Формы рельефа, образованные процессами выветривания и денудации.

Процесс разрушения и изменения минералов и горных пород, находящихся на земной поверхности и вблизи от нее, который происходит под влиянием солнечных лучей, механического и химического воздействий воздуха и воды, а также благодаря жизнедеятельности растений и животных, называется выветриванием. Продукты разрушения горных пород, перемещаются с возвышенностей в понижения рельефа благодаря силе тяжести, работе воды, ветра и движущихся ледников. Этот процесс перемещения продуктов разрушения называется денудацией.

С денудацией тесно связан процесс аккумуляции, представляющий собой сумму всех процессов накопления осадков в понижениях рельефа.

Благодаря совместному действию процессов выветривания, денудации и аккумуляции в течение длительного времени происходит выравнивание рельефа суши.

Различают три типа выветривания:

1. физическое
2. химическое
3. органическое

Физическое выветривание – это процесс превращения горных пород в обломки различной величины (глыбы, щебень, песок). Он может протекать двумя путями, вследствие чего выделяют два типа физического выветривания: температурное и морозное.

Температурное выветривание характерно для районов с резкими колебаниями суточных температур (например, пустыни или высокогорные районы). Здесь днем поверхность горных пород нагревается до +60…70 ⁰ С, а ночью, благодаря большому излучению, охлаждается до 0⁰ С и ниже. Вследствие попеременного нагревания и остывания горных пород на поверхности постоянно изменяется их объем, чему способствует также окраска горных пород, их строение и влажность. Так, например, темноокрашенные породы нагреваются солнечными лучами быстрее светлоокрашенных, а охлаждаются те и другие примерно одинаково. Из-за неравномерных изменений объема различных горных пород, а также слагающих их минералов происходит растрескивание породы. Появившиеся мелкие трещины с течением времени увеличиваются в длину и ширину, и горная порода распадается на отдельные глыбы или более мелкие частицы.

Породы, слагающие горные склоны, обычно по-разному реагируют на процесс температурного выветривания. Поэтому одни участки склонов быстро разрушаются, а другие дольше сопротивляются выветриванию. Более плотные породы образуют выступы, карнизы, столбы, островерхие скалы и др., а на месте легковыветривающихся пород возникают впадины.

Морозное выветривание происходит под действием воды при температурах ниже 0⁰ С. Вода проникает в мелкие трещины горных пород и при отрицательной температуре замерзает в них, увеличиваясь при этом в объеме на 10-11 %. Она оказывает на стенки трещин большое давление, трещины постепенно расширяются и даже самые прочные породы со временем распадаются на обломки той или иной величины.

В результате физического выветривания часть продуктов разрушения горных пород не переносится процессами денудации, а остается на месте, образуя скопления обломков горных пород, которые называются элювием. Элювий часто накапливается на плоских или слабовыпуклых участках гор.

Химическое выветривание представляет собой процесс разрушения горных пород под влиянием химического воздействия воздуха и воды. Особенно большое значение в этом процессе имеет вода, содержащая углекислоту и другие вещества. Она способна растворить или химически изменить почти все минералы и горные породы. Химическое выветривание может быть выражено несколькими типами: растворением, окислением, карбонатизацией, восстановлением.

Органическое выветривание – это процесс разрушения горных пород растительными или животными организмами в процессе их жизнедеятельности. Так, например, в горных районах деревья нередко произрастают на скалах и пускают корни в трещины пород, слагающих скалы. В клетках корней деревьев развивается большое давление, поэтому корни способны разрывать даже весьма плотные породы. Разрушение горных пород, скрытых под толщей почвы, производится также земляными червями, муравьями и термитами. Они проделывают узкие, но многочисленные и длинные подземные ходы, благодаря которым в глубь почвы проникает воздух, содержащий влагу и углекислоту, что способствует химическому выветриванию. В этом же направлении проявляется деятельность землероев – кротов, сусликов и других животных.

Формы рельефа, обусловленные работой ветра (эоловые).

Работу ветра можно наблюдать повсеместно, однако основным рельефообразующим фактором ветер является в песчаных пустынях. Работа ветра по формированию рельефа песков выражается в выдувании (дефляции) песчаных масс, их переносе и отложении (аккумуляции). Формы рельефа, образованные работой ветра, называются эоловыми. К ним относятся барханы, песчаные гряды и др.

Бархан представляет собой холм серповидной формы с заостренными концами, обращенными в сторону преобладающих в данном районе ветров (рис). Форма поперечного профиля у него асимметричная: склоны, обращенные навстречу преобладающим ветрам (наветренные), пологие (5-12 ⁰); противоположные (подветренные) склоны крутые (28-35 ⁰). Барханы являются подвижными формами песчаного рельефа и медленно перемещаются приблизительно на 50-60 м в год.

Такие формы рельефа образуются в связи с деятельностью ветра. Поэтому название им дано по имени древнегреческого бога ветра – Эола.

