Эоловые процессы

   Форма разрушаемых ветром  скал в значительной мере зависит  от строения и состава породы. С удивительной точностью ветер выбирает наиболее слабые породы и образует выемки-бороздки, желобки, ниши, ямки. Так, если горизонтальнослоистая толща состоит из чередования твёрдых и мягких пород, то на её поверхности твёрдые породы будут образовывать выступы, карнизы, чередующиеся с нишами. (рис.1). В конгломератах, обладающих слабым цементом, твёрдая галька образует бугристую поверхность часто причудливых очертаний.

   Завихряясь вокруг одиноко  стоящих скал, ветер способствует  созданию грибообразных, столбообразных форм. Способность ветра выделять, обособлять в природе наиболее твёрдые и крепкие участки пород носит название эоловой препарировки. Именно она создаёт наиболее причудливые формы, часто напоминающие силуэты животных, людей и др. (рис.2).

   В массивных породах ветер  удаляет из трещин продукты  выветривания, расширяет трещины  и создаёт столбообразные формы  с крутыми отвесными стенками, арки и т.п. В пластах со  скрытоконцентрической текстурой  (эффузивные породы, иногда песчаники) ветер способствует созданию шарообразных форм. Такие же формы выявляются в породах, содержащих шаровидные конкреции, которые бывают удивительно хорошо отпрепарированы.

    Очень интересные формы  создаются в породах, покрытых  пустынной коркой загара. Под этой твёрдой коркой обычно следует размягчённый разрушенный слой. Корразия, пробив в корке отверстие, выдувает рыхлые породы, образуя ячейки.

6.1.2. Эоловая  транспортировка.

   Транспортирующая деятельность  ветра имеет огромное значение. Ветер поднимает с поверхности Земли рыхлый мелкообломочный материал и переносит его на большие расстояния по всему земному шару, поэтому этот процесс можно назвать планетарным. В основном ветер переносит мельчайшие частицы пелитовой (глинистой), алевритовой (пылеватой) и псаммитовой (песчаной) размерности. Дальность переноса зависит от величины и формы обломков, их удельного веса, а также силы ветра. Крупные обломки пород-глыбы, валуны-во время смерчей сдвигаются с места и проталкиваются или перекатываются по поверхности Земли в пределах нескольких метров. Гальки, обломки, дресва и гравий во время бурь и ураганов могут отрываться от земли, подниматься вверх, затем падать и снова подниматься, т.е. они перемещаются по поверхности скачкообразно, суммарно на большие расстояния. Пески составляют один из важнейших компонентов эолового переноса. Основная масса песчинок переносится вблизи поверхности Земли на высоте 3-4 метра. Во время полёта песчинки часто сталкиваются друг с другом, в связи с чем при очень сильном ветре слышны гудение и звон движущейся массы. Песчинки шлифуются, истираются, а более слабые или с трещинками иногда раскалываются. Наиболее устойчивыми при дальних переносах оказываются кварцевые песчинки, которые и составляют главную массу песчаного потока.

Пылеватые и глинистые частицы (вулканический пепел и др.) иногда составляют главную часть твёрдого эолового потока. Они могут насыщать всю тропосферу и даже выходить за её пределы. Дальность переноса этого материала может быть безграничной. Особенно далеко переносятся тонкие частицы, поднявшиеся на большую высоту.

ПР: Так, красный пепел, выброшенный из вулкана Кракатау (Индонезия) в 1883г., облетел вокруг земного шара три раза и держался в воздухе около трёх лет.

Приведём несколько примеров дальнего перемещения обломочного материала. Пыль, поднятая ветром в пустынях Дашти-Марго, Дашти-Арбу в Афганистане, переносится в район Каракумов. Пыль из районов Западного Китая оседает в Северном Афганистане и в республиках Средней Азии. Чернозём, подхваченный ветром в Восточной Украине 1мая 1892 года, 2 мая частично выпал в районе Каунаса, 3 мая осаждался с чёрным дождём в Германии, 4 мая в Балтийском море, а затем в Скандинавии.

ПР: Количество переносимых ветром песка и пыли бывает иногда очень велико. В 1863 году на Канарских островах  в Атлантике выпала пыль из Сахары, масса её определялась в 10 млн. тонн. Общее количество эолового материала, переносимого с суши в море, по подсчётам А.П.Лисицына, превышает 1,6 млрд. тонн в год.

6.1.3. Эоловая  аккумуляция.

