Геологическая деятельность ветра

Информация о документе:

Дата добавления: 06/07/2015 в 19:59
Количество просмотров: 32
Добавил(а): Аноним
Название файла: geologicheskaya_deyatelnost_vetra.doc
Размер файла: 64 кб
Рейтинг: 0, всего 0 оценок

Геологическая деятельность ветра

13


Геологическая деятельность ветра


Геологическая деятельность ветра связана с динамическим воздействием воздушных струй на горные породы. Она выражается в

  1. разрушении, размельчении пород, сглаживании полировке их поверхности;

  2. перенесении мелкого обломочного материала с одного места на другое;

  3. отложении этого обломочного материала на поверхности Земли (как континентов так и океанов) ровным слоем, а также в виде холмов и гряд на определенных участках суши.


Геологическую работу ветра называют также эоловой (по имени греческого бога ветров – ЭОЛА). Интенсивность эолового процесса зависит от

- направления ветра

  • скорости ветра

Направление.Перемещение воздушных масс происходит, в основном, параллельно поверхности земли; реже перенос осуществляется в вертикальном направлении в виде смерча. Смерч – это вращающаяся воздушная воронка, которая сужается в сторону Земли. Смерч, как штопор, ввинчивается в землю, разрушает горные породы и втягивает рыхлый материал вглубь воронки. Скорость движения ветра в воронке достигает сотен км в час (до 1000-1300 км в час), т.е. иногда превышает скорость распространения звука (1200 км/час). Такой смерч производит огромную разрушительную работу. Смерч вместе с захваченным материалом перемещается со скоростью 35-50 км/час на десятки км, оставляя за собой широкую полосу разрушений.

Некоторые ветры имеют строго постоянное направление и дуют в течение определенного времени. Так, например, ветер хамсин, возникающийв пустынях Северной Африки, дует в северном и северо-западном направлениях в течение 50 дней. Ветер южно-африканских пустынь – афганец , дует в северном и северо-восточном направлениях в течение 1-3 дней с перерывами, в общей сложности до 40 суток.

Скорость ветра. Чем больше скорость, тем значительнее производимая им работа: 3-4 бальный ветер (скорость 4,4-6,7 м/сек) несет пыль, 5- 7 бальный (9,3 – 15,5 м/сек) – песок, а 8 -бальный (18,9 м/сек) – гравий. Наименьшая скорость ветра – у поверхности Земли за счет рельефа (главным образом), по мере удаления от поверхности Земли скорость ветра резко увеличивется.

Особенно велико значение деятельности ветра в областях

  1. сухого климата, резких суточных и годовых колебаний температуры

  2. с отсутствием растительного покрова, где породы непосредственно соприкасаются с атмосферой.

Такими благоприятными районами являются

  1. пустыни

  2. горные вершины

  3. морские побережья.


Таким образом, геологическая работа ветра состоит из следующих процессов:

  1. разрушение горных пород (дефляция и корразия),

  2. перенос – транспортировка разрушенного материала

  3. эоловое отложение – эоловая аккумуляция.


Дефляция и корразия


Дефляциейназывается разрушение, раздробление и выдувание рыхлых горных пород на поверхности Земли вследствие непосредственного давления воздушных струй. Разрушительная способность воздушных струй увеличивается в 2-х случаях:

  • если воздух насыщен водой,

  • если воздух насыщен твердыми частицами – песком и т.д.

Разрушение пород с помощью твердых частиц носит название корразии(от лат. корразио – обтачивание).

Дефляция наиболее сильно проявляется в узких горных долинах, в щелевидных расщелинах, в сильно прогреваемых котловинах, где часто возникают пыльные вихри. Они выносят подготовленный физическим выветриванием рыхлый материал, вследствие чего котловина или долина углубляется. Интересно, что в Китае, где широко развиты мягкие лессовые породы, выемки старых дорог превращаются в настоящие ущелья (хольвеги) глубиной до 30 м (7-9 этажный дом). Этот вид дефляции называется бороздовой деятельностью –бороздовая дефляция.

