Эоловые формы рельефа

Аккумулятивная деятельность ветра

Аккумулятивная деятельность ветра заключается в накоплении эоловых отложений, среди которых выделяются два генетических типа - эоловые пески и эоловые лёссы (табл.). Эти отложения в современную эпоху образуются в пустынях и на их периферии, но во время четвертичного оледенения активно формировались и в зоне, обрамлявшей покровные ледники. Эоловые отложения возникают преимущественно в результате ветрового захвата и переноса более древних накоплений (морских, речных, озёрных и др.) или, частичном участии продуктов механического разрушения других пород. В зависимости от степени и характера эоловой переработки исходного материала песчаные отложения подразделяются на неперемещенные (перевеянные) и перемещенные (навеянные). Перевеянные отложения залегают в непосредственной близости от пород (песков) за счёт переложения которых накопились, представлены преимущественно песками. Навеянные отложения лишены пространственной связи с материнскими породами, для них характерно обогащение мелкозернистым материалом, способным перемещаться на большие расстояния, представлены лёссами.

Эоловый лёсс (нем. «Loss» от «lose» - рыхлый, нетвёрдый) - отложения, сложенные пылеватыми частицами, неслоистые, обладающие высокой пористостью. Характерными особенностями лёссов являются следующие.

Мелкозернистый пылеватый состав. Частицы размером более 0,25 мм отсутствуют или составляют не более 5%.
Высокая пористость – объём пор может достигать 50-55%. Эта особенность определяет способность лёссов обваливаться большими глыбами и просаживаться при увлажнении или под нагрузкой (например, весом построек). Благодаря рыхлости пород они легко разрушаются при дефляции или под действием водных потоков (знаменитая «жёлтая» река – Хуанхэ – имеет специфичный цвет вод за счёт переноса большого объёма лёссового материала).
Залегание в форме плащеобразных покровов.
Отсутствие слоистости и однородность состава.
Наличие в них горизонтов погребенных почв. Изучение особенностей захороненных в толщах лёссов пыльцы и ископаемых моллюсков указывает на их образование в условиях холодного ледникового климата. Горизонты почв, напортив, содержат признаки формирования в более теплых условиях. Эта особенность позволила определить, что значительная часть лёссов возникла в ледниковые эпохи в приледниковых зонах (а захороненные в них почвы – в период межледниковий).

Эоловые пески также обладают рядом специфических особенностей, среди которых необходимо отметить следующие.

Хорошая сортированность зёрен с преобладанием частиц размером 0,1-0,25 мм.
Матовая поверхность зёрен, наличие так называемых «пустынного загара» - железистой или марганцевой плёнки на их поверхности.
Наличие в отложениях ветрогранников - обломков горных пород двух-, трёх-, четырёхгранной формы, возникающие вследствие шлифующего действия песка, переносимого ветром.
Косая слоистость с углами падения слойков около 30⁰.
Отсутствие фауны и цемента.

Следует добавить, что, осаждаясь из воздуха, в том числе вместе с каплями дождя и со снегом, пылеватые частицы примешиваются к морским и континентальным осадкам разного генезиса, не образуя в таких случаях самостоятельных эоловых накоплений.

Наиболее распространены аккумулятивные и аккумулятивно-дефляционные формы, образующиеся в результате перемещения и отложения ветром песчаных частиц, а также выработанные (дефляционные) формы, возникающие за счет выдувания рыхлых продуктов выветривания. Форма и величина аккумулятивных и аккумулятивно-дефляционных образований зависит от сочетания ряда факторов: характера и режима ветров, количества растительности (препятствующей свободному движению песков), а также насыщенности песчаными частицами ветропесчаного потока, увлажнения песков, характера подстилающей поверхности и некоторых других. Зависимость форм рельефа песков от условий образования приведена на рис. …..

