Untitled
advertisement
Procesy endogeniczne SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI 4.6.3. Zjawiska wulkaniczne Zjawiska wulkaniczne jest to ogó∏ zjawisk zwiàzanych z wydobywaniem si´ magmy na powierzchni´ Ziemi. Magma jest to znajdujàcy si´ w g∏´bi Ziemi p∏ynny lub plastyczny stop glinokrzemianów i innych zwiàzków mineralnych wraz z rozpuszczonymi w nich gazami, takimi jak para wodna, dwutlenek w´gla, chlor. Lawà nazywamy p∏ynnà substancj´, która wydosta∏a si´ na powierzchni´ Ziemi z jej wn´trza. Rozmieszczenie wulkanów 60° Katmai Wrangell Hekla Laki 60° Kluczewska Sopka Surtsey Santa Helena Wezuwiusz Stromboli Etna Santorini 30° Mauna Loa Asama Ixtaccihuat Kilauea Paricutun Popocatepeti El Chichon 150° 30° Pinatubo Taal Soufriere 0° Fuji Teide 120° 90° 60° 30° 0° Kamerun 30° 60° 90° Kilimand˝aro Cotopaxi Sangay Misti Prinacota 120° Krakatou Merapi 150° Reunion Aconkagua 30° 0° Tambora 30° Ruapehu Osomo 60° 60° Erebus wulkany wulkany podwodne 0 2000 km m p.p.m. 0 2000 4000 6000 8000 Typy wulkanów Wulkan to miejsce wydobywania si´ z g∏´bi Ziemi na powierzchni´ produktów wulkanicznych (lawy, gazów, popio∏ów, bomb wulkanicznych). szczelinowe w magma wyp∏ywa na powierzchni´ Ziemi szczelinami w rzadka i zasadowa magma powoli rozlewa si´ na du˝ych powierzchniach, tworzàc pokrywy bazaltowe (np. Laki na Islandii czy w przesz∏oÊci historycznej tarcza Dekanu) sto˝kowe Typy wulkanów a) efuzywne (tarczowe) w wyst´pujà w strefach ryftowych, np. Hekla na Islandii i na Hawajach (pióropusze ciep∏a) gdzie rzadka, zasadowa magma z p∏aszcza Ziemi wyp∏ywa na jej powierzchni´, tworzàc niskie sto˝ki wulkaniczne o p∏asko nachylonych zboczach (np. Mauna Loa i Mauna Kea na Hawajach) 65 sto˝kowe Typy wulkanów 66 b) eksplozywne (wyrzucajà gazy, py∏y i popio∏y wulkaniczne) w ze stygnàcej magmy wydostajà si´ gazy, które doprowadzajà do gwa∏townych erupcji w na powierzchni´ Ziemi wydostajà si´ g∏ównie popio∏y, bomby wulkaniczne i gazy w wyst´pujà w strefach subdukcji lub strefach tworzenia si´ geosynklin, gdzie magma pochodzàca ze stopionej skorupy w postaci ognisk wulkanicznych unosi si´ pod powierzchni´ Ziemi w kwaÊna, g´sta magma zatyka komin wulkaniczny, powodujàc gwa∏towne wtórne erupcje (np. Ojos del Salado – 6887 m n.p.m. – najwy˝szy drzemiàcy wulkan na Êwiecie) w wskutek wielokrotnych eksplozji gazowych mo˝e dojÊç do poszerzenia krateru i powstania kaldery (kot∏a); taka rozleg∏a kotlina mo˝e równie˝ powstaç w miejscu dawnego wulkanu po zapadni´ciu si´ ska∏ nad wypró˝nionà komorà magmowà c) stratowulkany (tzw. wulkany mieszane) w gwa∏towne erupcje przeplatane sà spokojnymi wylewami magmy, co powoduje, ˝e sto˝ek wulkaniczny sk∏ada si´ z u∏o˝onych na przemian materia∏ów piroklastycznych (popio∏ów i py∏ów wulkanicznych) oraz warstw zastyg∏ej lawy (np. Etna – 3323 m n.p.m. – najwy˝szy wulkan w Europie; Wezuwiusz – 1281 m n.p.m.) A B C Wulkany: A – tarczowy, B – sto˝kowy eksplozywny, C – stratowulkan Budowa stratowulkanu Podzia∏ wulkanów ze wzgl´du na stan aktywnoÊci drzemiàce lub uÊpione ciàgle lub sporadycznie przejawiajà aktywnoÊç dzia∏a∏y w historycznych czasach, ale od d∏u˝szego czasu nie przejawiajà aktywnoÊci; takie wulkany potrafià si´ uaktywniç nawet po tysiàcach lat uÊpienia wygas∏e czynne SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Litosfera w czasach historycznych nie by∏y aktywne chmury popio∏u warstwy popio∏u i lawy bomby wulkaniczne krater sto˝ek paso˝ytniczy lakolit komora magmowa SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Procesy endogeniczne Produkty wybuchu wulkanu Sta∏e Ciek∏e w py∏y wulkaniczne w popio∏y wulkaniczne (powstajà na nich ˝yzne gleby zwane tufami) w piasek wulkaniczny w lapille – okruchy skalne do 6 cm Êrednicy w bomby wulkaniczne, materia∏ o Êrednicy od kilku do kilkudziesi´ciu cm w g∏azy i bloki skalne o wadze kilku ton w pumeks – porowata ska∏a wulkaniczna Wulkan sto˝kowy (Papua Nowa Gwinea) w lawa kwaÊna – g´sta w lawa