Table of Contents

Пустыни: больше, чем просто песок и тепло

Пустыни покрывают около одной трети поверхности Земли, но их часто неправильно понимают как безжизненные, монотонные просторы песка. На самом деле пустыни являются одними из самых геологически динамичных и экологически разнообразных сред на планете. Их определяющая характеристика - крайняя засушливость - формирует каждый аспект ландшафта, от зубчатых вершин горных хребтов до извилистых изгибов песчаных дюн. Понимание различных типов пустынь и геологических процессов, которые их создают, раскрывает глубокие способы, которыми климат, ветер, вода и тектоническая активность взаимодействуют, чтобы произвести эти совершенно красивые ландшафты.

Геологи и климатологи классифицируют пустыни на основе температуры, осадков и основных причин их сухости. В то время как все пустыни получают менее 250 миллиметров (10 дюймов) годовых осадков, механизмы, которые производят засушливость, резко различаются. В этой статье исследуются четыре основных типа пустынь - жаркая, холодная, прибрежная и дождевая тень - и углубляются в отличительные геологические особенности, которые определяют каждый из них. Мы также рассмотрим основные силы выветривания, эрозии и осаждения, которые постоянно меняют ландшафты пустыни.

Горячие пустыни: иконические засушливые пейзажи

Горячие пустыни — это то, что большинство людей представляют себе, когда думают о пустыне: обширные песчаные моря, интенсивная дневная жара и блестящее синее небо. Эти пустыни встречаются в основном в двух поясах широты от 20 до 30° к северу и югу от экватора, где опускающийся воздух в субтропических зонах высокого давления подавляет образование облаков и осадков. Пустыня Сахара в Северной Африке, Аравийская пустыня, пустыня Соноран в Северной Америке и австралийская глубинка — все попадают в эту категорию.

Климат и формирование

Температура в жарких пустынях может парить выше 50°C (122°F) днем и резко падать ночью, иногда на 30°C и более. Этот суточный температурный диапазон является ключевым фактором физического выветривания. Отсутствие растительности означает, что голая порода непосредственно подвергается воздействию солнечного тепла и холодного ночного неба, в результате чего минералы расширяются и сжимаются неоднократно. Со временем этот процесс, известный как усталость от теплового расширения, разрушает поверхности скал. Хотя дождь скудный, когда он падает, он часто приходит как интенсивные, кратковременные ливни, которые могут вызвать внезапные наводнения, вырезание арроиос и вади в пол пустыни.

Геологические особенности горячих пустынь

Песчаные дюны

Ветер является доминирующим агентом эрозии и осаждения в жарких пустынях. Там, где в изобилии образуется рыхлый песок, образуются дюны. Морфология дюн меняется в зависимости от направления ветра и песчаного запаса: барханные дюны в форме полумесяца мигрируют по твердой земле, линейные дюны сейфа растягиваются на километры параллельно преобладающим ветрам, а звездные дюны с несколькими рукавами развиваются там, где дуют ветры со многих направлений. Большое Песчаное море Сахары содержит дюны высотой более 300 метров. Дюнные поля не статичны; они непрерывно смещаются, закапывая старые поверхности суши и создавая новые.

Рок-формации: Месас, Баттес и Худу

Там, где осадочные слои породы подвергаются воздействию, дифференциальная эрозия создает впечатляющие рельефы. Меза представляет собой плоскую вершину с крутыми сторонами, образующуюся, когда устойчивая кепка (часто базальт или песчаник) защищает более мягкие подстилающие слои. По мере того, как эрозия съедает по краям, меза может сжиматься в более узкий бут, и в конечном итоге в шпиль или худу. Долина памятников на плато Колорадо является классическим примером. Худу, как и в Брайс-Каньоне (который, хотя и находится на высоком плато, испытывает условия пустыни), является результатом заморозки и химического выветривания вдоль суставов в известняке или песчанике.

Плайя Лейкс и Соленые Плоски

В бассейнах с внутренним дренажем вода, которая течет после ливней, собирается во временных озерах. Под неумолимым солнцем эта вода испаряется, оставляя после себя плоскую, сваренную солью поверхность, называемую плейя. Соляные плэты Бонневиля в Юте, образованные от высыхания древнего озера Бонневиль, являются одними из крупнейших в мире плей. Эвапоритовые минералы, такие как галит, гипс и буракс, осаждаются в различных узорах, часто создавая полигональные трещины, когда соль высыхает и сжимается.

