Роль еолового матеріалу в океанській седиментации
Уявлення про участь еолового матеріалу в океанській седиментации довгий час обмежувалися описом випадків випадання пилу на поверхню морів і океанів.
Так само як і для інших механізмів осадового процесу, для еолової седиментації можуть бути виділені етапи підготовки та захоплення осадового матеріалу, його транспортування, відкладення, постседіментаціонних змін.
Дальність перенесення частинок еоловим шляхом і їх швидкість набагато перевершують те, що відомо про перенесення частинок в гідросфері. Час перебування пилу в повітрі коливається від часток секунди до 5-6 років, а швидкість перенесення змінюється від одиниць-десятків до 100-500 км / год. При цьому аерозоль верхніх шарів атмосфери нерідко багаторазово, огинає Землю.
За останні 20 років у вченні про загальної циркуляції атмосфери відбулися істотні зміни-зокрема, були виявлені висотні струменеві течії, що мають швидкість в сотні кілометрів на годину і протяжність на багато тисяч кілометрів. Були виявлені також глобальні області підйому і опускання повітряних мас. Динаміка атмосфери для розподілу аерозолів має таке ж значення, як і динаміка гідросфери для гидрозолей. Струменеві течії хвилеподібно згинаються, меандріруют, подібно річках Землі. Схожа і мікроструктура цих течій, тут чергуються струменя значної інтенсивності з ділянками слабких протитечій.
Короткі відомості про загальної циркуляції атмосфери
Загальна циркуляція атмосфери, за визначенням X. Г. Погосяна (1972), є сукупність основних видів рухів, завдяки яким здійснюється обмін великих мас повітря в горизонтальному і вертикальному напрямках в трьох сферах - тропосфері (до 8-17 км), стратосфері (до 50 -55 км) і мезосфері (до 80 км).
Головні фактори, що визначають циркуляцію атмосфери: зональний розподіл променевої енергії Сонця, обертання Землі, вплив неоднорідностей підстильної поверхні.
Струменеві течії - це головні системи транспортування осадового матеріалу повітряних басейнів, розташованих високо над рівнем землі.
Струменеві течії ніде не стикаються з земною поверхнею. Подача осадового матеріалу в них йде через повітряні потоки тропосфери, тому від висоти викиду пилу залежать і закономірності її поширення: осадовий матеріал, що проник на висоту 7 км і вище, зазвичай поширюється набагато далі, ніж в нижніх шарах тропосфери.
В аридних зонах поєднуються найбільш стійкі і сильні в нижніх шарах атмосфери вітри (пасати і мусони), а також найсильніші і стійкі струменеві теченія- в цих же зонах йде надходження еолового матеріалу і зі стратосфери з опускається повітрям, т. Е. Тут динамічні умови далекого перенесення збігаються з можливостями захоплення пилу з аридних зон, а також її виведення при конвергенції верхніх шарів атмосфери.
Області харчування еоловим осадовим матеріалом
Захоплення осадового матеріалу і подальший його перенесення можливі всюди, де поверхню грунту або гірських порід не захищена покровом рослинності. Головні джерела аерозолів - пустелі, а також семиаридние області, де ґрунтовий покрив навесні і влітку відсутній або порушений оранкою. Багато еолового матеріалу виникає і при таненні льодовиків, особливо при відступі льодовиків епохи зледенінь, коли пухкі відкладення ще не закріплені рослинністю.
Сучасні арідні і Екстраарідние області займають близько 30% суші (за різними даними від 19 до 36%), при цьому більше половини з них припадає на тропічні пояси і тільки близько 1/4 - на помірні. Виділяють п`ять найбільших посушливих регіонів. Самі великі припадають па північну півкулю (Афро-Євразійський і Північно-Американський), більш дрібні розташовані в південному (Південно-Африканський, Південно-Американський, Австралійський).
До пустелях (арідні і екстраардінарние області) відносять ділянки суші з гранично посушливим кліматом (опадів менше 200 мм / на рік), де випаровування значно перевищує випадання опадів, зазвичай тривалі посухи, різкі добові і річні коливання температури, часті і сильні вітри, що викликають піщані бурі.
Головна аридная живить провінція Миру - майже суцільний пояс пустель, що простягається від Північної Африки до Центр. І Сх. Азії, тобто від Атлантичного до Тихого океану, майже на 11 тис.км.
Істотну добавку в продукування еолового матеріалу в четвертинний час, крім пустель, вносили материкові заледеніння. Після відступу льодовика в області великих термічних контрастів і сильних вітрів виявилися величезні площі не закріплених рослинністю льодовикових відкладень. Їх переробка вітром і поточними водами продовжувалась тривалий час і охоплювала помірні гумідних зони. Далекий перенесення еолового матеріалу був утруднений високою вологістю повітря і великою кількістю атмосферних опадів, головне значення мав тому локальний перенесення (піски і леси).
