Пустынные формы суши: исследование эоловых процессов и их последствий

Транспорт: три режима движения осадка

Ветер транспортирует частицы осадка тремя различными способами, каждый из которых влияет на размер перемещаемых частиц и расстояние, на которое они переносятся:

• Поверхностный ползучесть — Этот режим включает в себя прокатку или скольжение грубых песчинок и гранул (обычно 0,5-2 мм в диаметре) вдоль поверхности земли. Эти частицы обычно не становятся воздушно-капельным путем, но могут транспортироваться на значительные расстояния во время сильных ветров.
• Соляция — Солятность является основным транспортным механизмом для песчинок среднего размера (0,1–0,5 мм). Эти зерна отскакивают или прыгают близко к поверхности в серии коротких баллистических траекторий. Соляные зерна часто вытесняют другие частицы при ударе, производя цепную реакцию, которая перемещает большие количества песка и способствует образованию дюн и миграции.
• Suspension – мельчайшие частицы, включая пыль, ил и глину (<0,06 мм), поднимаются высоко в атмосферу и могут переноситься на огромные расстояния – от сотен до тысяч километров.Подвесная пыль способствует образованию отложений лёсса вдали от их пустынных источников, таких как обширные равнины лёсса в Китае и центральных Соединенных Штатах.

Смещение: когда ветер теряет энергию

Опускание происходит, когда скорость ветра уменьшается из-за трения с поверхностью земли, препятствий, таких как растительность или камни, или изменений в топографии.По мере уменьшения энергии ветра осадок оседает из транспорта в разнородном виде: сначала падают более крупные, более тяжелые частицы, а затем более мелкие материалы. Этот сортировочный эффект приводит к образованию различных рельефов, таких как дюны, песчаные листы и обширные одеяла лёсса, каждый с уникальными осадочными характеристиками и экологическими последствиями.

Основные формы пустыни: виды и характеристики

В пустынных ландшафтах разноплановые формы рельефа, сформированные в основном эоловыми процессами, но часто изменяемые флювиальными, тектоническими и биологическими факторами, ниже мы подробно расскажем о наиболее распространенных и геологически значимых формах рельефа пустыни, подчеркнув их формирование, морфологию и распределение.

Песчаные дюны

Песчаные дюны — это скопления ветрового песка, которые мигрируют под ветром, образуя разнообразные формы под влиянием направления ветра, песчаного снабжения и растительного покрова. Дюнные поля, также известные как песчаные моря или эрги, могут охватывать десятки тысяч квадратных километров. Например, пустыня Руб’аль-Хали в Саудовской Аравии занимает площадь больше Франции.

• Поперечные дюны — это линейные хребты, ориентированные перпендикулярно доминирующему направлению ветра. Они обычно образуются в регионах с обильным запасом песка и относительно устойчивыми ветрами, создавая повторяющиеся гребни и шероховатые узоры. Поперечные дюны могут достигать высот до 30 метров и распространены в пустыне Сахара.
• Дюны (FLT:0) Дюны (Seifs) — Дюны длинные, узкие хребты, выровненные параллельно преобладающему направлению ветра. Они часто простираются на десятки километров и образуются в пустынях с ограниченным запасом песка, но последовательными ветрами, такими как пустыня Намиб.
• Барханские дюны — Полумесяц в форме дюн с рогами, указывающими на встречный ветер. Они развиваются на твердых, плоских поверхностях с умеренным запасом песка и однонаправленными ветрами. Барханы очень подвижны, мигрируют со скоростью до 30 метров в год, создавая проблемы для населенных пунктов и инфраструктуры на их пути.
• Звёздные дюны — Радиально симметричные дюны с несколькими рукавами или хребтами, простирающимися от центрального пика, иногда поднимающимися на сотни метров в высоту. Они образуются там, где направление ветра меняется сезонно или суточное, образуя сложные, пирамидальные формы. Звёздные дюны являются одними из самых высоких типов дюн, примером которых являются дюны в пустыне Бадаин Джаран в Китае.
• Параболические дюны — U-образные дюны с рогами, указывающими на ветровую волну, часто стабилизированные растительностью. Они образуются в полузасушливых регионах, где редкие растения закрепляют части дюны, позволяя рукавам простираться под ветром. Параболические дюны могут указывать на переходы между пустынными и полузасушливыми экосистемами.
• Пересмотр дюн — Эти дюны образуются в районах с бимодальными ветрами, дующими с противоположных направлений. Их гребни отображают зигзаг или усеченный рисунок, поскольку морфология дюн поочередно приспосабливается к меняющимся режимам ветра.

