Об интенсивности денудации, выражающей суммарную работу экзогенных сил, судят по количеству разрушенного материала, сносимого реками с суши, и по интенсивности срезания ею поверхности континентов. Эти величины могут быть проиллюстрированы следующими данными: в Средней Азии реки за год перемещают только во взвешенном состоянии от 5 до 3000 т с 1 км2. Для Кавказа величина сноса достигает за год 75–2248 т с 1 км2. Срезание поверхности Русской равнины вследствие денудации составляет 0,03 мм за год.
Для горных областей величина денудации возрастает в несколько раз: так, в Средней Азии величина денудации достигает 0,26 мм, на Кавказе – 0,45 мм, в Северных Альпах – 0,57 мм в год и т.д. Денудация суши длится иногда многие миллионы лет, поэтому общая величина срезания континентов с течением времени становится весьма ощутимой. В истории Земли известны многочисленные примеры срезания под корень высоких горных массивов и превращения горного рельефа в равнинный.
В процессах денудации наблюдается последовательная смена трех стадий – разрушения, переноса и отложения разрушенного материала, завершающихся воссозданием новых пород осадочного происхождения. Лишь в процессе выветривания отсутствует среднее звено – перенос, и вследствие разрушения исходных пород сразу возникают новые, на них не похожие, но как бы замещающие их на том месте.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ РАБОТА ВЕТРА
Под геологической работой ветра понимается изменение поверхности Земли под влиянием движущихся воздушных струй. Ветер может разрушать горные породы, переносить мелкий обломочный материал, сгруживать его в определенных местах или отлагать на поверхности земли ровным слоем. Чем больше скорость ветра. Тем сильнее производимая им работа.
Ветер со скоростью 3 м/сек может шевелить литья деревьев, со скоростью 10 м/сек – качать толстые ветви, поднимать и переносить во взвешенном состоянии пыль и мелкий песок; ветер со скоростью 20 м/сек ломает ветви деревьев, переносит песок, гравий до 4 мм в диаметре; буря со скоростью ветра 30 м/сек может срывать крыши с домов, вырывать деревья, передвигать и переносить мелкие камешки; ураган со скоростью ветра 40 м/сек уже способен разрушать дома, вырывать с корнем крупные деревья.
Сила ветра при ураганах бывает очень велика. Однажды на мосту через р. Миссисипи ураганным ветром был сброшен в воду груженый поезд. В 1876 г. в Нью-Йорке ветром была опрокинута башня высотой 60 м, а в 1800 г. в Гарце было вырвано 200 тыс. елей. Многие ураганы сопровождаются человеческими жертвами.
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Подземные воды, или подземная гидросфера, как их назвал Ф. П. Саваренский, представляют собой часть гидросферы Земли и являются предметом изучения особой отрасли геологических знаний, получившей название гидрогеология.
Гидрогеология справедливо претендует на значение самостоятельной науки, так как имеет свои задачи и только ей свойственные методы разрешения этих задач.
За счет подземных вод в основном производится водоснабжение городов и поселков. Значение воды для человека особенна верно оценил А. П. Карпинский, указав, что гидрогеология помогает использованию «наиболее драгоценного полезного ископаемого».
Гидрогеология как наука имеет следующие сформулированные Ф. П. Саваренским задачи: выяснение условий образования и залегания подземных вод, установление законов движение воды под землей, изучение химических и физических свойств подземных вод, условий их использования и регулирования (в некоторых случаях подземные воды вредны для человека» так как затапливают шахты, подвалы зданий и т. п.).
Для подземных вод, как и для других полезных ископаемых подсчитываются запасы и производится учет их расходования (баланс). Химизм подземных вод является критерием при поисках некоторых видов полезных ископаемых. Наконец, теплые и горячие (термальные) воды используются в целях теплофикации и энергетики.
Самостоятельность гидрогеологии как науки определяемся и существованием особой методики гидрогеологических исследований. В гидрогеологии одновременно используется комплекс методов, заимствованных от ряда смежных дисциплин: гидравлики, разведочного дела, геофизики, химии. Однако «гидрогеолог должен быть в первую очередь геологом» (Саваренский) так как, несмотря на все свое своеобразие, гидрогеология имеет дело с изучением земной коры и неотделима от геологии и ее методов исследования. Невозможно изложить все содержание гидрогеологии и в особенности коснуться специфических вопросов гидрогеологической методики, применяемой при исследовании динамики движения подземного потока, при опробовании подземных вод и при подсчете их полезных запасов.
В данной главе подземные воды будут рассмотрены главным образом с общегеологической точки зрения, как один из факторов денудации, и лишь очень кратко будут освещены вопросы их происхождения и условий залегания.
