Лекция 13. Геологическая деятельность ветра

Деятельность ветра проявляется в различных климатических зонах но особенно большая работа производится им в областях сухого климата, т. е. там, где имеет место сочетание следующих особенностей: 1)резкие суточные изменения температуры, обусловливающие интенсивность процессов физического выветривания; 2) незначительное количество атмосферных осадков, выпадающих редко, нерегулярно и главным образом в форме ливней; 3) превышение испарения (в 5— 15 раз) над количеством выпадающих атмосферных осадков; 4) разреженность растительного покрова или полное его отсутствие; 5) частые ветры большой силы и 6) наличие материала, способного перемещаться ветром. Перечисленные особенности свойственны пустыням и отчасти полупустыням, занимающим свыше 20% поверхности континентов. Особенно большие площади заняты пустынями в Азии, Африке, Австралии, меньше — в Европе, Северной и Южной Америке.

Деятельность ветра проявляется также на низменных песчаных побережьях морей, озер и рек (в различных климатических зонах) при условии отсутствия или сильной разреженности растительности и в ряде мест на вершинах гор. В областях гумидного климата расположенных вне побережий поверхность земли предохраняется сплошным растительным покровом, а также связывающим действием влаги в почве как от резких колебаний температуры, вызывающих процессы физического выветривания, так и от развевающей работы ветра. Последняя проявляется здесь лишь на отдельных участках.

Геологическая работа ветра состоит из процессов дефляции (выдувание и развевание), карразии (обтачивание горных пород и их обломков при помощи переносимого ветром песка), переноса и аккумуляции (отложение). Все стороны работы ветра в природных условиях тесно связаны друг с другом, проявляются одновременно и по существу представляют собой единый сложный процесс. Можно говорить лишь о том, что в одних местах преобладают одни виды деятельности ветра, в других — иные.

Районы преимущественной дефляции в пустынях располагаются в той части, откуда дуют господствующие ветры. За ними лежат огромные песчаные пространства пустыни, где формы рельефа обусловлены совместным влиянием процессов дефляции и аккумуляции. И, наконец, в окраинных зонах, где ветер испытывает торможение или затихает, преобладают процессы аккумуляции. Во всех случаях осуществляется перенос частиц.

Все процессы, обусловленные деятельностью ветра, объединяются под названием «эоловые процессы». Эоловыми называются и континентальные отложения, возникшие при ветровой аккумуляции, и соответственно формы рельефа (барханы, дюны, бугри и др.).

Дефляция. Под дефляцией понимается процесс выдувания и развевания ветром различных частиц горных пород. В пустынных областях или в верхней части горных вершин струи воздуха проникают во все трещины и щели твердых горных пород и выдувают из них рыхлые продукты выветривания. Поэтому трещины здесь почти всегда открытые, зияющие, в отличие от трещин в горных породах умеренных зон, заполненных обычно достаточно влажным мелким материалом. Наличие зияющих трещин способствует дальнейшему развитию процессов физического выветривания и последующему выносу ветром новых порций получаемого обломочного материала. Совместное и взаимосвязанное действие выветривания и ветра приводит к значительному расширению трещин и образованию характерных обточенных скал причудливых форм в виде башен, колонн, обелисков и т. п. При разработке ветром трещин горизонтального направления появляются так называемые «качающиеся скалы».

В крутых обрывах, сложенных породами различной прочности, проявляется избирательный характер процессов выветривания и работы ветра. В результате образуется своеобразное чередование выступов или карнизов, соответствующих слоям прочных пород, с нишами — в мягких или слабо сцементированных породах. Иногда такие ниши выдувания далеко вдаются в стенку обрыва.

Поверхность пустынь в местах развития разнообразного обломочного материала в результате дефляции постепенно очищается от песчанистого и мелкозернистого материала, и на месте остаются лишь грубые обломки — каменистый и щебнистый материал.

Своеобразная дефляция проявляется и в пределах песчаных пространств пустыни, где образуются котловины выдувания различной глубины. Они образуются как следствие вихревой структуры воздушного потока, а также как результат влияния восходящих потоков воздуха, обусловленных разницей в нагреве различных элементов поверхности. Особый интерес представляют некоторые глубокие бессточные котловины (впадины) пустынь, дно которых часто опускается ниже уровня океана. На дне таких котловин в верхнем слое глинистых пород наблюдается скопление солей. Происхождение. их может быть связано с капиллярным подъемом к поверхности днища сильно засоленных ґрунтовых вод и с поступлением солей вместе с поверхностными водами со склонов. Грунтовые или поверхностные воды испаряются, а соли остаются. Они выкристаллизовываются, разрыхляют глинистые породи, в результате чего на дне котловин аридных областей возникает пухлый порошкообразный, легко развеваемый солончаковый горизонт.