Жизнь в жарких пустынях

Несмотря на суровые условия, жаркие пустыни поддерживают удивительное разнообразие жизни. Растения, такие как кактусы, креозотный куст и акация, адаптировались к запасению воды, уменьшению площади листьев и росту глубоких корневых систем. Животные — от лисиц феннека до гремучих змей-боководов — ночные или сумеречные, чтобы избежать дневного тепла. Геологические особенности сами создают микрообитаемости: оттенок бута может содержать более прохладную, влажную нишу, а сторона дюны обеспечивает убежище для норующих существ.

Холодные пустыни: где снег встречается с песком

Холодные пустыни определяются не высокими температурами, а засушливостью в сочетании с холодными зимами. Они встречаются на высоких широтах или высоких возвышенностях, где осадки низкие, и большая часть его выпадает в виде снега. Пустыня Гоби, расположенная на Монгольском плато, является крупнейшей холодной пустыней в Азии. Другие примеры включают Великую бассейновую пустыню в западных Соединенных Штатах, Патагонскую пустыню в Аргентине и высокогорные пустыни Тибетского плато.

Климат и формирование

В холодных пустынях средняя зимняя температура может опускаться до -20 ° C (-4 ° F) или ниже, в то время как лето теплое, но короткое. Годовые осадки низкие - часто ниже 250 мм - но снежный покров может сохраняться в течение нескольких месяцев, обеспечивая переходный источник влаги, который просачивается в землю во время весеннего таяния. Наличие вечной мерзлоты в некоторых холодных пустынях (например, Сухие долины Антарктиды) создает уникальные гидрологические и геоморфные условия.

Геологические особенности холодных пустынь

Любители Alluvial

Вентиляторы аллювиальных пород представляют собой конусообразные отложения осадка, образующиеся там, где быстротекущий горный поток встречается с плоским дном долины. В холодных пустынях эти вентиляторы часто состоят из угловатого, плохо отсортированного гравия и песка, отражающие быстрое осаждение от ярких снегопадов. Со временем сланцевые вентиляторы аллювиальных пород могут строить обширные баджады — широкие фартуки осадочных пород, которые покрывают дно долины. В провинции Бассейн и хребет Невада и Юта содержатся впечатляющие примеры.

Соленые пятнышки и плейяс

Как и горячие пустыни, холодные пустыни также содержат плеяды и соляные плоскости, хотя на их формирование влияют циклы замораживания-оттаивания.В Великом бассейне древние озера, такие как озеро Лахонтан и озеро Бонневиль, оставили после себя обширные соляные кастрюли.Сольные корки в холодных пустынях часто демонстрируют более сложный полигональный рисунок из-за повторяющегося замерзания и оттаивания рассола под поверхностью.Соляная ров Уюни в Боливии, высотная холодная пустыня, является крупнейшей в мире, охватывая более 10 000 квадратных километров.

Бассейн и хребет топография

Этот самобытный ландшафт, простирающийся от Сьерра-Невады до Скалистых гор, состоит из чередующихся разломоблоковых горных хребтов и опущенных вниз бассейнов. Диапазоны резко поднимаются с дна бассейна, обнажая на его флангах древние кристаллические породы. Эрозия вырезала глубокие каньоны и любителей талу на основании. Сами бассейны заполнены тысячами метров осадка, которые фиксируют долгую историю тектонического подъема и эрозии. Эта топография является прямым результатом расширения коры, начавшегося около 17 миллионов лет назад.

Жизнь в холодных пустынях

В холодных пустынных экосистемах преобладают выносливые кустарники, такие как шалфей, соленый кустарник и ежевика, а также травы и форбы, которые могут переносить сухие, соленые почвы.Великий бассейн славится своими древними щетинчатыми соснами, которые растут на высоких высотах, где другие деревья не могут выжить. Животные, такие как антилопа пронгхорна, шалфей и шалфейные рябины, эволюционировали, чтобы справиться с экстремальными температурными колебаниями и ограниченной водой.Многие виды мигрируют или впадают в спячку в самые суровые зимние месяцы.

Прибрежные пустыни: засушливость на побережье

Прибрежные пустыни парадоксальны: они лежат рядом с океанами, но получают очень мало дождя. Они образуются там, где холодные, поднимающиеся океанские течения охлаждают воздух над ними, стабилизируя атмосферу и предотвращая образование дождевых облаков. Пустыня Атакама в Чили, пустыня Намиб в юго-западной Африке и полуостров Нижняя Калифорния в Мексике являются яркими примерами. Атакама широко считается самой сухой неполярной пустыней на Земле, части которой получают менее 1 мм дождя в год.