Другой вид дефляции –плоскостное выдувание. В этом случае ветер сдувает рыхлые породы, например, почву, с большой площади. При плоскостном выдувании возникают своеобразные формы рельефа. Например, в Болгарии в толще рыхлых песков залегают плотные столбообразные песчаники с известковым цементом. Песок был развеян, а песчаники сохранились, напоминая стволы и пни деревьев. Судя по высоте этих столбов, можно предположить, что мощность развеянной толщи песков превышала 10 м.

Большую работу по разрушению горных пород производит корразия. Миллиарды песчинок, гонимых ветром, ударяясь о выступ горной породы, обтачивают их и разрушают. Обычное стекло, поставленное перпендикулярно ветровому потоку, несущему песчинки, через несколько дней становится матовым, т.к. его поверхность делается шероховатой от появления мельчайших ямок. Корразия может быть точечной, бороздовой (царапающей) и сверлящей. В результате корразии в горных породах возникают ниши, ячейки, борозды, царапины. Максимальное насыщение ветрового потока песком наблюдается в первых десятках см от поверхности, поэтому именно на этой высоте в породах образуются наиболее крупные углубления. В пустынях при постоянно дующих ветрах камни, лежащие на песке, обтачиваются ветром и постепенно приобретают трехгранную форму. Эти трехгранники (по- немецки дрейкантеры) помогают выявить среди древних отложений эоловые и определить направление ветра.

Форма разрушения ветром скал в значительной степени зависит от строения и состава пород. С удивительной точностью ветер разрушает наиболее слабые породы и образует выемки: ниши, карнизы, ямки, желобки и т.д. Если порода состоит из чередования твердых и мягких пород, то на ее поверхности образуются выступы, чередующиеся с нишами. Такая способность ветра выделять в породе наиболее крепкие и твердые участки носит название эоловой препарировки. Именно она и создает причудливые формы, часто напоминающие предметы, силуэты животных, людей и т.д.

Очень интересные формы создаются в породах, покрытых пустынной коркой загара. Пустынный загар – это пленка (1-2 см)Fe-Mn окисных минералов, твердая пленка – генетический аналог железных панцирей. Под этой твердой коркой обычно находится рыхлый размягченный разрушенный слой. Корразия, пробив в корке отверстие, выдувает рыхлые породы, образуя ячейки.


Эоловая транспортировка


Перенос в атмосфере осуществляется двумя способами:

  • волочением,

  • во взвешенном состоянии.

Перенос волочением, т.е перекатыванием и подпрыгиванием, осуществляется на открытых от растительности пространствах – на песчаных побережьях, в пустынях на расстоянии от десятков и первых сотен километров. Вследствие торможения ветра у поверхности движение его турбулентно в вертикальной плоскости, что приводит к двум взаимно противоположным результатам:

  • отрыв зерен от земли на какое-то малое время

  • торможение горизонтального движения зерен и осаждение.

Волочением переносятся наиболее крупные обломки пород: глыбы, валуны (> 20 см), галька (1-20 см), гравий (1мм – 1см), а также песок (0,1 – 1 мм).

Перенос во взвешенном состоянии, т.е. в виде аэрозоля осуществляется на значительно большие расстояния – в сотни и тысячи км и даже вокруг Земли. Переносимые частицы естественно меньшего размера, чем переносимые волочением. Их размер прямо пропорционален скорости ветра. Форма (парусность) и удельный вес также влияют на перенос.

Сильный ветер способен переносить во взвешенном состоянии даже гальку до 5-10 см, очень редко более крупные предметы (например, лодки, суда, крупные животные и др.) на расстоянии до нескольких десятков км.

Поскольку атмосфера практически всегда находится в движении, в ней постоянно содержится тоили иное количество взвешенных частиц и она является постоянным аэрозолем. Даже при содержании 6000 тысяч пылинок в 1 см3 воздуха он считается чистым. В комнате, например, содержится 5420 000 пылинок в 1 см3 воздуха. Атмосферная пыль полигенична, но, в основном, она эоловая, в заметной мере, вулканическая, и в малой – космическая, метеоритная, а с развитием индустрии – техногенная. Эта пыль может насыщать тропосферу, и даже выходить за ее пределы, может облетать вокруг земного шара и висеть в воздухе несколько лет, прежде чем опуститься на Землю.

