Геологическая деятельность ветра

Ветер – один из наиболее могущественных природных факторов изменения облика земной поверхности. Деятельность ветра на суше заключается в захвате твёрдых частиц горных пород и почв, переносе этих частиц по воздуху, их осаждении и аккумуляции. Ветер (от греч. «эол») – движение воздуха в атмосфере, почти параллельное земной поверхности. Ветер, разрушая, перенося и откладывая твердые частицы, производит большую работу, которая выражается в создании различных форм эолового рельефа. Обычный ветер происходит почти всегда и повсеместно. Однако более заметны результаты дефляции (выдувание) и ветровой корразии (обтачивание).

 

Дефляция

 

Вовлечение твёрдых частиц в воздушную миграцию зависит от многих причин, главные из которых – скорость ветра, размер частиц и их закреплённость в породе или почве, на которую воздействует ветер. Дефляция (от позднелат. deflatio – выдувание, сдувание) - выдувание и развевание горных пород и почв под действием ветра, сопровождающееся перенесением и обтачиванием оторванных твёрдых частиц почвы и рыхлых отложений. Мельчайшие частицы могут находиться в тропосфере во взвешенном состоянии в течение нескольких дней и даже недель в зависимости от их размеров. За это время мелкие частицы с захватившими их воздушными массами переносятся на большие расстояния.

Обнаружено, что пыль из пустынь Северо-Восточного Китая не только разносится над окружающей территорией Азии, но даже доносится до Гавайских островов, находящихся в центре Тихого океана. Такая красная пыль древних продуктов выветривания, вынесенная из засушливых районов Западной Африки, переносится пассатами через весь Атлантический океан.

Установлено, что тонкие пылеватые и высокодисперсные частицы, попадая в тропосферу, образуют аэрозоли. Средняя продолжительность нахождения в тропосфере терригенных аэрозольных частиц, поступивших туда с поверхности суши, около 5-7 дней, а затем они вымываются атмосферными осадками. По этой причине на поверхности высокогорных ледников постоянно осаждается тонкая атмосферная пыль. В тропосфере все время поддерживается одинаковое содержание аэрозолей над континентами. Следовательно, между поверхностью суши и тропосферой непрерывно происходит циклическая миграция твёрдого вещества в форме мельчайших твёрдых частиц. Суммарный захват ветром тонких твёрдых частиц с поверхности всей мировой суши составляет более 5 млрд. т в год. Около 70% от этого количества частиц возвращается с атмосферными осадками на поверхность материков, а остальное – выпадает на поверхность Мирового океан и затем входит в состав морских осадков.

Захвату ветром тонких частиц с поверхности рыхлых отложений и почвы препятствует только густая древесная растительность. Поэтому, развевание почв в лесной зоне минимально, а на территории степей ветровая эрозия возрастает по мере уменьшения степени покрытия почвы травянистой растительностью. Большой ущерб почвам степей наносят сильные сухие ветры, развевающие рыхлый плодородный слой распаханных почв, так называемые чёрные бури. Они возникают при скорости ветра более 10 м/сек. В 1928 г. подобная буря охватила пространство от Дона до Днепра, причём площадь выдувания составила около 200 тыс. км^2, а область потемнения атмосферы – 470 тыс. км². Ветер выдувал почву в отдельных местах до глубины 12 см и более.

Наиболее сильно воздействие ветра проявляется в пустынях, где защитная роль растительности минимальная. Тонкая пыль постоянно присутствует в воздухе пустынь, снижая его прозрачность. Постоянные ветры выносят огромное количество пыли из пустынных регионов, вызывая запыленность тропосферы соседних областей. Эти ветры в разных странах получили особые названия (афганец, сирокко).

Действие ветра в пустынях настолько сильно, что оно распространяется не только на пылевые частицы, но также вызывает непротяжённый перенос и перекатывание более крупных песчаных частиц. При этом образуются особые формы рельефа, получившие название эоловых (Эол – бог ветра в греческой мифологии). Примером может служить барханно-грядовый рельеф песчаных пустынь Средней Азии, образованный в результате перевевания аллювиальных отложений, песчаных пустынь Аравийского полуострова и африканской Сахары.

Барханы (тюрк.) – материковые дюны пустынь, холмы сыпучего песка, имеющие в плане серповидную форму с заостренными концами, обращенными в сторону ветра. Форма поперечного профиля бархана асимметрична: склоны, обращенные навстречу ветру (наветренные) – пологие, а противоположные (подветренные) – крутые. Образование барханов связано с торможением ветрового потока, несущего песок. Торможение происходит благодаря неровностям, благодаря которым начинает расти песчаный холмик. В пустынях Аравии отмечены барханы до 120 м высотой. Барханы по мере образования, передвигаются по направлению ветра. По наветренному склону ветер непрерывно перекатывает песчинки, которые достигнув гребня в результате завихрения воздушной струи, скатываются вниз по подветренному слою. Это и обусловливает передвижение бархана. Средняя скорость движения бархана 50-60 м в год.

