книги из ГПНТБ / Борголов И.Б. Геология с основами минералогии и петрографии учеб. пособие для студентов с.-х. вузов, обучающихся по специальности агрономия, агрохимия и почвоведение

или красно-бурым, плотным иллювиальным горизонтом (В), постепенно переходящим в материнскую породу (С).

Степной тип почв развит в континентальных областях умеренного и субтропического климата. В эту группу вхо­ дят: черноземы, каштановые почвы, сероземы и бурые почвы субтропических пустынных областей.

Черноземные почвы отличаются от других почв темноок-

рашенным гумусовым слоем значительной мощности, высо­ ким содержанием гумуса и мелкокомковатой структурой. Благодаря большим запасам элементов питания, хорошим водно-воздушным, тепловым и физико-химическим свойствам, черноземы издавна известны как почвы высокого плодоро­ дия. По современным представлениям, черноземы представ­ ляют собой почвы, развившиеся под многолетней травяни­ стой растительностью лесостепной и степной зон преиму­ щественно в условиях непромывного водного режима. Так как эти почвы имеют непромывной или периодически про­ мывной водный режим, то в их профиле ниже гумусовых го­ ризонтов накапливаются значительные количества карбона­ тов кальция.

Генезис черноземов сводится к образованию гумусовых веществ, преимущественно гуминовых кислот, взаимодей­ ствию их с минеральной частью почвы и накоплению в фор­

В профиле черноземных почв выделяется темноокрашен­ ный гумусовый слой, который подразделяется на два само­

переходный к материнской породе горизонт с затеками гу­ муса. В этом горизонте обычно наблюдается увеличение содержания карбонатов кальция, поэтому он называется иллювиально-карбонатным (Вк). Ниже залегает горизонт обычно карбонатной почвообразующей породы (С).

Болотный тип развивается главным образом в тундровых зонах. Однако почвы данного типа можно встретить и в зоне умеренного климата. Эти почвы почти круглый год насыще­ ны водой. Избыток влаги в ней создает затрудненный доступ кислорода к разлагающемуся органическому веществу. В связи с этим вместо гумификации часть его подвергается обугливанию и превращается в торф. Под поверхностным торфянистым слоем располагается глеевый горизонт, свя­ занный с выветриванием материнской породы в восстанови­

ло

тельной среде и окрашенный в голубовато-серые тона, что обусловлено присутствием в нем закисного железа.

Солонцовый тип почв развивается в степных п особенно пустынно-степных зонах. Здесь обычно после краткого перио­ да дождей наступает длительный период засухи. В резуль­ тате нагревания поверхности почвы почвенная влага начина­ ет подниматься по капиллярам к поверхности Земли вместе с растворенными в ней солями. Среди последних наиболее час­ тыми являются сульфаты кальция, натрия, хлориды натрия. Зто вызывает засолонение почв, возникновение солончаков, иногда в сухое время сплошь покрытых белой корочкой соли.

Латеритный тип почв развивается в субтропических и тропических широтах. Так называемые красноземы и желто­ земы, принадлежащие к данному типу, встречаются иногда и в умеренно-теплых широтах. В связи с быстрым разложе­ нием органической массы в условиях жаркого климата поч­ вы данного типа обычно бедны перегноем. В результате раз­ ложения (гидролиза) силикатов и алюмосиликатов эти почвы характеризуются слабой щелочной реакцией. При латеритном выветривании алюмосиликаты полностью разру­ шаются. Окислы железа образуют желваки и кору красного цвета. Возникающие при этом процессе латериты и бокси- то-латериты нередко достигают мощности в несколько метров.

§ 2. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ВЕТРА

Ветер является одним из важных геологических агентов, с деятельностью которого связано разрушение горных пород, перенос и отложение обломочного материала. Возникновение ветров, связано с перемещением воздуха в верхних слоях ат­ мосферы из мест высокого, в сторону низкого давления. Ос­ новной причиной возникновения разности атмосферного дав­ ления на земной поверхности считают неравномерность ее нагревания солнечными лучами и передачи этого тепла ат­ мосфере.