Максимальное распространение эоловые формы получают в пустынях. Для рельефа пустынь характерно одновременное присутствие наложенных друг на друга различных по масштабу динамичных аккумулятивных и дефляционно-аккумулятивных эоловых форм.
Основным элементом микрорельефа является эоловая рябь. Как известно, между двумя параллельно движущимися средами с разной плотностью и подвижностью (в данном случае - сухой песок и воздух) поверхность раздела приобретает волнообразный характер. Волнообразность движения поверхности песка приводит к образованию на его поверхности движущейся ряби. Высота валиков ряби от миллиметров до десятков сантиметров, валики ассиметричны – более пологим является наветренный склон. Массовое перекатывание песчинок происходит преимущественно в пределах лишь одного валика ряби, начинаясь на его наветренном склоне и заканчиваясь на гребешке. Движение ряби и «песчаных волн» осуществляется за счёт осыпания подветренного склона валиков.
Более крупными элементами рельефа являются щитовидные скопления песков, образующиеся в понижениях рельефа или ветровой тени. В дальнейшем щитовые скопления перестраиваются в барханные формы рельефа - одиночные и групповые барханы, затем - в барханные цепи, барханные гряды и т.д. (рис…..).

Барханы - подвижные аккумулятивно-дефляционные формы рельефа пустынь, представляющие собой серповидные в плане крупные скопления песков. Характерной морфологической особенностью барханов служит полулунное или серповидное очертание в плане и наличие ассиметричных склонов: длинного пологого (5—14°) наветренного и короткого крутого (30—33°) подветренного, переходящих в вытянутые по ветру «рога». При этом «рога» направлены по направлению ветра. Высота барханов обычно составляет первые метры, но может достигать 100 м и более. Барханы динамичны и меняют свою форму в зависимости от направления и скорости ветра и равномерности поступления того или иного количества песка.
Движение песка по профилю бархана в разных его частях неодинаково. На нём можно выделить три следующие зоны.

Зона развевания, или дефляции, которая характеризуется процессами отрыва зёрен от поверхности песка при отсутствии их привноса. Здесь имеет место вынос зёрен песка с поверхности.
Зона переноса и обмена. При незначительной скорости ветра происходит интенсивное перемещение из зоны дефляции ряби; при сильных ветрах - в момент удара струйки ветропесчаного потока о поверхность подветренного склона происходит перераспределение песка по крупности (более крупный оседает на склоне, лёгкий - приносимый или оторванный при соударении - вовлекается в дальнейшее движение).
Зона аккумуляции, где происходит накопление песка, перенесенного из зоны дефляции.

Продольный профиль бархана

1 - зона выноса, 2 - зона переноса, 3 - зона накопления, 4 - нейтральная зона, 5 - наветренный склон, 6 - склон осыпания, 7 - гребень, 8 - высота бархана, 9 - путь предельного насыщения ветропесчаного потока песком.

Характерной особенностью бархана является образование вихря за гребнем цепи (в «ветровой тени»), приводящим к возникновению потока воздуха, обратного направлению ветра. Песок, сносимый ветром с гребня бархана или осыпающийся при достижении рябью гребня, попадает в этот вихрь и осаждается на склоне. Наличие указанной аэродинамической особенности определяет асимметричное строение бархана и его устойчивость.
Более сложной формой эолового рельефа пустынь является барханная цепь. Барханная цепь представляет собой подвижное скопление песка, имеющее форму сильно вытянутого асимметричного волнообразного вала. Барханные цепи обычно располагаются параллельными рядами. Это связано с формированием двух взаимо-перпендикулярных потоков воздуха при их образовании: один, основной, соответствует направлению ветра (он перпендикулярен цепи), второй, образованный за счёт снижения давления при образовании вихрей в зоне аккумуляции, имеет параллельное цепям направление. Длительное существование перпендикулярых направлению ветра барханных форм возможно лишь при наличии двух противоположно ориентированных направлений господствующих ветров (сдерживающим вытягивание «рогов» параллельно ветру). Наличие одного господствующего направления ветров приводит к развитию ассиметричных барханов и барханных гряд. Их развитие связано с неравномерностью распределения энергии ветрового потока, его «струйчатостью» (например, связанной с особенностями рельефа).

