Природні умови розвитку еолових процесів на Землі

Майже всі передумови розвитку зональних еолових процесів спо­стерігаються у так званих аридних країнах, тобто тропічних пусте­лях. їхнє географічне поширення зумовлене кількома причинами.

Більшість пустель розміщено в смузі панування високого атмо­сферного тиску (приблизно 15 — 35° північної і південної широти), що пояснюється надходженням до поверхні Землі повітря з верхніх шарів атмосфери. Це власне тропічні пустелі.

Інший різновид повітря високого тиску формується на океанічних ділянках з пануванням холодних течій. Холодне повітря, сформова­не над ними, поширюється на прилеглий суходіл і своєю сухістю зу­мовлює існування берегових пустель.

Сухе повітря панує і у внутрішньоконтинентальних районах, оскіль­ки майже вся волога з нього вже випала у вигляді опадів на шляху від океану до центру материків під час літніх мусонних переміщень атмосферних потоків. Це внутрішньоконтинентальні пустелі. Вони можуть проникати до 48° північної широти.

Сухість повітря. Перелічені обставини зумовлюють незначну кіль­кість опадів у зазначених районах Землі (менше ніж 100 мм/рік), іно­ді опади не випадають упродовж кількох років.

Повітря там має високу сухість і тому є надзвичайно прозорим. Сонячна радіація безперешкодно досягає земної поверхні у значній кількості (840 — 920 кДж на рік) з великим кутом падіння променів (до 90°). Для денної пори звичайними є температури повітря ЗО — 40 °С, а температура гірських порід на земній поверхні може сягати 60 — 70 С° і більше. У нічний час нагромаджене за день тепло у ви­гляді довгохвильового випромінювання крізь прозору атмосферу май­же безперешкодно надходить у Космос, унаслідок чого земна поверх­ня охолоджується майже до 0 °С. Добові коливання температур, та­ким чином, становлять кілька десятків градусів, що є важливим чин­ником розвитку процесів фізичного вивітрювання.

Часті й сильні вітри. Інтенсивна денна конвекція нагрітих по­вітряних мас, прилеглих до сильно нагрітої земної поверхні, часто проявляється у вигляді вітрових вихорів невеликого діаметру з вер­тикальною віссю, що переміщуються в горизонтальному напрямі, на­буваючи форми пилових стовпів завдяки захоплюванню ними дрібних (пилових або піщаних) часточок гірських порід. Як зовнішні вітри, зумовлені загальною циркуляцією атмосфери, так і місцеві, що вини­кають унаслідок температурних контрастів, можуть досягати у пусте­лях значної сили, набуваючи характеру пилових або піщаних бур.

Відсутність або розрідженість рослинного покриву. Упродовж тривалого або цілорічного літнього сезону піщана товща, що вкриває поверхню пустель, подекуди вкрита розрідженою рослинністю. Не- закріплені піски легко зазнають розвіювання. За швидкості вітру понад 4 м/с вони починають рухатися, утворюючи піщану поземку, а за швидкості 8 м/с виникає пилова буря, що негативно впливає на дикорослі рослини у пустелі та в оазисах. Рослинний покрив майже повністю відсутній у кам’яних пустелях, яких немало на Землі, оскіль­ки вітер здуває дрібні уламки, що утворюються під час процесів виві­трювання.

За даними вчених, площа аридних територій, класифікованих за характером рослинного покриву (наявність певних груп рослин або повна відсутність рослинності), становить 46 749 тис. км², або близь­ко 32 % площі земного суходолу.

Пустелі на нашій планеті існують з давніх геологічних часів і мають тривалу еволюційну історію. Внаслідок періодичної зміни кліматів на Землі змінювалися і межі пустель. Характерних змін зазнавали також екологічні умови. Тому певний інтерес становлять спроби реставрації розміщення пустель на земній кулі у минулі гео­логічні епохи. Так, у післяльодовиковий період у північній півкулі відбулася одна зміна клімату. Це був період значного потепління, який тривав близько 2 тис. років (7 — 5 тис. років тому).

Встановлено, що у багатьох районах тропічної Африки ксерофіти- зація клімату триває приблизно останні 5 тис. років. Це явище ніко­ли не було постійним або рівномірним і не охоплювало всю терито­рію. Крім того, сучасний клімат не є найсухішим за цей час. Зокре­ма, пустеля Сахара у певні історичні періоди (наприклад, близько 20 тис. років тому) простягалася на 5 — 6° (близько 400 км) південні­ше порівняно з її сучасними межами.