В силу суточного вращения Земли, неравномерности рас­ пределения суши и моря, различия в рельефе земной поверх­ ности и ряда других факторов, воздушные потоки разбива­ ются на отдельные кольца циркуляции. Например, в области экватора наблюдается так называемая полоса штиля с вос­ ходящими движениями воздуха. В результате существующей разности давления в области субтропиков и экватора к се­ веру и югу от него возникают пассаты — ветры, дующие в

191

■сторону экватора. На высоте 2,5—3,0 км здесь возникают антипассаты. Кроме постоянных ветров существуют еще и периодические ветры. В результате сезонных колебаний тем­ пературы возникают муссоны, дующие зимой в сторону мо­ ря, а летом, наоборот,— с моря на сушу. Бризы обусловлены

ствие еще более осложняются образованием гигантских воз­ душных вихрей — циклонов и антициклонов. В северном по­ лушарии циклоны вращаются против часовой стрелки, при­ чем в центре наблюдается минимальное давление. Что же касается антициклонов, то они здесь вращаются по часовой стрелке и в их центре наблюдается максимальное давление. Скорости циклонов у земной поверхности в тропиках дости­ гают 60—80 місек. При циклонах нагретый Солнцем и насы­ щенный влагой воздух спиралеобразно устремляется в верх­ ние слои атмосферы, а его место занимают новые порции холодного воздуха. При этом на высоту 10—15 км забрасы­ вается до 500 т/сек воздуха. С возрастанием высоты давле­ ние уменьшается и нагретый воздух, расширяясь, охлаждает­ ся. В результате этого происходит конденсация заключенной в нем влаги, выпадающей в виде обильных осадков. В тро­ пиках циклоны повторяются довольно часто, 70—80 раз в год и даже имеют свои наименования: «Клео», «Мэри», «Бет­ си», «Флора», «Диана» и др. Ураган «Флора», пронесшийся со скоростью 60—70 місек, в октябре 1963 г. по островам Карибского моря вызвал серьезные наводнения, унес много че­ ловеческих жизней и нанес колоссальный материальный ущерб. На Дальнем Востоке страшные бедствия приносят «тайфуны». По мнению японцев, тайфуны причиняют боль­ ше вреда, чем землетрясения.

В умеренных широтах циклоны движутся с заметно мень­ шей скоростью, но и здесь они нередко достигают значитель­ ной силы. 14 августа 1961 г. на севере Воронежской обла­ сти в полосе шириной в 12—15 км пронесся ураганный ве­ тер со скоростью до 30 м/сек, сопровождавшийся грозой, ливнем и очень крупным градом. Ураган, длившийся всего 15 мин, нанес большой ущерб; так, например, на открытой местности им была перевернута движущаяся грузовая авто­ машина.

Геологическая деятельность ветра проявляется во всех климатических зонах, но особенно интенсивна она в усло­ виях: 1) аридного климата, где испаряемость в 6—10 раз

192

выше количества выпадающих осадков; 2) скудного расти­ тельного покрова, скрепляющего своими корнями почву; 3) интенсивного проявления физического выветривания, по­ ставляющего материал для выдувания и 4) наличия посто­ янных ветров. С этих точек зрения наиболее благоприятными для геологической деятельности ветра являются области пус­

располагаются на территории Средней Азии, где пустынный пояс прослеживается от восточных берегов Каспийского мо­ ря. через Каракумы, Кызылкумы, Муюнкумы, а также через центральные части межгорных впадин Тянь-Шаня н высокогорные пустыни Памира до восточно-юго-восточной границы СССР. Пустыми развиты и в других районах Земли, в частности в Сахаре, Колорадо, Атакама и г. д. В отличие от пустынь, в гумидных климатических зонах поверхность Земли покрыта растительным покровом, предохраняющим почву от интенсивного физического выветривания и разве­ вающего действия ветра. Здесь работа ветра проявляется избирательно, на песчаных побережьях морей, озер и рек и в местах отсутствия растительного покрова.

Разрушительная деятельность ветра. Она проявляется в выдувании частиц горных пород, т. е. дефляции, и в механи­ ческой обработке их поверхностей, или корразии. Дефляция и корразия всегда сопутствуют друг другу.

