Table of Contents
Роль осадка в создании равнин и плато
Осадок является одной из наиболее распространенных и долго действующих геологических сил, формирующих поверхность Земли. Это процесс, посредством которого частицы породы, почвы и органического вещества, коллективно называемые осадками, транспортируются водой, ветром, льдом или гравитацией, а затем оседают в слоях. В течение десятков тысяч и миллионов лет эти накопленные слои компактно и цементно превращаются в осадочные породы, образуя основу для двух самых обширных типов рельефа планеты: равнин и плато. В этой статье рассматривается механика осадка, различные пути, по которым она строит равнины и плато, и более широкое экологическое, климатическое и экономическое значение этих рельефов.
Понимание осадка: от выветривания до диагенеза
Осадок — это не одно событие, а последовательность взаимосвязанных процессов, которая начинается с распада ранее существовавшей породы и заканчивается созданием новых осадочных пластов, каждый этап влияет на текстуру, состав и толщину образующихся отложений.
Выветривание и эрозия
Цикл начинается с погода, физическое и химическое разрушение породы. Физическое выветривание, такое как циклы замораживания-оттаивания или истирание ветровым песком, разбивает породу на более мелкие фрагменты. Химическое выветривание, приводимое в движение водой и кислотами, растворяет минералы, такие как кальцит и полевой шпат, высвобождая ионы и глиняные частицы. Эрозия затем мобилизует эти выветрившиеся материалы. Реки, ледники, ветер и прибрежные волны каждый подхватывает и транспортирует осадок в соответствии с их энергией; быстро движущаяся вода может нести валуны, в то время как мягкие течения перемещают только ил и глина.
Транспорт и сортировка
Во время транспорта отложения сортируются по размеру и плотности. Более тяжелые частицы оседают первыми, когда транспортирующая среда теряет энергию, что приводит к характерным рисункам размером с зерно: гравий вблизи горных фронтов, песок дальше вниз по течению и грязь в поймах или озёрных пластах. Ветровые (эоловые) отложения, такие как лёсс, обычно мелкозернистые и хорошо сортированные, тогда как ледниковая долина несортирована и включает смесь из глины в валуны. Эта сортировка имеет решающее значение для прогнозирования пористости и проницаемости будущих осадочных слоев.
Помещение и захоронение
Депозиция происходит, когда транспортирующий агент больше не может нести свою нагрузку. Осадки накапливаются в бассейнах — речных долинах, дельтах озер, дельтах, океанских днах или пустынных интерьерах. Со временем вес накладных слоев сжимает нижние отложения, вытесняя воду и уменьшая поровое пространство. Сопряжение сопровождается цементацией , где минералы, такие как кальцит, кремнезем или оксид железа, осаждаются между зернами, связывая их в твердую породу (например, песчаник, известняк, сланец). Вся трансформация из рыхлого осадка в осадочный камень называется диагенез . Понимание этих стадий имеет важное значение для интерпретации того, как равнины и плато приобретают свои характерные плоские или мягко наклон
Образование равнин: обширные низменности, построенные осадком
Равнины представляют собой обширные области с низким рельефом, обычно менее 200 метров над уровнем моря, но их плоскостность противоречит сложной осадочной истории. Равнины образуются там, где осадок накапливается быстрее, чем он может быть разрушен, часто в зонах длительного оседания или вблизи основных источников осадков.
Аллювиальные равнины и речные системы
Реки являются наиболее плодовитыми строителями равнин. По мере того, как реки выходят из горной местности, их градиент уменьшается, и они откладывают самые грубые осадки сначала, образуя аллювиальные вентиляторы. Далее по течению сезонные наводнения распространяют более мелкозернистый песок, ил и глину по широким поймам. На протяжении тысячелетий повторяющееся наводнение создает толстые аллювиальные отложения. Индо-Гангская равнина Южной Азии, например, состоит из тысяч метров осадка, эродированного из Гималаев, что делает ее одним из самых плодородных и густонаселенных регионов на Земле. Аналогично, Великие равнины Северной Америки были частично сформированы осадком, сброшенным из Скалистых гор и переработанным древними речными системами и ледниками плейстоцена.