Песчаные моря (Sand Seas)

Эрги — это обширные, смежные пространства песчаных дюн и песчаных листов, часто занимающие внутренние бассейны или пустыни, где песок накапливается против естественных барьеров, таких как горы.Крупнейшие эрги на Земле включают в себя Grand Erg Oriental Сахары, охватывающий примерно 500 000 квадратных километров, и Намибское песчаное море в Намибии, известное своими впечатляющими дюнами и уникальной адаптированной к пустыне дикой природой.

фронтоны

Педименты представляют собой мягко наклонные поверхности породы, обычно наклоненные между 1 и 7°, которые простираются от горных фронтов до прилегающих пустынных бассейнов. Они образуются в результате сочетания процессов, включая речную эрозию, эоловую дефляцию и химическое выветривание. Педименты часто поддерживают тонкий слой аллювиального осадка или пустынного тротуара, и их исследование дает представление о долгосрочной эволюции ландшафта в засушливых регионах.

Плейас

Плайяс - это плоские, сезонно сухие русла озер, занимающие закрытые дренажные бассейны, где вода испаряется, а не стекает наружу. Они лежат под мелкозернистыми отложениями и часто покрыты испаренными минералами, такими как галит (соля) и гипс. Плайяс часто демонстрирует полигональные трещины из-за высыхания. Некоторые из самых известных в мире плейяс включают боливийский Салар-де-Уюни, крупнейшую соляную ров на Земле, и соляные квартиры Бонневилля в Юте в Соединенных Штатах.

Вентифакты

Вентифакты представляют собой скалы с характерными, гранеными поверхностями, отполированными и извивающимися под действием ветра песчаными истираниями. Как правило, одна или несколько наветренных граней показывают гладкие, плоские плоскости, в то время как стороны пиявки остаются грубыми и нерегулярными. Вентифакты служат ценными палеоклиматическими индикаторами, раскрывая преобладающие направления ветра в геологических временных масштабах.

Ярдангс

Ярданы обтекаемые, удлиненные хребты, вылепленные ветровой истиранием и дефляцией, обычно встречающиеся в мягких, горизонтально обложенных скалах или цементированных отложениях осадков. Их формы напоминают корпуса лодок, перевернутых вверх дном и способных достигать десятков метров в высоту и сотен метров в длину. В пустыне Лут в Иране находятся одни из самых больших и впечатляющих полей ярдана, демонстрирующие, как стойкая ветровая эрозия может формировать твердую скалу.

Пустынное тротуарное покрытие

Пустынное тротуарное покрытие представляет собой поверхностный слой, состоящий из плотно упакованных гравийных или гальковых гальванических пластов, которые защищают подстилающие более тонкие отложения от дальнейшей дефляции ветра. Тротуары развиваются медленно, так как ветер удаляет песок и пыль, оставляя за собой отставание более грубых фрагментов. Со временем эти пласты часто покрываются темным лаком из марганца и оксидов железа, известным как пустынный лак, который может сохранять древние поверхности и давать подсказки к прошлым климатическим условиям.

Формирование и динамика дюн

Дюнное образование — это самоорганизующийся процесс, управляемый взаимодействием ветра, песчаного снабжения и поверхностных условий. Начинается, когда ветер сталкивается с препятствием или пятном рыхлого песка, вызывая небольшое снижение скорости ветра и первоначальное осаждение песка. Этот небольшой курган затем растет по мере накопления большего количества песка, изменяя местные ветровые структуры и возвращаясь в развитие дюн.

• Песчаное снабжение — Доступность рыхлого, неконсолидированного песка имеет важное значение для формирования дюн. Источники песка включают выветрившуюся породу, аллювиальные вентиляторы, сухие озёрные пласты и переработанные древние отложения. Без адекватного песка дюны не могут развиваться или мигрировать.
• Ветровой режим — На морфологию дюн влияют как направление, так и сила преобладающих ветров. Однонаправленные ветры благоприятствуют образованию барханных и поперечных дюн, в то время как многонаправленные или сезонные ветры производят сложные линейные, звездные или реверсивные дюны.
• Растительность — В полузасушливых регионах редкая растительность задерживает песок и стабилизирует гребни дюн, что приводит к образованию параболических и стабилизированных кустарником дюн. Растительность действует как естественный якорь, предотвращая миграцию дюн; однако, если растительность погибает или удаляется, дюны могут реактивироваться и стать подвижными.

