Экзогенные процессы в литосфере

Экзогенные процессы обусловлены притоком солнечной радиации, всемирным тяготением, поступлением космической пыли и, наконец, осевым и орбитальным движением Земли. Суммарный эффект деятельности экзогенных процессов заключается в перемещении вещества с более высоких гипсометрических уровней на более низкие.

Экзогенные процессы образуют на поверхности Земли морфоскульптуры. Своеобразие и интенсивность проявления экзогенных процессов зависит от климата, следовательно, в размещении форм рельефа наблюдается широтная зональность и высотная поясность. Во влажном климате экваториальных и умеренных широт наибольшее развитие имеет флювиальная морфоскульптура, в засушливом климате тропических широт и внетропических пустынь – эоловая. В субарктических широтах и областях распространения многолетнемерзлых пород – криогенная морфоскульптура, в полярных широтах – гляциальная (ледниковая). Склоновая, береговая, карстовая морфоскульптуры развиты повсеместно, однако своеобразие их форм также подчинено зональности.

Экзогенные процессы наиболее очевидно проявляются в выветривании и денудации.

Выветриванием(гипергенез) называется совокупность процессов механического разрушения и химического изменения горных пород и минералов. Оно бывает физическим (механическим), химическим и биологическим.

Главной причиной физического выветривания является колебание температуры горных пород. Под действием многократных нагреваний и охлаждений горные породы растрескиваются, дробятся на глыбы, крошатся на мелкие части. Этому способствует вода, замерзающая в трещинах.

Химическое – заключается в изменении состава пород. Главными его агентами являются вода, растворенные в ней вещества и кислород воздуха; происходит химическое взаимодействие элементов, находящихся в породах.

Биологическое – протекает под действием живых организмов, которые разрушают породы механически, а продуктами жизнедеятельности изменяют их химически.

Следствия выветривания:

-изменение породы (слагающие породу сложные первичные минералы распадаются на более простые и более активные, которые, в свою очередь, взаимодействуя друг с другом, образуют ряд вторичных минералов и т.д.);

-в результате выветривания (химического) вещества переходят в более удобную для переноса форму (перенос продуктов выветривания – необходимая предпосылка образования многих новых горных пород и форм рельефа земной поверхности).

Денудацией(обнажение) называется совокупность процессов сноса продуктов выветривания на более низкие уровни. Она осуществляется текучими водами, ледниками и ветром, а на крутых склонах материнские породы, утратившие прочность, падают и сползают под действием силы тяжести. Интенсивность зависит от высоты местности, состава и свойств горных пород и от темпов выветривания (на Русской равнине годовой слой сноса равен 0, 03 мм, в горах толщина его возрастает до 0,2 –0,5 мм).

В результате сложного взаимодействия литосферы, гидросферы, атмосферы и живого вещества (выветривания и денудации) образуются комплексные тела – коры выветривания – элювий. Состав коры выветривания находится в тесной связи с подстилающими горными породами (если они остаются на месте своего первичного залегания, кора выветривания называется остаточной, а если перемещаются, то образуется переотложенная кора выветривания), самая главная их особенность – зональность. При активном взаимодействии всех компонентов и длительности элювиального процесса развивается мощная кора выветривания. Мощность коры выветривания обычно около 30-60 м, но в отдельных случаях достигает 200 м (в горах и на высоких равнинах она распространена не сплошь). Наиболее мощная кора образуется в жарком поясе, наименее мощная – в полярных широтах. Самый верхний слой коры выветривания – почва.

Водные потоки (деятельность текучих вод) производят разрушительную работу, перенос материала и аккумуляцию. Разрушительная работа водотоков называется эрозией. В результате работы водотоков создаются выработанные (эрозионные) и аккумулятивные формы рельефа. Размыв и аккумуляция сменяют друг друга во времени и в пространстве. Эрозионно-аккумулятивный процесс – единый процесс, происходящий в природе.

Существуют нормальная (естественная) и антропогенная (ускоренная) эрозии.

Нормальная эрозия, возбуждаемая естественными процессами, делится на плоскостную (поверхностную, площадную) эрозию, в этом случае идет смыв почвогрунта с вершины к подножию склона, без образования линейных форм на склоне, и линейную – с образованием линейных форм на склоне. В линейной эрозии выделяют овражно-балочную (работу производит временный водоток) и речную.

Антропогенная эрозия возбуждается деятельностью человека, скорость ее намного превышает естественную эрозию. Внутри антропогенной выделяют сельскохозяйственную (пахотную, пастбищную садовую и т.д.), городскую, промышленную, дорожную и военную.