Дюны образуются в результате действия ветров со стороны водоемов, т.к. воздушный поток подхватывает песок и переносит его на некоторое расстояние, пока не встретит какое-либо сопротивление после чего песок падает на землю, образуя береговые дюны.

Аллювиальные и озёрные пески, перевеянные ветром, хорошо отсортированы, лишены глинистых и пылеватых частиц, а зёрна обладают хорошей окатанностью, приобретённой в процессе водного переноса и последующего ветрового перекатывания.

 

Корразия

 

Захват ветром мелких обломочных частиц из рыхлых поверхностных отложений не встречает большого затруднения по причине слабой связанности этих частиц между собой. Совершенно иным образом происходит ветровое развевание плотных горных пород. Сильный ветер может вызывать обрушивание отвесных скал, способствовать возникновению обвалов и камнепадов, но разрушение поверхности твёрдых горных пород достигается не ударами воздушных масс, а воздействием (обтачиванием) мелких твёрдых частиц, переносимых ветром. Такая работа твёрдых частиц называется корразией. Несущиеся ветром твёрдые частицы с силой ударяют по выходам твёрдых горных пород, обрабатывая тем самым их поверхность. Корразия (от лат. corrado – скоблю, соскребаю), - механическое истирание горных пород движущимися массами обломочного материала, влекомого различными подвижными средами (вода, лед, ветер) или смещающегося гравитационно по склонам. В каменистых пустынях ветер с помощью частиц песка обтачивает выступы твердых пород.

В силу того, что прочность разных участков одной и той же породы неодинакова, в результате корразии образуются углубления разной формы, ниши и ячеистые поверхности. Если же имеет место переслаивание пород разной прочности, то останцовые выступы приобретают причудливую форму в зависимости от прочности отдельных слоёв. Часто более прочные верхние слои способствуют образованию грибообразных корразионно-дефляционных форм рельефа.

В глинистых пустынях иногда встречаются большие и глубокие бессточные котловины с отвесными бортами. По предположению некоторых учёных, они образовались путём постепенного выдувания глинистых слоёв, поверхность которых непрерывно разрушалась в результате кристаллизации солей (напр., впадина Карагие более 400 м глубиной).

 

Эоловые отложения

 

Ветровой вынос мелкообломочных частиц из областей дефляции происходит постоянно. Столь же постоянно значительные массы этих частиц осаждаются за пределами областей выноса. Перенос и осаждение мелкообломочных частиц, вовлечённых в аэральную миграцию, зависит от их размеров и скорости ветра. Наиболее дисперсные частицы (размером 0,005-0,001 мм) относительно долго находятся во взвешенном состоянии в тропосфере, а частицы >0,01 мм осаждаются из приземного слоя тропосферы на расстоянии нескольких сотен – первых тысяч километров от места их развеивания. С течением времени в областях осаждения будут образовываться значительные аккумуляции указанных и близких им по размеру обломочных частиц.

Лёссы. Известный немецкий географ и путешественник Ф. Рихтгофен, а затем российский геолог И.А. Тутковский, высказали предположение, что именно таким путём образуются лёссы – поверхностные покровные отложения, палевого (буровато-жёлтого) цвета, пористые и водопроницаемые, состоящие на 80-90% из обломочных частиц размеров от 0,01 до 0,1 мм, с небольшим количеством высокодисперсных минералов. В минералогическом составе мелкообломочных частиц преобладает слабоокатанный кварц. Лёссы сплошным покровом залегают на водоразделах и междуречных пространствах. Смываясь поверхностным стоком, материал лёссов входит в состав делювиальных склоновых отложений, а также образует пойменный аллювий крупных рек.

Пылевые атмосферные осаждения формируются за счёт рыхлых продуктов выветривания, легко поддающихся дефляции. В составе атмосферной пыли преобладают мелкие слабо окатанные обломки самого устойчивого к процессам выветривания минерала – кварца, небольшое количество обломков полевых шпатов и слюды, и также небольшое, но постоянное количество высокодисперсных частиц глинистых минералов. Таким образом, состав атмосферных пылевых осаждений практически аналогичен составу лёссов.

Эоловая теория происхождения лёссов в дальнейшем была развита русским геологом В.А. Обручевым. Он показал, что главным источником аэральной пыли, из которой состоят лёссы, служили активно развеиваемые ветром ледниковые отложения отступающих материковых ледников и рыхлые поверхностные отложения пустынных областей. Образование лёссов происходило на протяжении последнего миллиона лет. В мощных толщах лёссов присутствует несколько горизонтов древних погребённых почв. В процессе формирования лёссов в них возникали специфические карбонатные конкреции (лёссовые куколки), присутствие которых свидетельствует о том, что формирование лёссов происходило в условиях засушливых, но не пустынных ландшафтов.

Лёссовые покровы занимают огромные площади в Европе, Азии, Северной Америке, но не распространяются в пределы тропического пояса. Мощность лёссовых отложений может достигать 200 м (напр., Лёссовое плато в бассейне реки Хуанхэ).

Таким образом, формирование лёссовых отложений происходило в две стадии: стадию накопления аэральных пылеватых осадков и стадию превращения их в лёссы.

 

 

Глава 14