Лекции по геологии

Лекция 12-13

Экзогенные процессы

1. Выветривание. Типы Выветривание

2. Геологическая работа ветра.

3. Геологическая работа подземных вод.

4. Геологическая деятельность текучих вод.

5. Ледники и их деятельность

6. Геологическая роль болот, озер и морей.

К экзогенным процессам, возникающим под действием лучистой энергии Солнца, взаимодействия атмосферы, гидросферы, биосферы и литосферы, относят выветривание, геологическую деятельность ветра, поверхностных текучих и подземных вод, ледников, морей и озер. Вместе все эти процессы производят большую разрушительную и созидательную работу. Совокупность процессов разрушения горных пород и сноса разрушенного материала получила название денудация (лат. denudatio — обнажение). В результате длительного и непрерывного их воздействия на горные породы земной коры изменяется облик Земли, сглаживаются и выравниваются формы рельефа, созданные эндогенными процессами, образуются скопления различных рыхлых отложений.

Экзогенные процессы проявляются в постоянной борьбе с эндогенными силами. Горные породы и минералы, созданные эндогенными процессами, на поверхности Земли неустойчивы, интенсивно разрушаются и переходят в новых условиях в более устойчивые соединения.

Выветривание и его типы

Выветривание — процесс разрушения горных пород на земной поверхности под воздействием лучистой энергии Солнца, колебаний температуры воздуха, замерзающей в пустотах горных пород воды, кислорода, углекислого газа, а также живых организмов. Различают физическое, химическое и биологическое выветривание, которые в природе проявляются в едином процессе. Выветривание, разрушая горные породы, является важной составной частью формирования почв.

Физическое выветривание — разрушение горных пород на обломки различной величины под действием изменяющейся температуры воздуха и прямого солнечного нагревания. Первопричиной физического выветривания является неодинаковый коэффициент расширения минералов при нагревании. Так, минерал кварц имеет коэффициент расширения V = 0,0000075, а полевой шпат, обладающий спайностью, имеет два коэффициента расширения в зависимости от оси: = 0,000020 и V₂ = = 0,0000015. Поэтому породы, содержащие кварц и полевой шпат, при нагревании будут расширяться неравномерно, как бы тесня друг друга, а при охлаждении, сжимаясь, образуют мелкие трещинки. В трещинки попадает вода, а замерзая, она превращается в лед, который раздвигает породу и разламывает ее на куски. Так образуются обломочные породы.

На горизонтальной поверхности обломочные породы остаются на месте, образуя рухляк, а при наклонной поверхности водные потоки сортируют обломки горной породы по крупности. Самые мелкие частицы уносятся водой далеко от места образования и откладываются у подножия склонов, их называют пролювиальными отложениями (или пролювий). На склонах откладываются делювиальные отложения (или делювий), а на месте остается крупный обломочный материал или элювиальные отложения (или элювий). Так, в результате физического выветривания появляются почвообразующие породы — элювий, делювий и пролювий.

Физическое выветривание придает обломочной породе новое свойство — влагоемкость, т. е. способность удерживать воду и тем самым создать первое условие для поселения организмов и начала почвообразования.

Химическое выветривание — разрушение горных пород, сопровождающееся изменением их химического состава. В результате этого типа выветривания образуются новые минеральные соединения, устойчивые в условиях поверхности Земли. Химическое выветривание проявляется всюду, но наиболее интенсивно оно развивается в условиях теплого и влажного климата. В процессе химического выветривания горных пород происходит растворение и выщелачивание, окисление, гидратация, гидролиз и др.

Вода, даже слабоминерализованная, может полностью растворить некоторые горные породы — галоиды, галит, сильвинит и др., а если она насыщена углекислотой, то и известняки, доломиты и др. С действием воды связаны не только процессы растворения, но и окисления, гидратации и др. Например, в результате окисления минералов класса «сульфиды» образуется новый минерал:

Так, из пирита под влиянием кислорода образуется новый минерал — гематит и свободная серная кислота, которая, в свою очередь, будет образовывать сульфаты — соли серной кислоты.

Некоторые минералы и горные породы настолько легко и быстро растворяются в воде, что нахождение их в земной коре было бы невозможно без особых условий, защищающих их от растворения. К таким веществам относят мирабилит, квасцы, сильвин, медный и железный купорос. Эти соединения были бы в настоящее время целиком выщелочены из месторождений, если бы не были защищены водоупорными слоями.

Подсчитано, что на каждом квадратном километре земной поверхности ежегодно растворяется 26,4 т различных веществ, что в совокупности дает 2735 млн т веществ, выносимых ежегодно в растворенном виде с земной поверхности в моря и океаны.

