Как образуются морены барханы дюны. Барханы и дюны — волны пустыни

Пустыни, и полупустыни занимают почти четвертую часть территории земной суши. Общая площадь этой огромной территории составляет 31,4 млн. км2. Населена она весьма слабо - здесь проживает лишь 4% жителей земного шара. Главная причина - тяжелые природно-климатические условия, вследствие которых лишь 3% площади пустынь можно использовать под земледелие.

Рис.1. Иудейская пустыня (Израиль)

Поверхностные отложения чистых песков средней крупности в виде разнообразной формы холмов (дюны, барханы), передвигающихся под влиянием ветров. Передвигаясь, песчаные отложения нередко заносят поселки, реки и пр., почему всякое строительство в них сопряжено со значительными трудностями и требует специальных мероприятий по закреплению. Подземные насыщенные водой слои песков типа плывунов, обладающие способностью образовывать песчаные подземные потоки в случаях нарушения равновесия и открытия выхода для их движения. Строительство на таких песках требует особых предосторожностей, тем более что возможность подвижек обычно трудно предугадать, распространяться же они могут на расстояния до 100 м и более.

Площади, занимаемые пустынями, огромны. Только одна Сахара имеет площадь 7 млн. км 2 . В пустынях сосредоточены гигантские количества песка. Часть этих песков покрыта растительностью (заросшие и полузаросшие пески), а часть лишена растительности (барханные пески). Барханы имеют форму серповидных холмов с крутым подветренным склоном и пологим длинным наветренным. Они располагаются в одиночку и группами в виде цепей и гряд. Мелкие барханы имеют высоту 1 - 3 м, крупные достигают высоты 50 - 75 м, а иногда встречаются и настоящие песчаные пирамиды высотой до 500 м. Такие пирамиды, например, имеются в пустыне Такла-Макан и поблизости от нее, в песках Таукум (между оз. Лобнор и Цайдамской котловиной).

Под воздействием ветра незакрепленный песок приходит в движение. По своему характеру движение песчаных частиц похоже на движение снежинок, переносимых метелью. Мелкие вихри, образующиеся в ветровом потоке над поверхностью песчаного покрова, создают перепад давления, вызывающий подсасывание песчинок вверх. Крупные, тяжелые зерна песка не могут подняться в воздух и только скользят и перекатываются. Более легкие песчинки движутся скачками, то подпрыгивая, то опускаясь. Очень мелкий песок и пыль движутся взвешенными в воздухе.

Поток постепенно насыщается песком, но при этом его способность к переносу уменьшается. Это вызывает выпадение части песка. Но как только поток разгружается, вновь возрастает его способность к переносу и он снова начинает подсасывать песок. Так чередуются насыщение и разгрузка потока, чем и объясняется образование ряби на поверхности песчаного покрова (рис. 49). За гребешками ряби, как и за всяким небольшим возвышением, создается зона снижения скорости ветра, что приводит к дополнительному выпадению песчинок из потока. В результате образуются так называемые "песчаные волны" - плоские возвышения высотой до 25 см. Вихревые потоки воздуха, обтекающие все неровности рельефа, постепенно собирают песок в песчаные гребни, а затем накапливают его в виде барханов.

Рис.2. Дюна Сарыкум в Дагестане

Вследствие пересыпания песка с вершины на подветренный склон барханы постепенно движутся по направлению ветра. Чем выше бархан, тем длиннее у него склон, по которому осыпается песок. Поэтому при одной и той же скорости движения песчинок высокие барханы движутся медленнее, чем низкие. Центральная часть бархана всегда выше, чем его концы (так называемые "рога"). Поэтому "рога" при движении обгоняют центральную часть, чем и объясняется форма полумесяца, которую имеют барханы.

Скорость движения барханов зависит и от скорости ветров. Скорость перемещения барханов колеблется от нескольких десятков сантиметров до сотен метров в год. Направление ветров в течение года меняется. Если зимние и летние ветры противоположны по направлению и имеют одинаковую скорость, то бархан сначала перемещается в одном направлении, а потом сдвигается обратно на прежнее место. Если же скорость противоположных ветров неодинакова, то бархан хотя и движется попеременно сначала в одном, направлении, затем в другом, но все постепенно смещается туда, куда дует более сильный ветер, При устойчивых ветрах одного направления бархан движется поступательно в этом же направлении.