Дюнные поля представляют собой динамические системы; дюны мигрируют, поскольку ветер разрушает песок с наветренного склона и отлагает его на подветренной стороне (скользящее лицо). Миграционные темпы варьируются широко, от нескольких метров до десятков метров в год, в зависимости от таких факторов, как размер дюны, сила ветра и сплоченность песка. В некоторых засушливых регионах мигрирующие дюны представляют серьезную угрозу для населенных пунктов, что приводит к инженерным вмешательствам, таким как заборы песка, обработка почвы с маслами или полимерами и проекты по восстановлению растительности, направленные на остановку продвижения дюны.

Эоловая эрозия и ее ландшафтное наследие

Помимо дюн, эоловая эрозия отпечатывает отчетливую подпись на пустынных ландшафтах с помощью двух ключевых процессов: дефляции и истирания. Эти процессы создают различные формы рельефа, которые не только характеризуют пустыни, но и раскрывают понимание прошлых и настоящих условий окружающей среды.

Базы дефляции

Дефляция опускает поверхность суши, удаляя мелкие частицы, создавая углубления, известные как бассейны дефляции или выдувательства. Эти особенности варьируются от неглубоких сковородок в несколько метров в поперечнике до больших бассейнов, охватывающих несколько километров. В регионах, где грунтовый стол лежит близко к поверхности, бассейны дефляции могут временно заполняться водой для образования эфемерных озер или плейасов.

Одним из наиболее примечательных примеров является Каттарская депрессия в Египте, огромный бассейн дефляции, который простирается на 19 500 квадратных километров и опускается на 133 метра ниже уровня моря.Такие депрессии влияют на местную гидрологию, экологию и модели поселений людей.

Особенности абразии

Истирание вырезает отличительные формы рельефа, в том числе:

• Скальные педесталы — Эти грибовидные скальные образования развиваются, когда более мягкие, менее устойчивые нижние слои разрушаются быстрее, чем накладывающиеся более твердые слои породы.В результате получается подрезанное основание, поддерживающее более узкую колонну, часто напоминающее пьедестал или гриб.
• Вентифакты — Камни с одной или несколькими полированными, гранеными поверхностями, обращенными к преобладающим ветрам, регистрирующие направление и интенсивность ветра с течением времени.Вентифакты особенно распространены в пустынях с обильным песком и устойчивыми сильными ветрами.
• Ярданы — удлиненные, обтекаемые хребты, вырезанные в коренной породе или консолидированные отложения путем стойкой ветровой истирания и дефляции. Ярданы выравниваются с доминирующим направлением ветра и дают ключи к преобладающим режимам ветра и характеристикам осадков.

Истирание наиболее эффективно в пределах первых 1-2 метров над землей, где концентрируются соленые песчинки. Эта целенаправленная эрозия создает подрезанные ниши у основания обнажений пород, потенциально дестабилизирующие скалы и склоны и влияющие на снабжение осадочных пород в прилегающих районах.

Опустынивание: люди и естественные водители

Опустынивание относится к деградации земель в засушливых, полузасушливых и сухих субгумидных регионах, вызванной сочетанием природных факторов и деятельности человека. В то время как естественная изменчивость климата, такая как продолжительные засухи, может инициировать условия, подобные пустыне, действия человека часто ускоряют процессы опустынивания с глубокими экологическими и социально-экономическими последствиями.

Ключевые факторы, индуцированные человеком

• Перепас скота — Чрезмерное выпас скота устраняет защитный растительный покров, подвергая почвы ветровой и водной эрозии. В регионе Сахель Африки перепас скота усугубил опустынивание, способствуя расширению пустыни Сахара на юг и снижению производительности сельского хозяйства.
• Обезлесение — Очистка деревьев и кустарников для топливной древесины, сельского хозяйства или развития нарушает структуру почвы, снижает органическое содержание и снижает способность земли удерживать влагу.
• Неустойчивое сельское хозяйство — Такие практики, как перекультивация, монокропирование и неправильное орошение, вызывают истощение питательных веществ в почве, засоление и уплотнение. Эти факторы снижают плодородие почвы и увеличивают риски эрозии, ускоряя деградацию земель в засушливых районах.
• Урбанизация — Расширение городов, дорог и инфраструктуры приводит к уплотнению почвы, изменению структуры дренажа и увеличению поверхностного стока. Эти изменения могут вызвать локализованную эрозию, потерю осадков и нарушение естественных эоловых процессов.
• Изменение климата (FLT:0) Изменение климата (FLT:1) – Повышение глобальных температур и изменение моделей осадков, по прогнозам, расширят пустынные районы и увеличат частоту и интенсивность пыльных бурь. Климатические модели предсказывают сдвиг в сторону полюса в субтропических сухих зонах, усиливая засушливость в таких регионах, как Средиземноморский бассейн, юго-запад Северной Америки и части Австралии.