Реакции химического выветривания приводят к тому, что элементы питания растений переходят из недоступной для них формы в доступную, что создает второе условие для поселения организмов и почвообразования.

Биологическое выветривание — процесс разрушения горных пород под влиянием живых организмов. Главное действие живых организмов на горные породы — биохимическое, но может проявляться и отдельно как физическим, так и химическим путем. Например, корни древесных растений буквально раздвигают скальные породы, превращая мелкие трещинки в более крупные. Микроорганизмы и корни всех растений при дыхании выделяют С0₂ и различные кислоты, участвуют в реакции гидролиза (присоединение воды). Поэтому гидролиз относят к биохимическим реакциям, поскольку значительная часть С0₂ создается организмами.

Немалую разрушительную работу в горных породах проводят бактерии, создающие основу для появления микрофлоры (грибков), мхов и лишайников. Различные землерои (дождевые черви, муравьи, термиты и др.), заглатывая рыхлые горные породы, пропуская их через кишечник и извлекая из них пищу, в значительной степени изменяют химический состав этих пород. Например, дождевые черви ежегодно могут перерабатывать до 15 т земли с 1 гектара.

Таким образом, деление выветривания на физическое, химическое и биологическое в известной степени условно, так как все процессы между собой взаимно связаны и усиливают друг друга, а с началом почвообразования (поселения на обломочной породе первых живых микроорганизмов) процесс выветривания не только не прекращается, а еще более усиливается.

Геологическая работа ветра

Геологическую деятельность ветра называют еще эоловым фактором (по имени Эола — бога ветра из древнегреческой мифологии). Ветром называют движение воздуха параллельно земной поверхности вследствие разности в атмосферном давлении, которая возникает в результате неравномерного нагревания воздуха.

Геологическая работа ветра состоит из разрушения, переноса и аккумуляции пород, слагающих земную поверхность. В результате образуются специфические новые породы и формы рельефа, на которых образуются почвы. Геологическая деятельность ветра проявляется в основном на песчаных побережьях морей, озер и рек, пустынях и полупустынях и в других местах, где отсутствует растительный покров.

Разрушительная работа ветра состоит из корразии и дефляции (рис. 6.1). Под дефляцией понимают выдувание рыхлых горных пород с поверхности Земли, а корразией называется обтачивание выступов горных пород твердыми частицами, переносимыми ветром в приземном слое. Корразия и дефляция взаимно связаны, а интенсивность их проявления зависит от силы ветра и твердости пород. Так, при скорости ветра 4—5 м/с приходят в движение частицы размером до 0,25 мм, при скорости 10—15 м/с переносятся частицы диаметром до 1 мм, а при скорости 20—30 м/с могут переноситься частицы диаметром 1—5 мм. Чем мельче частицы, тем на большее расстояние они относятся. Известны примеры переноса глинистых частиц на расстояние 4000 км. Возникающие под действием ветра пыльные бури выдувают наиболее плодородные слои почвы на глубину 10—15 см и более.

Твердые горные породы подвергаются корразии на небольшой высоте от поверхности земли, образуя ниши выдувания, пещеры, желоба, карнизы и т. д. На месте остаются твердые породы останцы в виде столбов, башен, качающихся камней, грабов и т. д. Если основание скалы подтачивается долго, то скала обрушивается, т. е. ветер разрушает даже скалы. Геологическая работа ветра обусловливает ветровую эрозию почв.

Поднятые в воздух частицы оседают на земную поверхность или выпадают вместе с дождем. Так ветер сортирует частицы пород, оставляя на месте крупные песчаные и унося далеко пылевидные и глинистые.

Рис. 6.1. Разрушительная сила ветра

Песчаные породы, остающиеся на месте, образуют своеобразные формы рельефа — дюны и барханы. Дюны распространяются по берегам морей, рек, озер; барханы — в пустынях. Своеобразием этих форм рельефа в том, что они могут передвигаться на 30—40 м в год. Эти движущиеся пески — настоящее бедствие, так как засыпают не только поля, дороги, но и населенные пункты. Движущиеся пески можно закрепить только растительностью, подбирая соответствующие ксерофитные растения.

Для народного хозяйства большую ценность представляет созидательная деятельность ветра, проявляющаяся в создании новой породы — лёсса. Лёсс — порода, для которой характерны пять признаков: 1) рыхлая; 2) пористая; 3) карбонатная; 4) пылеватая; 5) способная давать вертикальные откосы. В лёссах нет частиц крупнее 0,25 мм, а содержание частиц размером 0,01—0,05 мм достигает 50—70%. Главные составные части лёсса — кварцевые (27—90%) и глинистые (4—20) частицы и карбонат кальция (6—7%). Цвет лёсса палево-желтый, поэтому лёссы иногда называют желтоземом.