Основная масса переносимого материала – пески и переносится он вблизи поверхности Земли на высоте 3-4 м. Во время полета песчинки сталкиваются друг с другом, истираются, шлифуются, а более слабые и трещиноватые раскалываются. Наиболее устойчивыми при дальних переносах оказываются кварцевые песчинки, которые и составляют главную массу песчаного потока.


Эоловая аккумуляция


Большая часть материала, переносимого ветром, выпадает на поверхности морей и океанов и смешивается с образующимися там морскими осадками, меньшая часть выпадает на суше и образует эоловые отложения. Среди эоловых отложений выделяются глинистые, пылеватые (лессовые) и песчаные.

Песчаные эоловые отложения чаще всего образуются в непосредственной близости от областей дефляции и корразии, т.е. у подножия обнаженных гор, в нижних частях речных долин, в дельтах, на морских побережьях. Размер частиц от 0,05 до 2 мм.

Здесь ветер переносит и развевает аллювий и отложения морских пляжей, образуя специфические бугристые формы рельефа. Глинистые и пылеватые эоловые отложения могут осаждаться на значительном удалении от области развевания.

Значительно реже встречаются

  • карбонатные (ветер переносит капли воды, содержащие в себе соли угольной кислоты- речная и озерная вода),

  • солевые (морская вода)

  • и гипсовые эоловые отложения (морская вода).

Современные эоловые отложения – преимущественно рыхлые породы, так как цементация и уплотнение их происходят более медленно, чем у водных осадков. Цвет эоловых отложений различен, преобладают желтая, серая и белая окраска, но встречаются отложения и других цветов. Например, в 1955 году в Южной Европе выпал слой пыли толщиной 2 см красного цвета. При переносе продуктов дефляции черноземных почв выпадает черная пыль.

Эоловые отложения характеризуются не параллельным, а косым или волнистым напластованием.











Косая слоистость бархана волнистая слоистость



Такие отложения называются косо- и волнисто-слоистыми. По направлению косых слойков можно определить направление ветра, их образовавшего, т.к. косые слойки всегда наклонены в направлении движения ветровых струй.

Скорость накопления эоловых отложений очень различна. Однажды на палубе полузатонувшего судна обнаружили слой пыли мощностью 1,76 м, он образовался за 63 года, т.е. в среднем около 3 см в год. Бывали случаи, когда за один день накапливался слой в несколько см.

Масса обломочного материала, переносимого ветром, еще в процессе переноса сортируется. Более крупные песчаные частицы выпадают раньше, чем более тонкие – глинистые и поэтому происходит раздельное накопление песчаных, лессовых (пылеватых), глинистых и других эоловых осадков.На суше среди эоловых отложений преобладают песчаные (0,05 –2 мм). Рядом с ними часто могут накапливаться пылеватые частицы, при уплотнении которых образуется лесс – это светло- или палево-желтая , желтовато-серая, желтовато-бурая порода, состоящая более чем на 90% из зерен кварца, полевых шпатов и других силикатов размером 0,05-0,01 мм с примесью глинистых частиц и извести (СаСО3), который часто образует стяжения , конкреции неправильной формы. Лесс легко растирается в мучнистый порошок. Лесс обладает большой пористостью 40-50%, поры имеют форму полых трубочек за счет бывших здесь корешков растений, поэтому свободно пропускает воду. Наибольшее количество лесса образовалось в четвертичное время на территории, протягивающейся от Украины до Южного Китая. Происхождение этих пород В.А Обручев объяснил следующим образом. В четвертичном периоде на севере Евразии был сплошной покров льда. Перед ледниками располагалась каменистая пустыня, сложенная обломками горных пород различного размера, принесенных ледниками. Со стороны ледников на юг дули постоянные холодные ветры. Ветер, пролетая над мореной, захватывал из нее мелкие пылевато-глинистые частицы и переносил их на юг. Нагреваясь, ветер ослабевал, частицы выпадали на землю и формировали в вышеуказанной полосе толщи лесса. Типичный лесс не имеет слоистости, он малосыпуч, в связи с чем при размыве текучими водами образует овраги с очень крутыми отвесными стенками. Мощность древних лессовых отложений в Китае достигает 100 м.