zasadowa – rzadka Gazowe w w w w w w w w dwutlenek w´gla tlenek w´gla siarkowodór chlorowodór dwutlenek siarki metan chlor para wodna Kaldera wulkaniczna Armero w Kolumbii zalane b∏otem po erupcji 67 SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Litosfera 68 4.6.4. Zjawiska plutoniczne Zjawiska plutoniczne obejmujà krzepni´cie magmy w skorupie ziemskiej oraz przemiany ska∏ z nià sàsiadujàcych (metamorfizm kontaktowy). W wyniku intruzji magmy wewnàtrz litosfery tworzà si´ nast´pujàce formy plutoniczne: lakolit, batolit, lopolit, fakolit, ˝y∏y pok∏adowe, dajki. Lakolit – lawa wciska si´ pomi´dzy warstwy skalne i zastyga w postaci soczewek; forma u∏o˝enia – zgodnie z warstwowaniem otaczajàcych ska∏ Batolit – nieregularne bloki granitowe o znacznych rozmiarach pod powierzchnià ziemi, powsta∏e z zastyg∏ej magmy Lopolit – intruzje magmy w postaci spodka; u∏o˝enie zgodnie z warstwowaniem otaczajàcych ska∏ Fakolit – drobne intruzje magmy pomi´dzy warstwami ska∏ sfa∏dowanych, zgodne z ich po∏o˝eniem ˚y∏y pok∏adowe (sille) – intruzje magmy tworzàce p∏yty ze ska∏ magmowych, u∏o˝one zgodnie z p∏ytowym rozmieszczeniem ska∏ osadowych Dajki – pionowe ˝y∏y ska∏ magmowych, biegnàce w poprzek ska∏ starszych Procesy endogeniczne SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI 4.6.5. Pionowe ruchy skorupy ziemskiej Pionowe ruchy skorupy ziemskiej obejmujà wznoszenie, obni˝anie i deformacje skorupy ziemskiej. Zaliczamy do nich ruchy: w izostatyczne – zachodzà na obszarach, gdzie zmieni∏ si´ (zwi´kszy∏ lub zmniejszy∏) pionowy nacisk na powierzchni´ litosfery w ruchy epejrogeniczne (làdotwórcze) – zachodzà w starszych cz´Êciach litosfery (blokach kontynentalnych) w górotwórcze (orogeniczne) – zachodzà w strefie zgniatania materia∏u zgromadzonego w obni˝eniach (geosynklinach) na kraw´dzi p∏yt litosfery w deformacje skorupy ziemskiej – obejmujà obszary odleg∏e od zamykanej geosynkliny i dotyczà zmiany pierwotnego uk∏adu ska∏ w skorupie ziemskiej. Ruchy izostatyczne w Sà to powolne, d∏ugotrwa∏e, pionowe ruchy skorupy ziemskiej spowodowane brakiem równowagi grawitacyjnej mi´dzy skorupà ziemskà a plastycznà astenosferà. w Wywo∏ane sà zmianà nacisku z zewnàtrz, na przyk∏ad w wyniku wypi´trzania gór (im wy˝ej wystajà, tym g∏´biej sà zanurzone), erozji, tworzenia si´ lub topnienia pokryw lodowych. kierunek przemieszczania si´ litosfery wgniatanie litosfery wywołane naciskiem làdolodu litosfera po wytopieniu làdolodu powracanie litosfery do pierwotnego po∏o˝enia po ustaniu nacisku làdolód litosfera litosfera astenosfera astenosfera m∏ode, wysokie góry fa∏dowe stare, niskie góry fa∏dowe morze astenosfera morze astenosfera Ruchy izostatyczne 150 100 50 20 0 25 0 Pewne cz´Êci litosfery majà zbli˝onà g´stoÊç, lecz ró˝nà mià˝szoÊç. Obszary gór nie tylko wystajà wy˝ej, ale i sà g∏´biej zanurzone. Obni˝anie wysokoÊci gór na skutek erozji powoduje ich wypychanie przez g´stà astenosfer´ ku górze. Ruchom izostatycznym podlegajà równie˝ obszary Skandynawii i Zatoki Hudsona, przykryte làdolodem w ostatniej epoce lodowej i dzisiaj po jego stopieniu dêwigane przez astenosfer´ do góry (tzw. glaciizostazja). Wiemy, ˝e pó∏nocna cz´Êç Zatoki Botnickiej wznosi si´ rocznie o oko∏o 10 mm, wybrze˝a Szkocji – o 4 mm. Sà te˝ obszary po∏o˝one na kraw´dziach kontynen250 tu, gdzie na skutek nagromadzenia materia∏u osadowego powierzchnia 10 50 0 làdu si´ obni˝a. W ten sposób obni0 ˝ajà swojà wysokoÊç na przyk∏ad: 0 Wyspy Fryzyjskie (o 3,7 mm), wybrze500 km 0 0 500 km ˝e Holandii (od 1 do 26 mm na rok), okolice Wenecji (o 14 mm na rok). Izarytmy jednakowego podnoszenia w ciàgu ostatnich 10 000 lat powierzchni 0 15 Skandynawii i Zatoki Hudsona (w metrach) 69 SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Litosfera Ruchy epejrogeniczne (làdotwórcze) Ruchy górotwórcze w To powolne, d∏ugotrwa∏e, pionowe ruchy skorupy ziemskiej spowodowane naciskiem magmy od wewnàtrz na litosfer´ (ruch magmy wywo∏any jest