Они окаймляют крупные песчаные пустыни и такое расположение лёссов — одно из подтверждений гипотезы их эолового происхождения. Лёссом покрыты значительные территории: в Азии — 3%, в Северной Америке — 5%, в Европе — 7%. Лёсс широко распространен в южных районах европейской части нашей страны.

Геологическая работа подземных вод

Подземными называются воды, содержащиеся в земной коре и активно участвующие в круговороте воды, т. е. связанные с атмосферой и поверхностными водами. Вместе с тем подземные воды тесно связаны с геологическим строением земной коры и свойствами горных пород.

Подземные воды являются непосредственным геологическим фактором. Они производят разрушительную и созидательную работу. В отличие от поверхностных текучих вод разрушительная работа подземных вод проявляется больше в химическом разрушении горных пород, чем в их механическом размыве. Такие геологические явления, как карст, суффозия, оползни, исчезающие реки и грязевые вулканы, связаны с деятельностью подземных вод.

Схема действия подземных вод аналогична действию поверхностных — растворение, перенос, аккумуляция. Растворяющая способность подземных вод гораздо выше поверхностных по двум причинам: 1) температура воды повышается с глубиной на 1°С через 33 м; 2) концентрация С0₂ в надземном воздухе составляет 0,03%, а в воздухе, растворенном в подземной воде, — 16%.

Растворенные вещества, переносимые подземными водами, образуют осадки, главным образом в виде карбонатов кальция и магния. В результате растворения и выноса веществ в земле появляются полости, называемые пещерами. Образование пещер — это и есть карст. Известны очень большие пещеры в несколько уровней, с десятками залов, со сталактитами и подземными озерами. Самая длинная пещера в России — Ботовская в Иркутской области, заложенная в известняках, в бассейне р. Лены длиной более 60 км.

Сталактиты — это вновь образованные минералы арагонита СаС0₃, свисающие с потолка пещеры в виде сосулек, а сталагмиты — наросты на дне пещеры, образующиеся от капель, падающих на пол. Сталактиты растут сверху вниз, сталагмиты, наоборот, снизу вверх. Иногда они смыкаются своими вершинами и образуют колонны. Цвет минерала чаще розовый, но бывает голубой, золотистый, белый. При электрическом освещении этого подземного царства создается непередаваемое чудесное явление. В Абхазии в Новоафонских пещерах для туристов оборудовано девять залов этого чуда природы.

Рис. 6.3. Карстовые процессы:

• 1 — каньон; 2 — провал; 3 — карры; 4 — полья; 5 — трещина;

• 6 — источник; 7 — наземная река; 8 — сталагмиты; 9 — сталактиты;

• 10 — подземная река; 11 — канал; 12 — пещера; 13 — галерея

Изучением пещер занимается специальная наука — спелеология. В том месте, где на глубине имеется пещера, ее кровля постепенно оседает. На поверхности возникают понижения в виде воронок, а также карстовые провалы. В карстовых местах часто исчезают реки. Они текут под поверхностью земли в пещерах, нередко несколько десятков километров, а затем снова выходят на поверхность. В карстовых пещерах часто наблюдаются подземные озера со своеобразной фауной.

Суффозией (лат. suffossio — подкапывание) называют пустоты в земле, образованные не путем растворения пород (соли, известняки, гипсы, доломиты), а путем вымывания глинистых и илистых частиц. Поэтому суффозию еще называют глинистым карстом. Эти провалы не менее опасны, чем карстовые.

Грязевые вулканы — это выброс на поверхность земли грунтовых вод, под слоем которых находится пласт нефти. Испаряющиеся фракции нефти и газ давят снизу на пласт воды и в тонких местах прорываются в виде фонтана высотой до 10 м.

Геологическая деятельность поверхностных текучих вод

Понятие «поверхностные текучие воды» объединяет все воды, протекающие по поверхности суши, и включает в себя дождевые и талые воды, ручьи и реки, видоизменяющие земную поверхность. Источником поверхностных текучих вод является неравномерность выпадения осадков и испарения над сушей и над морем. Над морем ежегодно испаряется 505 тыс. км³ воды, а выпадает 458 тыс. км³, остальная вода (47 тыс. км³) переносится ветром на сушу и выпадает в виде различных осадков. В течение года эта вода возвращается в океан в виде водных потоков, захватывая с собой мелкие частицы пород и вызывая водную эрозию земной поверхности.