Эоловые отложения могут быть встречены практически в любой части суши, в любой ландшафтной зоне. Но крупные и мощные скопления эолового материала образуются в зонах аридного климата, благоприятных для развития всех видов эолового процесса.


Пустыни, как области максимального развития эолового процесса


Наиболее отчетливо геологическая работа ветра проявляется в области пустынь. Пустыни располагаются на всех континентах, за исключением Антарктиды, в областях с аридным климатом. Они образуют два пояса: в северном полушарии между 10 и 45 градусами северной широты и в южном полушарии между 10 и 45 градусами южной широты.

В пустынях выпадает очень мало (менее 200 мм в год) осадков. Сухой воздух пустынь вызывает огромную испаряемость влаги, превышающуюся годовую норму осадков в 10-15 раз. В связи с этим часто создается постоянный вертикальный ток влаги по капиллярным трещинам от грунтовых вод к поверхности. Эти воды выщелачивают и выносят к поверхности соли железа и марганца, образующих тонкую пленку коричневого или черного цвета, именуемую

пустынным загаром. По этой причине на цветных аэро- или космоснимках многие участки каменистых пустынь имеют темно-бурый или черный цвет. Площадь пустынь может значительно изменяться. В последние годы вследствии сильной засухи на Африканском континенте южная граница пустынь стала смещаться к югу, пересекая 45 параллель.


По виду эоловой геологической деятельности пустыни разделяются на дефляционные и аккумулятивные.


Дефляционные пустыни (в Африке их называют гаммадами, в Средней Азии – кырами) представляют собой участки обнаженных остроугольных скал, часто причудливых очертаний. Основание этих скал всегда завалено глыбами и щебнем (т.е. крупнее 1-10-20 см в поперечнике). Цвет обломков независимо от состава и первоначальной окраски обычно темно-бурый или черный, т.к. все породы покрыты коркой пустынного загара.


Аккумулятивные пустыни по типу слагающего их материалу делятся на

  1. песчаные (в Средней Азии их называют кумами: Каракумы – черные пески, Кызылкумы –красные пески, в Северной Америке –эргами);

  2. глинистые – такыры,

  3. лессовые – адыры,

  4. солончаковые – шоры.


Песчаные пустыни распространены наиболее широко, песок здесь состоит из зерен кварца, весьма устойчивого при выветривании, чем и объясняются большие его скопления. По размеру зерен песон не однороден:

  • крупнозернистый 0,5 –1 мм;

  • среднезернистый 0,25 –0,5 мм;

  • мелкозернистый 0,1 – 0,25 мм

а также некоторое количество пылеватых частиц.

Песок принесен из каменистых пустынь. В настоящее время доказано, что пески в пустынях, в основном, первично-речного происхождения: ветер перевевал, обрабатывал и переносил аллювий рек. Например, пески Каракумов представляют, очевидно, перевеянный аллювий Пра-Амударьи. То же самое можно сказать и про Сахару. Толщина песчаного покрова в пустынях достигает нескольких десятков метров.

Своеобразен рельеф песчаных пустынь. Он состоит из бесчисленного количества мелких бугров, холмов, гряд, которые часто обладают определенной ориентировкой в зависимости от господствующего направления ветра. Наиболее характерной формой скопления песков в пустыне являются барханы.

В плане барханы имеют очертания полумесяца, рога которого обращены по направлению ветра.







Наветренный склон бархана наклонен под углом 10-15 градусов, подветренный – 30-35. Гребень бархана обычно острый. Между вершинами рогов происходит завихрение воздуха, способствующее образованию цирковидной выемки. Высота барханов достигает 15 м.

Барханы бывают одиночные и грядовые.

Гряды бархановрасполагаются перпендикулярно по отношению к направлению ветра, образуя поперечные цепи. Нередко встречаются и продольные цепочки барханов, следующие друг за другом. Барханная гряда, в целом имеет серповидную форму, длина ее 3-5 км (до 20 км), а высота до 100 м.