   Состав переносимых ветром частиц очень разнообразен. В песчаных и пыльных бурях преобладают зёрна кварца, полевого шпата, реже гипса, соли, глинистые пылеватые и известковые частицы, частицы почвы и др. Большая часть их является продуктом разрушения горных пород, обнажённых на поверхности Земли. Часть пыли имеет вулканическое происхождение (вулканический пепел и песок), часть космическое (метеоритная пыль). Большая часть пыли, переносимой ветром, выпадает на поверхности морей и океанов и примешивается к образующимся там морским осадкам; меньшая часть выпадает на суше и образует эоловые отложения.

   Среди эоловых отложений  выделяют глинистые, пылеватые и песчаные. Песчаные эоловые отложения чаще всего образуются в непосредственной близости от областей дефляции и корразии, т.е. у подножья обнажённых гор, а также в нижних частях речных долин, в дельтах и на морских побережьях. Здесь ветер развевает и переносит 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, а также солевые и гипсовые эоловые отложения.

   Современные эоловые отложения  преимущественно рыхлые породы, так как цементация и уплотнение  их  происходят более медленно, чем у водных осадков.

   Цвет эоловых отложений  различен. Преобладают жёлтая, белая  и серая окраски, но встречаются  отложения и других цветов.

ПР: Так, в 1755 году в Южной Европе выпал слой пыль толщиной 2 см красного цвета. При переносе продуктов дефляции чернозёмных почв выпадает чёрная пыль.

Эоловые отложения часто обнаруживают не параллельное, а косое или волнистое  напластование. Такие отложения  называют косослоистыми. По направлению косых слоёв можно определить направление ветра, их образовавшего, так как косые слойки всегда наклонены в направлении движения ветровых струй.

    Скорость накопления  эоловые отложения очень различна.

ПР: Однажды на палубе полузатонувшего судна обнаружили слой пыли мощностью 1,76 м. Он образовался за 63 года, т.е. в среднем отлагалось около 3 см в год. Бывали случаи, когда слой мощностью в несколько сантиметров накапливался за 1 день.

Массы обломочного материала, переносимого ветром, ещё в процессе перелёта сортируются. Более крупные песчаные частицы выпадают раньше, чем более  тонкие глинистые, и поэтому происходит раздельное накопление песчаных, лёссовых, глинистых и других эоловых осадков. Среди эоловые отложений на суше наибольшую площадь занимают песчаные. Рядом с ними часто могут накапливаться пылеватые частицы, при уплотнении которых образуется лёсс.

  Лёсс представляет собой мягкую, пористую породу желтовато-бурого, желтовато-серого цвета, состоящую более чем на 90% из пылеватых зёрен кварца и других силикатов, глинозёма; около 6% составляет углекислый кальций, который часто  образует в лёссе стяжения, конкреции неправильной формы. Размер слагающих лёсс зёрен соответствует пылеватой и глинистой фракциям и в меньшей мере-песчаной. В лёссе многочисленны поры, имеющие форму полых трубочек, образовавшихся за счёт бывших здесь корешков растений.

   Наибольшее количество лёссов  образовалось в четвертичном периоде 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 самых различных размеров, принесённых сюда ледниками. Со стороны ледника на юг дули постоянные холодные ветры. Ветер, пролетая над мореной, захватил из неё мелкие пылевато-глинистые частицы и переносил их на юг. Нагреваясь, ветер ослабевал, частицы выпадали на землю и формировали в вышеуказанной полосе толщи лёсса. Типичный лёсс не имеет слоистости, он мало сыпуч, в связи с чем при размыве текучими водами образует овраги с очень крутыми отвесными стенками. Мощность древних лёссовых толщ в Китае достигает 100 метров. Лёсс и лёссовидные породы широко распространены в республиках Средней Азии и Закавказья, на Украине и в Афганистане.

   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.

6.2. Выветривание.

   В процессе выветривания  возникают две группы продуктов  выветривания: подвижные, которые уносятся на то или иное расстояние, и остаточные, которые остаются на месте своего образования. Остаточные, несмещенные продукты выветривания представляют собой один из важнейших генетических типов континентальных образований и называются  элювий.

  Совокупность продуктов выветривания различных по составу элювиальных образований верхней части литосферы называется  корой выветривания. Формирование коры выветривания, состав слагающих её образований и мощность изменяются в зависимости от климатических условий – сочетания температуры и влажности, поступления органического вещества, а также от рельефа. Наиболее благоприятным для формирования мощных кор выветривания является  относительно выровненный рельеф и  сочетание высокой температуры, большой влажности и обилие органических веществ.