Подсчитано, что ежегодно водные потоки уносят в море 17 млрд т взвешенного твердого вещества, что соответствует срезанию поверхности суши в среднем на 0,09 мм в год. Суша выступает над морем в среднем на 750 м. Если разделить 750 м на 0,09 мм, получим 8,3 млн лет. Следовательно, в результате геологической деятельности текучих вод суша должна сравняться с морем за 8,3 млн лет. Но Земля существует уже 5 млрд лет, а суша с морем не сравнялась, так как экзогенному фактору (текучим водам) противостоят эндогенные факторы.

Роль текучих вод в жизни Земли огромна. Ежегодное срезание земной поверхности на 0,09 мм (лезвие бритвы) незаметно на первый взгляд, но это средний показатель. На самом деле Земля «худеет» по-разному, в зависимости от климата местности, высоты гор и твердости пород. Например, Кавказские горы срезаются на 0,5 см в год, в других местах, где нет дождей, деятельность текучих вод не проявляется.

Поверхностные текучие воды, как всякий экзогенный фактор, производят разрушительную работу — перенос и накопление осадочных пород, создавая определенные формы рельефа и почвообразующие породы (рис. 6.2). Текучие воды делятся на временные водные потоки и постоянные водные потоки — реки. Деятельность временных водных потоков обусловливает водную эрозию земной поверхности, которая подразделяется на плоскостную и линейную эрозию. Эти геологические процессы идут непрерывно, постоянно.

Рис. 6.2. Формирование рельефа под действием рек:

• 1 — исток; 2 — озеро; 3 — водопад; 4 — стремнина; 5 — излучина;

• 6 — приток; 7 — низовья; 8 — лиманы; 9 — дельта

Плоскостная эрозия наносит большой вред сельскому хозяйству, так как водные потоки уносят с полей почвенные частицы, содержащие элементы питания растений.

Линейная эрозия — это размыв земной поверхности с образованием оврагов. И плоскостная, и линейная эрозия идут на полях, не защищенных растительностью.

Эрозия проявляется до определенного уровня, получившего название базиса эрозии. Например, если овраг находится на берегу реки, то размывание дна оврага, его углубление происходит только до уровня воды в реке, в которую впадает овраг. Уровень воды в реке является базисом для данного оврага. С понижением уровня реки (или базиса эрозии) происходит увеличение эрозии — размывающей деятельности потока.

Овраги наносят огромный вред сельскому хозяйству не только тем, что исчезает земная поверхность, пригодная для посевов, но и тем, что овраги иссушают местность, понижая уровень грунтовых вод, при этом тем больше, чем глубже овраг.

Геологическая деятельность временных водных потоков причиняет большой ущерб народному хозяйству, так как от водной эрозии страдают сельскохозяйственные угодья. По данным Почвенного института имени В. В. Докучаева, с территории России ежегодно смывается 1,5 млрд т почвы.

Большой урон народному хозяйству в горных областях наносят во время бурного снеготаяния или выпадения обильных осадков грязекаменные потоки, или сели. Сели — бурные кратковременные потоки, несущие много твердого материала от тонкого ила до крупных каменных глыб. Они проходят по руслам малых рек или по оврагам, возникая во время интенсивных ливней, быстрого снеготаяния, прорыва запруд. Подъем уровня воды при наступлении селей происходит обычно очень быстро, нередко «передний фронт» селевого паводка образует крутой вал, обладающий большой разрушительной силой. Непосредственную опасность эти потоки представляют в горах. Они сходят по руслам малых рек и приносят много селевой массы в долины крупных рек, которые обычно наиболее заселены и освоены человеком. В зависимости от состава твердой составляющей сели подразделяются на грязекаменные, водокаменные и грязевые.

Сели угрожают приблизительно 200 населенным пунктам, а на значительной площади — сельскохозяйственным угодьям, во многих местах — коммуникациям. Образование селей обусловлено в первую очередь горным глубокорасчлененным рельефом и специфическими процессами, способствующими раздроблению и разрыхлению горных пород на склонах. Формирование селей зависит и от режима атмосферных осадков, динамики горных ледников. За последние годы стала заметной роль антропогенных факторов (неправильное использование земель, загрязнение среды и т. п.).

Повторяемость селей различная: некоторые селевые потоки формируются ежегодно, другие — несколько лет, а иногда несколько десятилетий. Последние наиболее опасны, так как за период «покоя» селя о нем забывают и застраивают конус выноса или разбивают на нем сады, виноградники, огороды. Все это становится легкой добычей селя, иногда служащего причиною гибели людей и домашних животных.

В условиях Дагестана могут быть применены три группы мероприятий по борьбе с селями.