pràdami konwekcyjnymi). w Powodujà wyginanie kontynentów, wypi´trzanie na ich peryferiach i wkl´Êni´cia w Êrodku. w Nie prowadzà do powstawania gór ani struktur fa∏dowych. w Tworzà struktury wielkopromienne, zwane tarczami, na przyk∏ad w Afryce, wokó∏ wielkich kotlin Kongo i Kalahari, wyst´pujà wypi´trzenia, wywo∏ane uderzeniami magmy, zwanymi strumieniami (pióropuszami) goràca. w W niektórych wydêwigni´ciach wytworzy∏y si´ rozleg∏e doliny ryftowe, np: Wy˝yna Wschodnioafrykaƒska. w Przypuszcza si´, ˝e na obszarach wyniesieƒ ruchy epejrogeniczne sà pierwszym etapem rozpadu kontynentów. Pokrywy bazaltowe i rozmieszczenie geosynklin (przed fa∏dowaniem alpejskim) Syberia 60° Columbia 60° Yellowstone 30° Badania wykazujà, ˝e ska∏y budujàce góry fa∏dowe powstawa∏y w geosynklinach – wielkich pod∏u˝nych obni˝eniach wype∏nianych materia∏em osadowym. Materia∏ ten sk∏ada si´ z u∏o˝onych na przemian piaskowców, margli i ∏upków i zwany jest fliszem. Spotykamy go w cz´Êci zewn´trznej wszystkich gór fa∏dowych. P∏yty litosfery, nachodzàc na siebie, zamykajà g∏´bokie, wype∏nione osadami geosynkliny, co powoduje ich sfa∏dowanie i wyciskanie do góry zgromadzonego materia∏u osadowego. Z niego oraz z intruzji magmowych towarzyszàcych temu procesowi powstajà góry fa∏dowe. 30° Dekan Etiopia 0° 150° 120° 90° 60° 30° Parana 0° Tristan 30° 60° 0 2000 km 30° 60° 90° 120° 150° 0° Etendeka Reunion Karroo Crozet Kerguelen rozmieszczenie geosynklin pokrywy bazaltowe 30° 60° Zamkni´ta geosynklina Rodzaje gór Fragment Alp w fa∏dowe – Powstajà w wyniku zgniatania i fa∏dowania osadów zgromadzonych w geosynklinach lub przesuni´cia p∏aszczowin. – Przyk∏ady: Himalaje, Alpy, Karpaty, Kordyliery, Andy. 70 Góry Sto∏owe w zr´bowe – Powstajà w wyniku pionowego przemieszczania mas skalnych wzd∏u˝ uskoków tektonicznych. – Przyk∏ady: Sudety, Wogezy, Schwarzwald, Dar Fur, Tibesti, Góry Smocze. SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Procesy endogeniczne Deformacje uk∏adu p∏ytowego ska∏ w Ska∏y osadowe w sposób naturalny uk∏adajà si´ warstwami. Starsze warstwy sà ni˝ej, m∏odsze – wy˝ej. w Wierzchnià cz´Êç warstwy nazywamy stropem, dolnà – spàgiem. w Odleg∏oÊç mi´dzy stropem a spàgiem nazywamy mià˝szoÊcià warstwy. w P∏yta – obszar, na którym niezaburzone warstwy skalne zalegajà poziomo na fundamencie krystalicznym. w Platforma – poziome u∏o˝enie warstw skalnych spaczone przemieszczeniami pionowymi, na przyk∏ad ruchami epejrogenicznymi lub wzd∏u˝ uskoków. w Obszar, na którym znajdujà si´ niezaburzone warstwy skalne, ma budow´ p∏ytowà. w W wyniku nacisków i napr´˝eƒ bocznych dochodzi do deformacji p∏ytowego uk∏adu warstw skalnych. Deformacje nieciàg∏e Deformacje nieciàg∏e – ciàg∏oÊç warstw zosta∏a przerwana w wyniku przesuni´ç pionowych. w Uskoki – formy tektoniczne powsta∏e w wyniku p´kni´cia mas skalnych i ich przesuni´cia wzd∏u˝ powsta∏ej powierzchni. w Formy terenu poci´tego uskokami: Zràb tektoniczny – blok skalny odci´ty od otaczajàcych go ska∏ P∏aszczowina uskokami i wyniesiony wzgl´dem sàsiednich bloków. Rów tektoniczny – fragment skozràb tektoniczny rów rupy ziemskiej obni˝ony wzgl´tektoniczny dem sàsiednich bloków. w P∏aszczowina – zespó∏ fa∏dów le˝àcych oderwany od macierzyb stego pod∏o˝a i przesuni´ty nad wet o kilka kilometrów na skutek c e a poziomych nacisków bocznych. Deformacje nieciàg∏e. Typy uskoków: (a) prosty, (b) odwrócony, (c) normalny, (d) nasuwczy, f (e) przesuwczy, (f) obrotowy Deformacje ciàg∏e Deformacje ciàg∏e – ska∏y uleg∏y sfa∏dowaniu, lecz ciàg∏oÊç warstw skalnych nie zosta∏a przerwana. Warstwy fa∏du wygi´te ku górze nazywamy antyklinà (siod∏em), ku do∏owi – synklinà (∏´kiem), a odcinek ∏àczàcy synklin´ z antyklinà – skrzyd∏em. Warstwy skalne nachylone w jednym kierunku i pod niedu˝ym kàtem nazywamy monoklinà. Wulkan Kikhpinych w górach Kamczatki w wulkaniczne – Sà konsekwencjà gwa∏townych erupcji wulkanicznych. Wyrzucany przez wulkany w wielu miejscach materia∏ okruchowy zlepiony magmà mo˝e utworzyç ca∏e masywy gór. – Przyk∏ady: Kilimand˝aro, góry na Kamczatce, w Japonii, na Hawajach, w Polsce masywy: Âl´˝y, Strzegomia, Strzelina. antyklina 1 2 3 synklina 1 – Fa∏d stojàcy, 2 – Fa∏d pochylony, 3 – Fa∏d obalony 71 72 4.7. Procesy egzogeniczne Procesy egzogeniczne (zewn´trzne) zachodzà na powierzchni Ziemi pod wp∏ywem energii zewn´trznej, której êród∏em jest S∏oƒce. Procesy te mogà mieç charakter niszczàcy lub modelujàcy i prowadzà do wyrównania powierzchni Ziemi. WÊród procesów egzogenicznych wyró˝niamy: wietrzenie, czyli zmiany zwi´z∏oÊci ska∏ dokonujàce si´ pod wp∏ywem oddzia∏ywania na nie czynników fizycznych, chemicznych i organicznych; denudacj´ – ca∏oÊç procesów niszczà- cych, polegajàcych na przemieszczaniu pokrywy zwietrzelinowej i obni˝aniu pod∏o˝a skalnego; erozj´, polegajàcà na mechanicznym niszczeniu ska∏ przez przemieszczajàcy si´ materia∏ okruchowy lub wod´, lód, wiatr; ruchy masowe – przemieszczanie zwietrzeliny pod wp∏ywem jej w∏asnego ci´˝aru lub obcià˝enia; akumulacj´ – osadzanie i gromadzenie si´ luênego materia∏u transportowanego przez wod´, lód, wiatr. 4.7.1. Wietrzenie Rodzaj Charakterystyka wietrzenia fizyczne Produktem wietrzenia ska∏ jest zwietrzelina, b´dàca podstawà tworzenia si´ gleb. Wietrzenie nie powoduje zmian rzeêby, ale je przygotowuje. Wyró˝nia si´ wietrzenie fizyczne (mechaniczne), chemiczne i biologiczne. w podstawowymi czynnikami sà dobowe wahania temperatury i woda w nast´pujà zmiany w∏aÊciwoÊci fizycznych ska∏ bez zmiany ich sk∏adu chemicznego w rodzaje wietrzenia fizycznego: a) mrozowe – woda zamarzajàca w szczelinach skalnych zwi´ksza swojà obj´toÊç, powodujàc poszerzanie szczelin lub odrywanie kawa∏ków ska∏; w ten sposób w zimnym klimacie peryglacjalnym zlodowacenia Êrodkowopolskiego powsta∏y go∏oborza w Górach Âwi´tokrzyskich, a w zlodowaceniu po∏udniowopolskim – go∏oborza na Ânie˝ce w Sudetach b) insolacyjne – wzrost temperatury powoduje zwi´kszanie obj´toÊci kryszta∏ów minera∏ów, dlatego pod wp∏ywem intensywnego nagrzewania rozpadajà si´ ska∏y zbudowane z ró˝nych minera∏ów majàcych ró˝ny wskaênik rozszerzalnoÊci cieplnej – jedne minera∏y zwi´kszajà swojà obj´toÊç szybciej, inne wolniej, przez co dochodzi do os∏abienia wiàzaƒ mi´dzyczàsteczkowych i rozpadu ziarnistego ska∏ – gdy ska∏y zbudowane sà z jednego minera∏u, podczas nagrzewania i stygni´cia dochodzi tylko do ∏uszczenia (eksfoliacji) zewn´trznej, nagrzanej warstwy Wietrzenie fizyczne na pó∏nocnym wybrze˝u Bretanii c) p´cznienie materia∏ów ilastych – pod wp∏ywem wody materia∏y ilaste p´czniejà, a odleg∏oÊci mi´dzy nimi si´ zwi´kszajà; przy wysychaniu odleg∏oÊci mi´dzy minera∏ami ilastymi si´ zmniejszajà – zmiana uwilgocenia ska∏ ilastych powoduje poziome przesuwanie minera∏ów, które o siebie trà, powodujàc zmniejszanie Êrednicy ziaren d) krystalizacja minera∏ów w szczelinach skalnych – je˝eli w wàskiej szczelinie skalnej brak jest miejsca do wytworzenia charakterystycznego dla minera∏u uk∏adu krystalicznego, si∏y elektrostatyczne wià˝àce atomy powodujà rozpychanie szczelin i rozkruszanie ska∏; na przyk∏ad pod wp∏ywem krystalizacji soli, kwarcu (kryszta∏ górski) chemiczne SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Litosfera w podstawowymi czynnikami sà: woda, dwutlenek w´gla, azot, tlen w nast´pujà zmiany w∏aÊciwoÊci fizycznych i chemicznych ska∏ w obejmuje nast´pujàce procesy: a) utlenianie (oksydacja) chemiczne – pierwiastek chemiczny ∏àczy si´ z tlenem, w wyniku czego zwiàzki beztlenowe przechodzà w tlenowe (np. siarczki w siarczany) lub zwiàzki s∏abiej utlenione w silniej utlenione, co jest zwiàzane ze zmianà koloru (czarny hematyt w czerwony hematyt); utlenianie ˝elaza naddaje glebie czerwone zabarwienie i jest charakterystyczne dla klimatu suchego b) rozpuszczanie (solucja) polega na przechodzeniu minera∏u do roztworu wodnego – intensywnoÊç rozpuszczania zale˝y od wskaênika rozpuszczalnoÊci, temperatury