Элювий может состоять из крупных обломков и из мелких, образующихся при дальнейшем разрушении, в котором главную роль играют химические агенты. Под действием воды содержащей кислород и углекислый газ, все породы, в конце концов, превращаются в песок, или в супесь, или в суглинок, или в глину в зависимости от своего состава кварцит превратится в чистый песок, белый или желтоватый, песчаник даст глинистый песок, гранит – сначала дресву из отдельных зёрен, а затем суглинок, глинистый сланец – глину. Известняк, обычно нечистый, теряет известь, которую растворяет и уносит вода, оставляя примеси в виде глины, чистой или песчаной. Эти конечные продукты выветривания в элювии смешаны с большим или меньшим количеством  щебня и обломков, находящихся в разных стадиях своего изменения.

   С элювием связаны месторождения  бокситов, из которых получают  алюминий, каолинов, бурого железняка  и других полезных ископаемых. При разрушении коренных горных  пород высвобождаются  содержащиеся  в них стойкие минералы. Они могут образовывать ценные минеральные скопления – россыпи. Например, элювиальные россыпи алмазов над кимберлитовыми трубками, россыпи золота над золотоносными жилами.

     Продукт выветривания  находящийся на склонах гор  и долин, называют делювием, который отличается от элювия тем, что его составные части не находятся на месте первоначального образования,  а сползли или скатились под действием силы тяжести вниз. Все склоны покрыты более или менее толстым слоем делювия. Делювий, смачиваемый водой, может смещаться, ползти вниз по склону, обычно очень медленно, незаметно для глаз, иногда – быстро. Сильно пропитанный водой, он превращается в густую грязь, которая ползёт вниз, срывает и комкает дерновый покров, вырывает кусты и  даже валит при своём  движении росшие на делювии деревья. Такие грязевые потоки, иногда значительной длины и ширины, наблюдались во многих странах. На дне долины они останавливаются, образуя поля густой грязи с комьями дёрна, поваленными деревьями и кустами.

    У подножия разрушающихся утёсов, отвалившиеся от них обломки накапливаются, образуя на склонах обширные осыпи, часто легко подвижные и трудно проходимые, состоящие из крупных глыб или из щебня, ползущего под ногами вниз. На плоской поверхности горных вершин выходы твёрдых пород распадаются при выветривании на отдельные части,  превращаясь в сплошную россыпь глыб, торчащих в разные стороны. Эти россыпи особенно часты в Сибири и Арктике, где они образуются при совместной работе сильных морозов и влаги туманов, дождей и тающего снега. Но и  в тёплом климате вершины гор, поднимающиеся над линией постоянного снега, где климат почти арктический, разрушаются быстро и дают обильные осыпи и россыпи.

     Выветривание-совокупность  многих факторов:  колебаний температуры;  химического воздействия различных газов (0₂) и кислот (углекислота) растворённых в воде; воздействия органических веществ, образующихся в результате жизнедеятельности растений и животных и при разложении их остатков; расклинивающего действия корней  кустарников и деревьев. Иногда эти факторы действуют вместе, иногда по отдельности, но решающее значение имеют резкая смена температуры и водный режим. В зависимости от преобладания тех или иных факторов выделяют физическое, химическое и биогенное выветривание.

6.2.1. Физическое выветривание проявляется в механическом разрушении коренных горных пород под воздействием солнечной энергии, атмосферы и воды. Горные породы подвергаются то нагреванию, то охлаждению. При нагревании происходит расширение и увеличение их объёма, при охлаждении - сжатие и уменьшение объёма. Это расширение и сжатие очень невелики; но, сменяя друг друга не день и не два, а целые сотни и тысячи лет, они, в конце концов, обнаружат свое действие. Горные породы состоят из разных минералов, одни из которых расширяются больше, другие меньше. За счёт разного расширения в этих минералах возникают большие напряжения, неоднократные действия которых приводят, в конце концов, к ослаблению связей между минералами и порода рассыпается, превращаясь в скопление мелких обломков, щебня, грубого песка. Особенно интенсивно разрушаются много минеральные горные породы (граниты, гнейсы и др.). Кроме того, коэффициент линейного расширения даже у одного и того же минерала неодинаков в разных направлениях. Это обстоятельство при колебаниях температуры вызывает напряжения и нарушения сцепления минеральных зёрен и в одно-минеральных породах (известняк, песчаник), что приводит со временим к их разрушению.

     На скорость выветривания  оказывает влияние величина слагающих  её минеральных зёрен, а также их окраска. Тёмные породы нагреваются, а значит, расширяются больше, чем светлые, которые сильнее отражают солнечные лучи. Такое же значение имеет и цвет отдельных зерен в породе. В породе, состоящей из зёрен разного цвета, сцепление зёрен будет ослабевать быстрее, чем в породе, состоящей из зёрен одного цвета. Наименее устойчивы к смене холода и жары породы, состоящие из крупных зёрен разного цвета.