• 1. Организационно-хозяйственные профилактические мероприятия: сохранение лесов и травянистого покрова, а также все мероприятия против эрозии почв. Большое значение имеет также правильная организация горных работ. Там, где породы на поверхности склонов уже разрушены и где деятельность селей проявляется интенсивно и угрожает народнохозяйственным объектам, нужно ограничить или полностью прекратить использование пастбищ на склонах. В некоторых случаях можно применять профилактическую очистку рыхлого материала, формирующего сель, путем принудительного обрушения отдельных участков склона, спуска приледниковых озер, создание дымовых экранов, уменьшающих интенсивность таяния ледников и т. п.

• 2. Агромелиоративные противоселевые мероприятия, в число которых входит закрепление склонов и русел путем посадки быстро растущих деревьев и кустарников. Весьма эффективным является террасирование горных склонов, особенно в сочетании с водоотводящими канавами, а также посадкой деревьев.

• 3. Инженерные мероприятия направлены на непосредственную защиту от селей путем создания сооружений: селе- пропускных, селезадерживающих, селенаправляющих и селе- отводящих, укрепительных.

К селепропускным сооружениям относятся мосты, рассчитанные на пропуск селей под полотном дороги, и селепропу- ски для пропуска селей над дорожным полотном. Нередко для пропуска селей под дорогой кладут трубы, но они быстро забиваются грязекаменной массой и селевой поток переливается через полотно дороги, что сопровождается ее разрушением и завалами.

В качестве селезадерживающих сооружений применяются одиночные запруды или их системы, а также глубинные нано- соуловители и боковые наносозадерживающие площадки. Наибольшее распространение получили верховые запруды. Их высота от 2—3 м до нескольких десятков метров.

Селенаправляющие и селеотводящие сооружения (дамбы, стенки и т. п.) устраиваются для создания фиксированного направления движения селевых потоков, например для отвода их от защищаемого объекта. Эти сооружения устраиваются возле мостов, а также вдоль селеопасных русел, на которых расположены объекты, нуждающиеся в защите (дороги, селения и др.).

Наконец, укрепительные сооружения защищают объекты от ударного, разрушающего или размывающего воздействия селевого потока. К ним относятся подпорные стены, селерезы и др. В Дагестане рекомендуется постройка мостов, в нужных случаях с подъемом дорожного полотна на подходных участках, направляющих стен, обвалований; канализирование русел перед мостами; укрепление берегов и ряд других сооружений. Что касается направляющих и защитных береговых стен, то экономически оправданы валы из крупного камня, который можно собирать непосредственно на месте.

Борьба с вредным воздействием селевых потоков на народнохозяйственные объекты и защита их от селей — задача комплексная. Там, где сели угрожают одновременно дорогам и сельскохозяйственным угодьям, необходимо объединение усилий дорожных и сельскохозяйственных организаций для совместного осуществления противоселевых мероприятий. Только скооперированными совместными действиями с широким привлечением местных жителей можно предотвратить селевую угрозу.

Геологическая деятельность рек (постоянных водных потоков) соответствует линейной эрозии текучих вод. Образовавшиеся овраги при обилии атмосферных или грунтовых вод, выходящих на поверхность земли в виде ключей, родников могут превратиться в реки. По мере движения количество воды в реках увеличивается за счет принимаемых ими новых наземных и подземных источников питания. В главную реку впадают притоки. Та площадь земной поверхности, с которой вода стекает в отдельную реку, называется водосборным бассейном реки.

Геологическая работа рек выражается в эрозии, транспортировке (переносе) и аккумуляции (накоплении) продуктов разрушения горных пород и минералов. Работа рек проявляется в разрушении потоком воды обнажающихся в русле реки выходов горных пород и минералов переносимыми в воде твердыми частицами, а также в химическом растворении и выщелачивании различных соединений. Чем выше исток или верховье реки над устьем, тем быстрее скорость водного потока и разрушительнее сила реки.

Размывающая деятельность реки (донная эрозия) наиболее интенсивно проявляется в быстротекущих горных реках, особенно в верховьях. Эрозия в равнинных реках значительно слабее и выражается главным образом в подмывании берегов (боковая эрозия). У рек также есть свой базис эрозии, т. е. тот уровень, ниже которого не проявляется размывающая деятельность рек. Например, базисом эрозии для р. Терек является уровень Каспийского моря вблизи ее устья.

Различают реки горные, характеризующиеся значительным уклоном дна, большой скоростью течения воды и узкой глубокой долиной (ущелья или каньоны), и равнинные, у которых уклон небольшой, скорость течения воды также невелика, а долина неглубокая и широкая.

