Внешние геологические процессы

Внешние (экзогенные) геологические процессы питаются энер­гией внешних источников и происходят на земной поверхности или на малых глубинах в земной коре. Основной энергетический источник – солнечная радиация. Следовательно, экзогенные про­цессы зависят от климата, изменяются по широте, долготе и вы­соте, по времени года и суток.

Внешние геологические процессы делят на две группы: про­цессы выветривания и работу внешних динамических агентов. К последним относят поверхностные и подземные воды, ветер, ледники.

Внешние процессы изменяют тектонические структуры, создан­ные внутренними силами Земли. Изменение достигается тремя видами работы: разрушением горных пород, переносом и нако­плением (аккумуляцией) обломков. Разрушаются положительные тектонические структуры: горно-складчатые массивы, щиты. Обу­словлено это силой тяжести: чем выше территория, тем больше скорость движения и сила внешнего агента. Обломки сносятся по склону в самые низкие места земной поверхности: межгорные и предгорные прогибы, озера и главное – моря. Велико влияние температуры – от нее зависит распространение вод, ветров, лед­ников.

Внешние агенты накапливают осадочные горные породы. Ра­ботой внешних агентов упрощается рельеф: высокие участки по­нижаются, обломки скапливаются у подножий – их поверхность поднимается. Разрушение (сглаживание) рельефа внешними аген­тами называют денудацией.

Выветривание – физико-химическое разрушение горных пород атмосферой, водами, живыми организмами. Выветривание делят на физическое, химическое и биологическое. Они действуют со­вместно, по-разному проявляясь в конкретных условиях.

Физическое выветривание – механическое дробление горных пород, формирующее угловатые обломки разных размеров: глыбы, щебень, песок, пыль. Физическое выветривание делят на морозное и температурное.

Морозное выветривание – разрушение горных пород замерзаю­щей в трещинах водой (при замерзании объем воды увеличивается на 10%). Процесс активен при частых переходах температуры через 0 °С, поэтому характерен умеренным и высоким широтам, высокогорьям.

Температурное (термическое) выветривание – разрушение горных пород резкими перепадами температуры: породы не вы­держивают многократного расширения при нагреве и сжатия при охлаждении. Такой процесс характерен жарким пустыням.

Химическое выветривание – разрушение горных пород хими­ческими реакциями. Основной фактор – вода, содержащая рас­творенные газы, кислоты. Химическое выветривание ведет либо к изменению состава, либо к полному растворению пород. Среди продуктов важное место занимают мельчайшие глинистые части­цы. Наибольшая активность процессов во влажных тропиках.

Биологическое (органическое) выветривание – разрушение по­род физико-химической деятельностью организмов.

Главный фактор выветривания – зонально меняющийся кли­мат, поэтому процессы выветривания распределяются зонально. В холодном климате высоких широт и засушливых пустынях го­сподствует физическое выветривание. В умеренном климате фи­зическое и химическое выветривание примерно равносильны. Во влажном и теплом климате низких широт преобладает химическое выветривание. Процессы выветривания формируют на поверхно­сти слой рыхлых горных пород – кору выветривания.

Деятельность внешних динамических агентов регламентирует­ся кинетической энергией: Е = mv2/2. Поэтому характер произ­водимой работы (разрушение, перенос или накопление) больше зависит от скорости движения геологического агента, чем от его массы. Разрушение и перенос преобладают при высоких скоростях движения, аккумуляция начинается с падением скорости. Сразу накапливаются крупные частицы, а по мере затухания скорости – всё более мелкие.

Работа поверхностных текучих вод включает деятельность водотоков постоянных (рек) и временных.

Геологическая деятельность рек формирует речные долины. Речная долина – линейное углубление земной поверхности, соз­данное рекой. Состав речной долины: русло, пойма, склоны и над­пойменные террасы. Русло – низшая часть долины, по которой постоянно или с перерывами течет река. Пойма – нижняя часть речной долины, затапливаемая рекой при половодьях. Выше пой­мы расположены склоны долины. На склонах встречаются ступе­ни, вытянутые вдоль долины – надпойменные террасы.

Процессы работы рек, речные отложения и созданные реками формы рельефа называют аллювиальными.

Разрушительную работу водных потоков называют эрозией. Эрозия осуществляется ударами водных струй, переносимых об­ломков, растворением пород водой. Выделяют два типа эрозии: донную и боковую.

• Донная (глубинная) эрозия углубляет русло и речную до­лину. Она обусловлена силой тяжести, наиболее характерна гор­ным рекам и верховьям равнинных рек. Горные реки обладают огромной энергией, глубоко врезаются в земную поверхность и создают каньоны – глубокие, узкие и длинные долины с отвес­ными склонами. Величайший на Земле Большой Каньон создала река Колорадо – высота его стен превышает 2000 м, протяжен­ность 320 км. Если река течет через породы разной прочности, то скорость размыва неодинакова, и в русле возникают ступени. Падая со ступеней, вода бурлит и пенится. Невысокие ступени называют порогами, высокие – водопадами. Высочайший водопад планеты – Анхель (1054 м) – расположен на реке Чурун (прито­ке р. Ориноко). Один из широчайших водопадов – Ниагарский (р. Ниагара), разделенный островом Козьим на две части, сум­марная ширина которых 1300 м. Донная эрозия активизируется при понижении базиса эрозии – уровня поверхности, в которую впадает поток (озера, моря). В результате усиления размыва река углубляет долину и формирует надпойменные террасы. Нумеруют террасы снизу вверх (от молодых к древним).