Закрепление подвижных песков

Мероприятия с подвижными песками подразделяют на предупредительные, устраняющие причины их развеивания, и активные, направленные на закрепление песков. 3акрепление подвижных песков проводят механическими, химическими, биологическими или комбинированными способами. Механический способ применяют в том случае, когда необходимо срочно закрепить пески. Для этого используют стоячие рядовые и клеточные, устилочные рядовые и клеточные, прижимные и комбинированные защиты из пучков высокостебельных трав, валиков соломы, мелких ветвей и др. материалов. При химической защите используют полимеры, битумные смеси, арланскую нефть, т. е.вещества, которые образуют на поверхности пленку«склеенных» песчинок. Химикаты наносят на поверхность лентами шириной 0,7-1,0 м с расстоянием между ними 4-6 м. Биологический способ закрепления песков заключается в посадке (посеве) древесных пород, включая кустарники, или трав на подвижных песках. В лесостепной, степной и полупустынной зонах используют шелюгу (красную, желтую, каспийскую), в полупустынях - гребенщики (тамариксы) и лох узколистный, а в пустынях - джузгун (кандым), черкез, песчаную акацию.

В степной и полупустынной зонах европейской части России применяют, в основном, шелюгу красную. Для закрепления песков с помощью шелюги (шелюгование песков) используют свежесрезанные 2-3-летниепрутья длиной до 2 м или черенки. Прутья высаживают в борозды непрерывными рядами с таким расчетом, чтобы их комлевая часть находилась на глубине 30-35 см, а вершинка - над поверхностью песка. Борозды нарезают перпендикулярно направлению господствующих ветров нарасстоянии 3 -8 м друг от друга. Шелюгу можно высаживать кулисами, состоящими из 2-5 рядов. Ширина междурядий в кулисе - 1,0-1,5 м, расстояние между кулисами- 10-30 м. В кулисах при сложном рельефе, где невозможна механизированная посадка прутьев, а также в случае быстрого весенне-летнего пересыхания песков или их интенсивной перевеиваемости, при которой происходит выдувание прутьев, черенки высаживают на глубину 40-80 см, вровень с поверхностью песка, а в полупустынной зоне - на 2-3 см глубже.

Ряды располагают перпендикулярно вредоносным ветрам на расстоянии 3-8 м при шаге посадки 0,4-0,5 м. Шелюгу высаживают ранней весной или осенью во влажный песок. Через год после посадки для большего кущения удаляют 50 % побегов, а еще через год - все остальные. После закрепления песков между рядами шелюги высаживают древесные породы - чаще всего сосну. Корневая система шелюги располагается в поверхностных слоях песка в радиусе до 10 м и сильно иссушает его. Для предотвращения иссушения через 1-2 года после посадки следует подрезать корни параллельно направлению ряда на расстоянии 0,5-0,7 м от растений. Шелюга, достигая высоты 5-8 м, образует защитную зону шириной 25-40 м.

Подвижные пески закрепляют посевом или посадкой трав (фитомелиорация песков). В сухих степях и полупустыне для восстановления пастбищ используют житняк, люцерну, эспарцет и др. Сыпучие пески закрепляют с помощью песчаного овса (кияк) - многолетнего корневищного растения, устойчивого к засыпанию и выдуванию.

Хорошие результаты дает посев песчаного овса в межбарханных понижениях и котловинах выдувания. Семена высеивают осенью в лунку или вразброс. Норма расхода семян - 10-15 кг/га. На 2-3-й год созревшие семена разносятся ветром и выросшие из них растения постепенно закрепляют пески на прилегающих территориях. Разбитые бугристые пески успешно закрепляют полынью песчаной, высаживая ее на ровных участках лесопосадочными машинами или под плуг на расстоянии 0,5 м в ряду и 4 м между рядами, на буграх - под лопату или меч Колесова. Одновременно или на 2-3-й год в междурядья высаживают тамарикс, тополь и др. породы. Если закрепленные пески в дальнейшем предназначены для создания кормовых угодий, то в междурядьях выращивают ценные травы - житняк, люцерну и др. Как правило, подвижные пески закрепляются комбинированным способом, сочетающим посадку или посев кустарников с механической (или химической, или посевом травы) защитой.