Климат и формирование

Холодное течение Гумбольдта вдоль побережья Чили и течение Бенгелы у Намибии создают стойкую температурную инверсию: прохладный, влажный воздух вблизи поверхности океана задерживается под более теплым, более сухим воздухом в воздухе, подавляя конвекцию. Туман часто катится внутрь страны, обеспечивая критический источник влаги для растений и животных, но измеримые осадки исключительно редки. Этот туман, известный как camanchaca в Чили, может конденсироваться на растениях и скалах, капая в почву.

Геологические особенности прибрежных пустынь

Морские скалы и блефы

Прибрежная эрозия волновым действием производит крутые скалы вдоль береговой линии. В пустынях Атакама и Намиб эти скалы могут подниматься на сотни метров, обнажая слои осадочных пород, которые фиксируют древние морские среды. Утесы часто подрезают морские пещеры и арки, а у их основания развиваются волнорезные платформы. В отличие от влажных побережий отсутствие растительности означает, что скальные лица видны сквозно, демонстрируя сложенные слои и линии разломов.

Прибрежные песчаные дюны

Там, где существуют песчаные пляжи, береговые ветры дуют песок вглубь суши, образуя прибрежные дюны. В пустыне Намиб расположены одни из самых высоких дюн в мире, достигающие 380 метров, с яркими оранжевыми и красными цветами, полученными из покрытий оксида железа на песчаных зернах. Эти дюны расположены в массивных полумесяцах и линейных формах, которые медленно мигрируют внутри страны. Мобильный песок создает постоянно меняющийся ландшафт, который местами закапывает дороги и железные дороги.

Морские террасы и ископаемые месторождения

Вдоль побережья Атакамы поднятые морские террасы свидетельствуют о продолжающейся тектонической активности субдукции плиты Наска под Южной Америкой. Окаменелые останки китов, тюленей и других морских млекопитающих найдены на террасах, ныне находящихся на тысячах футов над уровнем моря. Эти отложения обеспечивают бесценные записи о прошлых условиях океана и биологической эволюции. Отложения Гуано из колоний морских птиц также накапливаются на прибрежных скалах, создавая богатые запасы фосфатов, которые добывались веками.

Жизнь в прибрежных пустынях

Прибрежные пустыни — оазисы биоразнообразия по сравнению с горячими внутренними пустынями. Туман поддерживает уникальные растительные сообщества, такие как образования лом в Перу и Чили, где эфемерные полевые цветы цветут после конденсации тумана и случайных дождей Эль-Ниньо. Эндемичные виды, такие как пустынная щенка и боковая гадюка, адаптировались к экстремальной засушливости. В Намибе жуки-туманщики (]Stenocara gracilipes) собирают воду из тумана на своей специализированной оболочке.

Оригинальное название: Rain Shadow Deserts: The Leeward Drylands

Дождевые тени пустыни образуются на подветренной (снизу) стороне горных хребтов, где влажный воздух вынужден подниматься, охлаждаться и выпускать свои осадки на наветренной стороне. К тому времени, когда воздух спускается на другой стороне, он теплый и сухой, создавая ярко выраженную засушливую зону. Пустыня Мохаве в дождевой тени Сьерра-Невады, пустыня Гоби в тени Гималаев и Тибетского плато и пустыня Патагонии в дождевой тени Анд все иллюстрируют этот тип.

Климат и формирование

Орографический эффект — двигатель дождевых теневых пустынь. Поскольку преобладающие ветры несут влажный воздух из океана, они сталкиваются с горным барьером. Воздух поднимается, остывает адиабатически и образует облака и осадки. После пересечения вершин теперь уже сухой воздух опускается и нагревается, сгущая любую оставшуюся влагу и подавляя осадки. Интенсивность дождевой тени зависит от высоты гор и содержания влаги в воздухе. Гималаи создают особенно драматическую дождевую тень, при этом Гоби получает менее 200 мм годовых осадков, а наветренные предгорья получают более 1000 мм.

Геологические особенности пустынь дождевой тени

Сухие долины и каньоны

Дождевые тени пустынь часто характеризуются глубокими, сухими долинами, которые содержат только эфемерные потоки. Без эрозивной силы многолетних рек долины поддерживают суровую, угловатую форму. Долина Смерти в Калифорнии — самое жаркое и сухое место в Северной Америке — сидит в дождевой тени, созданной как Сьерра-Невадой, так и Панаминтом. Его пол лежит ниже уровня моря и заполнен соляными кастрюлями, аллювиальными вентиляторами и крутыми стенами каньона, вырезанными редкими внезапными наводнениями.