Поступательная скорость ветра определяет и его живую силу. Ветер, обладающий скоростью в несколько десятков см/сек, способен поднимать и уносить тонкую пыль. При ско­ рости ветра 10—20 м/сек переносятся частицы диаметром от 1 до 4—5 мм в поперечнике. Ураганы, или ураганные ветры, скорость которых достигает 70 м/сек, обладают огромной переносящей силой.

Ветер сметает все на своем пути, проникает во все уг­ лубления и трещины, выдувая различные продукты выветри­ вания. Совместное и взаимосвязанное действие выветрива­ ния, корразии и дефляции приводят к образованию харак­ терных для эоловой (ветровой) деятельности форм рельефа (рис. 25). При выдувании горизонтальных трещин образуют­ ся ниши.

Наибольшая концентрация переносимого ветром песчано­ го материала бывает сосредоточена в приземной части воз­ душного потока (до 1,5—2,0 м), где и наблюдается наибо­ лее интенсивная корразия. Частицы, переносимые ветром,

Рис. 25. Грибообразная форма в песчаниках. Западный Копет-Даг (по В. И. Славину).

ударяясь о поверхность встречающихся препятствий, остав­ ляют на ней луночки, борозды и штрихи.

В умеренных климатических зонах, где почти вся земная поверхность покрыта растительностью, условия для выдува­ ния менее благоприятны. Но тем не менее в степных районах процесс дефляции все же играет значительную роль; напри­ мер, на юге европейской части СССР, где отмечались пыле­ вые бури после длительной засухи. В результате выдувания здесь был снесен с полей плодородный слой почвы мощ­ ностью 10—15 см и более. Однако выполненные за годы со­ ветской власти значительные объемы агромелиоративных ра­ бот преобразили природу этих районов, в связи с чем сносы почвенного слоя с полей в значительной степени ослаблены. Хотя в ряде степных районов Казахстана, Западной и Вос­ точной Сибири пылевые бури все еще наносят большой вред, выдувая плодородный слой почв.

За рубежом пылевые бури свирепствуют на непокрытых растительностью площадях Южной Монголии, Северного Китая, Центральной Австралии, Африки и в других местах.

Транспортирующая деятельность ветра. Она выражается в переносе выдуваемого им материала на те или иные рас­ стояния, зависящие от силы ветра и размеров переносимого

1Е4

Громадные массы пыли поднимаются ветрами с пустын­ ных и полупустынных поверхностей во время бурь и урага­ нов. Так, известно, ураганные ветры Сахары уносят массу пыли на расстояния 2000—2500 км, откладывая ее над Ат­ лантическим океаном, иногда даже донося до пределов Рус­ ской равнины (Польши, ГДР, Дании). Из Центральной Азин пыль ветрами иногда даже переносится за пределы Ки­ тая, в Желтое и Восточно-Китайское моря. В юго-восточной части Каракумов ураганные ветры, дующие со стороны Аф­ ганистана, так называемый «афганец», поднимают в атмо­

Солнце на 2—3 дня и более. Не только ураганы и бури, но и умеренные ветры пустынь способны поднимать и переносить на некоторые расстояния пылинки и пылевидный материал с

пустынь.

Подобно пыли переносится по воздуху мелкий песок, но расстояние переноса в данном случае значительно меньше и выражается десятками и реже сотнями метров. Грубо- и крупнозернистые пески могут переноситься лишь при ско­ рости ветра, превышающей 20 м/сек. При скорости же ветра в 15—16 м/сек пески и дресва перекатываются на неболь­ шие расстояния, не отрываясь от земной поверхности. Также перемещаются под действием ветров большие песчаные скопления, например, пески Баната в Венгрии, передвигаю­ щиеся со скоростью 2,2 м в год; в Дании же песчаные дюны перемещаются со скоростью 4 м в год.

Кроме того, ветры переносят различные соли, которые приводят к засолению почв и грунтовых вод. Так, известно, количество морских солей, выносимых штормовыми ветрами с поверхности Мирового океана в атмосферу, достигает 27 млрд, тонн в год. Это составляет ежегодный вынос хлора 15-ІО9 тонн. Нередко же соляные бури и дожди приносят большой вред всходам культурных растений и засолоняют буровые колодцы и скважины с питьевой водой.