Дельтаические равнины
Там, где реки встречаются с морем, осадок накапливается в дельтах — в форме фанов, которые продвигаются наружу, создавая низменные, богатые осадками равнины. Дельта Миссисипи, Дельта Нила и Дельта Меконга являются классическими примерами. Эти регионы динамичны: естественное строительство леве, месторождения кремаса и отслоения канала постоянно меняют ландшафт, но основной процесс всегда осаждение.
Прибрежные и ледниковые равнины
Прибрежные равнины возникают из накопления морских осадков вдоль континентальных окраин. По мере колебания уровня моря, ранее погруженные осадочные породы становятся открытыми. Атлантическая прибрежная равнина, включающая песок, глину и известняк, является широким клином меловых и четвертичных осадков, включающим в себя многочисленные морские трансгрессии и регрессии. Ледниковые равнины, с другой стороны, образуются осадками, сбрасываемыми непосредственно льдом или талыми потоками. Внешние равнины Северной Европы и Центральные низменности Среднего Запада США состоят из толстой кисти, гляциофлювиального песка и гравия и лакустриновых глин, которые создают плоские, плохо осушенные ландшафты. Во всех этих случаях осадочные породы создают толстые, относительно однородные слои, которые определяют равнины.
Масштаб времени и субсидирование
Чтобы равнина сохранялась, бассейн должен продолжать спадать со скоростью, соответствующей поставке осадочных пород. Без осадка накапливающийся осадок поднимал бы поверхность земли до тех пор, пока эрозия не опередит осаждение. Многие из великих равнин Земли, такие как бассейн Амазонки и Западно-Сибирская равнина, нависали над глубокими осадочными бассейнами, которые тонули в течение десятков миллионов лет, позволяя накапливаться свай осадочных пород толщиной в километр. Это оседание часто обусловлено охлаждением и сокращением литосферы или тектонической изгибом из-за строительства гор.
Формирование плато: возвышенные поверхности, построенные осадком и поднятием
Плато — это крутые плоские рельефы, которые значительно возвышаются над окружающей местностью, в то время как многие плато имеют вулканическое или тектоническое происхождение, осадка играет центральную роль в построении их горизонтальных слоев капрока и в поддержании их топографического выражения.
Осадочные плато
Осадочное плато образуется, когда толстые горизонтальные слои осадочных пород поднимаются тектоническими силами, не будучи сильно деформированными. Классическим примером является плато Колорадо на юго-западе Соединенных Штатов. Этот регион сохраняет почти 2000 метров палеозойских и мезозойских осадочных слоев - песчаника, известняка, сланца и испарителей - размещенных в древних морях, реках и пустынях. Около 50 миллионов лет назад региональный подъем поднял всю последовательность, и река Колорадо и ее притоки впоследствии резные каньоны, такие как Гранд-Каньон. Плоская вершина плато является прямым следствием первоначального осадочного слоя: каждое устойчивое песчаниковое дно действует как капрок, замедляя эрозию более мягких сланцев под.
Куэстас, Баттес и Месас
На осадочных плато дифференциальная эрозия наклонных или мягко опускающихся слоев создает вспомогательные формы рельефа: cuestas (асимметричные хребты с крутым откосом и мягким склоном к опусканию), mesas (большие плоские вершины холмов с крутыми сторонами) и buttes (меньшие, изолированные остатки). Эти особенности подчеркивают доминирование осадочной структуры в контроле рельефа. Площадь Долины Монументов плато Колорадо славится своими красными байтами из песчаника, которые являются эродированными остатками некогда непрерывного осадочного покрова.
Вулканические плато, построенные Лавой и Эшем
Хотя не строго осадочные в классическом смысле, многие вулканические плато формируются через накопление повторяющихся потоков лавы и пирокластических отложений - форма магматического осаждения. Плато Колумбия на северо-западе Тихого океана было построено массивными извержениями базальта, которые наслоили сотни метров базальта на площади больше, чем Франция. Эти горизонтальные базальтовые листы создают поверхность плато, которая ведет себя аналогично осадочному капроку. Плато Декан Индии и Эфиопское плато имеют аналогичное происхождение, с толстыми базальтовыми последовательностями, переплетенными с осадочными слоями, которые регистрируют периоды покоя.
Структурные плато: Поднятые осадочные бассейны
Некоторые плато возникают, когда целые осадочные бассейны поднимаются тектоническими силами. Тибетское плато , самое высокое и самое большое плато на Земле, в основном образовано столкновением индийских и евразийских плит, которые утолщали кору и поднимали бывший морской осадочный бассейн до средней высоты 4500 метров. Осадочные породы плато — известняк, песчаник и сланец из древнего океана Тетис — были сложены, повреждены и тяготеют вверх, но большие площади остаются относительно плоскими, потому что первоначальное наслоение было горизонтальным. Аналогичные процессы построили Альтиплано Альтиплано Анд и Иранское плато .
Роль осадка в сохранении поверхностей плато
Как только плато поднимается, осадочные породы продолжают формировать его поверхность. Аллювиальные вентиляторы, отложения озер и одеяла лёссы накапливаются на вершине плато, сглаживая неровности. В то же время осадочные породы, вывезенные с краев плато, питают равнины и дельты вниз по течению. Например, осадочные породы с Тибетского плато снабжают реками Инд, Ганга и Брахмапутра, создавая обширную Индо-Гангскую равнину. Эта петля обратной связи — осадочные породы и плато, которые затем эродируют для снабжения новых осадочных пород — является центральной темой эволюции ландшафта.
Циклы осадка и ландшафтная эволюция
Равнины и плато не статичны; они развиваются через циклы осаждения, подъема и эрозии. Осадочная последовательность, которая начинается как прибрежная равнина, может быть позже похоронена под дополнительным осадком, литифицирована и в конечном итоге поднята на плато. И наоборот, плато может быть расчленено реками, его осадок переэпоситируется, чтобы сформировать новую аллювиальную равнину вниз по течению. Осадочная запись, сохраненная в равнинах и плато, таким образом, обеспечивает окно в историю Земли - прошлый климат, уровень моря, тектонические события и биологическая эволюция.
Например, белые пески Нью-Мексико — богатые гипсом дюны — осадок, который произошел из древнего бассейна озера и теперь является частью ландшафта плато. Аналогично, плато Лесс 2 было построено из ветрового ила, экспортируемого из пустыни Гоби; его толстые, плодородные отложения поддерживают интенсивное сельское хозяйство, но плато в настоящее время подвергается серьезной эрозии. Изучение этих циклов помогает геологам предсказать, как ландшафты будут реагировать на будущие изменения климата, тектоники и землепользования.
Геологическое и экономическое значение осадочных равнин и плато
Осадочные породы и неконсолидированные отложения, которые составляют равнины и плато, содержат обширные природные ресурсы. Ископаемое топливо — уголь, нефть и природный газ — образуются в осадочных бассейнах из накопленного органического вещества. Пермский бассейн (Техас-Нью-Мексико), сланец Марцелла и месторождения Северного моря — все лежат под равнинами, которые когда-то были мелководными морями. Водоемы , или водоносные горизонты, размещены в пористых осадочных слоях; Огаллальский водоносный горизонт Великих равнин поставляет воду в один из самых продуктивных сельскохозяйственных регионов мира. Известняк и песчаник карьеры обеспечивают строительные материалы, в то время как эвапоритовые отложения [[FLT:
Плато Колорадо содержит значительные урановые, ванадиевые и медные отложения, которые сформировались в осадочных породах. Золотые железные образования на плато Хамерсли (Австралия) являются осадочными породами докембрийского возраста, которые обеспечивают большую часть мировой железной руды. Понимание процессов осаждения поэтому имеет решающее значение для разведки ресурсов и управления.