Песчаные формы рельефа получают развитие не только в области пустынь и полупустынь, но и во внепустынных областях - прибрежных зонах океанов, морей, крупных озёр, долинах рек со слабым развитием растительности, на приледниковых равнинах, где также широко распространены рыхлые песчаные отложения. В пределах таких ландшафтов развиты дюны - подвижные аккумулятивно-дефляционные песчаные форма рельефа внепустынных областей. В отличие от развитых в пустынях барханов, у дюн «рога» расположены на наветренной стороне. Пологий склон обращён навстречу ветру и имеет угол наклона 8—20°, заветренный 30-40°. Дюны могут перемещаться в направлении господствующего ветра со скоростью до 10 м в год, в зависимости от массы песка и скорости ветра. Эволюция дюн, при господстве одного или близких направлений ветров, выражается в постепенном переходе от приморских или прирусловых дюнных валов поперечных ветру, в дугообразные, параболические и шпильковидные формы. Такая морфологическая эволюция определяется неравномерностью движения песка в её составе: наиболее активно перемещается центральная часть, в то время как увлажненные и закрепленные растительностью краевые части движутся медленнее (что и определяет обращенность «рогов» в сторону ветра). В районах с конвекционным режимом ветров развиваются округлые валообразные дюны с развеванием из центра к периферии.

Основные формы рельефа песков, связанные с режимом ветров (Федровович, 1983)

I - барханные пески пустынь. А.: пассатный тип (при ветрах одного или близких направлений) : 1 - песчаный щит; 2 - то же, с воронкой (эмбриональный бархан); 3 - серповидный симметричный бархан; 4 - несимметричный бархан; 5 - продольные ветру барханные гряды; 6 - комплексные продольные барханные гряды ("китовые спины");
Б - муссонно-бризный тип (при ветрах противоположных направлений) : 7 - групповые барханы; 8 - простые барханные цепи; 9 - комплексные барханы и барханные цепи;
В - конвекционный и интерференционный типы (при системе равномерных ветров и при ветрах поперечных направлений): 10 - циркульные барханы; 11 - то же, пирамидальные; 12 - то же, скрещенные комплексные.
II- полузаросшие пески пустынь. А: 13 - прикустовые косички; 14 - мелкие грядки; 15 - грядовые пески; 16 - грядово-крупногрядовые пески;
Б: 17 - грядово-лунковые пески; 18 - лунковые пески; 19 - граблевидные поперечные гряды; 20 - поперечные гряды;
В: 21 - ячеистые пески; 22 - крупноячеистые пески; 23 - пирамидальные пески; 24 - решетчатые гряды.
III - дюнные внепустынные пески. А.: 25 - прибрежные валы; 26 - параболические дюны; 27 - шпильковидные дюны; 28 - парные продольные дюны; 29 - комплексные параболические дюны;
Б: 30 - полукруглые мелкие дюны; 31 - то же, крупные; 32 - полукруглые комплексные дюны;
В: 33 - мелкие кольцевидные дюны; 34 -то же, крупные; 35 -комплексные циркульные дюны.
Стрелками показаны преобладающие направления ветров.

Менее распространены корразийные (точнее дефляционно-корразийные, поскольку эти процессы действуют совместно) формы эолового рельефа, возникающие под воздействием динамических ударов ветра и, особенно, под действием ударов мелких частиц, переносимых ветром в ветропесчаном потоке. Ветропесчаный поток движется в приземном слое (до высоты 1,5 - 2 м), поэтому наиболее активно вырабатываются нижние части стоящих на пути ветра препятствий, что приводит к образованию характерных эоловых грибов и карнизов. При попадании твёрдых песчинок в полости и трещины пород происходит их расширение с образованием ниш и пещер. Важным фактором, определяющим особенности корразийного рельефа, является и различие в прочности пород, приводящее к неравномерному их разрушению и образованию причудливых форм. Сочетание указанных факторов иногда приводит к образованию эоловых городов - участки пустыни с многочисленными останцами горных пород, которые благодаря интенсивному физическому выветриванию и механическому воздействию переносимого ветром песка приобретают причудливые формы.