Среднее количество пода, которое вносится атмосферными осадками в почву континентальных областей составляет око­ ло 10 г на один гектар в год. Кроме того, на поверхность Земли атмосферные осадки приносят около 100 000 г ртути

в год, что в 20 раз превышает ежегодную добычу этого ме­ талла.

Созидательная деятельность ветра. Материал, который выносится ветром из области дефляции, переносится на не­ которое расстояние и затем откладывается с образованием

195

своеобразных континентальных отложений и эоловых форм рельефа. Если лее в пустыне мало песка и ветры имеют пе­ ременное направление, то образуются кучевые пески. Это изолированные бугры неправильной формы высотой до 1— 5 м, накапливающиеся у какого-либо препятствия. Иногда при малом количестве песка на равнинной пустынной по­ верхности формируются бугры правильной серпообразной формы. С наветренной стороны масса навеваемого песка имеет пологую, с наклоном не более 5—12°, поверхность, в то время как подветренная сторона круто спускается вниз под углом 33—35°. Края таких бугров заносятся ветром впе­ ред, образуя с подветренной стороны «рога». Песчаные буг­ ры такой формы называются барханами (рис. 26). В местах, где песка много, на песчаной основе рядом развивается не­ сколько барханов со слившимися краевыми частями. Так образуются барханные цепи, или поперечно-грядовые пески,

которые возникают в пустынях, где на пути движения вет­ ров имеются горы; они оказывают влияние уже на расстоя­ нии в 60—-100 км. Высота отдельных бархатов над окружаю­ щей их поверхностью достигает нередко 20—30 м, а бар­ ханных цепей — даже 50—70 м. Расстояние между их греб­ нями составляет 2,5—3,5 км, а длина отдельных цепей из­ меряется сотнями метров вплоть до нескольких десятков ки­ лометров. Пространства между отдельными грядами пред­ ставляют равнинные понижения, так называемые такыры. Последние обычно бывают сложены с поверхности глинами, при высыхании растрескивающимися на плиты полигональ­ ной формы. Такыры образуются в результате накопления мелкоземистого материала в межгрядовых понижениях и площадь их иногда достигает нескольких квадратных ки­ лометров. Наиболее крупные из них раньше использовались для сбора атмосферных осадков.

Барханы и барханные цепи могут перемещаться. При одинаковой силе сезонных ветров противоположных направ­ лений барханные цепи только перестраиваются. Если же вет­ ры какого-либо направления сильнее других, то они начи­ нают перемещаться. В течение года небольшие барханы мо* гут переместиться на 30—40 м. Значительно медленнее пе­ ремещаются грядовые пески. Движущиеся пески наносят большой ущерб народному хозяйству. Поэтому в нашей стра­

196

Рис. 26. Барханы (фото Музея земледелия .МГУ).

дежно преграждают путь сыпучим пескам, барханам и злым ветрам. В настоящее время подобные мероприятия про­ водятся с применением высокомеханизированной современ­ ной техники и в больших масштабах, поэтому примеров борь­ бы с движущимися песками можно привести много.

Перевеваемые массы песка на морских побережьях и в долинах рек также образуют более или менее правильной формы бугры и валы. На морских побережьях господствуют ветры, дующие с моря на сушу, например, на побережье Балтийского моря преобладают западные ветры. Здесь име­ ются хорошие песчаные пляжи, и поэтому процесс навева­ ния песков на восток выражен довольно четко. Движущийся песок, задерживаясь редкой растительностью, образует не­ большой бугор, который растет как в длину, так п в высо­ ту. Так образуются песчаные бугры овальной формы, назы­ ваемые дюнами. Отдельные одиночные дюны, сливаясь меж­

дюнные валы прослеживаются несколькими рядами парал­ лельно берегу. Иногда же они приобретают параболическую форму, так как центральные их части перемещаются быстрее Перемещаясь, дюны, также как и барханы, засыпают ос­ военные земли и селения. Для того чтобы остановить движение дюн. на наветренном склоне высевают растения с сильно

197

развитой корневой системой в горизонтальном направлении: песчаный овес, сосну и др. После их закрепления на песках возникает почвенно-растительный покров.

Склоны дюн, также как и у барханов, имеют асиммет­ ричное строение: с наветренной (вогнутой) стороны — более пологие (5—12°), а с подветренной — более крутые (30—33°-).

