Эоловые процессы в пустыне Каракумы

 

1. 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 изменении ветрового режима.

Мощность эоловых песчаных накоплений наибольшая в пустынях, где она достигает нескольких десятков метров [11].

 

2. Лёсс

 

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 лёссы известны в Китае, в Средней Азии, в полупустынных западных районах США и в других местах, где они имеют мощность от нескольких метров до десятков метров, реже до 100 – 150 м.

 Значительное площадное развитие  и своеобразие лессов и лессовидных  отложений вызвало широкую дискуссию  по вопросу об их генезисе. Было выдвинуто много гипотез  об образовании лёсса: эоловая, пролювиальная, аллювиальная, делювиальная, почвенно-элювиальная  и др. Достаточно большим признанием  пользуется эоловая гипотеза, выдвинутая  В.А. Обручевым и поддержанная  многими исследователями. Выносимая  из области перевевания пыль при благоприятных условиях осаждается и образует местами толщи большой мощности. Отличным подтверждением существования такого процесса является наличие значительного накопления пыли на склонах различных гор, в том числе высочайших нагорий – Тибета и Куньлуня [12].

Наблюдения Тянь-Шаньской физико-географической станции Института географии АН СССР показали, что эоловая пыль постоянно оседает на ледниках горных вершин на высотах до 5 км, а иногда и выше. Таким образом, процесс накопления эоловой пыли в местах, где скорость ветра падает вследствие встречи препятствий или взаимодействия ветров различного происхождения, реально существует в природе. Лёссы богаты питательными веществами, и на них в советской Средней Азии и других районах развиваются плодороднейшие почвы [12].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Формы эолового песчаного рельефа в пустынях

 

В песчаных пустынях, называемых в Средней Азии кумами, развит сложный комплекс дефляционно-аккумулятивных форм рельефа (рис. 18). Образование тех или иных песчаных форм рельефа зависит от многих факторов: от особенностей первичного рельефа поверхности, от количества сыпучего сухого песка, от наличия или отсутствия растительности, от характера ветрового режима (устойчивости и силы ветра) и т.д.

Долгое время считалось, что в пустынях преобладающими формами песчаного рельефа являются перпендикулярные ветру барханы и их сочетание друг с другом. И несмотря на то что В.А. Обручевым и другими исследователями еще в конце прошлого столетия обращалось внимание на широкое развитие в пустынях продольных гряд наряду с поперечными формами, эти взгляды длительное время не находили должного развития. Только в результате многолетних исследований Б.А. Федоровича в Средней Азии, опирающихся на тщательный анализ материалов аэрофотосъемки обширных пространств пустынь, стали по-новому освещаться вопросы песчаного рельефа и закономерностей его формирования. Последние целиком связываются с режимом ветров, динамикой атмосферы и с ее циркуляцией. Все многообразие песчаного рельефа объясняется спиралевидным (штопорообразным) типом воздушных вихревых потоков, направленных или вертикально (восходящие или нисходящие потоки, смерчи), или горизонтально по направлению ветра (штопорообразно вокруг оси). Большое влияние на вихревые потоки оказывают различные препятствия в виде возвышенностей, особенно горы [11].

В зависимости от режима ветра Б.А. Федоровичем выделено несколько типов песчаного рельефа:

1) барханные пески;

2) поперечногрядовые пески (барханные цепи);

3) продольные барханные гряды;

4) пирамидальные песчаные формы;

5) продольногрядовые пески;

6) грядово-ячеистые пески;

7) грядово-лунковые пески и др.

Многообразие основных форм рельефа песков показано на рисунке 19, где выделяются три основных зональных типа рельефа:

1) барханный, присущий в основном тропическим пустыням;

2) полузаросший (внетропических пустынь);

3) дюнный (внепустынный).

 В каждом типе в зависимости  от степени развития песчаных  скоплений и режима ветров  образуются различные формы рельефа [12].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 18. Схематическая карта распространения лёсса и рельефа песков Азии (по Б.А. Федоровичу) [12] 
I – области дефляции и преобладания щебенистых почв и выходов коренных пород (на равнинах); II – переходные области дефляции, частичного перевевания аллювиальных и морских отложений и распространение изолированных песчаных массивов, западносибирских грив и бэровских бугров; IIIа – области интенсивного перевевания аллювиальных и морских отложений и формирования песчаных пустынь; IIIб – пески полузаросшие – грядовые, лунковые, ячеистые, пирамидальные и дюнные (звездочки), пески оголенные – барханы, барханные комплексные цепи и барханные пирамиды (скобочки); IV – области эоловой аккумуляции песка и пыли, распространения лёсса; 1 – низменности; 2 – горы и нагорья; 8 – направление равнодействующей силы ветров, формирующих рельеф песков; 4 – направление ветров, сезонно воздействующих на рельефообразование песков; 5 – линии главных разделов ветров, создающих рельеф песков разных направлений, полярных фронтов и осей антициклона