rozpuszczalnika i powierzchni styku minera∏u z wodà – w wyniku rozpuszczania otrzymujemy: 1) roztwór rzeczywisty – rozpuszczane czàsteczki w wodzie nie sà widoczne go∏ym okiem (np. roztwór soli kuchennej) 2) zawiesin´ – rozpuszczone czàsteczki sà widoczne go∏ym okiem 3) koloid – rozpuszczone czàsteczki tworzà galaretowatà substancj´ c) hydroliza zachodzi pod wp∏ywem wody i powoduje rozpad minera∏ów na cz´Êç zasadowà i kwaÊnà, dotyczy Wietrzenie chemiczne g∏ównie krzemianów i skaleni d) uwodnienie (hydratacja) to proces ∏àczenia niektórych minera∏ów z wodà, po którym nast´puje przejÊcie minera∏u bezwodnego w uwodniony (np. czerwony hematyt po po∏àczeniu z wodà tworzy ˝ó∏ty, mniej zwi´z∏y limonit; anhydryt po po∏àczeniu z wodà daje gips) e) uw´glanowienie (karbonatyzacja), w´glany wapnia w po∏àczeniu z wodà zawierajàcà dwutlenek w´gla przechodzà w ∏atwo rozpuszczalne kwaÊne w´glany wyp∏ukiwane przez wod´ w podstawowym czynnikiem jest obecnoÊç organizmów ˝ywych, np.: – korzenie roÊlin wnikajà w szczeliny ska∏ i poszerzajà je – korzenie roÊlin wydzielajà kwasy organiczne przy kontakcie ze ska∏à, a nast´pnie drà˝à w niej kanaliki powodujàce os∏abienie i rozkruszenie ska∏y – w reakcje chemiczne wchodzà równie˝ kwasy humusowe, b´dàce produktem rozpadu materii organicznej – zwierz´ta ryjà i kopià nory SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Rodzaj Charakterystyka wietrzenia biologiczne Procesy egzogeniczne Wietrzenie biologiczne Zale˝noÊç intensywnoÊci wietrzenia od klimatu Rodzaj fizyczne Klimaty, w których jest du˝a intensywnoÊç wietrzenia du˝a mała biegun suchy ły ciep w strefa klimatów umiarkowanych i oko∏orównikowych oraz typy klimatów morskich i monsunowych wietrzenie fizyczne ny owa iark at Klim biologiczne wietrzenie biologiczne um ny chemicz- w strefa umiarkowana – szczególnie w lecie i na ne obszarach zbudowanych ze ska∏ wapiennych w oko∏orównikowa przez ca∏y rok w klimat morski i monsunowy w porze deszczowej intensywnoÊç wietrzenia wietrzenie chemiczne zim w subpolarny i umiarkowany; szczególnie kiedy temperatury wahajà si´ w okolicach 0°C (zima) w zwrotnikowy i podzwrotnikowy suchy; szczególnie na pustyniach ogromny skok temperatury mi´dzy dniem (+80°C) a nocà (–5°C) powoduje szybki rozpad ska∏ IntensywnoÊç ró˝nych rodzajów wietrzenia wilgotny nik r ów 73 SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Litosfera 4.7.2. Procesy erozyjne na stoku Ruchy masowe zwane te˝ grawitacyjnymi powstajà na skutek oddzia∏ywania si∏y ci´˝koÊci na masy skalne. Ruchy te mogà przebiegaç bardzo powoli, lub gwa∏townie, w ciàgu kilku sekund. G∏ównà przyczynà ruchów masowych sà zmiany spoistoÊci ska∏ na skutek wietrzenia, trz´sieƒ, nasycenia wodà czy podcinania przez wod´ oraz dzia∏alnoÊci cz∏owieka. Ruchy te mogà przybieraç ró˝nà postaç: odpadania, obrywania, osuwania, sp∏ukiwania, sp∏ywania, spe∏zywania. Odpadanie Odpadanie to proces, podczas którego obluêniony przez wietrzenie materia∏ w postaci ziaren, okruchów, bloków odpada od stromych Êcian skalnych, zsuwa si´ i gromadzi u ich podnó˝a, gdzie tworzy nieregularne ha∏dy piargowe lub regularne sto˝ki usypiskowe (piargi). Przemieszczajàce si´ od∏amki skalne i materia∏ niesiony okresowo sp∏ywajàcà wodà ˝∏obià pod∏u˝ne rynny, zwane ˝lebami. ˝leb sto˝ek usypiskowy Sto˝ek usypiskowy (piarg) Obrywanie Obrywanie polega na odrywaniu od stromych Êcian du˝ych bloków skalnych i ich przemieszczaniu. Proces ten ró˝ni si´ od odpadania wielkoÊcià materia∏u. W Tatrach bloki skalne chaotycznie nagromadzone u podnó˝a stoków mogà dochodziç do 30 m Êrednicy (Dolina Wantule). Zarówno w odpadaniu, jak i obrywaniu materia∏ skalny przynajmniej cz´Êç drogi pokonuje w powietrzu. Obryw skalny Osuwanie Osuwiskiem nazywamy miejsce szybkiego przesuwania si´ zwietrzeliny po stoku. Ze wzgl´du na rodzaj osuwanego materia∏u osuwiska dzielimy na ziemne, zwietrzelinowe, skalne. W Karpatach fliszowych powszechne sà g∏´bokie osuwiska skalne, spotykane