Интенсивная дефляция периодически проявляется в степных засушливых земледельческих районах на западе США, в южных районах России (Нижнее Поволжье, Предкавказье) и Украины, в Казахстане. Сильные иссушающие ветры — суховеи — выдувают распаханные почвы, переносят продукты выдувания и откладывают их в других местах в виде бугров, достигающих высоты 2 и даже 4 м. В пределах черноземной полосы периодически возникают настоящие черные бури.

Когда развевание осуществляется на значительных площадях более или менее равномерно, то егопринято называть плоскостной, или площадной, дефляцией. Наблюдается местами бороздовая дефляция, проявляющаяся в отдельных щелях, бороздах, понижениях. Особенно наглядно это проявляется в мягких породах по дорожным колеям. По данным А. С. Кесь, в лессах Китая наблюдаются колеи дорог глубиной до нескольких метров.

Перенос. В среднеазиатских пустынях преобладающее значение принадлежит песчаным отложениям, которые подвергаются интенсивному перевеванию и переносу ветром. Источником песка служат в основном древние и современные отложения крупных транзитных рек, таких, например, как Амударья и Сырдарья, берущих начало в горах Памира и Тянь-Шаня. В пределах пустынь эти реки теряют свою скорость как вследствие изменения уклонов поверхности, так и из-за значительной потери води на фильтрацию и испарение, что немедленно вызывает интенсивную аккумуляцию. Накопление наносов совершается настолько быстро, что уровень их дна все время повышается. В результате этого, а также в связи со значительными изменениями в водообильности рек, русла их часто мигрируют, прорывают себе новые пути. Одновременно происходит и миграция дельт. Таким образом на огромных пространствах накапливаются аллювиальные отложения, сложенные в основном из песка и мелкозема. В отдельных районах пустынь встречаются пески морского происхождения, а также пески, накопленные в результате длительного действия процессов выветривания коренных пород, но они, по-видимому, имеют подчиненное значение.

Ветер при своем движений захватывает пылеватые. мелкие песчаные частицы, перенося их на далекие расстояния, оставляя на месте более крупный обломочный материал. Захваченные ветром частицы переносятся двояко: 1) во взвешенном состоянии и 2) волочением. Величина частиц, транспортируемых тем или иным способом, и дальность переноса, определяются силой ветра. при скорости ветра до 6,5 м/с. Переносятся пыль и тонкий песок; при 10 м\сек. поднимаются и пеерносятся песчинки диаметром до 1 мм. Дальность переноса также различна. Так, пыль пустынь Африки уносится сильными пассатными ветрами в Атлантику на расстояние до 2500 – 3000 км и составляет местами заметную примесь в осадках Атлантического океана.

Корразия. Корразия представляет собой механическую обработку обнаженных горных пород ветром при помощи переносимых им твердых частиц — обтачивание, шлифование, высверливание и т. п. Песчаные частицы поднимаются ветром на несколько метров (2—3, изредка до 8—10 м). Наибольшей концентрации гонимый ветром песок достигает в нижних приземных частях воздушного потока (до 1,0—2,0 м), где сосредоточивается и наибольшая корразионная работа, шлифуется и обтачивается поверхность скал, образуются на ней царапины, борозды и отдельные желоба.

Сильные и постоянные удары песка о нижние части скал подтачивают и как бы подрезают их, и они утоняются в сравнении с вышележащими. Наглядным примером коррадирующего воздействия ветра, несущего песок, является быстрое подрезание ничем не защищенных телеграфных столбов. В подтачивании скал ветру оказывают помощь процессы выветривания, которые нарушают монолитность породи. Песчаная корразия в оснований скал способствует разрушению связей между отдельными частицами породы, а тем самым и быстрому удалению продуктов разрушения. Благодаря этому все новые и новые части скалы будут обнажаться и подвергаться воздействию выветривания и корразии.

