Геологическая деятельность ветра.

На земной поверхности постоянно дуют ветры. Скорость, сила и направление ветров бывают различными. Нередко они носят ураганный харак­тер.

Ветер совершает большую геологическую работу: разрушение земной поверхности (выдувание или дефляция, обтачивание или корразия), пере­нос продуктов разрушения и отложение (аккумуляция) этих продуктов в виде скоплений различной формы.

Все процессы, связанные с геологической работой ветра, носят общее название - эоловых (по имени бога ветров Эола). Наиболее ярко эоловые процессы проявляются в пределах пустынь , полупустынь, долин рек и морских побережий.

Выдувание (дефляция) возникает в результате воздействия механической силы ветра. От пород отрываются и уносятся частицы. Наиболее ярко этот процесс проявляется в районах, сложенных рыхлыми или мягкими породами. Весьма интенсивно выдуваются почвенные слои в пределах пахотного слоя. Замечено, что выдувание значительно усилива­ется после нарушения дернового покрова, вырубки кустарников и деревь­ев.

Наибольшую разрушительную работу совершают песчаные частицы. Уда­ряясь о твердые породы, они перетирают, сверлят и обтачивают их по­верхность. Этот процесс обтачивания получил название корразии.

Перенос ветром возможен в основном для пылеватых и пес­чаных частиц (размером не более I мм). Только во время урагана могут переноситься более крупные частицы. Частицы, переносимые ветром, либо перекатываются по поверхности земли, либо перемещаются во взвешенном состоянии.

Частицы породы, поднимаемые ветром, сортируются,  чем мельче частицы породы, тем выше они поднимаются и тем дальше уносятся от места разрушения массивной породы.

Как бы далеко не уносил ветер частицы пород, наступит момент, когда он стихнет и переносимые им частицы начнут осаждаться - аккуму­лироваться, образуя эоловые отложения. Среди них выделяют пески и тонкие пылеватые отложения - лёссы.

Эоловые пески образуются путем переведения отложений рек, морей,

Рис.4.1.Внешний вид бархана.               

озер и только сравнительно небольшая часть их возникает за счет развевания рыхлых продуктов физического разрушения коренных пород.

Перевеянный песок образует песчаные холмы: дюны и барханы.

     Дюны образуются по берегам рек и морей в результате навевания песка ветром возле какого-нибудь препятствия. Это холмовидные накопления песка высотой до 20-40 м и более. Большое развитие дюны имеют на побережье Балтийского моря, особенно на Рижском взморье.

Характерной особенностью дюн является движение за счет перека­тывания песчинок ветром с одной стороны холма на другую. Скорость движения дюн в глубь материка определяется силой господствующих в данной местности ветров и колеблется от 0,5-1 до 20-22 м в год. Дюны обычно образуют цепь холмов.

Барханы возникают в пустынях, где постоянно дуют сильные ветры преимущественно одного направления. Это песчаные холмы серпо­видной формы. Поперечный профиль барханов ассиметричен: наветренный склон пологий, его уклон откоса не превышает 12°; подветренная сторо­на более крутая - угол откоса дости­гает 30-40°. Крутой склон всегда приурочен к вогнутой, а пологий -выпуклой стороне (рис. ). Высота барханов в пустынях Средней Азии достигает 60-70 м при ширине крыль­ев в десятки, и даже сотни метров. В пустыне Сахаре барханы имеют вы­соту до 200 м.

     Барханы сложены весьма подвижным песком. Скорость их передвижения зависит от силы ветра, длительности его действия и величины бархана. Наиболее подвижны отдельно стоящие барханы. Они могут перемещаться со скоростью от 5т6 до 50т7© м/год. Известны случаи, когда скорость движения небольших барханов состав­ляла несколько метров в сутки.

   Подвижные пески опасны своим движением. Перемещаясь, они заносят поля, оазисы, каналы, дороги, здания, селения и даже города.