К эрозионным формам рельефа, созданным временными водотоками, относятся эрозионная борозда, рытвина (промоина), овраг, балка. Аккумулятивные формы имеют меньшее распространение, к ним относятся конусы выносы и овражно-балочные террасы.

Скорость овражной эрозии может достигать значительных величин – 1-1,5 м в год, на Северном Кавказе были отмечены скорости до 3 м в год, в некоторых районах Ярославской области до 10-15 м в год. Интенсивность современной эрозии суши составляет 0,059 мм в год, в Азии увеличивается до 0,093 мм в год.

Постоянные водотоки формируют речные долины. Основными формами рельефа в них являются русло, пойма, террасы.

Ветер производит разрушительную работу, транспортировку материала и аккумуляцию. Для морфологического проявления эоловых процессов необходимо незначительное количество атмосферных осадков, частые сильные ветры, разреженность растительного покрова. наличие рыхлого материала. Данные условия наиболее полно представлены в тропических пустынях, где количество атмосферных осадков не превышает 100 мм, и в пустынях умеренных и субтропических широт. Следовательно, проявление эоловых процессов имеет черты зональности. Кроме того, эоловые процессы наблюдаются на аккумулятивных песчаных берегах морей, на песчаных участках в речных долинах.

В разрушительной работе ветра выделяют дефляцию – процесс выдувания или развевания рыхлого материала, и корразию – процесс обтачивания, шлифовки твердых пород обломочным материалом, переносимым ветром. В результате корразии образуются каменные грибы, столбы, замки, ниши.

Дефляции подвергаются в основном рыхлые песчаные отложения, в результате чего происходит формирование котловин выдувания – округлых отрицательных форм диаметром в сотни метров. В результате эоловой аккумуляции образуются барханы, грядовые пески, дюны.

Ледниковые формы рельефаобразуются в результате разрушительной работы ледника (экзарации) и аккумулятивной работы. Современные ледниковые формы распространены в полярных и горных районах выше климатической снеговой границы. Рельефообразующая деятельность ледников особенно возрастала в эпохи оледенений. Выделяется несколько фаз в развитии ледника: наступление, стационарное положение, отступание. С каждой фазой связаны определенные ледниковые формы: в фазу наступания ледник производит активную экзарацию, образуя экзарационные формы; при его отступании и таянии возникают аккумулятивные формы рельефа.

В горах экзарационная деятельность ледника приводит к возникновению кара – чашевидного понижения с крутыми стенками и пологовогнутым днищем. Разрастаясь, соседние кары сливаются и преобразуются в более крупную форму – ледниковый цирк.

Эрозионные долины, подвергшиеся воздействию ледника, приобретают корытообразную форму, их называют трогами.

Несомый ледником материал называется мореной, это несортированный материал, включающий крупные валуны и тонкие суглинистые частицы. В горах образуются небольшие по площади моренные покровы. У края ледника – несколько конечно-моренных гряд.

Древнее покровное оледенение занимало огромные пространства на территории Евразии и Северной Америки. Во время максимума распространения четвертичного оледенения оно покрывало более 40 млн км² (около 30%) площади суши, почти в три раза перекрывая площадь современного оледенения. Главным центром оледенения в Европе была Скандинавия, где мощность ледника достигала 2-3 км. Менее мощными центрами были новая Земля, Северный Урал. В Северной Америке центры оледенения – кордильерский, лабрадорский. В плейстоцене на европейской части России было несколько оледенений: окское, днепровское, московское, калининское и осташковское, наиболее мощным было днепровское.

В областях древнего оледенения выделяют зону преобладающей денудации и зону преобладающей аккумуляции. В зоне денудации формируются сельги – скалистые гряды, образованные при ледниковой обработке коренных пород; ванны выпахивания, бараньи лбы. Подобный рельеф имеет наибольшее распространение в Европе – в Карелии, Финляндии, в Северной Америке – на территории Канады. Зона преобладающей аккумуляции приурочена к краевой части покровного оледенения – конечно-моренные холмы, холмисто-западинный рельеф, друмлины – ассиметричные холмы, сложенные моренным материалом.

В пределах развития ледниковых форм рельефа распространены формы, созданные талыми ледниковыми водами – озы, камы, долинные зандры, зандровые равнины, широкое распространение имеют ложбины стока талых ледниковых вод.

ТЕМА 5

АТМОСФЕРА

5.1. Атмосфера: происхождение, состав, строение,

Значение для ГО.