 

 Рис. 19. Формы рельефа песков различных категорий (составил Б.А. Федорович) [12] 
А – барханные пески (преимущественно тропических пустынь). I. Пассатный тип (при ветрах одного или близких направлений): 1 – песчаный щит; 2 – эмбриональный бархан; 3 – серповидный симметричный бархан; 4 – несимметричный бархан; 5 – продольные ветру барханные гряды; 6 – комплексные продольные барханные гряды. II. Муссонно-бризный тип (при ветрах противоположных направлений): 7 – групповые барханы; 8 – простые барханные цепи; 9 – комплексные барханы; III. Конвекционный и интерференционный типы (при системе равномерных ветров и при ветрах поперечных направлений): 10 – цирковые барханы; 11 – пирамидальные барханы; 12 – скрещенные комплексные барханы.  
Б – полузаросшие пески (преимущественно внетропических пустынь). I. Пассатный тип: 13 – прикустовые косички; 14 – мелкие грядки; 15 – грядовые пески (продольные ветру); 16 – грядово-крупногрядовые пески. II. Муссонно-бризный тип: 17 – грядово-лунковые пески (при сильном преобладании ветров одного направления); 18 – лунковые пески; 19 – граблевидные поперечные гряды (при незначительном преобладании ветров одного направления); 20 – поперечные асимметричные гряды. III. Конвекционный и интерференционный типы); 21 – ячеистые пески; 22 – крупноячеистые пески; 23 – пирамидальные пески; 24 – решетчатые пески.  
В – дюнные пески (внепустынных зон). I. Пассатный тип: 25 – приморский вал; 26 – параболические дюны; 27 – шпильковидные дюны; 28 – парные продольные дюны; 29 – комплексные параболические дюны. II. Муссонно-бризный тип: 30 – полукруглые мелкие дюны; 31 – полукруглые крупные дюны; 32 – полукруглые комплексные дюны. III. Конвекционный и интерференционный типы; 33 – одиночные мелкие кольцевые дюны; 34 – групповые кольцевые дюны; 35 – комплексные циркульные дюны

 

1. Барханные пески

 

Барханами (тюркское название) называются обычно асимметричные, серповидной формы песчаные холмы, располагающиеся перпендикулярно к господствующему направлению ветра. Характерной чертой их являются заостренные концы («рога»), выдающиеся вперед по направлению движения ветра. Наветренный склон у них длинный и пологий (уклон до 10 – 15°), подветренный – короткий и крутой; крутизна последнего определяется углом естественного откоса сухого песка и обычно не превышает 32 – 33°. При переходе от пологого склона к крутому образуется острый гребень, имеющий в плане форму дуги и представляющий собой наиболее высокую часть бархана (рис. 20).

Высота отдельных барханов изменяется от 1 – 2 до 15 м, местами достигает 20 – 30 м и более , а в поперечнике – 40 – 70, иногда 140 м и более. Обычный рост бархана начинается с появления на ровной поверхности песка небольшого пологого вздутия в виде щита или валика, вытянутого поперечно ветру. При высоте такого щита в 35 – 40 см на его подветренной стороне начинается завихрение воздуха, вследствие чего там появляется маленькая полуворонка. Это уже эмбрион бархана. Постепенно он разрастается, принимает более правильную форму и в конце концов превращается в серповидный бархан, напоминающий полулуние. Такие одиночные барханы в пустыне встречаются редко и приурочены главным образом к участкам, где поверхность земли плотная и плоская и где нет избытка в песке. Этим условиям удовлетворяют такыры (глинистые участки пустыни) и галечниковые или щебенистые равнины [11].