Грядообразные валы – длинные симметричные песчаные валы с пологими склонами, вытянутые в направлении движения ветра постоянного направления. Длина ее измеряется км, а высота от 15 до 30 м (до 200 м)Гряды отстоят друг от друга на расстоянии 150-300 м, иногда 1-2 км. В межгрядовом пространстве песок не задерживается, проносится вдоль него, производя дефляционное углубление межгрядового пространства, в связи с чем превышение гряд над межгрядьями дополнительно возрастает. Поверхность гряд иногда осложнена цепочками продольных барханов.

Грядово-ячеистые формы рельефа образуются при сочетании постоянно дующих ветров, формирующих продольные гряды с циклонными ветрами, образующими песчаные перемычки в межгрядовых пространствах и лунки выдувания.

Кучевые формы рельефа представляют собой песчаные беспорядочно разбросанные холмы. Они образуются вблизи каких-либо преград, кустиков, растений, больших камней и т.д. Форма их округлая, слабо вытянутая по направлению движения ветра. Склоны симметричны. Высота зависит от размеров преград и составляет 1-10 м.

Эоловая рябь – наиболее распространенная микроформа в рельефе эоловых отложений, представляющая собой мелкие валики, образующие серповидно изогнутые цепочки, напоминающие рябь на воде от ветра. Эоловая рябь покрывает наветренные склоны барханов, дюн, а также выровненные участки песчаных отложений.













Все описанные эоловые формы создают своеобразный эоловый ландшафт, который характеризует области песчаных и глинистых пустынь, побережий морей, рек и т.д.

Под влиянием ветра эоловые накопления испытывают перемещение со скоростью от сантиметров до десятков метров в год. Движущиеся пески могут перекрывать постройки, кусты, деревья и даже целые города.

Рассмотренные формы рельефа характерны для аридных областей. Во внеаридных областях, на берегах рек, морей, озер рельеф холмистый. Характерны бугры овальной формы, ассиметричные, с округлой вершиной, именуемые дюнами.Наветренный склон имеет наклон 5-12 градусов, подветренный – 30-35. Высота дюн от 5 до30 м (редко 100 м.). Дюны часто располагаются рядами, ориентированные перпендикулярно господствующим ветрам. Принципиальное отличие дюн от барханов – образование их в различных широтах независимо от климата, а барханы образуются только в аридных областях, второе отличие: в плане барханы имеют очертания полумесяца, рога которого обращены по направлению ветра, а у дюн наоборот – рога полумесяца обращены против направления ветра.








Глинистые пустыни (такыры) –этот тип окаймляет песчаные пустыни, а нередко располагаются внутри них. Очень часто такыры представляют собой дно высохших озер, долины крупных рек. Поверхность такыров ровная. Глина, слагающая такыр, обычно рассечена мелкими трещинами, связанными с высыханием верхнего слоя. Трещины ограничивают небольшие полигональные участки. Корка и края этих участков шелушатся, превращаются в пыль, которая уносится ветром, таким образом такыры углубляются.


Лессовые пустыни (адыры) –возникают на периферии песчаных пустынь за счет пыли,выдуваемых из каменистых пустынь. Поверхность адыров часто неровная, рассеченная глубокими рытвинами временных потоков.

Солончаковые пустыни (шоры) - образуются в случае, когда грунтовые воды располагаются неглубоко. Вода из них вытягивается к поверхности, испаряется, а соли покрывают поверхность тонкой плотной коркой, под которой часто располагается мягкий пушистый слой соли, перемешанный с глиной. Шоры наиболее безжизненный вид пустынь. Развитие шоров может идти так же как и такыров, с выдуванием соли ветром. Такие пустыни развиты к северу и востоку от Каспийского моря в России( Калмыкия). Разновидностью солончаковых пустынь являются

Гипсовые пустыни, их поверхность покрыта коркой сульфатных солей. Эти пустыни развиваются на поверхности известняковых пород (плато Устюрт, между Каспийским и Аральским морями).


Практическое значение изучения эоловой деятельности


Эоловая деятельность, как правило, наносит вред человеку, и человек вынужден с этим бороться. Можно выделить два вида борьбы: пассивный и активный. Первый заключается в закреплении отложений путем высаживания деревьев и кустов, второй – ослаблении или изменении характера ветрового воздействия путем посадки лесозащитных полос.