Порівняємо площа поширення сучасних пустель - 27,5 млн. КМГ і древніх льодовиків в період їх найбільшого розвитку-28,8 млн. Км2, за вирахуванням площ сучасного заледеніння. Якщо додати ще області полуарідние, то загальна площа посушливих територій майже подвоїться і досягне 48,7 млн. Км2 (34%), а разом з льодовиковими областями складе 77,5 млн. Км2 (52% від поверхні суші).
Серед антропогенних факторів на поставку еолового матеріалу найбільше впливають розорювання земель, меліорація, надходження техногенної суспензії в атмосферу.
Розорювання земель і вирубка лісів ведуть до порушення природних умов, розвіювання грунтів і, таким чином, до збільшення поставки аерозолю. Площа розораних земель змінюється за кліматичними зонам- найбільше розорюються землі по периферії аридних зон (семиаридние зони). Розпушені оранкою грунту, які не закріплені рослинністю (навесні - восени), легко розвіюються.
При бурях основна частина матеріалу переноситься поблизу земної поверхні і рідко досягає висоти понад 2000 м. Найбільшою рухливістю, так само як і в донних відкладах, мають частинки діаметром 0,1 0,15 мм, т. Е. Дрібний пісок.
Важливу роль відіграють і техногенні аерозолі. При основних виробничих процесах їх надходження наступне (в млн. Т / рік, дані без урахування СРСР):
Багато еолового матеріалу утворюється при атомних і водневих вибухів: один наземний вибух водневої бомби дає від 10 до 100 млн. Т пилу, що піднімається на висоту 8-15 км, т. Е. В зону струменевих течій, а при більших вибухах - в стратосферу.
Закономірності кількісного розподілу і якісного складу аерозолю, дальність перенесення, характер випадання і ряд інших властивостей визначаються трьома типами ого розподілу. Особливо тісно типи аерозолю пов`язані з гранулометричним складом, а також з висотою підйому часток в атмосферу.
Локальний тип рапределеніе аерозолів
Найбільше значення локальний перенесення має для пісків і великих алевритів. Частинки при цьому зазвичай рухаються в приземному шарі стрибками: чим сильніше вітер, тим більший час частинки знаходяться в повітрі. Осадження частинок гравітаційне. За локального типу йде переміщення еолового матеріалу в пустелях, при цьому для найбільших уламків характерно перекочування.Вітри, які переносять піщаний матеріал, називають піщаними. Їх розподіл протягом року змінюється: для Сахари типові два річних максимуму - весняний (квітень-травень) та осінній (листопад-грудень), для пустель Північної Америки - один, весняний.
На основі даних про концентрацію аерозолю і його крупності можна підрахувати швидкість осадження частинок різних розмірів за добу і сумарну швидкість їх накопичення на одиниці поверхні, т. Е. Обчислити абсолютні маси седиментации аерозолю. Є принаймні чотири шляхи реалізації цього завдання.
Повсюдно, крім прибережних районів, у складі тропосферного еолового матеріалу домінують частки розміром від 2 до 10 мк. Вони складають зазвичай за вагою 70-90% від аерозолю.
Льодовики - природні пастки аерозольного матеріалу (гравітаційного і вимивання).
Виділяється два пояси, де концентрація еолового матеріалу найбільш значна і постійна, - північну і південну арідні. Вони оконтуриваются значеннями абсолютних мас в 5 10 мкг / м3 / 1000 років і більше. Розподіл абсолютних мас в межах цих поясів також нерівномірно. Найбільші абсолютні маси чітко тяжіють до північного поясу, особливо до його частин, розташованих в Атлантиці і в Тихому океані, а також в Аравійському морі і Бенгальській затоці. У межах північного поясу звичайні значення абсолютних мас 10 100, а в Атлантичному океані і Аравійському морі - більш 100-10-3 С. Цей пояс в загальному відповідає зонам широкого поширення пустель і степів, димки і пиловий імли, він підтверджується і даними спостережень із супутників і літаків, визначеннями аерозолю в ледпіках.
Льодовики Арктики і Антарктики, а також великі гірські льодовики являють собою природні басейни акумуляції аерозолю.
Найбільше матеріалу глобальних випадінь там, де має місце тропосферний перенесення або опускання (конвергенція) повітряних мас зі стратосфери: одна така зона збігається з аридних зонами на кордоні їх з гумідного (на 30 ° ш.), Інша - з льодовими (Антарктида, Гренландія ).