Для возникновения этих форм необходимы: частые и сильные ветры; незначительное количество атмосферных осадков; интенсивное физическое выветривание пород; отсутствие или разреженность растительного покрова.

Такие условия имеются в тропических пустынях, а также пустынях умеренных широт. Проявление эоловых процессов связано, как видно, с климатическими условиями. Независимо от этих условий скопление рыхлого песка и образование эоловых форм происходит на морских берегах, а также в речных долинах.

Выделяют следующие виды эоловых процессов:

1.  Дефляция – выдувание рыхлого грунта;

2.  Корразия, – то есть обтачивание и шлифовка твердых пород;

3.  Перенос грунтов ветром;

4.  Аккумуляция материала.

Существует прямая связь между скоростью ветра и переносом частиц грунта. Так, при скорости ветра 4,5-6,7 м/с максимальные размеры движущихся песчинок составляют 0,25 мм, а при скорости 11,4-13,0 их величина возрастает до 1,5 мм.

Формы дефляционного и корразионного рельефа. Массы песка, переносимые ветром, стачивают и шлифуют поверхность скальных пород, встречающихся на их пути. При этом образуются: корразионные ниши; «каменные столбы»; эоловые «каменные грибы».

Ниши обычно вырабатываются в легко разрушаемых породах – песчаниках, мергелях. Если такие породы сверху прикрыты более прочными породами, то формируются «каменные грибы».

При воздействии ветра на скопление рыхлого материала могут образовываться денудационные котловины, или котловины выдувания. Это округлые или овальные отдельные формы рельефа, в несколько десятков или сотен метров в поперечнике. Иногда формы выдувания имеют вид борозд, которые называются ярдангами. Они могут возникать при развевании песков вдоль дорог, или других образований, имеющих вытянутую форму.

Дефляция может возникать на сельскохозяйственных угодьях, особенно – на пахотных землях. Гумусовый горизонт в результате многолетней вспашки теряет структурность и легко развевается ветром. Количество выдуваемой почвы может достигать 125 т/га. Дефляция почв отмечается и в нашем Центрально-Черноземном регионе. В 1967 году в южных районах Воронежской области в результате пылевой бури снесено до 60 т/га почвы.

На землях, частично закрепленных растительностью, в результате неравномерного развевания песков при ветрах переменных направлений образуется ландшафт ячеистых песков. Он представляет собой сочетание котловин выдувания и перегородок между ними.

При ветрах устойчивого направления впадины приобретают определенную ориентировку и характерную форму полумесяца. Это так называемые лунковые пески. Очень крупные лунковые формы – до 70 м глубины – известны в Аравии под названием фульджи.

 

Эоловые аккумулятивные формы. Основную массу песка ветры переносят в нижнем 10-20 – сантиметровом слое. Ветровой поток обладает ёмкостью, мощностью и насыщенностью. Ёмкостью называется количество песка, которое может перемещаться при данной силе ветра. Мощностью называется реальное количество перемещенного песка. Отношение мощности к емкости называется насыщенностью потока. Чем меньше это отношение, тем больше дефляционная способность потока. При уменьшении ёмкости потока происходит аккумуляция песка.

Пыль, то есть алевритовые частицы, переноситься ветром на гораздо большей высоте над поверхностью. При «пыльных бурях» она может подниматься до высоты 5-6 км и перемещаться на многие тысячи километров. Пример: бури в Ливии – хамси.

В результате эоловой аккумуляции формируются разнообразные формы рельефа: «Холмик – коса» образуется около какого-нибудь препятствия, например кустика растения; бугор навевания проявляется после накопления песка около препятствия с последующим его погребением.

Эоловые аккумулятивные формы, относительно направления ветра, могут быть продольными и поперечными.

Крупные продольные формы – это песчаные гряды, или грядовые пески. Образуются они за счет того, что ветер постоянного направления выдувает песок из понижений и набрасывает его на образующиеся между ними гряды. Песок движется в направлении ветра, то есть вдоль гребня, что приводит к его удлинению. К поперечным формам относятся барханы, барханные цепи и параболические дюны.

Барханы – это эоловые аккумулятивные формы, имеющие в плане очертания полумесяца и ориентированные выпуклой, более пологой стороной, навстречу ветру. Уклон пологой стороны составляет 15-18°. Противоположный вогнутый склон очень крутой. Его уклон составляет около 35°.

Барханы возникают при больших ветрах перед каким-либо препятствием. Ветровой поток обтекая образовавшийся бархан формирует «рога» бархана. Одновременно происходит пересыпание песка с наветренного склона на подветренный, и бархан движется в направлении ветра. В Каракумах скорость их передвижения достигает 12 м в месяц.

Высота барханов обычно не превышает 8 м. однако, в некоторых случаях она достигает 40 м при ширине бархана до 300 м.