Любая река размывает земную поверхность, образуя различные по ширине и глубине долины. Например, у Волги ширина долины составляет 20—30 км, а в устье даже до 60 км. Это зависит от возраста реки, в жизни всякой реки наблюдаются периоды молодости, зрелости и старости. Молодая река имеет глубокую узкую долину, как овраг, вода в ней течет быстро, размываемый материал уносится далеко и откладывается в устье. Когда уровень воды в реке сравняется с уровнем воды в водоеме, куда впадает данная река, кончается молодость реки. Начинается зрелая стадия в жизни реки. Вода течет медленно, на нее действуют центробежные силы, связанные с вращением Земли, и река подмывает свои берега, расширяет долину. У реки появляется пойма, т. е. участок долины, который заливается водой только в половодье (после таяния снега, если река снегового питания). Следует отметить, что пойма неоднородна. Она делится на прирусловую, покрытую песком и гравием, центральную, где преобладает суглинистый, наиболее ценный аллювий, и притеррасную, почти всегда заболоченную из-за того, что река разрезает землю и вскрывает грунтовые воды, которые в виде ключей (родников) поступают в пойму.

Русло реки изгибается, обходя малейшие препятствия, река образует излучины. В пойме откладывается переносимый рекой материал, река постепенно замедляет течение, заиливается — наступает старость, и река может умереть, оставив на месте русла отдельные плесы.

Однако может произойти и омоложение реки. Это происходит в двух случаях: если понизился базис эрозии реки, т. е. уровень приемного водоема (океан, море, озеро), или произошел подъем местности, откуда река берет начало. В любом случае снова создается уклон и вода течет с большей скоростью. У реки начинается вторая молодость, новый цикл глубинной эрозии. Русло реки спрямляется, излучины отделяются от реки в виде стариц (следы бывших участков русла), имеющих подковообразную форму, а река врезается в собственные наносы речного пойменного аллювия, образуя уступы, которые называются террасами. Так река из старой превращается в молодую, и весь эрозионный цикл повторяется до следующего постарения, а затем в зависимости от обстоятельств — и до нового омоложения. По числу террас в виде ступенек можно судить о том, сколько раз река омолаживалась, т. е. сколько раз понижался базис эрозии реки.

У реки Енисей семь террас, значит Енисей омолаживался семь раз. Причина омоложения — подъем Алтайских гор, где река берет начало, а Алтайские горы молодые, относятся к альпийской складчатости и тектонические процессы там идут периодически.

Реки представляют большую ценность для человека не только как водные артерии, но и как речной аллювий, который заполняет пойму реки, а после очередного омоложения реки остается на террасах, представляющий собой очень ценную почвообразующую породу. Аллювий имеет мощность от 5 до 100 м и более. Благоприятные условия для накопления аллювия складываются в устьях рек, где уклоны практически отсутствуют.

При выносе рыхлого материала рекой в море (озеро) или океан происходит образование дельты, участка суши, отвоеванного рекой у моря. Дельта постепенно из года в год разрастается в связи с большим количеством наносов. Например, дельтовые отложения р. Хуанхэ и Янцзы имеют длину 1100 км и ширину 300—400 км, а общая площадь, занятая дельтой, близка к площади Каспийского моря. Дельта увеличивается на несколько метров в год, однако для некоторых рек нарастание дельты происходит очень интенсивно. Например, р. Терек наращивает свою дельту на 100 м в год.

Велико значение аллювия для сельского хозяйства, так как в составе отложений, помимо крупных обломочных частиц, всегда присутствуют илистые частицы, обогащенные перегноем и минеральными солями. Кроме того, аллювий, благодаря своему неоднородному составу, обладает рыхлой, пористой структурой и способствует накоплению влаги. Недаром в поймах рек и на террасах долин наблюдаются многочисленные поля, бахчи, многолетние насаждения садов и виноградников, с которых получают высокие урожаи сельскохозяйственных культур.

Ледники и их деятельность

Ледники, или вода в твердом виде, как всякий экзогенный фактор, осуществляют разрушение, перенос и аккумуляцию. При этом образуются своеобразные формы рельефа и осадочные породы, разнообразные по свойствам как почвообразующие.

Ледником называют массу льда определенной формы и значительных размеров, которая наподобие реки движется под действием силы тяжести и пластичных свойств льда. Исходным материалом для образования ледника является снег, который постепенно уплотняется, отдельные кристаллики сплавляются в зерна, так получается зернистый снег, или фирн. Последующее уплотнение фирна приводит к увеличению давления и образованию голубого глетчерного льда. Изучением ледников занимается особая наука — гляциология. В настоящее время около 11% суши занято ледниками. Общий объем снега и льда на земном шаре равен около 26 тыс. км³, что составляет более 70% от мировых запасов пресных вод. Подсчитано, что при стаивании всех ледников и снега земного шара талые воды подняли бы уровень Мирового океана более чем на 60 м.

