога обращены не по ветру, а против него, так как края, где меньше песка, зарастают быстрее. В этом они сходны с параболическими дюнами перигляциальной зоны (см. гл. 8.1). Продольные дюны ориентированы вдоль господствующего направления ветра. Они имеют симметричный профиль, округлую вершину и склоны одинаковой крутизны. Продольные дюны крупнее поперечных. Их длина может достигать десятки и сотни километров, высота – более 50 м, в Сахаре, в пустынях Аравийского полуострова – до 300 м. Продольные дюны образуют грядовый рельеф, преобладающий во многих песчаных пустынях, а в Австралии это почти единственная форма эоловой аккумуляции. Грядовые пески создают рельеф, похожий на морские волны, поэтому часто говорят море песка». В местах постоянного пересечения нескольких ветропесчаных потоков возникают одиночные песчаные скопления – пирамидальные дюны – песчаные горы высотой 150 м и больше с одной острой вершиной и несколькими радиально расходящимися гребнями. Ф. Рихтгоффен, а позднее В.А. Обручев разработали концепцию концентричности эоловых процессов в пустынях. Центральные части внутриконтинентальных пустынь (Сахара, Гоби) являются областями преимущественной дефляции и выноса материала ветром. Их обрамляет зона накопления песчаного материала с характерным эоловым рельефом. В третьей периферической зоне происходит осаждение пыли и образование толщ лёссов, мощность которых достигает десятки метров (на Лессовом плато в Китае до 250 м). Эти теплые лёссы плащом покрывают и водоразделы, и отрицательные формы рельефа в отличие от холодных лёссов перигляциальной зоны. 9.2. АРИДНО-ДЕНУДАЦИОННЫЙ РЕЛЬЕФ В пустынях, где по разным причинам песок не накапливается, развивается комплекс процессов аридной денудации. Ведущую роль в этом комплексе играют разрушительное воздействие ветра и флювиальная денудация, но не меньшее значение имеют тектонические условия и литология пород. В результате совместного действия этих факторов образуются уступы, островные горы, большие и малые бессточные впадины. Для пустынь характерны процессы педиментации – параллельного отступания склонов с формированием у их подножий пологонаклонных поверхностей – педиментов. Эти процессы, протекающие под влиянием физического выветривания, плоскостного смыв и эоловой деятельности привели к расширению пространств между древними водораздельными возвышенностями, превратив их в островные горы. При горизонтальном залегании пород в пределах пластовых равнин островные горы приобретают плоские вершины и обрывистые склоны. В этом случае образуются столово-останцовые возвышенности. Слово «останцовые» указывает на то, что эти возвышенности являются остатками некогда обширных водораздельных поверхностей. Такие плосковершинные останцы в Средней Азии называют турткулями, а обрывистые склоны останцов – чинками (см. гл. 4.1). В аридных ландшафтах широко распространены такие отрицательные формы рельефа, как бессточные котловины. Небольшие понижения имеют, видимо, суффозионно-провальное и дефляционное происхождение. Более крупные котловины являются эрозионно-тектоническими образованиями, подчеркнутыми дефляцией и педиментацией. Эти замкнутые котловины, как правило, находятся в межгорных впадинах, имеющих свой местный базис денудации. В каждой такой впадине и ее горном обрамлении рельеф развивается изолированно. Возникают замкнутые депрессии с плоскими днищами и аккумулятивным рельефом. В Северной Америке такие тектонические межгорные впадины, заполненные рыхлыми наносами, называют больсонами. Больсон (исп. – мешок) – плоская аккумулятивная равнина с засоленными почвами и пустынной растительностью. Наиболее пониженные части больсона называют плайа (исп. – берег) – небольшие участки глинистой пустыни (аналог такыра). Плайа, сложенные толщей глинистых наносов, представляют собой пыльные чаши, превращающиеся после эпизодических дождей во временные мелководные озера. Обширные больсоны имеют чаще вытянутую форму в соответствии с первичной тектонической структурой, а форма чаш более характерна для небольших больсонов. К аккумулятивным уровням больсонов примыкают наклонные поверхности педиментов (рис. 45). Рис. 45. Аридно-денудационные формы рельефа (Неспокойный ландшафт, 1981) Речные долины, образовавшиеся во влажные эпохи плейстоцена, в настоящее время не имеют постоянных водотоков. Их склоны и днища подвержены физическому выветриванию. Измельченный материал выдувается ветром. В результате сформировался своеобразный тип долин с плоским дном, крутыми склонами, резко выраженным перегибом склонов к плоскому дну и водораздельным поверхностям. В Северной Африке такие долины известны под названием вади, в Австралии – крики. Характерной особенностью аридно-денудационного рельефа является его структурность. В рельефе отражены не только крупные тектонические структуры (антиклинали, мульды, крупные разломы), но и мелкие складки, и небольшие разрывные нарушения. Эта особенность денудационных областей пустынь позволяет использовать геоморфологический метод для изучения тектоники и поисков структур, благоприятных для накопления нефти, газа и других полезных ископаемых.