Барханные цепи состоят из нескольких слившихся барханов. Обычно они располагаются параллельными грядами. На наветренных склонах аккумулятивных форм имеются знаки ряби, представляющие собой валики из песка высотой от 2 до 5 см. Обычно они параллельны друг другу. Возникают знаки ряби под воздействием колебательных движений воздушного потока.

Во внетропических пустынях поперечные эоловые образования – дюны часто преобразуются в продольные формы. Это связано с тем, что участки поперечных дюн с меньшей мощностью песка закрепляются растительностью, а с большей мощностью песка – лишены растительности. Здесь также возникают формы, напоминающие барханы, но «рога» их обращены навстречу ветру. Их контуры напоминают параболу. Это параболические дюны.

К эоловым аккумулятивным формам относятся одиночные пирамидальные и прислоненные дюны. Это самые крупные эоловые образования. Встречаются они в Сахаре и Средней Азии. Образуются в результате деятельности ветров разных направлений. Высота таких дюн достигает 150 м. На побережье моря при близком положении горного хребта возникают прислоненные дюны, которые достигают обычно большой высоты. Горный хребет оказывается препятствием на пути движущегося песка и прислоненная дюна представляет собой своеобразный песчаный шлейф, навеянный ветром на прилегающий к песчаной равнине склон. Такие дюны достигают высоты 200 м.

Подвижные пески в пустынях не имеют сплошного распространения. В настоящее время они часто закреплены растительностью. Многие исследователи считают, что климатические условия сейчас неблагоприятны для образования подвижных песков.

За счет распространения разреженной растительности образуются так называемые бугристые пески, а на берегах морей и в речных долинах – кучевые пески, или кучугуры.

При четко выдержанном преобладании ветров одного направления на берегах морей формируются продольные дюны. Они представляют собой единую полосу, расположенную фронтально к господствующему ветру.

Таким образом, многообразие эолового аккумулятивного рельефа зависит от: режима ветров; мощности песчаных отложений; степени закрепления их растительностью, физико-географических условий.

В аридных странах наряду с песчаными пустынями широко распространены каменистые и глинистые пустыни. Для них характерны различные дефляционные формы. В каменистых пустынях выступы коренных пород часто бывают покрыты пустынным загаром. Это блестящая корка, образование которой связано с капиллярным подтягиванием растворов солей из породы. Возможно при этом, также, и участие микроорганизмов, способных концентрировать оксиды и гидрооксиды марганца, железа и других элементов.

Глинистые пустыни сложены с поверхностными лессами или лессовидными породами. Для этого типа пустынь характерно формирование неглубоких замкнутых понижений с ровным днищем, которые покрыты глинистой коркой, разбитой сетью трещин. Это так называемые такыры. В понижениях при редких ливневых дождях накапливается вода, насыщенная глинистыми частицами. В уплотнении верхнего слоя принимают участие сине-зеленые микроводоросли. Такыры могут образовываться на месте солончаков.

Существенная особенность аридных областей – бессточные впадины, представляющие собой отрицательные формы рельефа, не имеющие выхода для поступающих в них дождевых вод. Их размеры могут достигать нескольких сотен км², а глубина – 200 м. Например, дно впадины Каттара в Ливийской пустыне находится на абсолютной отметке (-134 м). В образовании таких впадин кроме ветра большую роль играют структурно геологические и литологические условия. Местами такие впадины погребены песком. Во время поисков нефти в Ливии, в ее южных районах обнаружена такая впадина с водой хорошего качества. В этой стране наблюдается постоянный дефицит воды. Здесь  используются воды девонского горизонта, разгружающиеся в Средиземном море, которые очень минерализованы – до 3,5 г/л.

Впадины, занятые такырами, обладают тенденцией к углублению. Глинистая корка на поверхности такыра разрушается и выдувается ветром. С дефляцией глинистых корок связано образование глинистых дюн. Такие дюны имеются в аридных районах Мексики.

Для тропической и субтропической зон, где интенсивно развиты денудационные процессы, характерен ландшафт островных или останцовых гор и денудационных равнин. Останцовые горы могут образовываться и в других климатических условиях, но типичны они для пустынь.

В Средней Азии встречаются пластовые денудационные равнины, рельеф которых осложнен столово-останцовыми возвышенностями, то есть островными грядами с плоскими вершинами и крутыми обрывистыми склонами. В Средней Азии они называются турткулями. Возможно, что при образовании останцовых гор вначале главную роль играла эрозия временных водотоков, но затем в обособлении останцов важнейшее значение приобрела дефляция. Следует отметить, что обычно денудационная равнина и возвышающиеся над ней островные горы не обнаруживают различий в литологическом составе.

 

Литература.

1. Смольянинов В. М.  Общее землеведение: литосфера, биосфера, географическая оболочка. Учебно-методическое пособие / В.М. Смольянинов, А. Я. Немыкин. – Воронеж : Истоки, 2010 – 193 c.