Пыльные, или черные, бури возникают при особо сильных ветрах. Ветер взметает такое количество пыли, что воздух теряет прозрачность. В песчаных пустынях пыльные бури не являются редкостью, они известны с древних времен. Пыльные бури захватывают огромные территории. Катастрофические пыльные бури в 1934 г. охватили прерии Великих равнин США. Сильные ветры подняли в воздух частицы почвы с миллионов гектаров. От удушья погибали люди даже в городах, были отмечены заболевания пыльной пневмонией у людей и домашних животных. В результате пыльных бурь полностью уничтожены почвы на 20 млн га, 60 млн га резко снизили свое плодородие и на 43 млн га отмечены начальные стадии эрозии. Исследования показали, что перенесенная на расстояние 900 км пыль была богаче азотом в 9, а фосфором - в 19 раз, чем обнаженная почва. После этой катастрофы в США была создана служба охраны почв, которая проводит работу по охране и восстановлению плодородия почв.
Пыльные бури свирепствуют во многих районах Африки, Азии, Австралии. В странах СНГ пыльные бури отмечены в южных районах Украины, на Северном Кавказе, в Казахстане и Средней Азии. Часты пыльные бури в Нижнем Поволжье. В 1969 и 1972 гг. они охватили Ростовскую область, Ставропольский край, южные районы Украины. В засушливом 1999 г. опасность пыльных бурь возникла даже в Воронежской и Орловской областях.

Пусты́ня — природная зона, характеризующаяся равнинной поверхностью, разреженностью или отсутствием флоры и специфической фауной. Различают песчаные, каменистые, глинистые, солончаковые пустыни. Отдельно выделяют снежные пустыни (в Антарктиде и Арктике — арктическая пустыня). Самая известная песчаная пустыня — Сахара (самая большая песчаная пустыня по площади), занимающая всю северную частьафриканского континента. Близки к пустыням полупустыни (опустыненные степи), также относящиеся к экстремальным ландшафтам. Всего пустыни занимают более 16,5 млн км² (без учёта Антарктиды), или около 11 % поверхности суши. С Антарктидой более 20 %. Климат Тип климата-аридный, сухой. Температурный режим пустыни зависит в первую очередь от её географического положения. Воздух пустынь, обладая крайне низкой влажностью, практически не защищает поверхность почвы от солнечной радиации. Обычны температуры + 50 °C, а максимальная температура, зарегистрированная в Сахаре, составляет 58 °C. Ночью температура гораздо ниже, так как нагретая почва быстро теряет тепло (погода в пустыне почти всегда ясная, и ночью после жаркого дня возможны иногда даже заморозки). Суточные амплитуды температур в пустынях тропического пояса могут составлять 30—40° С, в пустынях умеренного пояса — обычно около 20 °C. Температуры пустынь умеренного пояса обладают значительными сезонными колебаниями. Лето в таких пустынях обычно теплое, даже жаркое, а зимы в пустынях умеренных широт очень суровые, морозы могут достигать −50 °C, но снежный покров незначителен, если присутствует вообще. Часты метели с пыльными бурями. Одной из характерных черт всех пустынь являются постоянно дующие ветры, порой достигающие скорости 15 — 20 м/с, иногда и более. Причинами их возникновения является чрезмерное прогревание и связанные с нимконвективные потоки воздуха, а также формы рельефа. Пустынные ветры захватывают и переносят находящийся на поверхности рыхлый материал. Таким образом формируются песчаные и пыльные бури.

Вечная мерзлота» (многолетняя криолитозона, многолетняя мерзлота) — часть криолитозоны, характеризующаяся отсутствием периодического протаивания. Общей площадью 35 млн км². Распространение — север Аляски, Канады, Европы, Азии, острова Северного Ледовитого океана. Районы многолетней мерзлоты — верхняя часть земной коры, температура которой долгое время (от 2—3 лет до тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. В зоне многолетней мерзлоты грунтовые воды находятся в виде льда, её глубина иногда превышает 1 000 метров.