Под текучими водами понимают всю воду, стекающую по поверхности суши, начиная от мелких струек, возникающих во время дождей или таяния снега, до самых крупных рек, подобных Волге, Амуру или Амазонке. Текучие воды являются самым мощным из всех экзогенных факторов, преобразующих поверхность материков. Разрушая горные породы и перенося продукты их разрушения в виде гальки, песка, глины и растворенных веществ, текучие воды способны в течение миллионов лет сравнять с землей самые высокие горные хребты. В то же время вынесенные ими в моря и океаны продукты разрушения горных пород служат главным материалом, из которого возникают мощные толщи новых осадочных пород. О масштабах работы текучих вод можно судить по следующим данным.
Объем воды, стекающей ежегодно в моря с поверхности суши, может быть определен как разность годовой суммы осадков и количества испарившихся осадков (табл. 1).
Таблица 1
Соотношение испарения и осадков
(по данным М. И. Львовича)
| Поверхность земного шара | Испарение в км3 | Атмосферные осадки в км3 | Разность в км3 |
| Море ......... | 447 900 | 411600 | -36300 |
| Суша ......... | 70700 | 107 000 | +36 300 |
Таким образом, ежегодно 36 300 км3 влаги переносится в виде паров с моря на сушу и те же 36300 км3 стекают в виде рек в море. Сток воды происходит к уровню океана с суши, средняя высота которой равна 750 м над уровнем моря.
При этом производится колоссальная работа, значительная часть которой тратится на разрушение горных пород и перенос продуктов их разрушения в растворенном и механически раздробленном состоянии, т. е. в виде гальки, песка и глины.
По подсчетам Г.В. Лопатина, все реки земного шара (без учета Антарктиды, Гренландии и Канадского полярного архипелага, по которым данных нет) выносят за год в море в растворенном и механически взвешенном состоянии около 17,5 млн. т вещества, полученного за счет разрушения суши. Это равносильно общему понижению ее поверхности со средней скоростью около 0,09 мм в год, или 9 см в тысячелетие.
Таким образом, если скорость разрушения суши текучими водами принять за строго постоянную, то за 8,3 млн. лет средняя высота суши уменьшилась бы как раз на те 750 м, которым она равна в настоящее время, т. е. она практически сравнялась бы с уровнем моря. Но фактически суша существует сотни и тысячи миллионов лет, так как существуют другие процессы, восстанавливающие ее высоту или даже создающие новые участки. Это поднятия земной коры. Без них вообще не могло бы существовать крупных возвышенностей, так как горы разрушаются текучей водой особенно интенсивно. Ведь с них стекают бурные реки, способные переносить даже крупные глыбы по 1—2 м и более в поперечнике.
Расчет показал, что в водосборе р. Вахш, притоки которой стекают с Алайского и Заалайского хребтов в Средней Азии, ежегодно смывается водой в среднем 2612 т только одних мелких частиц горных пород, переносимых во взвешенном состоянии в виде мути. Это дает среднее понижение всей поверхности водосбора на 1,6 мм в год, или в 18 раз больше, чем в среднем для всей суши.
Нередко всю разрушительную работу текучих вод в целом называют одним термином эрозия (по-латыни это значит разъедание). Однако это не вполне правильно, так как можно выделить две формы ее проявления, принципиально отличающиеся друг от друга по своим результатам.
Первая из них — это эрозия, или иначе размыв (линейный размыв). Под этим названием понимается разрушительная работа русловых водных потоков, т. е. временных или постоянных ручьев и рек. Все они стремятся врезать свое русло в поверхность земли на всем протяжении в виде более или менее глубокой рытвины, промоины, оврага. Крупные водные потоки постепенно разрабатывают этим путем обширные и глубокие долины и ущелья. Линейный размыв, или эрозия, стремится, таким образом, расчленить рельеф суши, сделать его более неровным, иногда даже очень неровным, так как речные долины иногда имеют глубину до 1,5—2 тыс. м.
Совсем иной формой проявления разрушительной работы воды является площаднойсмыв, или просто смыв[1]. Под смывом понимают работу воды, стекающей по склонам во время дождей или таяния снегов. Этот временный склоновый сток выражается либо в виде сплошной тонкой пелены воды, движущейся по пологому скату, либо в виде густой сети мелких струек, каждая из которых является как бы миниатюрным ручейком. Каждая струйка стремится вырыть себе маленькую рытвинку, но ее кинетической энергии хватает лишь на то, чтобы врезаться в тонкий разрыхленный выветриванием поверхностный покров на глубину нескольких сантиметров. В связи с этим образующиеся миниатюрные рытвинки расположены очень близко друг к другу, их склоны сходятся в виде узкого гребешка, а постепенное врезание приводит к общему равномерному понижению всей поверхности склона. Благодаря этому смыву подвергаются одновременно обширные площади, и под его влиянием происходит вьполаживание и сглаживание склонов, общее выравнивание поверхности суши, уменьшение ее вертикального расчленения. Иными словами, площадной смыв приводит к прямо противоположным результатам по сравнению с эрозией. Именно поэтому их и следует отличать друг от друга.