Важливу роль у динаміці меж пустельних територій відіграє та­кож господарська діяльність людини.

Геологічні й орографічні особливості пустель. Поверхневі відкла­ди пустель своєрідні. Вони є наслідками геологічної будови та природних процесів, які відбувалися в плейстоцені та в сучасну епо­ху. На думку дослідників, поверхневі відклади пустель однорідні. Це «камінний і щебенистий елювій на неогенових, палеогенових і крей­дяних конгломератах, вапняках, піщаниках і мергелях, що складають структурні рівнини; галечникові, піщані або суглинисто-глинисті про­лювіальні наноси передгірних рівнин; піщано-глинисті наноси давніх дельт та озерних западин і, нарешті, еолові піски» (Петров, 1973).

Для орографії пустель характерними є низькогір’я та дрібносоп- ковики, давні рівнини, алювіальні й пролювіальні рівнини з чітко ви­раженими процесами видування, перенесення й нагромадження зруй­нованих порід, великі озерні та сухі западини (іноді великі й гли­бокі). Найбільшими з них є Турфанська у Центральній Азії (-154 м), Каттара в Сахарі (-133 м), Карагіє на Туранській рівнині (-132 м). Днища озерних басейнів і западин часто вкриті сольовою корою і такирами.

За рельєфом і геологічними умовами гірських порід, які склада­ють земну поверхню, можна розрізняти, на думку І. ГЦукіна (1974), гірські та рівнинні пустелі, а за характером поверхневих гірських порід — кам’янисті, глинисті, глинисто-солончакові, піщані.

Гірські пустелі. Характеризуються різким рельєфом, представ­ляючи у типовому випадку чергування невисоких, проте голих і ске­лястих гряд, хребтів, масивів і ущелин з крутими стінами, часто плос­кими днищами, вистеленими щебенем, іноді зовсім сухих, в яких тільки під час злив на короткий час з’являється бурхливий потік.

Рівнинні кам’янисті пустелі. Властиві переважно областям аридного клімату зони тропіків. Поширені у Північній Африці, де займають велетенські простори (десятки й сотні кілометрів у попе­речнику) і чергуються з ділянками гірських та піщаних пустель. Серед рівнинних кам’янистих пустель розрізняють кілька різновидів — та­мада, cepip, per.

І'амадами називають кам’янисту пустелю, що зазвичай займає по­верхні піднятих столових плато, які часто мають круті схили або низ­ку пластових сходинок. Це надзвичайно одноманітні похмурі краєвиди, позбавлені рослинності. Поверхня гамади представлена корінними породами, вкритими лише тонким шаром уламкового матеріалу — гострокутними уламками брил, щебеню, гравію з домішкою піщаного і пилового матеріалу. Такий уламковий матеріал є продуктом фізич­ного вивітрювання, що утворився in sity. Незначна товщина цього шару пояснюється тим, що великі уламки породи, залишаючись три­валий час на одному місці, зазнавали дедалі більшого подрібнення, внаслідок чого теплопровідна здатність кори вивітрювання дуже змен­шилася. Коливання температури відбуваються лише до глибини ЗО — 50 см, отже, існує глибинна межа подальшого вивітрювання корінних порід гамади. Часто уламки гірських порід на поверхні гамади ма­ють сліди спільного вітрового та піщаного шліфування і бувають вкриті кіркою пустельної засмаги. Остання переважно складається

із силіцієвої кислоти, забарвленої у чорний колір оксидами мангану і в деяких випадках має товщину до 5 мм.

Серір і рег. У Північній Африці так називають рівнинні пустелі, поверхня яких вкрита значно меншими уламками гірських порід по­рівняно з тамадами. Зазвичай серір є гравійною або гальковою пус­телею. При цьому маса тонкого матеріалу — піску і навіть пилува­тих часточок — значно більша. У розрізі згори донизу спостерігаєть­ся поступове заміщення порівняно великих уламків на менші і, зреш­тою, на тонкий матеріал. Наявність часточок розміром кілька міліметрів у поперечнику з округленими краями свідчить про можливість їхнього переміщення під впливом сильних вітрів, проте матеріал серіру зазнає виливу текучих вод і є зазвичай алювієм.