Таким путем процессы дефляции, переноса, корразии и выветривания в сочетании с разнородностью состава пород придают скалам в областях пустынь своеобразные очертания. Их расширенные верхние части покоятся на относительно тонких и коротких подставках. Нередко встречаются грибообразные формы.При преобладании ветров одного направления в оснований скальных возвышенностей образуются ниши и небольшие пещеры. Процессы корразии сказываются и в крупнокристаллических породах (гранитах, гнейсах и др.). Этому способствует неравномерное изменение объема зерен различных минералов при резких колебаниях температуры, под влиянием чего происходит растрескивание, шелушение породи. В результате под ударами песка и дефляции в них образуются различные ниши и ячейки. Местами наблюдаются своеобразные ячеистые скальные поверхности, напоминающие пчелиные соты в увеличенном виде. В горных породах с цементом (песчаниках, мертелях) корразия и дефляция особенно усиливаются благодаря подтягиванию влаги, насыщенной растворами карбонатов, к их поверхности, нагретой на солнце. Карбонаты при испарении влаги на поверхности образуют корку, внутренняя же часть таких скал оказывается лишенной цемента, и ветер, проникая по трещинам, легко выдувает рыхлые массы песка и пыли. Так образуются различные ячейки, ниши и своеобразные пустотелые каменные сундуки.

На глинистых поверхностях пустыни при устойчивых ветрах, дующих в одном направлений, песчаные струи образуют отдельные борозды или желоба (глубиной до 1—2, местами до 6 м), разделенные грядами. Такие образования называются в Синьцзяне (Китай) ярдангами.

При встрече с отдельными камнями, лежащими на поверхности пустыни, песчаные струи истирают, обтачивают их со всех сторон и полируют. Этот процесс можно представить себе следующим образом: при определенном направлений ветра обломок породы с наветренной стороны постепенно истирается, шлифуется, как бы обтесывается, в результате здесь образуется гладкая грань. При изменений направления ветра или положения обломка при сильных бурях (он переворачивается ветром) такая огранка будет производиться с других сторон. Таким путем получаются интересные, характерные для пустынь плоскогранные камни в виде трехгранников или многограников с блестящими отполированными гранями и относительно острыми ребрами между ними. Количество граней и ребер определяется первичной формой камня и направлениями ветров.

Одновременно с дефляцией и переносом происходит и аккумуляции, в результате чего образуются эоловые континентальные отложения. Среди них выделяются пески и лессы.

Эоловые пески в большей своей части представляют собой продукты перевевания отложений рек, морей, озер и элювиальных образований, возникших при физическом выветривании. Они отличаются от песков иного генезиса некоторыми специфическими особенностями. По данным А. В. Сидоренко и Б. А. Федоровича, для эоловых песков характерны: 1) относительно хорошая окатанность зерен, при этом многие песчинки кварца и частично полевого шпата приобретают блестящую полированную поверхность (пленки пустынного загара из окиси железа); 2) лучшая отсортированность по зернистости; это преимущественно мелкозернистые и тонкозернистые пески, в которых до 80— 90%, а иногда до 99% составляют частицы размером от 0,05 до 0,25 мм, значительно реже до 0,5 мм, в них почти полностью отсутствуют пылеватые частицы, которые выдуваются и удаляются ветром; 3) в составе песков преобладают устойчивые минералы — кварц и другие. Менее стойкие минералы — слюды, хлориты — и другие при непрерывном передвижении ветром перетираются, дробятся и уносятся и в большинстве случаев в эоловых песках не содержатся; 4) цвет преимущественно желтый, желтовато-коричневый, а в субтропических и тропических областях — красноватый; 5) косая, неправильная слоистость, то пологая, то крутонаклонная, иногда перекрещивающаяся, свидетельствующая о многократной перестройке форм при изменений ветрового режима.

Мощность эоловых песчаных накоплений наибольшая в пустынях, где она достигает нескольких десятков метров.

Лесс представляет собой своеобразный генетический тип континентальных отложений. Это светло-желтая, палево-желтая или серовато-желтая неслоистая, местами неясно слоистая горная порода, в составе которой преобладают частицы пыли от 0,05 до 0,01 мм (более 50%). Для лесса характерны: 1) высокая пористость (42—50%); 2) наличие системы коротких вертикальных канальцев (следы растений, засыпаемых пылью); 3) сильная карбонатность и присутствие известковых стяжений, называемых журавчиками; 4) вертикальная отдельность и способность держать отвесные стенки в естественных обнажениях и искусственных выемках; 5) покровный характер; 6) значительные просадки при увлажнении. Типичные лессы известны в Китае, в Средней Азии, в полупустынных западных районах США. Кроме того, в Западной Европе, южных степных районах Украины и России имеются так называемые лессовидные породы, или лессовидные суглинки, имеющие много сходства с обыкновенными лессами.