Приспосабливаясь к жизни в пустынях, псаммофиты и сами помогают созданию в песках растительных условий. Углекислый кальций и другие соли, имеющиеся в песке, претерпевают превращения под влиянием растительности. Опавшие листья и другие растительные остатки, разлагаясь, вызывают распад одних минералов и образование других, необходимых для жизни растений. Помимо кустарников и деревьев, для закрепления песков используют многолетние и однолетние травы: колосняк, житняк, аристиды, кумарчики и др. Все они имеют развитую корневую систему, некоторые из них - высокие стебли. Например, стебли колосняка иногда достигают высоты 1,5 м, а колосья имеют размер до 40 см. Закрепление песков растительностью на широкой полосе прилегающей к дороге местности - надежный способ, позволяющий надолго избавиться от песчаных заносов.

Однако, чтобы вырастить деревья и кустарники, требуется несколько лет, в течение которых дорога может подвергнуться сильным песчаным заносам. Поэтому для закрепления песков применяют также битумные материалы и химические вещества, которые, обволакивая песчаные частицы, связывают их между собой. Эти вещества в смеси с песком образуют защитную корку, препятствующую развеивающему действию ветра. Такую корку нужно периодически восстанавливать, так как она постепенно разрушается. Чаще всего битумные материалы применяют для временного закрепления песков, пока не вырастут пескоукрепляющие растения. Применяя все способы защиты от песчаных заносов, а при необходимости удаляя машинами отлагающийся песок, дорожники успешно поддерживают бесперебойное движение автомобилей по дорогам в районах подвижных песков.

Наиболее распространенными эоловыми формами являются дюны и барханы.

Дюны имеют овальную в плане форму, округлую вершину, высоту до нескольких десятков метров, иногда до ста метров и более. Иногда ветер выносит песок с наветренной части дюны, образуя здесь котловину выдувания. В итоге дюна приобретает параболическую форму в плане, причем «рога» параболы направлены в сторону, откуда дует ветер.

Барханы возникают на открытых равнинных территориях при постоянном направлении ветра. В плане барханы имеют форму полумесяца, «рога» которого вытянуты по ветру. Высота барханов иногда достигает 30 м. Дюны или барханы часто группируются в гряды. Поверхность песчаных насыпей покрыта более мелкими эоловыми формами – знаками ряби, подобными крошечным дюнам. Скорость движения ветровых насыпей обычно составляет 1 – 2 метра в год, в некоторых случаях до нескольких десятков метров в год.

24. Какие типы пустынь выделяют

Каменистые пустыни (гаммады)образуются при преобладании процесса дефляции и широко распространены в Сахаре.

Песчаные и лёссовые (адыры) пустыни развиты на окраинах песчаных пустынь, где граничат с горами или переходят в степи. Поверхность их расчленена многочисленными рытвинами и оврагами, возникающих под действием поверхностных вод.

Глинистые пустыни (такыры)– ровные поверхности, сложенные глинистыми осадками. Они возникают на месте речных разливов и конусов выноса горных потоков.

Солончаковые пустыни (моры) образуются на месте высохших соленых озер или в местах неглубокого залегания грунтовых вод, при испарении которой у поверхности формируется корочка соли (сульфат натрия) толщиной 1 – 2мм.

25. Перечислите эндогенные и экзогенные процессы и их главные признаки.

Эндогенные – это внутренние процессы; экзогенные – внешние, поверхностные для них источник энергии – это энергия солнца и сила тяжести (гравитационное поле Земли).

К эндогенным процессам относятся:

Магматизм – процесс, с которым связано рождение, движение и превращение магмы в магматическую горную породу

Тектоника – любые механические движения земной коры – поднятия, опускания, горизонтальные перемещения и т.д.