Атмосфера – воздушная оболочка Земли, удерживаемая силой притяжения и участвующая во вращении планеты. Сила земного притяжения удерживает атмосферу вблизи поверхности Земли. Наибольшее давление и плотность атмосферы наблюдаются у земной поверхности, по мере поднятия вверх давление и плотность уменьшаются. На высоте 18 км давление убывает в 10 раз, на высоте 80 км – в 75 000 раз. Нижней границей атмосферы является поверхность Земли, верхней границей условно принята высота 1000-1200 км. Масса атмосферы составляет 5,13 х 10¹⁵ т, причем 99% этого количества содержится в нижнем слое до высоты 36 км.

Доказательства существования высоких слоев атмосферы следующие:

-на высоте 22-25 км в атмосфере располагаются перламутровые облака;

-на высоте 80 км бывают видны серебристые облака;

-на высоте около 100-120 км наблюдается сгорание метеоритов, т.е. здесь атмосфера обладает еще достаточной плотностью;

-на высоте около 220 км начинается рассеивание света газами атмосферы (явление сумерек);

-полярные сияния начинаются примерно на высоте 1000-1200 км, данное явление объясняется ионизацией воздуха корпускулярными потоками, идущими от солнца. Сильно разреженная атмосфера простирается до высоты 20 000 км, она образует земную корону, незаметно переходя в межпланетный газ.

Атмосфера, как и планета в целом, вращается против часовой стрелки с запада на восток. Из-за вращения она приобретает форму эллипсоида, т.е. толщина атмосферы у экватора больше, чем вблизи полюсов. Она имеет выступ в направлении, противоположном Солнцу, этот «газовый хвост» Земли, разреженный как у комет, имеет длину около 120 тыс. км. Атмосфера связана с другими геосферами тепловлагообменом. Энергией атмосферных процессов служит электромагнитное излучение Солнца.

Развитие атмосферы. Водород и гелий наиболее распространенные элементы в космосе, входящие в состав протопланетного газопылевого облака, из которого возникла Земля. Вследствие очень низкой температуры этого облака самая первая земная атмосфера состояла из водорода и гелия, т.к. все другие элементы вещества, из которого слагалось облако, были в твердом состоянии. Такая атмосфера наблюдается у планет-гигантов, очевидно, из-за большого притяжения планет и удаленности от Солнца они сохранили первичные атмосферы.

Затем последовал разогрев Земли: тепло порождалось гравитационным сжатием планеты и распадом внутри ее радиоактивных элементов. Земля потеряла водородно-гелиевую атмосферу и создала свою собственную вторичную атмосферу из газов, выделившихся из ее недр (углекислый газ, аммиак, метан, сероводород). По мнению А.П. Виноградова (1959), в этой атмосфере больше всего было H₂O, затем CO₂, CO, HCl, HF, H₂S, N₂, NH₄Cl и CH₄ (примерно таков же состав и современных вулканических газов). В. Соколов (1959) полагал, что здесь были также H₂ и NH₃. Кислород отсутствовал, в атмосфере господствовали восстановительные условия. Сейчас подобные атмосферы наблюдаются у Марса и Венеры, они на 95% состоят из углекислого газа.

Следующий этап развития атмосферы был переходным – от абиогенного к биогенному, от восстановительных условий к окислительным. Главными составными частями газовой оболочки Земли стали N₂, CO₂, CO. В качестве побочных примесей - CH₄, O₂. Кислород возникал из молекул воды в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетовых лучей Солнца; мог он выделятся и из тех окислов, из каких состояла земная кора, но подавляющая часть его уходила вновь на окисление минералов земной коры или на окисление водорода и его соединений в атмосфере.

Последний этап развития азотно-кислородной атмосферы связан с появлением жизни на Земле и, с возникновением механизма фотосинтеза. Содержание кислорода – биогенного – стало возрастать. Параллельно с этим атмосфера почти полностью потеряла двуокись углерода, часть которого вошла в огромные залежи угля и карбонатов.

Таков путь от водородно-гелиевой атмосферы до современной, главную роль в которой теперь играют азот и кислород, а в качестве примесей присутствуют аргон и углекислый газ. Современный азот также биогенного происхождения.

Атмосферный воздух – механическая смесь газов, в которой во взвешенном состоянии содержатся пыль и вода. Чистый и сухой воздух на уровне моря представляет собой смесь нескольких газов, причём соотношение между главными составляющими атмосферу газами – азотом (объемная концентрация 78,08 %) и кислородом (20,95 %) – постоянно. Кроме них, в атмосферном воздухе содержатся аргон (0,93 %) и углекислый газ (0,03%). Количество остальных газов – неона, гелия, метана, криптона, ксенона, водорода, йода, угарного газа и оксидов азота – ничтожно мало (менее 0,1 %) (табл. 3).

Таблица 3