   Борьба с движущимися песками может быть пассивной и активной. В первом случае песчаные поля засаживают быстрорастущими растениями, мощные корни которых скрепляют песок, а кроны гасят у поверхности силу ветра. В среднеазиатских пустынях и в пустынях Центральной Азии для этой цели успешно применяется саксаул; в средних широтах дюнные пески часто закрепляют сосновыми лесами.

      Активные меры предусматривают управление ветровой энергией. При этом сила ветра искусственно ослабляется сетью преград, меняющих и направление переноса рыхлых частиц. Это плетни, щиты, заборы вдоль зданий и дорог, лесополосы.

Пылеватые и глинистые частицы благодаря своей ничтожно малой массе задерживаются в воздухе дольше песчаных и переносятся на гро­мадные расстояния. Медленно оседая из воздуха, пылевато-глинистые частицы образуют своеобразную структуру с вертикальной направленнос­тью пустот между ними. Эти пустоты образуются и в результате загнивания корней и стеблей растений. Общий объем пор в эоловых, пылевато-глинистых отложениях составляет более 50% всего объема породы.

По составу эоловые, пылевато-глинистые отложения содержат пылеватых частиц от 30 до 80 %. Количество глинистых частиц сравнительно невелико и колеблется от 10 до 20 %. Песчаные частицы встречаются в них размерами от 0,05 до 0,25 мм.

Эоловые пылевато-глинистые отложения по своим свойствам отно­сятся к особой группе осадочных пород, называемых л ё с с а м и.

      4.3. Геологическая деятельность атмосферных вод.

На поверхности материков постоянно выпадают атмосферные осадки в виде дождей, снега и льда в количестве до 112 тыс. км³ в год. Наи­большую геологическую работу при этом совершает текучая вода, кото­рая, растекаясь по поверхности в сторону падения рельефа, разрушает горные породы, переносит и откладывает продукты разрушения. Разруши­тельная работа текучих вод носит название эрозии, а наиболее низкая точка, куда стекает рассматриваемый поток и вверх от которого идет размыв, называется базисом эрозии.

4.3.1. Образование наносов.

Продукты выветривания пород (элювий) плоскостными потоками смыва­ются с возвышенностей на склоны и к их подножью. В зависимости от си­лы потоков и крутизны склонов в перемещении принимают участие части­цы глинистые, пылеватые, песчаные и даже более крупные обломки.

Со временем на склонах и в пониженных частях рельефа накапливают­ся отложения наносов: на склонах и у их подошвы - делювиаль­ные (или делювий), в пониженных, примыкающих к склонам, - пролювиальные (или пролювий). Эти наносы имеют широкое распространение и почти сплошным покровом закрывают лежащие под ними коренные породы. Схема образования наносов приведена на рис. 4. 2.

Делювий (от латинского - смывае­мый, dQ ) имеет широкое распростра­нение, покрывая все склоны и их подошвы, за исключением обрывистых участков и районов пустынь. По свое­му составу делювий разнообразен и, в противоположность элювию, отлича­ется от подстилающих его коренных пород. В минералогическом отноше­нии делювий связан с породами, рас­положенными выше по склону.

Для делювиальных пород (суглинков и супесей) характерно прежде всего то, что отложенные продукты генетически не связаны с подсти­лающими породами, так как являются наносами, принесенными с верхних частей склона. Отсорбированность и слоистость делювиальных наносов незначительна, причем вверху склона залегают более крупные частицы, а снизу - более мелкие. Просачивание дождевых вод через толщу отло­женного делювия до коренных подстилающих пород вызывает появление характерной вертикальной пористости. Поэтому глинистые делювиальные отложения часто относятся к группе лессовых пород. Отсутствие гене­тической связи между делювием и подстилающими породами, а также нали­чие водной смазки по поверхности контакта между ними иногда является причиной образования смещений отложенных пород.

Пролювий (от латинского - промывают, plQ) представляет комплекс рыхлых образований неоднородного состава особенно по вертикали. В тол­щах пролювия суглинки и супеси могут переслаиваться с более крупно­зернистым материалом (песок и др.). В степных и предгорных районах суглинки и супеси по своим характерным признакам похожи на лессовые отложения.

4.3.2. Образование оврагов.

На всякой земной поверхности имеются углубления, в которые устрем­ляется стекающая вода. Дождевые и талые потоки, сосредоточенные в таком углублении, начинают его 'размывать и превращать в небольшую промоину или рытвину. Процесс размывания горных пород водным потоком называется эрозией. Постепенно под действием стекающих вод размеры промоины увеличиваются и она превращается в овраг.

 Рис.4. 3. Продольный разрез оврага.

I- устье; 2- ложе; 3- вершина; 4-направление роста оврага; 5- конус выноса;

6- базис эрозии; 7-предельный профиль равновесия.

В овраге различают устье, ложе, и вершину (рис. 4.3.). Он растет верши­ной вверх по склону. Однов­ременно происходит его углубление и расширение за счет размыва склонов овра­га и появления боковых от­ветвлений.

Углубление оврага может происходить только до опре­деленного уровня, который называется базисом эрозии. Базис эрозии - это самая низкая точка в устье оврага (или реки). Размыв осуществляется обычно вверх от базиса (основания) эрозии. Ниже базиса эрозии водный поток теряет живую силу и уже не может производить размывающую работу. Для водных потоков, текущих в оврагах, базисом эрозии является уровень реки, озера или другого оврага, в которые они впадают. Для рек конечным базисом эрозии явля­ются уровни больших водоемов, в которые они несут свои воды. Колеба­ния уровней в этих водоемах соответственно изменяют положение базиса эрозии.

  В начале своего развития овраг имеет сравнительно небольшую шири­ну при большой глубине. Борта обрывистые, без растительности, - это активный овраг (рис.4. 4.). При достижении оврагом определен­ного профиля равновесия происходит затухание оврагообразования. Рост оврага прекращается, склоны при­обретают угол устойчивого естест­венного откоса и задерновываются. Ширина оврагов уже превосходит их глубину. Такой овраг не развива­ется и носит название балки.

Дальнейшая судьба оврага зави­сит от положения базиса эрозии. Если базис эрозии будет понижаться, например, вследствие падения уровня реки, то овраг получит возможность к дальнейшему своему развитию. Это обстоятельство следует учитывать при строительной оценке оврагов.

Размывающая деятельность овражных водостоков приводит к накоп­лению наноса - овражного аллювия, который накаплива­ется в районе устья в виде конуса выноса (рис.4. 4.).

Размеры оврагов и балок самые различные. Длина их колеблется от десятков метров до многих километров. Глубина от 1-2 до 30-40м. Скорость роста оврагов зависит от активности водотоков и характера размываемых пород и колеблется от 0,5 - 1 до 40 м в год.

Овраги имеют большое распространение, особенно в районах лессо­вых отложений. Они наносят значительный ущерб народному хозяйству, сокращают полезные площади, нарушают дорожные сооружения и т.д.

Предотвратить появление оврагов можно рядом профилактических мер. Запрещается распахивать склоны и устраивать необлицованные канавы, ориентированные вниз по склону. Нельзя вырубать на склонах растительность и нарушать дерновый покров.

Развитие активных оврагов предотвращают регулировкой стока атмосферных вод системой нагорных канав и водоотводящих валов. На склонах и вокруг оврагов производят массовую посадку деревьев и кустарников. При необходимости устраивают продольные или поперечные стенки, закрепляют дно оврагов различными лотками и водоотводами.

                                        Рис. 4. 4. Поперечное сечение оврага.

                                                 I- оврага активного; 2- балки.

    4.3.3.  Селевые потоки.

     Сель (или силь) – по-арабски означает горный, быстро несущийся поток. Сели вызываются дождевыми ливнями или быстрым таянием снегов и ледников в горах. Огромная масса воды устремляется вниз по ущельям, смывая и захватывая по дороге элювий и делювий. В результате водный поток обогащается твердым материалом и превращается в грязекаменный поток.

Селевые потоки представляют большую опасность для населенных пунктов, расположенных в полосе их действия. Известный селевой поток 1921 г., вырвавшийся из горного ущелья вблизи г. Алма-Аты, снес все строения, находившиеся у подножия горы. Затем ворвался в город, обра­тив улицы в бушующие грязекаменные реки. Дома срывались с фундаментов и уносились вместе с людьми. На город была вынесена масса каменного материала около 1,5 млн. т.

Большое разрушительное воздействие селевых потоков обусловлено большими скоростями движения и наличием в них обломков горных пород. Средняя скорость движения селевых потоков колеблется от 2 до 4, и даже 6-8 м/сек.

Селевые потоки подразделяют на связные и несвяз­ные. К связным относят грязекаменные потоки, в которых вода практически не отделяется от твердой части. Они имеют объемную массу в 1,5-2,0 т/м³ и обладают огромной разрушительной силой. Несвязные сели иначе называют водокаменными. Вода пе­реносит обломочный материал и по мере уменьшения скорости откладывает его в русле или в области конуса выноса на предгорной равнине. Объем­ная масса водокаменных селей 1,2-1,5 т/м³.

Селевые потоки широко распространены в горных областях Средней Азии, Казахстана, Алтая, Крыма, Кавказа, Урала и т.д.

В настоящее время для борьбы с селями проводят профилактические меры и строительство инженерных сооружений.

Профилактические меры принимают для предупреждения появления селя или ослабления его действия еще в самом начале процесса. Наи­более радикальным средством является лесонасаждение на селеопасных горных склонах. Деревья закрепляют элювий, ослабляют процесс размыва­ния. Лес регулирует сток, уменьшает массу воды, рассекает потоки на отдельные ослабленные струи.

В руслах селей наибольший эффект дают запруды. Эти сооружения из камня и бетона, установленные поперек русла, задерживают сель, отбирают у него часть твердого материала. В последнее время для борьбы е селевыми потоками применяют плотины, устраиваемые методом направленного взрыва. Так, например, такая плотина была создана в 1966 г. в урочище Медео в горах близ Алма-Аты. С помощью взрыва в плотину было уложено почти 2 млн.т скаль­ной породы.

4.3.4. Снежные лавины.

Снежными лавинами называют обрушения больших масс снега с крутых горных склонов.

На высоких горных хребтах постоянно накапливается снег, образуя нависшие над склонами большие карнизы. Под действием собственной тя­жести значительная масса снега постепенно перекристаллизовывается и находится в весьма неустойчивом состоянии. В определенный момент от перегрузки, порыва ветра и даже от звукового колебания воздуха огромные массы снега приходят в движение и обрушиваются вниз по склону.

Снежные лавины бывают сухие и мокрые. Если на снежную поверх­ность, покрытую образовавшейся после оттепели коркой льда, ложится новая масса рыхлого снега, которая в силу определенных причин сос­кальзывает вниз, то это дает сухую лавину. Обрушение сопровождается огромным облаком снега.

Мокрые лавины возникают в период оттепели. Вода проникает под снег, смачивает подстилающие породы и вызывает обрушения.

Скорость движения сухих лавин 100 км/час и даже 300-400 км/час, движение мокрых лавин более медленное. Они соскальзывают со скоростью 20-50км/час,

Снежные лавины по мере движения вниз захватывают новые массы снега, а также различный обломочный материал. Лавины на своем пути сносят леса, разрушают здания и сооружения, засыпают жилые поселки многометровой толщей снега. Сила удара снежных лавин может достигать 60т/м².

Лавины перед собой образуют воздушную волну, которая в свою очередь обладает большой разрушительной силой. Снежные лавины возникают в горах Кавказа, Средней Азии, Алтая, Кольского полуострова и в других районах. История знает много примеров лавин катастрофического характера. Так, например, снежная лавина 1812 г. запрудила Дарьяльское ущелье. Обвал из снега и льда остановил течение Терека, на 3 дня, уничтожил 14 км Военно-Грузинской дороги. В 1916 г. мощные лавины уничтожили в Альпах обо­ронительные сооружения. Погибло около 9 тыс. человек.

Со снежными лавинами активно борются. Способы защиты разнообраз­ны и зависят от особенностей местности и характера движения лавин. Большое внимание уделяется мерам предупреждения.