na stokach Skrzycznego, Babiej Góry i Pilska. Osuwiska zwietrzelinowe 74 z kolei zajmujà wielkie powierzchnie, ale sà p∏ytkie. nisza j´zor Osuwisko Spe∏zywanie Spe∏zywanie jest powolnym procesem zachodzàcym na du˝ych powierzchniach o niewielkim nachyleniu (3°–6°). Poza si∏à ci´˝koÊci g∏ównym czynnikiem tego procesu jest nasycenie gruntu (ska∏) wodà. W klimacie umiarkowanym spe∏zywanie jest zwiàzane z okresami intensywnych opadów lub tajania Êniegu i odmarzania gruntu. W pierwszym przy- padku strefa poÊlizgu tworzy si´ mi´dzy warstwà suchà i nawilgoconà, w drugim – na styku odmarzni´tego i zamarzni´tego gruntu. W klimacie subpolarnym powolne p∏yni´cie zwietrzeliny przy bardzo du˝ym nawilgoceniu w okresie lata nosi nazw´ soliflukcji. Oznakami spe∏zywania gruntu sà pochylone drzewa i s∏upy energetyczne. Spe∏zywanie i jego skutki Sp∏ukiwanie Sp∏ukiwanie zachodzi pod wp∏ywem dzia∏alnoÊci wody opadowej sp∏ywajàcej po stokach. Na jego nat´˝enie ma wp∏yw rodzaj pod∏o˝a, kàt nachylenia stoków, ich pokrycie roÊlinnoÊcià i nat´˝enie deszczu. Najintensywniej proces ten zachodzi na obszarach suchych i pó∏suchych. Po sporadycznych ulewach ca∏y opad sp∏ywa po stokach (czemu sprzyja brak roÊlinnoÊci i gruba warstwa pokrywy zwietrzelinowej). Powstajà wtedy rozleg∏e doliny okresowych rzek, zwane wadi lub uedy. Sp∏ywanie ne, o nierównym spadku, wytworzone w materiale piaszczysto-gliniastym; na ich stromych, niejednokrotnie zalesionych stokach cz´sto biorà poczàtek rzeki; b) wàdo∏y – p∏ytkie podmok∏e dolinki o stromych zboczach, wyst´pujà na obszarach ∏àkowych. Tworzà si´ w wyniku przekszta∏cenia i pog∏´bienia debr przez wody deszczowe; c) wàwozy – suche, g∏´bokie doliny o urwistych zboczach liczàcych do kilkudziesi´ciu, a nawet 100 m wysokoÊci, szczególnie licznie powstajà na obszarach lessowych; Powstawanie wàwozu Wadi Do form utworzonych w klimacie umiarkowanym przez sp∏ywajàce wody opadowe nale˝à: a) debrze (debry) – g∏´bokie wci´cia dolinne, V-kszta∏t- d) parowy – suche doliny o szerokim, p∏askim dnie i stromych utrwalonych przez roÊlinnoÊç zboczach, powstajà z przeobra˝enia wàwozów lub debr. Parów Sp∏ywanie to gwa∏towny ruch masowy polegajàcy na przemieszczaniu luênych utworów nasiàkni´tych wodà (sp∏ywy i potoki b∏otne). Sp∏yw b∏otny SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Procesy egzogeniczne SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Litosfera 76 4.7.3. Rzeêbotwórcza dzia∏alnoÊç wiatru Procesy eoliczne to rzeêbotwórcza dzia∏alnoÊç wiatru. Obejmujà one szczególnie obszary pustynne oraz zwydmione, piaszczyste powierzchnie, w tym równiny sandrowe, piaszczyste wybrze˝a morskie, terasy rzeczne i pradoliny. IntensywnoÊç procesów eolicznych zale˝y od: w charakteru pod∏o˝a: rodzaju ska∏ budujàcych pod∏o˝e i jego nachylenia oraz nawilgocenia; w klimatu: najintensywniej zachodzà w klimatach suchych, najs∏abiej w wilgotnych; w stopnia pokrycia szatà roÊlinnà – im jest on mniejszy tym procesy silniejsze; w si∏y wiatru, cz´stoÊci jego wyst´powania i kierunku wiania; w dzia∏alnoÊci cz∏owieka, np. wycinania lasów, osuszania terenów, uprawy roÊlin (w fazie siewu gleba pozbawiona jest roÊlinnoÊci). Grzyb skalny Niszczàca dzia∏alnoÊç wiatru Przejawia si´ jako deflacja i korazja. w Deflacjà nazywamy wywiewanie czàstek mineralnych. Zachodzi ona tam, gdzie znajduje si´ ods∏oni´ty drobnoziarnisty materia∏ skalny. Deflacja ustaje, gdy materia∏ ten zostanie okryty skorupà pustynnà, brukiem deflacyjnym lub roÊlinnoÊcià albo zostaje wywiany. W wyniku dzia∏ania deflacji zostajà utworzone nast´pujàce formy: Formy deflacyjne rynny deflacyjne – ma∏e (o d∏ugoÊci do 1 km i g∏´bokoÊci kilkunastu metrów) zag∏´bienia w materiale piaszczystym o wyd∏u˝onym kszta∏cie misy deflacyjne – zag∏´bienia bardziej rozleg∏e ni˝ rynny, o owalnym kszta∏cie, si´gajàce cz´sto do poziomu wód gruntowych; gdy ich dno znajduje si´ poni˝ej wód gruntowych, tworzà depresje deflacyjne, np. depresje szotów (szoty – s∏one jeziora w p∏n. cz´Êci Sahary) bruk deflacyjny – pokrywy z∏o˝one z grubszych okruchów skalnych, przykrywajàce i zabezpieczajàce materia∏ piaszczysty przed wywianiem ostaƒce deflacyjne – piaszczyste pagóry o stromych zboczach powsta∏e na skutek nierównomiernego wywiewania, na wierzchu cz´sto umocnione roÊlinnoÊcià w Korazja zachodzi tam, gdzie luêny materia∏ transportowany przez wiatr napotyka sterczàce ponad powierzchni´ ska∏y. Niesiony materia∏ (najcz´Êciej piasek) uderza o ska∏y i szlifuje je, nadajàc im ró˝ne formy. Formy korazyjne wyg∏ady eoliczne – powierzchnie skalne oszlifowane przez wiatr; w miejscach silniej szlifowanych tworzà si´ zag∏´bienia, w s∏abiej szlifowanych powstajà garby bruzdy korazyjne – wàskie zag∏´bienia o wyd∏u˝onym kszta∏cie, oddzielone wysokimi (do 2 m wysokoÊci), ostrymi grzbietami, zwanymi jardangami graniaki – kamienie oszlifowane piaskiem niesionym przez wiatr, z wyraênie zaznaczonymi kraw´dziami grzyby skalne – zw´˝one u podstawy i szerokie w czapie ska∏y; fragmenty ska∏ po∏o˝one tu˝ przy powierzchni ziemi sà mocniej szlifowane przez piasek, ni˝ znajdujàce si´ wy˝ej Dzia∏alnoÊç budujàca wiatru Polega na sk∏adowaniu (akumulowaniu) luênego materia∏u przenoszonego przez wiatr. Powstajà wówczas nast´pujàce formy akumulacyjne: Formy akumulacyjne zmarszczki eoliczne wydmy ciàgi wydmowe pod∏u˝ne poprzeczne pojedyncze gwiaêdziste barchany Zmarszczki eoliczne (ripplemarki) – drobne fa∏dki (do kilku centymetrów wysokoÊci) na powierzchni piaszczystej, u∏o˝one prostopadle do kierunku wiatru. Wydmy to piaszczyste wzniesienia usypane przez wiatr; ich stoki dowietrzne sà ∏agodnie nachylone, zawietrzne – strome. Stok dowietrzny Stok zawietrzny ° –12 10 33 –3 4° Przekrój przez wydm´ Zmarszczki eoliczne paraboliczne SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Procesy egzogeniczne SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Litosfera Rodzaje wydm Barchany powstajà na obszarach pustynnych z suchego materia∏u piaszczystego, ramiona barchanów zwrócone sà zgodnie z kierunkiem wiatru; szybciej przemieszcza si´ piasek w miejscu, gdzie jest go mniej i jest bardziej przesuszony. Wydmy paraboliczne powstajà na obszarach, gdzie wody podziemne le˝à stosunkowo p∏ytko i nawilgacajà piasek od do∏u; ramiona wydm parabolicznych (cz´sto poroÊni´te roÊlinnoÊcià) zwrócone sà przeciwnie do kierunku wiatru; szybciej przemieszcza si´ warstwa mniej wilgotna, po∏o˝ona wy˝ej. Ciàgi wydmowe pod∏u˝ne i poprzeczne majà postaç d∏ugich piaszczystych wa∏ów; pod∏u˝ne sà u∏o˝one zgodnie z kierunkiem wiatru, poprzeczne – prostopadle do kierunku wiatru. Ciàgi wydmowe gwiaêdziste o wielu ramionach, powstajà na obszarach o zmiennym kierunku wiatrów. kierunek wiatru Barchany w Peru Wydma pod∏u˝na w S∏owiƒskim Parku Narodowym wydma pod∏u˝na kierunek wiatru wydma paraboliczna wydma gwiaêdzista barchan wydma poprzeczna Typy wydm Pustynie Pustynie to krainy pozbawione pokrywy roÊlinnej (lub z bardzo rzadkà roÊlinnoÊcià), z ubogim Êwiatem zwierz´cym. w Ich cechà jest niedostatek wody w powierzchniowych warstwach gruntu. w Bardzo cienka lub zupe∏ny brak gleby. w Opady wynoszà Êrednio poni˝ej 250 mm na rok i sà bardzo nieregularne. w Po d∏ugich okresach suszy pojawiajà si´ gwa∏towne, kilkudniowe ulewy. w Pustynie powstajà w klimacie zwrotnikowym, podzwrotnikowym lub umiarkowanym, gdzie pa- 78 rowanie znacznie przewy˝sza opady: na obszarach zwrotnikowych zwiàzane sà z zst´pujàcymi masami powietrza, na obszarach podzwrotnikowych z suchymi wiatrami kontynentalnymi, na obszarach umiarkowanych wyst´pujà w cieniu opadowym. w Tereny pustynne zajmujà 23% powierzchni làdów. W Australii pustynie zajmujà 45% powierzchni, w Afryce – 30%, w Azji – 26% (w tym na pó∏wyspie Arabskim 95%), w Ameryce Pó∏nocnej – 10%, w Ameryce Po∏udniowej – 8%, w Europie – mniej ni˝ 1%. SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Procesy egzogeniczne Rodzaje pustyƒ kamieniste (hamada) – bloki