Морфологічно серір представлений монотонно одноманітними, рівними просторами, які займають площу, що становить тисячі квадрат­них кілометрів. Іноді на них трапляються дуже незначні замкнені зниження, подібні на блюдця, заповнені тонким уламковим матеріалом і вкриті ксерофітною рослинністю, яка на інших ділянках серіру пов­ністю відсутня.

Глинисті й глинисто-солончакові пустелі значно поши­рені в областях напівсухого клімату помірних широт. Глинистий або суглинковий шар, який складає з поверхні такі пустелі, представле­ний глинистим чи мулистим алювієм сучасних великих річок, озерни­ми та річковими відкладами колишніх озерних котловин, найтонши- ми пролювіальними відкладами периферійних частин конусів вино­су та елювієм корінних порід. Прикладами таких пустель є пустелі Середньої Азії та Казахстану. У заповненні пустельних депресій тон­ким матеріалом провідну роль відігравали стікаючі поверхневі води. До центральних найнижчих частин котловин потрапляв лише най- тонший добре відсортований матеріал. Тут він утворював щільний водотривкий ґрунт, на якому періодично застоювалися дощові води ефемерних опадів, перетворюючи центральну частину депресії па не­глибоке озеро. За дуже швидкого висихання на місці таких озер утворюється рівна глиниста поверхня, яка після висихання покри­вається неглибокими тріщинами на полігони, подібними на такири.

За величиною і формами такири бувають різними. їхня поверхня у сухому стані настільки щільна, що, за висловом І. Щукіна, «підкова коня не залишає на ній сліду і дає дзвінкий удар». Верхній глини­стий або піщано-глинистий горизонт такиру в Каракумах досягає тов­щини 1 — 1,5 м. Поверхня кожного полігонального сегмента вкрита кіркою у вигляді тонкої плівки, яка у процесі висихання частково згортається в трубочки, за що дослідники називають їх папірусом пустелі.

Глинисто-солончакові пустелі. Утворюються тоді, коли до­щові води приносять до пустельних котловин не тільки тонкі гли­нисті часточки, а й вилужені з порід солі, які залишаються тут після випаровування води, поступово нагромаджуючись у поверхневих шарах ґрунту. Такі глинисті породи котловин зазвичай бувають засолені і в сухий період часто їхня поверхня вкривається білими вицвітами со­лей. Засолення пустелі може відбуватися по-іншому, наприклад, унаслі­док близького залягання до поверхні сильномінералізованих підзем­них вод. Останні під дією капілярних сил піднімаються до самої поверхні і після їх випаровування утворюється шар солей, що зумов­лює виникнення солончаку, тобто відбудеться засолення горизон­тів глинистих порід знизу. У пустелях Середньої Азії солончаки ма­ють тюркську назву сор, або шор, а в пустелях Іранського нагір’я — кевір.

Піщані пустелі. У Північній Африці їх називають ергами, в Аравії — нефу дами, у Середній Азії — кумами. Важливим є питання

щодо походження пісків цих пустель. В одних випадках піски мають морське походження (відклади колишніх трансгресій і регресій епі- континентальних морських басейнів), в інших — алювіальне (рус­лові й терасові відклади здавна блукаючих річок), не є винятком походження пісків унаслідок вітрового сортування уламків, сформо­ваних процесами вивітрювання. Значна фільтраційна здатність пісків сприяє легкому проникненню в ґрунт атмосферних опадів, які дуже рідко випадають у цих районах. У значних товщах піску зворотної віддачі цих вод унаслідок поверхневого випаровування майже не відбу­вається внаслідок малої здатності піску до капілярного підняття. Тому піски є хорошими накопичувачами атмосферної вологи і довго збері­гають її. Рослинність, яка з’являється на рухомих пісках, може вико­ристовувати верхній «висячий» горизонт вологості, а рослини з дов­гою кореневою системою — глибші запаси підземної води. Пронизу­ючи своїми коренями піщану масу, рослини сприяють закріпленню пісків та їхньому переходу в стаціонарний стан. Отже, піски пустель за своїми водними й ґрунтовими умовами сприятливі для розвитку рослинності та вкриваються нею за наявності прохолодного сезону з незначною кількістю опадів.