Кроме Прибалтики, в СССР дюны и дюнные валы изве­ стны также на побережье Северного Ледовитого океана и но долинам наиболее крупных рек.

Эоловые отложения, которые слагают рассмотренные выше формы рельефа в пустынях, в долинах рек и на бере­ гах морей II океанов, отличаются от других континентальных отложений характерной для них перекрещивающейся либо пологой, либо крутой косой слоистостью. Такое их строение свидетельствует о многократной перестройке форм рельефа при изменении направления ветра. Особенностью эоловых отложений является тонкая зернистость песчаного материа­ ла с диаметром частиц от 0,05 до 0,25 мм. По составу з барханах преобладают кварцевые зерна с примесью зерен роговой обманки, пироксена, граната, слюды и полевого шпата. Кроме них, в барханных песках содержится некото­ рое количество глинистых частиц (5—12%). В отличие от этого, в дюнных песках преобладают кварцевые зерна, ко­ торые составляют до 98% их состава.

Кроме песчаных эоловых отложений, различают еще комплекс пылеватых эоловых пород, к которым принадле­ жат лёссовые породы. По представлениям академика В. А. Обручева, первичный лёсс эолового происхождения яв­ ляется продуктом медленного прерывистого накопления в условиях сухой травянистой степи атмосферной пыли, вынесенной ветрами из пустынь. Под защитой растительно­ сти лёсс, накапливается большими толщами (мощностью в несколько десятков метров), отлагаясь приблизительно со скоростью 1—2 мм в год. Таким образом, лёсс мощностью в 1 м накапливается примерно за 1000 лет. Отличительные особенности первичного лёсса — это палево-желтый цвет, однородность, пылеватость, макропористость и эгсуіствне слоистости. В рыхлом состоянии в обнажениях лёсс способен образовать крутые и отвесные обрывы. При увлажнении он теряет связь между составляющими его частицами и, уплот­ няясь, дает просадки. Уменьшение мощности при его намо­ кании может достигать 10%, что нередко приводит к разру­ шению возведенных на лёссах различных сооружений.

Главными составными частями лёсса являются кварне-

198

вые частицы (от 27 до 90%), глинистые частицы (от 4 до 20%), карбонат кальция (от 6 до 7%). Также в состав лёсса могут входить и некоторые другие растворимые в воде соли и органические вещества. Благодаря такому составу и по­ ристости, на лёссах формируются весьма плодородные почвы. Кроме первичного лёсса, различают еще н вторичные лёссо­ видные породы, представляющие собой более грубый мелко­ зем самого различного происхождения. Лёсс и лёссовидные породы широко распространены на всех материках и имеют большое агрономическое и гидромелиоративное значение. В

СССР лёссовые породы занимают около 14% его территории. Они пользуются распространением в пределах УССР, Се­ верного Кавказа, юга европейской части СССР, в Средней Азии и Западной Сибири.

Укрепление песков. Целью таких мероприятий является прекращение дефляции и движения песков, а также сделать

жущиеся пески представляют опасность для сельскохозяйст­ венных угодий, железных и шоссейных дорог и поэтому их укрепление является проблемой государственной важности. С этой целью рекомендуют охранять пески от пастьбы ско­ та; не допускать уничтожения растительности и кустарников. Для защиты железных и шоссейных дорог устанавливают щиты и заборы, а пески выстилают камышом, хворостом и соломой. Кроме того, для укрепления песков и песчаных грунтов применяют различные физические и химические спо­ собы: силикатизацию, битуминизацию, замораживание п фитомелиорацию, т. е. посадку растительности.

§ з. г е о л о г и ч е с к а я д е я т е л ь н о с т ь п о в е р х н о с т н ы х

ТЕКУЧИХ ВОД

Поверхностные текучие воды, перемещаясь из повышен­ ных участков рельефа в пониженные, на своем пути соверша­ ют огромную разрушительную, транспортирующую и созида­ тельную работу.

Мы знаем, что под водами морей и океанов скрыто около 2/3 поверхности Земли. В результате нагревания солнечными лучами этой огромной водной поверхности, составляющей более 365 млн. км2, в атмосферу поднимается в виде водяных паров сотни тысяч тонн воды. Много воды испаряется также непосредственно с самой земной поверхности. В результате

.199