Метаморфизм – процессы приводящие к изменению состава, строения горных пород внутри Земли при изменении физико-химических параметров

К экзогенным процессам относятся процессы, которые протекают на поверхности или вблизи поверхности, которые изменяют облик Земли и связаны с деятельностью атмосферы, гидросферы и биосферы:

Выветривание

Геологическая деятельность ветра

Геологическая деятельность текучих вод

Геологическая деятельность подземных вод

Геологическая деятельность снега, льда, вечной мерзлоты

Геологическая деятельность морей, озер, болот

Геологическая деятельность человека

Для всех экзогенных процессов в их деятельности проявляется три особенности:

1. В определенных условиях они ведут разрушительную работу и удаляют продукты разрушения. Процесс разрушения и удаление продуктов разрушения получил название – денудация. Этот процесс очень важный, т.к. он все время обнажает на поверхности все более глубокие части земной коры.

2. Характерная особенность в деятельности экзогенных процессов проявляется в том, что в других условиях они ведут созидательную деятельность – аккумуляцию, которая приводит к накоплению продуктов разрушения и образованию геологических тел.

3. Осуществляется перенос продуктов разрушения.

И дюны, и барханы – это подвижные песчаные холмы, сформированные ветром.

В пустынях, на берегах морей и крупных рек ветер легко подхватывает тучи песчинок и уносит прочь. Их поток, летящий низко над землёй, скапливается в виде бугорков у разных небольших преград – кустиков растений, камней, неровностей рельефа. Там, где такие ветры дуют часто, кучи песка растут. Получаются вытянутые вдоль ветра насыпи. С той стороны, откуда дует ветер, он делает их склоны пологими, с противоположной стороны они более крутые, обрывистые. Нередко ветер формирует дюны не только из песка, но и из частичек глины, кристалликов солей, раковинных крошек.

Унесённые ветром

Дюна не знает покоя. Их верхушки «дымятся» – ветер вздымает мелкие частички. Более крупные он тащит вверх по пологому спуску, перебрасывает через вершину и они падают с обрывистой стороны. В итоге весь холм передвигается ветром всё дальше и дальше. А позади, на его прежнем месте снова начинают оседать принесенные порции песка, и образуется новая дюна. Так на обширных открытых пространствах образуются вереницы подвижных холмов. Часто они смыкаются в широкие цепи. В пустыне Такла-Макан (Китай) наблюдали трёхкилометровые дюнные полосы.

Специалисты различают с десяток типичных форм песчаных насыпей. Например, там, где часто меняет направление и силу, образуются дюны, похожие на пирамиды. Они растут не в бок, а вверх. В Сахаре дюны достигают высоты 100-этажного небоскрёба! А самые высокие стационарные дюны украшают пустыню Бадын-Джаран на севере Китая. Высота некоторых из них достигает 500 м. От перемещения и развеивания их защищают почвенные воды, не дающие песку полностью высохнуть.

Скорость движения дюн иногда превышает сто метров в год, но обычно она гораздо меньше (10-20 м/год). Вдоль нижних краёв дюн воздушные потоки слабее. Плюс к тому, снизу песок подпитывается влагой подстилающего грунта. Поэтому эти края успевают зарасти травой с жёсткими, часто ветвистыми стеблями и глубокими корнями. Растения тормозят движение дюнных краёв, середина же продолжает ползти, дюна становится ýже, но длиннее. Если ветры несильны и непостоянны, дюна может покрыться кустарником, деревцами и превратиться в небольшой зелёный холм.

Кстати, растительность – главное отличие дюн от барханов. Те совершенно голые, поэтому и движутся быстрее, и форма у них более причудливая.

Враги или друзья?

Ползущие горы песка могут принести немало неприятностей. Они мешают строительству, засыпают поля, сады, лесополосы, дороги и усадьбы. В XVIII веке нашествие дюн на северо-западе Франции целиком погребло пару городков. А в тамошнем посёлке Сулан песком засыпало даже колокольню местной церкви. Правда, дюны постепенно ушли дальше, и через сотню лет строения удалось полностью освободить из песчаного плена.


В то же время, дюны придают своеобразную красоту многим регионам и ландшафтам (например, Куршской косе в Калининградской области). Песку и ветру могут быть благодарны археологи – песчаные курганы хоронят развалины древних городов, сохраняя их для будущих раскопок. Ну, а любителям пляжного отдыха дюны обеспечивают укрытие от ветра и уединение.

О чём поют дюны

На Земле есть десятки мест, где песчаные холмы можно не только увидеть, но и услышать. Они издают звуки, напоминающие писк, скрежет, дребезжание, ворчание собаки, жужжание пропеллера.