 

Рис. 20. Схема образования бархана: А – профиль; Б – план; 1 – направление ветровых струй при образовании бархана. б. Барханы одиночные и групповые [12]

 

4.1.1. Поперечногрядовые пески (барханные цепи)

 

В песчаных пустынях, где барханы формируются на сплошной толще песков, они, сливаясь друг с другом, образуют барханные цепи, протягивающиеся в направлении, перпендикулярном направлению господствующих ветров, и напоминающие как бы застывшие морские волны; склоны барханных цепей так же асимметричны, как и склоны одиночных барханов (рис. 21). Барханные цепи образуются только при определенном режиме ветра. Наиболее благоприятными для их образования являются ветры двух взаимопротивоположных направлений одинаковой силы. Это могут быть, например, сезонные изменения ветров. Перестройки, вызываемые изменением направления ветров, приводят к росту барханов вширь и к слиянию их друг с другом. Барханные цепи образуются при встрече ветра с горными возвышенностями, а также в других случаях, когда вихревой поток испытывает торможение и под влиянием этого преобразуется. В этих условиях возникают различные завихрения. Там, где ветер обтекает преграду, это сейчас же сказывается на направлении песчаных гряд. Степень воздействия возвышенностей на направление воздушных потоков зависит от их высоты, размеров, крутизны склонов. Так, например, горная преграда высотой 2–3 км сказывается на наветренной стороне на расстоянии до 100 км, т.е. на расстоянии в 30 – 50 раз большем, чем высота преграды.

В меньшей степени сказываются пологие равномерные и нерасчлененные склоны плато. Особенно большое возмущение ветрового потока наблюдается вблизи горных хребтов большой высоты с крутыми склонами. При подходе к ним воздушные потоки, отражаясь, изменяют направление и тем самым вызывают образование песчаных гряд, поперечных к господствующему направлению ветра. Аналогичные условия складываются на побережьях морей в тех районах, где господствуют бризы и муссоны [11].

Высота наибольших комплексных барханных цепей в пустыне достигает 60 – 70 м. Максимальная известная высота продольных ветру барханных гряд, расположенных южнее оз. Лобнор, в песках Кумтаг – 179 м. Максимальная длина изолированных продольных гряд достигает 700 км (Б.А. Федорович). Расстояние между гребнями соседних цепей может достигать 1,5 – 4 км и более, длина – от нескольких сотен метров до 10 – 20 км и более. Отдельные барханы и барханные цепи, наползая одна на другую, образуют сложные барханные поля.

Б.А. Федорович, разбирая развитие основных форм барханного рельефа, устанавливает пять категорий:

1) песчаная рябь (небольшие асимметричные  валики высотой 0,5 – 2,0 см, разделенные  параллельными углублениями шириной  от 6 до 30 см);

2) мелкие барханы и барханные  цепочки высотой 1 – 3 м при расстоянии  между гребнями от 10 до 50 м;

3) нормальные барханы и барханные  цепи высотой от 2 до 5 – 7 м с  расстоянием между гребнями от 50 до 250 м;

4) крупные комплексные барханы  и барханные цепи, где расстояние  между гребнями достигает уже 400 м;

5) большие комплексные барханные  цепи – даваны, достигающие высоты 60 – 75 и 150 м при расстоянии между гребнями 1,5 – 3,5, местами до 4 – 6 км (Западная Туркмения, Такла-Макан). При этом на одном и том же участке песчаного рельефа обычно наблюдаются как крупные, так и более мелкие формы (рис. 21) [12].

 

Рис. 21. Барханные цепи и песчаная рябь на поверхности оголенных песков. Низовье Амударьи (фото А.С. Кесь). б. Барханные цепи пустыни Такла-Макан (фото с самолета Б.А. Федоровича) [12]

 

4.1.2. Продольногрядовые пески 

 

Чрезвычайно широко распространены во всех пустынях мира продольные песчаные гряды. Они создаются всюду, где господствуют ветры одного или близких направлений, где им нет никаких тормозящих препятствий и они движутся от районов с максимумом давления к районам с минимумом давления. Это горизонтальное движение сочетается с восходящими и нисходящими потоками, связанными с сильным, но неодинаковым нагревом неровной поверхности песков, что и обусловливает развитие конвекции. При одном направлении ветра образуются относительно узкие и длинные симметричные гряды песка, вытянутые вдоль ветра. Гряды отстоят друг от друга на различных расстояниях – от 185 до 1000 и 2500 м, будучи разделены межгрядовыми понижениями. Высота гряд изменяется значительно. В пустынях Средней Азии на молодых речных отложениях Амударьи встречаются гряды высотой до 10 – 12 м. В районах, где пески перевевались (Центральные Каракумы) в течение длительного отрезка времени (всего четвертичного периода), высота гряд доходит до 30 м, а в Заунгузских Каракумах, где перевевание началось в конце неогена, гряды имеют высоту до 40 – 60 м. Но особенно больших размеров, от нескольких десятков и до сотен метров, они достигают в Сахаре, где пассаты устойчиво дуют в одном направлении и где возраст гряд достигает 1 млн. лет.