Реферат по ветровой эрозии. Стадия аккумуляции

Рубрики: Рефераты

В количественном отношении стадия аккумуляции остается наименее исследованной стадией явления ветровой эрозии — все известные теории происхождения тонкодисперсных (непесчаных) эоловых отложений основываются на качественных соображениях [131]. В п. 7.3 были установлены признаки пространственно-временных стадий явления ветровой эрозии, за исключением стадии аккумуляции, выявленные в рамках развиваемого подхода. В связи с этим в данном разделе в рамках этого же подхода дается определение стадии аккумуляции, формулируются качественные и количественные критерии пространственных и временных границ стадии аккумуляции, определяется возможный механизм формирования эоловых наносов (лёссов, лёссовидных суглинков), объясняющий их источник и причину их сравнительной однородности по гранулометрическому составу.

В силу закона сохранения массы баланс ветровой эрозии для земной поверхности в целом всегда является нулевым. Поэтому установленные выше стадии единичного явления ветровой эрозии почвы, сопровождающиеся убылью почвенной массы, неизбежно соседствуют со стадией накопления почвенной массы, стадией аккумуляции. Количественным критерием накопления и, следовательно, самой стадии аккумуляции является положительный баланс взаимно противоположных процессов — расходования массы в результате выдувания и накопления массы в результате выпадения из потока. Поэтому выпадение почвы из потока является необходимым, но не всегда достаточным условием стадии аккумуляции. В точках пересечения траекторий выпадающих из потока частиц с земной поверхностью их движение прекращается и они могут стать составной частью наноса, если отсутствуют условия для их дальнейшего движения. Эти условия необходимо исследовать.

Полученные решения делят все переносимые ветром данной силы почвенные частицы на два класса — переносимых скачками и уносимых безвозвратно для источника. Поэтому полученными решениями предопределено существование по крайней мере двух типов эолового наноса:

А) из частиц, переносимых скачками, и

Б) из частиц, переносимых в подвешенном состоянии.

Скачущие частицы могут сформировать нанос (рис. 10.5.2) за пределами эродируемого участка, На участке, Примыкающем к эродируемому с подветренной стороны, если скорость ветра, при которой они были принесены, не превышает критическую для почвы участка осадконакопления. В противном случае этот участок и сам подвергается эрозии.

Полагая, что начало стадии аккумуляции определяется приземлением на первой почвенной частички, заключаем, что оно растянуто во времени. Действительно, эта стадия начинается с приземлением самой крупной среди скачущих частиц на участке аккумуляции и отстоит от момента начала явления эрозии на продолжительность самого короткого скачка, определяемую уравнением (5.1.19). В силу малости этой величины стадия аккумуляции начинается практически одновременно с началом явления эрозии, а зона аккумуляции примыкает к эродируемому полю с подветренной стороны. Положение головной части зоны аккумуляции определяется местом приземления самой мелкой среди скачущих частиц и отстоит от момента начала явления эрозии на продолжительность самого длинного скачка, определяемую также уравнением (5.1.19).

Сформировавшийся эоловый нанос может и сам стать объектом эрозии по механизму скачкообразного движения частиц. Описание механизма эрозии наносной почвы этого участка представляет из себя самостоятельную задачу, требующую специального рассмотрения, и здесь не проводится.