Прогуливаясь по прибрежным дюнам, можно услыхать под ногами короткие мелодичные посвистывания. Другой вариант – «гудящие» дюны пустынь. Вибрирующий гул возникает, когда с высоченных дюн осыпается песчаная лавина. Он, бывает, разносится за 10 км и слышен до 15 минут. Ноги при этом иногда ощущают лёгкие колебания почвы.

В древности считали, что в «поющих песках» слышны голоса призраков и злых местных духов, которые живут в дюнах. Явлению не могут найти чёткого научного объяснения до сих пор. Разработано несколько теорий, но в каждой есть свои изъяны.Твёрдо ясно одно: звук возникает от движения сухих горячих песчинок.

Любители экспериментов не раз ставили опыты с песком. Удавалось даже заставить «гудеть» кристаллики поваренной соли. Выяснили, что малейшая влажность заставляет песок замолчать. С другой стороны, «умолкший» песок может зазвучать после промывания. Возможно, посторонние частички (например, пыль от истирания частиц) мешают «подать голос».

Разгадку искали в том, что «поющие пески» состоят из частиц одного размера и, к тому же, очень гладкие. Однако в опытах отсортированный по размеру и шлифованный песок категорически отказывался «пищать» или «гудеть». К тому же, заметная часть песчинок гудящей Песчаной горы в пустыне Калахари оказалась шероховатой и угловатой.


Феномен пытались объяснить тем, что кварцевые песчинки легко электризуются. Но потом выяснили, что «лающие» пески на Гавайях состоят не из кварца, а из частиц раковин моллюсков и панцирей микроводорослей.

Площадь звучащих дюн Земли резко сокращается: транспорт, массовый туризм, загрязнение окружающей природной среды… Смогут ли наши потомки послушать «поющие» дюны и удивиться этому загадочному голосу природы?

Дюны в природе распространены там, где есть песок и ветер. Они являются неотъемлемой частью Сахары, не редки на берегах Аральского моря, в пустыне Атакама (Чили), попадаются в дельте сибирской реки Лены и наблюдаются возле Байкала. Иногда эти песчаные образования называют барханами, что не меняет их сути.

Как образуются дюны

Всё начинается с маленького песчаного бугорка. Образуется он возле камня или куста растения. В этом месте ветер, несущий песчинки, расстаётся с ними, и они оседают на земле. Крошечный холмик постепенно растёт и превращается в преграду для ветра. Если тот долго дует в одну сторону, то образуется большой холм. С наветренной стороны он пологий и вогнутый, а с подветренной крутой и выпуклый.

Так и образуются дюны. Их внешняя форма во многом зависит от силы и направления ветра. Если тот дует в одну и ту же сторону, а растительности практически никакой нет, то в этом случае песчаные холмы представляют собой длинные и волнистые складки. Их гребни располагаются под прямым углом к направлению ветра.

Схема образования дюны и её движения за счёт переноса песка ветром

В тех местах, где песка мало, песчаные холмы напоминают по форме наконечник копья. Но ветер редко дует в одну сторону. Гораздо чаще он меняет направление и заставляет песок образовывать другие формы. Чаще всего песчаные холмы приобретают форму звезды с расходящимися в стороны многочисленными лучами. Гребни у них в этом случае крутые и сходятся в одной точке. При этом вершины может достигать в высоту нескольких десятков метров.

Такие песчаные образования малоподвижные и способны сохранять первоначальную форму много лет и даже столетий. Примером могут служить дюны в Бискайском заливе. Там, вдоль побережья Франции, тянется гигантская полоса песка. Её ширина доходит до 8 км, а высота до 100 метров. Также на Куршской косе (Балтийское море) встречаются песчаные горы высотой до 60 метров.

Движение дюн

Подчиняясь силе ветра, песчаные горы могут двигаться. Правда, скорость у них небольшая и не превышает 10 метров в год. Ветер перегоняет песок с одного склона на другой и как бы заставляет дюну ползти, оставляя позади себя изрытую воронками котловину.

Там, где проходит песчаная гора, остаётся безжизненная почва. Ветер при этом выдувает у подножия песчаных образований целые лабиринты оврагов. Иногда песок движется на человеческое жильё. В этом случае люди вынуждены покидать свои дома.

На Куршской косе 300 лет назад песок накрыл рыбацкую деревню. Прошли столетия, и песчаная гора, двигаясь дальше, начала освобождать засыпанные строения. Освободила она и старое кладбище. Из земли при этом начали появляться полусгнившие гробы и человеческие кости.

Вид на дюны сверху

Растительность возле дюн

Дюны в природе неразрывно связаны с растительностью. Только ей по силам остановить движение сыпучих песчаных холмов. Растения сковывают неуклонное движение песка вперёд. Но жить на песчаной горе или рядом с ней растениям нелегко. У них, как правило, длинные разветвленные корни, которые позволяют добывать воду на большой глубине. Листья покрыты восковым налетом и свернуты в трубочку. Это позволяет им более экономно и рационально расходовать влагу.

Среди дюн живёт морская горчица. Представляет она собой однолетние растение с упругим стеблем. Её главным преимуществом является скорость. Растение быстро цветёт, даёт семена, а затем стебель трансформируется в перекати-поле. Ветер его подхватывает, несёт, и семена рассеиваются.

Растения вначале обживают подножия песчаных гор с той стороны, откуда песок уже ушёл. Первой появляется полынь, затем букашник, астрагал, булавоносец. После этого на почве закрепляется песчаная осока. У неё очень крепкое и длинное корневище. Постепенно формируется жизнеспособная почва, которую покрывают мох и кусты ивы.

Всё это со временем останавливает движение песчаной горы. Она начинает обрастать кустарниками и лесом. В нём селятся птицы и звери. Однако данный процесс может продолжаться сотни лет.

Иногда дюны издают тихую и грустную мелодию. Это ветер подхватывает несчётное число песчинок, а те сталкиваются друг с другом и генерируют звуковой эффект. Неискушённым людям может показаться, что это бог ветра медленно перебирает струны на своей арфе.

Ветер может быть великолепным строителем и создавать на поверхности Земли удивительный рельеф в виде барханов и дюн. Возникают эти образования по одному и тому же принципу. Но существует и то, чем отличаются барханы и дюны.

Определение

Бархан – форма возвышающегося рельефа; подвижный песчаный холм, как правило, не закрепленный растительностью. Формирование бархана, как и дюны, начинается с того, что ветер, дующий в песчаной зоне, натыкается на камень, обломок дерева или другой предмет. За этим препятствием начинают скапливаться песчинки. Формируется маленький холмик, который со временем уплотняется и растет. Постепенно насыпь превращается в серповидный бархан. Множество подобных образований сливаются в непрерывные длинные цепи.

Барханы

Дюна также образуется постепенно, под воздействием ветра. Она представляет собой песчаное возвышение, которое часто покрывается растительностью. Дюны и барханы могут вырастать до 100 м, а иногда бывают и гораздо выше этого уровня.

Сравнение

Определяющим фактором, составляющим отличие барханов от дюн, является местонахождение песчаных гор. Образования в пустыне принято называть барханами, а холмы из песка на других участках земной поверхности – дюнами.

Именно расположение песчаных формирований обуславливает наличие или отсутствие на них растительности. Если барханы возникают в засушливой среде, то дюны возвышаются на морских побережьях, у озер, рек, в степной зоне, то есть там, где есть вода, необходимая для существования представителей флоры.

Растительность зачастую обосновывается на «рогах» (боковых частях) дюн, поскольку ей легче пробиваться в месте, где уровень песка ниже. Таким образом, края дюны оказываются зафиксированными, а ее центр под влиянием ветра движется. В результате дюна встречает ветер вогнутой стороной своей центральной части. У бархана же, ничем не закрепленного, слабыми оказываются именно бока, поэтому они наиболее подвижны, а центральная часть обращена к ветру выпуклой стороной.

Ветер способен перемещать целиком песчаные холмы и одного, и другого типа. Но в чем разница между барханами и дюнами в этом случае? Свою роль здесь опять же играет растительность. Свободные от нее барханы могут передвигаться по пустыне гораздо быстрей – в год до сотен метров. Дюны за это же время способны преодолеть до двух десятков метров.