Для образования ледников необходимы два условия: отрицательная среднегодовая температура местности и обильное количество снега, выпадающего зимой и превышающего количество снега, стаивающего летом. Снег на земной поверхности накапливается только выше снеговой линии — полосы, в пределах которой среднегодовое количество выпадающего снега равно его убыли.

Геологическая роль снега велика. Он служит хорошим термическим изолятором, предохраняя землю от промерзания. Снег проводит значительную геологическую работу как в горных районах, так и на равнинах, является важным источником питания ручьев и рек. В результате снеготаяния в весенний период мощные потоки талых вод размывают почвы и горные породы. На склонах гор образуются глубокие рытвины и промоины, разрастающиеся в овраги, наносящие большой вред сельскому хозяйству. Обильное снеготаяние приводит к образованию паводков и половодья на реках.

В горных областях снег накапливается на подветренных склонах и образует значительные массы, которые нередко превращаются в снежные лавины и обвалы. Лавины, в свою очередь, проводят большую геологическую работу, увлекая за собой со склонов продукты выветривания горных пород: глыбы, валуны, щебень, мелкозем, — и накапливают их в долинах.

Различают два типа ледников — горные (альпийские) и материковые (покровные). Первые образуются в горах и имеют небольшие размеры. Скорость их движения различна (ОД—7,0 м в сутки) и зависит от уклона местности и толщи ледяной горы. Двигаясь вниз, ледники попадают в более теплый климат, тают и питают реки. Материковые ледники достигают очень больших размеров. Так, ледяной панцирь Антарктиды занимает 13 млн км² при мощности 2—4 км. В Гренландии площадь ледника равна 1,9 млн км², толщина льда — 2,4 км. Материковые ледники составляют 98,5% всей площади современного оледенения.

Материковые ледники растекаются во все стороны, доходят до края суши и обрываются, образуя айсберги. Такие плавающие ледяные горы высотой до 100 м над уровнем воды очень опасны для судов, так как 7/8 айсберга находится под водой. Наиболее крупный айсберг был встречен около о. Ньюфаундленд: имел длину до 565 км при высоте надземной части 87 м и подводной около 500 м.

Рис. 6.4. Морфология ледника и характер его развития:

• 1 — хребты и отроги; 2 — ледниковый цирк; 3 — (7-образные долины;

• 4 — морены; 5 — язык ледника; 6 — центральная морена; 7 — зона таяния ледника

Горные ледники характеризуются небольшими размерами, четкими границами, тесной связью между формами ледника, направлением его движения и рельефом местности.

Ледники выполняют большую разрушительную, транспортирующую и созидательную работу. В антропогенный период было три крупных оледенения: московское (или лихвинское) — 300 тыс. лет назад, днепровское (или рисское) — 90 тыс. лет назад и валдайское (или вюрмское) — 12 тыс. лет назад. Центром этих оледенений был Балтийский щит, т. е. современный Скандинавский полуостров. Ледник двигался с северо-запада на юго-восток и доходил до Киева.

Двигаясь по земной поверхности, они дробят, крошат встречающиеся на пути обломки скал, истирают поверхности горных пород, выпахивают рыхлые отложения и др. В результате этого образуются своеобразные формы рельефа — кары, троги с крутыми склонами, бараньи лбы, курчавые скалы. Кары и троги — это котлованы с крутыми склонами, бараньи лбы — хорошо обточенные скалы, отполированные до блеска, курчавые скалы — скопление бараньих лбов.

Комплекс рыхлообломочного материала, отложенного ледником, называют мореной, которая подразделяется на конечную и основную. Мощность моренных отложений колеблется от нескольких метров до нескольких десятков метров. Конечные морены — это валы обломочного материала (валуны, галька, щебень и т. п.), накапливающиеся перед ледником. Валы конечной морены указывают, до каких мест доходили ледники. Быстро отступающие ледники не имеют конечных морен и при отступлении образуют продольные валы — основные морены (см. рис. 6.4).

В результате таяния ледника возникают водные потоки, протекающие по дну ложа ледника и вытекающие из-под него. Эти водные потоки перерабатывают моренные отложения, преобразуя неслоистую массу в хорошо отсортированные толщи песков, галечников, суглинков и глин, отлагающихся подо льдом и впереди ледника. Такие отложения, создаваемые водно-ледниковыми потоками называют флювиогляциалъ- ными. Вода, вытекающая из-под тающего ледника, подхватывает мелкие частицы и уносит их на различные расстояния. Когда сила водного потока ослабевает, песок оседает и образует перед ледником обширные поля — зандровые, сложенные песчано-глинистыми и песчаными отложениями.

К числу широко распространенных флювиогляциальных отложений относят ленточные глины, образовавшиеся в при- ледниковых озерах. Для этих отложений характерно чередование тонкопесчаных и илистых слоев толщиной до 1,5 мм. Каждая пара слоев представляет собой результат годового накопления осадков в озере.

юо

По данным ученых, сейчас на Земле происходит потепление климата. Так, в Санкт-Петербурге среднегодовая температура повысилась за последние 100 лет более чем на 1°С, что равносильно перемещению города на 600—700 км к югу, т. е. на широту Москвы. Французские исследователи утверждают, что в Гренландии ледники убывают на 100 км³ в год. Потепление идет неравномерно, сменяясь периодами похолодания. Однако в настоящее время нет единого мнения и причинах похолоданий климата и оледенений в истории Земли.

Геологическая деятельность озер и болот

Озером называется естественный водоем суши, не имеющий прямой связи с океаном. Некоторые крупные озера когда-то составляли часть Мирового океана, имеют соленую воду, но из-за своего большого размера называются морями. Самое большое по площади и объему воды озеро земного шара — Каспийское море, солоноватое озеро. Из пресных озер самое крупное озеро в мире по объему воды — Байкал, в котором содержится 25% мировых запасов пресной воды озер и оно самое глубокое — 1636 м.

Озера занимают 1,8% поверхности суши. Геологическая деятельность озер также сводится к разрушению, переносу и созиданию, но она во много раз меньше, чем рек, морей и океанов. Существенную роль в разрушительной и транспортирующей деятельности озер играют ветровые волны и течения, которые проводят абразивную работу берегов. Созидательная деятельность связана с образованием в устье реки дельты, которая постепенно расширяется и в бессточных озерах может привести к постепенному их исчезновению. Например, озеро Балхаш (Казахстан), где скорость прироста дельты из-за большого количества отложений составляет 1 км/год.

По происхождению озера подразделяются:

• — на тектонические, которые располагаются в крупных тектонических прогибах (Каспийское), впадинах (Балхаш), трещинах (Байкал);

• — вулканические, расположенные в кратерах потухших вулканов;

• — метеоритные — возникли в результате падения метеоритов;

юз

• — ледниковые — образовались в результате деятельности древних и современных ледников;

• — речные — возникающие в результате эрозии и аккумулятивной деятельности рек;

• — карстовые — образуются в районах залегания известняков, доломитов, гипсов в результате химического растворения этих пород подземными, реже поверхностными водами и др.

По характеру водообмена озера подразделяются на сточные, которые сбрасывают воду вниз по течению (Байкал), и бессточные, которые получают воду из рек, но используют ее лишь на испарение, инфильтрацию и др.

По химическому составу озера подразделяются на пресные и соленые. В соленых озерах преобладают химические отложения в виде хлоридов, сульфатов и карбонатов, а в пресных откладывается гравийно-галечный и песчано-илистый материал.

Любое озеро постепенно мелеет, так как заполняется различными отложениями. Когда слой воды в озере становится менее 4 м, лучи солнца достигают дна, в нем поселяется влаголюбивая растительность (камыш, осока, водоросли и др.). Отмирающие растения накапливаются на дне, а на этих отложениях развиваются сапрофитные бактерии. Постепенно на дне озера образуется своеобразная смесь минерального и органического ила — сапропель. Начинается зарастание озера и постепенное его превращение в болото. Наибольшую ценность для сельского хозяйства имеют озера с отложениями сапропеля, который используется как органическое и известковое удобрение, а в геологическом прошлом из сапропеля образовались горючие сланцы.

Болота представляют собой избыточно увлажненные участки, занятые специфическими растениями или растительными остатками в виде сапропеля и торфа, состоящего из плохо разложившихся растительных остатков (рис. 6.5). Болота формируются на различных элементах рельефа, везде, где создаются условия для избыточного увлажнения. Образование болот может происходить и на твердом минеральном грунте, если на водоупорной породе скапливаются атмосферные осадки. В процессе длительного геологического развития болота становятся местами накопления торфа, преобразующегося затем в различные по составу угли, сначала бурый, затем каменный и антрацит.

Болота распространены на Земле повсеместно в разных климатических зонах и занимают 2% суши. В них сосредоточено 0,03% пресных вод гидросферы. В России общая площадь болот и заболоченных земель около 1 млн км² (5,9% территории страны).

Рис. 6.5. Торфяное болото

Геологическая деятельность болот заключается во влиянии на речной сток. Вследствие повышенного испарения и транспирации с поверхности, болота уменьшают среднюю величину стока: с заболоченных территорий в реки поступает меньше стока, чем с сопредельных незаболоченных земель, т. е. болота служат консервантом воды.