Роль органического вещества в процессах выветривания

Подобные ландшафты типичны для Южной Англии с ее грядами холмов из устойчивых пород известняка и мела (например, в районе Котсуолда и Чилтерна). Между холмами лежат широкие долы с глинистой почвой, по которым текут притоки консеквентных рек. Геоморфологи называют такие притоки субсекветными водотоками. Консеквентные реки, прорезающие к холмах ущелья и текущие в направлении основного уклона местности, вместе с субсеквентпыми водотоками, текущими по глинистым долам перпендикулярно основному уклону, часто образуют прямоугольную гидрографическую сеть.

В субсеквентные водотоки часто впадают другие относительно длинные притоки, стекающие по более пологим склонам, образованным гребнями твердой породы, и называемые вторичными консеквентными водотоками (текущими параллельно падению пластов). Притоки короче текут в противоположном направлении по крутому обрывистому склону и также вливаются в субсеквентпые водотоки. Их называют обсеквентными, или анаклинальными водотоками.

Новая земная поверхность формируется под действием колоссальных боковых давлений, вызванных движением плит наружной оболочки Земли. При этом плоские слои горной породы образуют складки подобно смятой скатерти, и появляется ряд синклиналей (прогнутых складок) и антиклиналей (выгнутых складок). Синклинали состоят из уплотненных пород, а антиклинали – из трещиноватых, раздробленных и уплощенных пород. В результате, последние более подвержены речной эрозии, чем плотные породы синклиналей.

Часто и в результате размыва антиклиналей образуются долины, в то время как неподдающиеся эрозии синклинали превращаются в горы. Так, самая высокая гора Уэльса – Сноудон – образовалась из синклинали. Такое явление, когда реальные горы и долины «обратны» по отношению к геологическим структурам, называется «обращенный рельеф». Развитие гидрографической сети па обращенном рельефе начинается обычным путем: основная консеквентная река течет по естественной ложбине, образованной синклиналью. Но трещиноватые ослабленные породы соседней антиклинали вскоре разрушаются субсеквентными водотоками, а обсеквентные потоки начинают стекать по крутым внутренним склонам.

Если твердые и рыхлые породы расположены должным образом, эрозия антиклинали проходит гораздо быстрее, чем размыв синклинали консеквентными водотоками. В результате образуется обращенный (инверсионный) рельеф. Этот термин означает, что данный тип рельефа необычен. Он гораздо более характерен для районов со складчатыми породами.

Реки вымывают долины не только в направлении от верховья к устью, но иногда и от низовья вверх по течению. Это явление, называемое пятящейся эрозией, часто является результатом родникового подмыва склонов или выемки каменистого грунта вокруг источника (истока) реки.

Перехват реки – это форма естественного захвата стока другой реки, который имеет место, когда мощный субесквентный водоток прокладывает путь в обратном направлении в обнаженных рыхлых породах. Этот процесс отодвигает водораздел между субесквентной рекой и сопредельной речной системой. В конечном итоге субсеквентный водоток может пробиться через водораздел и перехватить сток соседней реки, при этом захватывая ее верхние притоки, пли верховье, после чего ее воды направляются в русло субсеквентного водотока. Обезглавленная река превращаемся в умирающий ручей, текущий по долине, которую он никогда не смог бы проложить сам.

Тип дренажной системы в случае перехвата реки можно определить по притокам, впадающим в основную реку в районе обратной петли – крутой излучины. Геоморфологи называют такие гидрографические ест бородообразными.

Перехват реки – лишь один из вариантов отвода ее вод. Это, например, может быть вызвано естественными препятствиями, которые появились в результате оползней. Да и человек может направить реки в другую сторону для орошения засушливых земель.

Но главной причиной нарушения процесса стока воды па протяжении всей геологической истории были гляциальные процессы – формирование земной поверхности огромными массивами льда. Так, воды верховья реки Миссури в Северной Америке когда-то стремились на север к Гудзонову заливу в Канаде. Но во время последнего ледникового периода надвигающиеся ледовые щиты заставили эту реку повернуть свое русло в сторону реки Миссисипи и далее на юг к Мексиканскому заливу.

Некоторым речным системам удалось остаться неизменными на протяжении геологической истории. Гидрографические сети, которые сформировались в условиях давно исчезнувших древних рельефов, но при этом сохранили свою изначальную конфигурацию, именуются наложенным стоком. Этот феномен имеет место в тех случаях, когда почти плоские массивы суши, расположенные вблизи уровня моря, начинают медленно подниматься, или же, наоборот, – при падении уровня моря. В результате таких изменений уклон русел рек увеличивается, поток воды постепенно становится мощнее, и появляются вымытые в породе речные долины. Этот процесс называется омоложением.

Реки часто продолжают течь по своему руслу, врезаясь все глубже в подстилающую породу. Бывшие речные излучины превращаются в глубокие долины, называемые врезанными меандрами. Оставшиеся участки прежней долины, находящиеся теперь высоко над новым руслом реки, называются «террасы омоложения». Некоторые из самых красивых речных долин (как, например, Большой Каньон в США) образовались в результате омоложения, вызванного движением земной коры. Реки, продолжающие вымывать свои долины, в то время как в результате складчатости и поднятия медленно возникают горные хребты, называются антецедентными водотоками. Это происходит потому, что возраст рек больше давности движений земной коры. Так, антецедентные реки текут через мощную горную цепь Гималаев, сформировавшуюся в результате столкновения двух плит за последние 50 миллионов лет. Здесь рекам пришлось бороться с растущими горами, но, благодаря своим более крутым уклонам и увеличенном притоку воды (особенно весной – в период таяния снега в горах), реки приобрел необходимую мощь для размывания породы, некоторых местах они прорезали теснин глубиной до 1500 метров.

4. Образование озер

С развитием рек также тесно связано формирование озер. В озерах нашей планеты содержится в четыре раза больше воды, чем в реках, но их жизнь гораздо менее продолжительна. И если озера не пополняются поступающими водами, они могут обмелеть, высохнуть или превратиться в болота.

Географы классифицируют озера по способу их образования, содержанию солей и наличию жизни. Лишь в самых соленых из них нет жизни. Большинство озер сформировались вследствие движений земной коры или извержений вулканов. Некоторые были оставлены отступающими ледниками, и только немногие появились в результате отделения от моря. Многие озера созданы людьми. Они называются водохранилищами, поскольку содержат резерв поды для гидроэлектростанций и других хозяйственных нужд.

Разломы и складки вследствие движения земной коры – причина образования Каспийского моря, самого большого озера Земли, и Байкала в Сибири, глубочайшего из озер.

Каспийское море расположено но впадине между Кавказскими горами и плато Мангышлак. За последние несколько миллионов лет его размеры постоянно менялись. До подъема Кавказского хребта Каспийское морс соединялось с Черным. А озеро Байкал возникло вследствие разлома блока земной коры, в результате чего появилась впадина, заполнившаяся водой.

Восточноафриканская рифтовая система еще один пример огромного разлома. Она простирается с юго-восточной Африки на севере до юго-западной Азии и заполнена цепью озер. Самые известные из них – Альберт, Эдвард, Танганьика и Ньяса (Малави). Этой же системе (но уже на территории Израиля) принадлежит и самое низкорасположенное озеро в мире – Мертвое море (-399 м).

Но наиболее распространенной формой являются вулканические озера – заполненный водой кратер вулкана. Один из примеров – озеро Крейтер в кратере вулкана Мазама, Орегон (США). Оно образовалось 6600 лет назад и имеет диаметр 10 км и глубину 589 м.

Некоторые озера сформировались при блокировании вулканических долин потоками лавы и скапливании в них воды. Примером служит озеро Киву, впадина в Восточноафриканской рифтовой системе па границе Заира и Руанды. Когда-то река Рузизи, вытекающая из озера Танганьика, по долине Киву текла на север к Пилу, но с тех пор, как извержение близлежащего вулкана заблокировало русло реки, ее воды заполнили впадину.

Озера, созданные ледниками во время последнего ледникового периода, наиболее распространены в северном полушарии. Большинство британских озер, около 60 000 финских и озера Итальянских Альп образовались именно таким образом.

Ледники оставляли после себя глубокие впадины. В них скапливалась талая вода. Морена (ледниковые отложения) запруживала впадины, образуя озера. Пример – водоемы Озерного края па севере Англии.

В пустотах известняковых пород под землей также могут формироваться озера. Вода растворяет известняк, создавая огромные пещеры, заполненные водой. Подобные озера могут образовываться в районах подземных солевых залежей.

Большинство озер пресноводны и питаются за счет ручьев, рек, дождевых вод, но при ограниченном поступлении пресной воды минералы и почвы, смываемые с беретов, постепенно накапливаются. Пресная вода испаряется, а в озере остается богатый минералами соляной раствор. Большое Соленое озеро в штате Юта, США, – типичный пример данного вида образования.

Каспийское и Аральское моря в Российской Федерации – тоже соленые озера. Аральское было четвертым по величине озером в мире до того, как были изменены русла пополняющих его рек, в результате чего оно стало высыхать. Его площадь уменьшилась с 77 451 км кв. до 40 000 км, что дает основание говорить о постепенной гибели озера.