Горные фронты и фронты

Граница между пустыней дождевой тени и горным хребтом часто является острым откосом. Педименты — мягко наклонные поверхности породы у основания гор — развиваются, поскольку горный фронт отступает из-за эрозии. Эти поверхности обычно покрыты тонким шпоном осадка и являются важной особенностью пустынных пьемонтов. Контраст между прочными, лесистыми горами и бесплодным, скалистым фронтоном визуально поразителен.

Аллювиальные и флювиальные депозиты

Даже в дождевых теневых пустынях случайные сильные штормы в прилегающих горах могут отправлять потоки воды и осадка в пустыню. Эти события создают большие аллювиальные вентиляторы и заполняют долины гравием, песком и илом. В Мохаве отложения из древних рек, которые текли из Сьерра-Невады (теперь в основном сухие), создают отличительные террасированные формы рельефа. Осадки часто содержат калише - затвердевший слой карбоната кальция, который образуется, когда дождевая вода испаряется и оставляет минералы.

Жизнь в дождевых пустынях

Флора и фауна дождевых теневых пустынь адаптированы к экстремальным засухам и колебаниям температуры. Куст криосота, деревья Джошуа и различные кактусы доминируют в Мохаве. В Гоби кустарники саксоулов и дикие верблюды бродят по каменистым равнинам. Обычны такие животные, как крыса-кенгуру (которая может усваивать воду из сухих семян), пустынная черепаха и гремучая змея-боковод. Весенние цветы после редких зимних дождей могут превратить пол пустыни в ковер диких цветов, явление, известное как «суперцветение».

Геологические процессы, которые формируют все пустыни

В то время как каждый тип пустыни имеет уникальные особенности, общие геологические процессы действуют во всех засушливых ландшафтах. Вегетационные в пустынях преобладают физические (механические) механизмы: тепловое расширение, заморозка в холодных пустынях, рост кристаллов соли (галопластика) и абразивное действие частиц, переносимых ветром. Эрозия в основном вызвана ветром (эол) в горячих пустынях, но эрозия воды от вспышек наводнений может быть драматической. Опускание создает дюны, лёсс (ветряной ил), аллювиальные вентиляторы и соляные плоскости. Скорость этих процессов варьируется в зависимости от климата и типа породы.

Эолийские процессы: ветер как скульптор

Ветер — мощная эрозионная сила в пустынях. Дефляция удаляет рыхлые мелкие частицы, оставляя после себя пустынный тротуар — поверхностный слой плотно упакованной гальки и булыжника. Истирание песчинками вырезает вентиляционные артефакты (граненые породы) и подрезает скальные образования, создавая грибовидные пьедесталовые породы. Отложения лёссов, которые покрывают обширные территории в Китае и Аргентине, происходят из мелкой пыли, сдуваемой из пустынных бассейнов.

Флювиальные процессы: редкие, но насильственные

Хотя дождь бывает нечасто, когда он приходит, он часто падает с исключительной интенсивностью. Отсутствие растительности означает, что стоки являются немедленными и эрозивными. Флэш-наводнения перемещают валуны, вырезают глубокие овраги (арройос) и распространяют осадки по поймам. Многие пустынные формы суши — люминесцентные вентиляторы, сухие умыватели и бесплодные земли — формируются в основном этими редкими, но мощными водными событиями. В холодных пустынях снегопад может производить устойчивые весенние потоки, которые подрезают склоны и транспортируют гравий.

Заключение

Пустыни мира гораздо более разнообразны, чем предполагает их стереотип. От обжигающих песчаных морей Сахары до замерзших равнин Гоби, от покрытых туманом скал Атакамы до сухих долин Мохаве, каждый тип пустыни отражает уникальное сочетание широты, возвышения, океанического влияния и топографии. Их геологические особенности - дюны, меза, аллювиальные вентиляторы, соляные равнины и морские скалы - не просто прекрасны; они являются записями климатической и тектонической истории Земли. Понимая силы, которые создают и преобразуют эти засушливые ландшафты, мы получаем более глубокое понимание устойчивости жизни и силы природных процессов, действующих в огромных временных масштабах.

Для дальнейшего чтения рассмотрите возможность изучения ресурсов из Исследования пустынь Геологической службы США , Национальной географической энциклопедии пустынь или Энциклопедия Британника запись о пустынях . Эти источники предлагают более глубокие погружения в конкретные системы пустынь и текущие исследования в геологии засушливых земель.