Эти результаты открывают интересные перспективы в деле исследования механизмов образовании ряда осадочных горных пород, в частности некоторых из лёссов, на количественной основе, в рамках законов механики. Действительно, в основе механизма их формирования лежит эоловая аккумуляция однородных частиц в сравнительно малой области. Остаются невыясненными причины и механизм отложения ветром огромного количества лёсса в сравнительно малой области, а также его источник. С появлением настоящей теории эти вопросы могут быть решены на количественной основе. В частности, источником могли быть пустыни и полупустыни даже с малой поверхностной концентрацией лёссовой фракции, что компенсировалось огромными размерами пылесборной территории и точечным, в математическом плане, характером отложения частиц, собранных ветром с этой территории. Причем скорость ветра, достаточная для этого, имеет порядок 10 м/с, величины весьма обыкновенной. Постоянство же гранулометрического состава при условии постоянства свойств территории, являющейся источником лёссовой фракции, требует для своего объяснения в рамках данной теории принятия условия постоянства ветровых потоков, как по силе, так и по направлению. Такого рода данные может предоставить палеоклиматология, выводы которой, кстати, могут быть проверены в рамках данной теории на основании идентифицированных и датированных наносов эолового материала в ледниковых и торфяных толщах.

Полученные результаты обеспечивают основу количественного исследования особенностей образования конкретных эологенных отложений, как современных, так и древних. Согласно [186] «…в эпоху протерозоя и палеозойскую эру однонаправленные ветры перемещали колоссальные объемы обломочного материала и откладывали его в сепарированном виде по крупности обломков и плотности минералов в определенных зонах разгрузки. При этом происходило не только формирование месторождений различного минерального сырья, но также и накопление толщ, масштабы которых сопоставимы с глобальными геолого-тектоническими событиями. Еще предстоит переосмыслить палеоэкологическую обстановку формирования многих древних отложений, а вместе с этим характер механогенного перераспределения частиц различных полезных минералов в эоловых условиях». Созданная теория как раз и может послужить основой для переосмысления палеоэкологической обстановки формирования отложений в рамках законов механики, поскольку позволяет исследовать отрыв, подъем, перенос и отложение материала в сепарированном виде. До настоящего времени эти исследования базируются на полуэмпирических представлениях и вербальных моделях [183, 200].

Развиваемая теория позволяет внести ясность и в понимание особенностей генезиса современных эологенных почв, темпы прироста мощности которых опережают темпы превращения почвообразующей породы в почву. Однако это, как и в случае с лёссами, требует детального изучения в рамках самостоятельного исследования. Содержанием такого рода исследований может стать изучение тех свойств почвы, горной породы и режима погоды, характеристики которых входят в качестве аргументов в полученные уравнения. Предварительные исследования и данные из источников периодической информации, в частности Интернета, свидетельствуют о том, что эоловый фактор в настоящее время активизировался во всем поясе пустынь и полупустынь. В частности, на Дальнем Востоке, где происходит разгрузка ветровых потоков, захватывающих почвенную пыль на обширных пространствах пустынь Центральной Азии, подобного рода исследования могут быть весьма результативными.

Данная теория представляет собой основу для выяснения одного из механизмов формирования вторичных очагов радионуклидов. Происхождение многих из них связывают с действием ветра, но лишь с появлением настоящей теории стали понятны механизмы вторичного подъема с земной поверхности почвенных частиц, обогащенных радионуклидами, их переноса, сепарирования и концентрированного, точечного в математическом плане, отложения потоком.

В методическом плане подобного рода исследования, имеющие фундаментальное значение для почвоведения и смежных дисциплин, теперь имеют ясное содержание, но в свете основной задачи настоящей работы, а именно создания полномасштабной физически содержательной теории ветровой эрозии почвы и запыления воздуха, имеют второстепенное значение и пока не проводятся.

Таким образом на основе полученных выше решений в данном разделе исследована стадия аккумуляции единичного явления ветровой эрозии. Дано определение самой стадии, выявлены ее пространственные и временные границы. Установлен механизм формирования двух зон аккумуляции, ближней и дальней, формируемых, соответственно, скачущими и летучими (при данной скорости ветра) частицами. Обоснован метод окончательного подведения баланса единичного явления ветровой эрозии путем определения количества и интенсивности оседания наноса в двух зонах аккумуляции на основе приведенных уравнений. Определены направления и способы возможного применения настоящей теории к решению актуальных задач почвоведения и смежных дисциплин.

Метки: