§ 22. Зовнішні процеси, що змінюють земну кору

ЩО ТАКЕ ЗОВНІШНІ ПРОЦЕСИ. Земну поверхню формують не тільки внутрішні, а й зовнішні процеси. До них належать вивітрювання, робота вітру, поверхневих і підземних вод, моря, льодовиків, діяльність людини. Зовнішні процеси, на виміну від внутрішніх, відбуваються на поверхні або у верхній частині земної кори.

Відрізняються зовнішні процеси від внутрішніх і тим, що черпають енергію не всередині планети, а зовні. Вони «використовують» енергію Сонця (сонячне тепло), силу земного тяжіння, життєдіяльність організмів. На перший погляд, ці сили видаються значно слабшими. Проте це тільки здається. Недарма в народі кажуть: «Вода камінь точить». Зовнішні процеси виконують одночасно і руйнівну, і створювальну (творчу) роботу.

ВИВІТРЮВАННЯ. Воно охоплює майже всю поверхню планети і є найпоширенішим з усіх зовнішніх процесів. Розрізняють фізичне, хімічне й органічне вивітрювання.

Фізичне вивітрювання — це руйнування гірських порід до уламків під впливом коливань температури та замерзання води в їх тріщинах. Особливо активно воно відбувається там, де великі контрасти температур протягом доби: у пустелях і горах. У пустелях температура піску і скель удень може сягати +80°С, а вночі спадає майже до 0 °С. Багаторазове нагрівання й охолодження призводить до швидкого розтріскування порід (мал. 74). Руйнівна дія замерзлої води особливо поширена у полярних районах. Вода під час замерзання у тріщинах збільшується в об’ємі й розширює їх. Згодом суцільна брила руйнується.

Мал. 74. Фізичне вивітрювання

Органічне вивітрювання — це руйнування гірських порід організмами. Найчастіше його починають бактерії, мохи і лишайники, які оселяються на породах (мал. 75). Коріння рослин, потрапляючи у тріщини порід, сприяє розтріскуванню. Серед тварин відчутно впливають на породи землерийні (миші, кроти), дощові черв’яки , мурашки та ін.

Мал. 75. Органічне вивітрювання: лишайники, що оселяються на скелях, руйнують породи

Хімічне вивітрювання — це руйнування гірських порід під дією повітря і води з розчиненими в ній речовинами. Вони здатні роз’їдати породи, утворюючи з них нові мінерали і породи. Так, твердий польовий шпат перетворюється на м’яку глину. Найактивніше хімічне вивітрювання відбувається в районах, де переважає волога й тепла погода.

Унаслідок вивітрювання утворюються пухкі відклади, які легко розвіюються вітром і розмиваються текучими водами.

РОБОТА ВІТРУ. Вітер виконує три види роботи: руйнівну, транспортну і нагромаджувальну.

Руйнівна робота вітру виявляється у видуванні й розвіюванні пухких порід. Вітер може здувати величезні маси порід і ґрунту. Наприклад, У США підчас бурі в 1934 р. тільки за один день звіяло близько 300 млн тонн ґрунту. Підхоплені вітром піщинки вдаряються об скелі та обточують, шліфують кам’яні виступи. У результаті утворюються не лише подряпини, а й чудернацькі скульптурні форми, які називають останцями. Часто вони нагадують стовпи, гриби, фігури людей (мал. 76). Химерні останці, наприклад, є в Криму: на гірському масиві Демерджі вони утворили Долину привидів.

Мал 76. Останці

РЕКОРДИ СВІТУ ЛЮДЕЙ І ПРИРОДИ

Найпотужніші ураганні вітри, що бувають у пустелі Сахарі в Африці, переносять пил на відстань до 2500 км і відкладають його в Європі або Атлантичному океані. За швидкості 5 м/с вітер може переносити пил, 20 м/с — гравій, 25-50 м/с (під час урагану) — гальку, дрібні уламки порід.

Транспортна робота вітру полягає у перенесенні уламків порід на великі відстані. Так, пилова буря у 1926 р. з півдня України занесла пил і чорнозем на північ Європи аж до Балтійського моря.

Створювальна (нагромаджувальна) робота вітру — це відкладання перенесених уламків і утворення різноманітних еолових форм поверхні. Всюди, де є пісок, формуються брижі — ланцюги дрібних піщаних валиків (мал. 77). У пустелях, долинах річок, на узбережжях морів вітер нагортає дюни — піщані горби заввишки 10-20 м, рідко — 100 м. В Україні вони поширені в долині Дніпра, на узбережжях Чорного й Азовського морів. У піщаних пустелях утворюються бархани — горби з піску висотою 70-150 м у вигляді півмісяця (мал. 78). Дюни і бархани постійно переміщуються і за рік можуть «пройти» сотні метрів. Відомі випадки, коли через «наступ пісків» були повністю засипані міста.

ПОДОРОЖ У СЛОВО

Еолові форми поверхні дістали свою назву від імені міфічного давньогрецького бога вітрів Еола.

Мал. 77. Піщані брижі

Мал. 78. Бархани

РОБОТА ПОВЕРХНЕВИХ І ПІДЗЕМНИХ ВОД. Воду, які вітер, називають невтомною трудівницею. Поверхневі води — річки і тимчасові потоки (після сильних дощів або танення снігу) — здійснюють велику роботу, змінюючи поверхню. Їх руйнівна дія полягає у розмиванні порід. Таке руйнування називають ерозією. У породах річки прорізають собі видовжені заглиблення — річкові долини. Кожна річка розмиває береги, переносить і відкладає зруйнований матеріал на вигинах русла і в гирлі.

ПОДОРОЖ У СЛОВО

Слово ерозія у перекладі з латинської означає роз’їдання.

Тимчасові потоки прорізають на поверхні вимоїни — заглиблення 1-2 м (мал. 79). Якщо вони не закріплені корінням рослин, то після чергових злив поглиблюються і розширюються. У результаті вимоїни перетворюються на яри (мал. 80). Яри після кожного дощу збільшуються. З часом ерозія згасає, зменшується. Схили яру стають пологими. На них виростають трави і кущі. Тоді яр поступово перетворюється на балку й ерозія припиняється (мал. 81). Вимоїни та яри виникають через рясні опади і наявність порід, що легко розмиваються.

Мал. 79. Вимоїна

Мал. 80. Яр

Мал. 81. Балка

Підземні води здатні розчиняти деякі гірські породи, наприклад: вапняки, крейду, гіпс, сіль. Унаслідок їх розчинення і вимивання під землею утворюються порожнини — печери (мал. 82).

РЕКОРДИ СВІТУ ЛЮДЕЙ І ПРИРОДИ

Найбільшою печерою у світі є Мамонтова (США) завдовжки 361 км. В Україні найбільші печери є на Поділлі — Оптимістична (201 км) та Криму — Червона (14 км).

Мал. 82. Печера — результат розчинення порід підземними водами

ДІЯЛЬНІСТЬ ЛЮДИНИ. До зовнішніх природних процесів належить і діяльність людини. Її вплив на земну поверхню стає дедалі відчутніший. Як і сили природи, вона руйнує поверхню, коли видобуває корисні копалини, обробляє землі, будує різні споруди і шляхи. Людина утворює на поверхні штучні (неприродні) форми — заглибини-кар’єри, насипи.

Отже, зовнішні процеси руйнують підвищення, заповнюють відкладами западини, згладжують нерівності земної поверхні. Водночас вони розчленовують її, утворюючи яри та долини. Зовнішні процеси відбуваються постійно й одночасно з внутрішніми. У результаті їх взаємодії поверхня Землі набуває складного вигляду й неперервно змінюється.

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ

• Зовнішні процеси — це вивітрювання, робота вітру, поверхневих і підземних вод, діяльність людини.

• Вивітрювання — це руйнування гірських порід унаслідок коливань температури повітря, дії води, впливу організмів.

• Ерозія — це руйнування гірських порід поверхневими проточними водами.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

• 1. Які явища належать до зовнішніх процесів?
• 2. Що називають вивітрюванням? Які є види вивітрювання?
• 3. Які наслідки роботи вітру і де їх можна побачити?
• 4. Яку роботу здійснюють поверхневі, а яку — підземні води?
• 5*. Чи здатна людина змінювати поверхню Землі?

ПОПРАЦЮЙТЕ В ГРУПІ

Розкажіть, у чому полягає руйнівна, транспортна й створювальна робота зовнішніх сил:

• група 1 — вітру;
• група 2 — поверхневих вод;
• група 3 — підземних вод.

Які форми поверхні утворюються внаслідок їх дії?

ШУКАЙТЕ В ІНТЕРНЕТІ

Знайдіть в Інтернеті зображення останців. Які фігури вони можуть утворювати?

Класифікації ерозійних форм рельєфу. Класифікації ярів і стадії їх розвитку

Термін ерозія походить від лат. erosiо – роз’їдання [11].

Ерозійні процеси – це руйнування поверхні порід чи ґрунту водою (водна ерозія), вітром (дефляція), льодом (екзарація) і морем (абразія). Водна ерозія виникає за наявності поверхневого водного стоку. Власне ерозійний рельєф утворюють тимчасові водні потоки. Вони виникають після зливових опадів чи швидкого танення снігу у вигляді струменів води на схилах і струмків у від’ємних формах рельєфу. Плинна вода розмиває підстеляючу поверхню, тому переважає глибинна ерозія.

Класифікації ерозійних процесів і форм рельєфу

Внаслідок діяльності ерозійних процесів виникають відповідні форми рельєфу.

Їхній еволюційний ряд такий:
борозна (глибиною до 0,5 м) → вимоїна (синоніми – водория, промивина, до 2 м) → яр (2-10 м) → балка (5-50 м і глибше) (рис. 3.2.1).

г) балка
Рис. 3.2.1. Еволюційний ряд ерозійних форм

Для означення пологих, без різких обрисів, заглибин на земній поверхні використовують терміни лощина, мікроулоговина. (нім. dellen, рос. ложбины, логи) – розлогі лінійно видовжені пониження на поверхнях межирічних рівнин, з пласкими і вузькими днищами, надзвичайно пологими схилами, що без виразних меж (брівок) змінюються суміжними плакорами [24]. За іншими авторами, під лощинами розуміють лінійні негативні форми рельєфу з коритоподібним поперечним профілем і нечіткими структурними лініями (ребрами рельєфу) – брівками, тиловими швами днища [10]. Під російськомовним терміном “потяжина” розуміють малу борозну глибиною до 3-5 см.

За О. Спиридоновим (1985) виділяють:

• улоговини – плоскі, слабко помітні зниження;
• вибоїни та дрібні вимоїни – глибиною до 0,5 м;
• глибокі вимоїни – 0,5-2,0 м;
• неглибокі яри – 2-5 м;
• середні яри – 5-15 м;
• глибокі яри – 15-25 м;
• дуже глибокі яри – понад 25 м.

За об’ємом розрізняють:

• вимоїни (до 10 м 3 );
• невеликі яри (10-100 м 3 );
• середні яри (100-1 000 м 3 );
• великі яри (1 000-10 000 м 3 );
• дуже великі яри (понад 10 000 м 3 ) [22].

Класифікації ярів

За розташуванням у рельєфі:

• вершинні,
• схилові,
• берегові та
• донні.

Вершинні розвиваються у верхів’ях малих долинних форм – балок, лощин, долинах рік перших порядків. Схилові яри розташовані на схилах пагорбів чи долинних форм, часто виходять за їхню брівку. Схилові яри, які розташовані поблизу берегів ріки і не виходять за брівку долини, називають береговими (рис. 3.2.2). Донні яри приурочені до днищ балок, улоговин, лощин.

б
Рис. 3.2.2. Флювіальні форми: а) на місцевості; б) зображені на топографічних картах

За будовою в плані:

• простий,
• розгалужений,
• складнорозгалужений та
• яркова система.

Простий яр у плані є одним прямим або слабозігнутим руслом з двома-трьома розгалуженнями в районі вершини. Розгалужені та складнорозгалужені яри характеризуються наявністю кількох бокових відгалужень вздовж всієї довжини основного русла, з яких великі за своїми морфометричними характеристиками збігаються з основним руслом. Яружна система – єдина сукупність основного русла та густої мережі ярів менших порядків [1].

За фазами активізації:

Первинні (бічні, вихідні) виникають на схилах пагорбів чи долин внаслідок активізації ерозії струмкових водотоків. Вторинні (донні, вкладені) розвиваються у днищах долинних форм активізацією тимчасових руслових потоків.

За породами, які прорізають:

У плані яри, закладені у пухких породах, мають розгалужені та складнорозгалужені форми, а в корінних – прості ланцетовидні форми (рис. 3.2.3). Яри, врізані у піщані породи, мають покаті осипні схили, а складені лесами чи вапняками – круті схили.

б
Рис. 3.2.3. Яри, врізані у лесовидні суглинки на Волинській височині (а) та у вапняки на Бережанському Опіллі (б)

За стадіями розвитку. У розвитку ярів, за С.С. Соболєвим (1948), виділяють чотири стадії:

1. вимоїни;
2. врізання висячого яру вершиною (збільшення довжини) та зростання глибини;
3. вироблення профілю рівноваги;
4. спокійний розвиток та його затухання [35].

Стадії розвитку ярів

Стадія 1 – яр зароджується на крутій ділянці схилового водозбору у вигляді розривів дернини, просвітів лійок розмиву, їхнього з’єднання, утворення вимоїни та поступової концентрації схилового потоку в єдиному руслі. На цій стадії впливають антропогенні чинники, випадкова інтенсифікація або припинення лінійної ерозії. Період від утворення лійки розмиву до вимоїни важко визначити тимчасовим відрізком. Початок утворення яру чітко фіксується з моменту виходу на плакорні поверхні і перетворення вимоїни в лінійну форму з типовим для яру поздовжнім профілем і розмірами, що не дають змоги її знищити подальшою оранкою.

Стадія 2 – найбільш інтенсивний ріст яру за всіма параметрами поблизу брівки схилу, особливо його довжини та глибини. Поздовжній профіль тальвегу в середній і гирловій частині залишається опуклим, що сприяє збільшенню швидкостей, а, відповідно, розмиваючій і транспортуючій здатності та каламутності потоків талих і дощових вод. За час цієї стадії довжина яру виробляється на 70-80% від максимально можливого, об’єм – на 35-45%.

Стадія 3 – повністю закінчується вироблення довжини яру; об’єм до кінця стадії виробляється на 60-80%. Друга й особливо третя стадії характеризуються найінтенсивнішим зниженням швидкостей лінійного й об’ємного зростання, що є наслідком зменшення привершинної площі водозбору в міру регресивного просування яру вгору по схилу. Водночас знижується середній ухил поздовжнього профілю яру і відбувається його виположування, перетворення з випуклого в прямий і випукло-ввігнутий. Ця стадія завершує період найбільш активного росту яру.

Експериментальні дослідження виявили, що глибина та довжина ярів росте швидко в початковий період утворення ярів і за 1% часу досягають 60% своїх граничних розмірів, навпаки, площа за цей самий час розвитку досягає лише 20%, а об’єм – 10% своїх гранично можливих величин. До 5% загального часу розвитку яру його глибина і довжина досягають 80% свого кінцевого розміру, об’єм – 35%. Зростання всіх параметрів яру може повністю припинитися до 60% часу його існування та розвитку [23].

Стадія 4 – відбувається поступове формування виробленого поздовжнього профілю, його трансформації з прямого і випукло-ввігнутого у ввігнутий. Це час повільного та порівняно спокійного розвитку яру. Для цієї стадії характерне чергування за часом і за довжиною яру процесів та зон ерозії й акумуляції. У цій стадії яр досягає своїх граничних розмірів [32].

На схилах ярів часто розвиваються опливини, сповзання, осипання ґрунту, які охоплюють неглибокі шари відкладів. Опливини характерні для схилів, складених лесовими, сповзання – щебенисто-суглинистими, осипання – щебенистими породами.

Швидкості росту від року до року змінюються в кілька разів аж до повного припинення і варіюють залежно від водності року, розмивної здатності ґрунтів, рельєфу, стадій розвитку яру, антропогенних впливів. Аналіз матеріалів сучасної активності яркової ерозії на Східноєвропейській рівнині засвідчує, що найтиповішими середніми швидкостями лінійного росту ярів можна вважати 0,5-2,0 м/рік [9].