Биоразнообразие и экосистемные услуги на равнинах и плато
Почвы, развитые на осадочных равнинах и плато, являются одними из самых плодородных на Земле, поддерживая луга, леса и интенсивное сельское хозяйство. Прерии Великих равнин, пампасы Аргентины и степи Евразии обязаны своей продуктивностью глубоким, богатым питательными веществами лёссам и аллювиальным почвам. Эти почвы хранят огромное количество органического углерода, что делает их важными в глобальном углеродном цикле. Плато с их разнообразными возвышениями и микроклиматами, имеют уникальные экосистемы: тепуи плато Венесуэлы и Бразилии являются изолированными небесными островами с эндемичными растениями и животными; Эфиопские нагорья поддерживают горные леса и альпийские луга.
Деятельность человека резко изменила характер естественного оседания. Обезлесение, сельское хозяйство и урбанизация ускоряют эрозию, увеличивают нагрузку на осадочные породы в реках и снижают плодородие почвы. Строительство плотин задерживает осадочные породы за водохранилищами, истощая дождевые равнины материала, необходимого для поддержания их возвышения и противодействия оседаниям. Например, дельта Миссисипи теряет землю, потому что дамбы и плотины препятствуют восполнению осадочных пород, которые когда-то строили дельта-полюс. Реставрационные проекты, имитирующие естественное оседание, такие как контролируемые отводы рек, предлагают многообещающий путь вперед.
Изменение климата и осадок на равнинах и плато
Продолжающееся изменение климата изменяет скорость и характер осадочных пород. Таяние ледников высвобождает огромное количество осадочных пород, изменяет поведение проледниковых рек и формирование вымывных равнин. Усиление осадков и более частые наводнения во многих регионах увеличивают транспорт речных осадочных пород, в то время как продолжительные засухи уменьшают растительный покров и способствуют эрозии ветра на полузасушливых плато. Повышение уровня моря угрожает прибрежным равнинам и дельтам, погружению низменных осадочных отложений и увеличению скорости эрозии. И наоборот, в засушливых зонах повышенная засушливость может стабилизировать эоловые поверхности или мобилизовать песчаные дюны, как это видно на плато Колорадо и в Сахаре.
Понимание роли осадка в строительстве равнин и плато имеет решающее значение для прогнозирования того, как эти ландшафты будут реагировать на потепление мира. Динамика осадков влияет на риск наводнений, качество воды, биоразнообразие и хранение углерода. Изучая осадочные породы глубокого времени, ученые также могут реконструировать прошлые изменения климата и улучшить модели будущих изменений.
Заключение
Осадок является основной силой, стоящей за созданием равнин и плато, двух наиболее доминирующих и экономически важных рельефов Земли. От аллювиальных равнин Ганга до осадочных плато Колорадо и Тибета накопление, уплотнение и литификация осадочных пород за геологическое время создали плоские и мягко прокатывающиеся поверхности, которые охватывают континенты. Эти ландшафты не просто пассивные записи прошлого; они продолжают развиваться благодаря продолжающемуся осаждению, поднятию и эрозии, взаимодействуя с климатом, тектоникой и жизнью. Поскольку деятельность человека и изменение климата все больше влияют на потоки осадочных пород, глубокое понимание процессов, которые строят равнины и плато, становится все более важным для устойчивого управления землями, добычи ресурсов и сохранения окружающей среды.
Внешние ссылки: Седиментация — Википедия | Площадь альтувиалов — ВикипедияПлато Колорадо — ВикипедияВеликие равнины — ВикипедияСедиментарный рок — Википедия