Самое соленое озеро – Мертвое море в Иорданской долине между Израилем и Иорданией (оно же самое низкорасположенное). Его вода в 9 раз солонее океанической. В результате ее плотность настолько велика, что на поверхности озера можно спокойно лежать, как на кровати, читая газету.

Водохранилища – самый известный пример искусственных озер. Среди крупнейших – озеро Насер на границе Египта и Судана, созданное путем запруживания долины Нила, и озеро Мид в США, появившееся после перекрытия плотиной р. Колорадо. Все они обслуживают ГЭС. Существует также множество искусственных озер для обеспечения водой крупных населенных пунктов и для промышленного использования.

Реки, ручьи, ручейки переносят основную массу продуктов выветривания, вынося их в озера, моря и океаны.

Реки, протекающие на всех континентах, кроме Антарктиды, производят большую эрозионную и аккумулятивную работу. Полноводность и режим рек зависят от способа их питания и от климатических условий. Каждая река в зависимости от поступления в нее водной массы переживает период высокого стояния воды – половодье или паводок и низкого – межень. Для равнинных рек половодье связано с весенним таянием снегов, как это было, например, в катастрофической форме весной 2001 г. на р. Лене, когда вода поднялась на 15 м выше нормы, или в случае летних затяжных дождей и ливней. Так произошло в конце июня 2001 г. в Иркутской области, где оказалось внезапно затопленными десятки деревень и садовых участков. Паводок на горных реках происходит обычно летом, когда быстро таят снега и ледники.

Стекая с возвышенностей реки формируют определенный вид гидрографической сети, в моменты паводков приводят к образованию озер, меняя рельеф местности.

Таким образом, река осуществляет созидательную и разрушительную работу, размывая породы в одних местах, и намывая их в других, а значит принимает непосредственное участие в геологических процессах на поверхности земли. Речные долины и речные террасы в значительной мере влияют на облик и климат всех уголков нашей Планеты.

5. Карст,его виды и условия образования.

Карстовый процесс представляет собой длительно развивающийся процесс растворения и выщелачивания, трещиноватых растворимых горных пород подземными и поверхностными водами. В результате деятельности карстовых процессов возникают как отрицательные формы рельефа на земной поверхности, так и различные полости каналы гроты или пещеры на глубине.[1] Термин «карст» происходит от искаженного австрийского названия плато Карст в Словении, на котором эти явления ярко выражены и хорошо изучены европейскими исследователям. Карстовые явления распространены чрезвычайно широко. По геологическим условиям примерно третья часть площади суши земного шара имеет потенциальные возможности для их развития.

Существует несколько условий, необходимых для развития карстовых явлений.

Во-первых, это наличие растворимой в природных водах горной породы, водопроницаемой вследствие трещиноватости или пористости.

Во-вторых, наличие растворителя, т.е. воды, агрессивной к горной породе.

В-третьих, наличие условий, обеспечивающих водообмен, – отток насыщенной растворенным веществом воды и постоянный приток свежего растворителя. Если первое условие определяется геологическим строением местности, то второе и отчасти третье тесно связаны с физико-географической обстановкой, второе- с почвенно-растительным покровом и климатом, третье- с геоморфологическими и гидрологическими условиями помимо геологической структуры и гидрогеологических особенностей.

Типично карстующимися породами являются моно- и биминеральные породы - каменная соль, гипс, ангидрит, мел, известняк, доломит, изнестняково - доломитовые породы, разновидности мрамора, магнолит, карбонатит. Ведущую роль в этом списке играют карбонатные породы - как вследствие их широкого распространения (около 15% площади суши), так и за счет контрастности составов между ними и рыхлыми отложениями, что вызывает побочные взаимодействия, ведущие к дальнейшей карстификации.[2]

Понятие растворения (растворимости) относится к химическим соединениям, в том числе и к минералам. Различают два вида растворения вещества - конгруэнтное, когда все его компоненты переводятся в раствор, причем реакция обратима, и инконгруэнтное, когда в раствор переходят не все компоненты вещества. В этом случае остается твердая фаза и реакция необратима. Оба типа растворения проявляются в зоне гипергенеза, но конгруэнтное растворение характерно для карстификации, а инконгруэнтное - для корообразования и выщелачивающего метасоматоза.

Различают открытый, или голый карст, когда растворимые породы выходят на дневную поверхность, и закрытый, когда они залегают глубоко под землей и с поверхности перекрыты толщами нерастворимых пород.