• Боковая эрозия ведет к размыву берегов – русло становится извилистым. Главный фактор боковой эрозии – ускорение Ко­риолиса, поэтому в Северном полушарии правые берега рек об­рывистые, а левые пологие. В Южном полушарии – наоборот. Боковая эрозия свойственна равнинным рекам. Петлевидные из­гибы речного русла называют излучинами (меандрами – в честь реки Мендерес на западе Турции). Со временем река прорывает перешеек между соседними излучинами. Вода устремляется в прямой и короткий участок нового русла, а отсеченная излучина превращается в озеро. Озера, возникшие на месте старого русла, называют старичными.

Транспортная работа рек заключается в переносе обломков. Твердый сток реки – масса обломков, вынесенных рекой за год. Мировой лидер твердого стока – р. Хуанхэ.

Аккумулирующая работа рек – накопление перенесенных об­ломков в устье и русле, а также, при половодьях, – на пойме реки.

Временные водотоки возникают при атмосферных осадках, таянии снега. Их работа активна на склонах, сложенных рыхлыми породами и не покрытых травой. Временные водотоки на равнинах образуют овраги – углубления с крутыми, лишенными раститель­ности склонами и узким дном. Овраги могут разветвляться, приоб­ретая древовидную форму. С прекращением роста оврага склоны осыпаются, выполаживаются, дно расширяется, развивается рас­тительность: овраг превращается в балку – ложбину с пологими задернованными склонами и плоским дном. В горах временные водотоки исключительно сильны, срывают и переносят огромные объемы горных пород – формируют селевые потоки (сели). Выде­ляют три типа селей: водо-каменные, грязевые, грязе-каменные.

Главный вид геологической работы поверхностных стоячих вод (озер, болот, морей) – накопление на дне разнообразных ча­стиц, оседающих из водной толщи. В итоге водоемы мелеют, ис­чезают – земная поверхность выравнивается. На дне озер накапли­ваются мелкие частицы органического или минерального состава. Во влажном климате накапливаются глина, мергель (смесь глини­стых и известковых частиц), сапропель (органо-минеральный ил). В озерах засушливых территорий накапливаются соли (каменная, калийная, мирабилит). В болотах формируются залежи торфа, иногда – запасы лимонита (бедной железной руды).

Геологическая работа подземных вод проявляется в процес­сах карстовых и оползневых. Карст – растворение водой гор­ных пород с образованием подземных пещер или воронок на поверхности. Условия карста: выпадение атмосферных осадков и распространение на поверхности (или на небольшой глубине) водорастворимых пород (известняков, соли, гипса). Шире всего распространен известковый карст. Крупнейшая карстовая пещера Земли – Флинт-Мамонтова на востоке США (протяженность бо­лее 485 км). Оползень – быстрое скольжение отложений склона.

Оползни происходят на склонах, поверхность которых слагают рыхлые горные породы, а глубже лежат водоупорные (водонепро­ницаемые) породы. Обильные дожди или талые воды пропитывают рыхлые породы, поверхность водоупора смачивается и становится скользкой – исчезает сцепление между грунтами, и насыщенные влагой поверхностные слои срываются вниз.

Ледники в четвертичном периоде занимали огромные площади материков Северного полушария. Поэтому следы работы ледников распространены и в районах со­временного оледенения (полярных поясах и высокогорьях), и на равнинах умеренных широт.

Разрушительная работа активна при движении ледника. Лед­ник, сползая по горной долине, срывает и уносит рыхлые породы. В результате возникают троговые долины (троги) – глубокие до­лины с отвесными скальными склонами и плоским дном. После таяния ледника дно трога может затопить море – так возникают фьорды. Вмерзшими в днище обломками ледник царапает и шли­фует выступы твердых пород, оставляя за собой сглаженный ре­льеф бараньих лбов и курчавых скал. Троговые долины, фьорды, бараньи лбы и курчавые скалы наиболее распространены в при­полярных областях: в Карелии, на Скандинавском полуострове. Переносимые ледником обломки горных пород называют мореной.

Аккумулятивная работа активна при таянии ледника. Прине­сенные обломки накапливаются самим ледником или его талыми водами. Ледники накапливают моренные отложения, в рельефе имеющие вид крутосклонных холмов, сросшихся в гряды. Материал морен не сортирован: есть и валуны, и пески, и глины. Талые ледниковые воды нака­пливают водно-ледниковые отложения, сложенные сортированны­ми (слоистыми) обломками, в основном – песками. За пределами морен потоки талых ледниковых вод накапливают потоково-ледниковые отложения, сложенные слоистыми песками. В рельефе они создают волнистые равнины, называемые зандровыми. Образуются также озерно-ледниковые отложения, сложенные горизонтально-слоистыми глинами и создающие в рельефе плоские равнины (По­лоцкая низина).

Работу ветра, ветровые отложения и формы рельефа назы­вают эоловыми. Эоловые процессы интенсивны, если раститель­ность скудная и на поверхности лежат рыхлые сухие пески, пыль. Такие условия характерны пустыням, песчаным берегам морей, крупных озер и рек.

Ветер разрушает двумя путями: выдуванием мелкозема и ис­тиранием встреченных препятствий переносимыми частицами. Ветровое выдувание – дефляция – формирует обширные углу­бления (котловины выдувания). Шлифовка скал переносимыми песчинками – корразия – создает скалы причудливых очертаний.

Ветровая аккумуляция формирует песчаные холмы с пологим наветренным склоном и крутым подветренным. Существуют две главных разновидности эоловых холмов: барханы и дюны. Бар­ханы – песчаные холмы, имеющие форму полумесяца, концы ко­торого направлены по ветру. Возникают барханы только в сухих пустынях, когда ветер долгое время несет сухой песок в одном на­правлении. Дюны также имеют форму полумесяца, однако «рога» дюн обращены в ту сторону, откуда дует ветер. Дюны возникают только на побережьях, где близко лежат грунтовые воды.