skalne poci´te wadi (uedy), czyli suchymi dolinami okresowych rzek; bloki podlegajà szlifowaniu, a piasek i ˝wir wywiewane sà przez wiatr; w szczelinach skalnych wyst´pujà kolczaste zaroÊla – przyk∏ad: Al-Hamada (Libia) ˝wirowe (serir) piaszczyste (erg) pylaste (takyr) – drobne kamienie i ˝wir pochodzàce z wietrzenia i nanosów rzecznych, zwykle barwy czerwonej – przyk∏ad: Pustynia Gibsona (Australia) – piaski lotne z licznymi wzniesieniami w postaci ruchomych wydm – przyk∏ad: Wielki Erg (p∏n. Sahara) – osady ilaste przyniesione przez wiatr lub rzeki okresowe; w czasie suszy i∏ ulega silnemu sp´kaniu; odparowujàca woda powoduje wytràcanie wapieni, gipsu, soli; po deszczach pustynia zmienia si´ w trz´sawisko – przyk∏ad: Wy˝yna Iraƒska Rozmieszczenie pustyƒ zale˝nie od strefy klimatycznej w strefa zwrotnikowa: Mojawe (1), Sonora (2), Chihuahua (3), Atacama (4), Sahara (5), Al-D˝uf (6), Wielki Erg (7), Al-Hamada (8), Libijska (9), Arabska (10), Nubijska (11), Kalahari (12), Namib (13), Syryjska (14), Wielki Nefud (15), Rub al Chali (16), Thal (17), Thar (18), Wielka Pustynia Piaszczysta w Australii (19), Gibsona (20), Simpsona (21), Wiktorii (22), Gila (23) w strefa podzwrotnikowa sucha: Wielka Pustynia Piaszczysta w USA (24), Wielka Pustynia S∏ona (25), Lota (26), Takla Makan (27), A∏aszan (28) w strefa umiarkowana: Pustynia Wy˝yny Patagoƒskiej (29), Kyzy∏-Kum (30), Kara-Kum (31), Mujun-Kum (32), Gobi (33) 14 24 25 32 2 3 150° 0° 60° 31 1 30° 28 30 60° 120° 90° 60° 30° 4 30° 789 6 5 10 11 0° 26 27 18 30° 60° 29 15 60° obszary o opadach poni˝ej 250 mm rocznie 0 30° 90° 20 19 13 12 17 33 120° 150° 0° 21 30° 16 22 23 60° 2000 km obszary o opadach 250–500 mm rocznie Rozmieszczenie pustyƒ na Ziemi 79 SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Litosfera 4.7.4. Zjawiska krasowe Zjawiska krasowe to ogó∏ procesów i zjawisk towarzyszàcych rozpuszczaniu ska∏ wapiennych, gipsowych i soli przez wod´ wzbogaconà dwutlenkiem w´gla. Woda zawierajàca rozpuszczony dwutlenek w´gla ma du˝à ∏atwoÊç rozpuszczania wy˝ej wymienionych ska∏. Dwutlenek w´gla pobierany jest z: w powietrza – stanowi on Êrednio 0,03% jego masy, w procesu fotosyntezy – 1 ha lasu wydziela 500 kg dwutlenku w´gla w ciàgu godziny, w pokrywy roÊlinnej ˝yjàcej, obumierajàcej i rozk∏adajàcej si´, w pokrywy humusowej – kilka mld. bakterii ˝yjàcych w 1m3 gleby wydziela w ciàgu godziny do 5 kg CO2, w z pod∏o˝a skalnego ZdolnoÊç rozpuszczania przez wod´ dwutlenku w´gla jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury wody. Im woda cieplejsza, tym s∏abiej rozpuszcza dwutlenek w´gla; im ch∏odniejsza – tym lepiej. Proces rozpuszczania polega na zamianie w´glanu wapnia przy udziale wody i dwutlenku w´gla w ∏atwo rozpuszczalny dwuw´glan (kwaÊny w´glan) wapnia, który w dalszym etapie jest wyp∏ukiwany. CaCO3 + CO2 + H2O = Ca (HCO 3)2 Kras jest formà powierzchni Ziemi powsta∏à na skutek procesów krasowych. Nazwa ich pochodzi od nazwy p∏askowy˝u w Górach Dynarskich. Formy krasu powierzchniowego ˚∏obki krasowe – bruzdy utworzone przez sp∏ywajàcà stru˝kami wod´. Pomi´dzy ˝∏obkami znajdujà si´ ˝ebra krasowe. Lejki krasowe – zamkni´te zag∏´bienia o Êrednicy kilku metrów utworzone na powierzchni Ziemi w wyniku wpadajàcej do szczeliny wody, a tak˝e zapadni´cia si´ stropów jaskiƒ. Ostaƒce krasowe – izolowane wyniesienie b´dàce pozosta∏oÊcià odporniejszych ska∏ wapiennych (mogà mieç postaç maczug i iglic) Ospa krasowa – drobne zag∏´bienia skupione na niewielkiej przestrzeni. ˝∏obki ˝ebra ˝∏obki wàwóz ponor lejek krasowy Dolina krasowa – znaczne zapadni´cie terenu o wyd∏u˝onym kszta∏cie i wyrównanym dnie. Uwa∏y – rozleg∏e zag∏´bienia powsta∏e z po∏àczenia kilku lejków krasowych. Poljo – rozleg∏a kotlina powsta∏a przez po∏àczenie kilku uwa∏ów; polja wyst´pujà w Górach Dynarskich. Mogoty – kopulaste wzniesienia wypreparowane ze ska∏ wapiennych, wystajàce ponad powierzchni´ zrównania; wyst´pujà w po∏udniowych Chinach. Ponor – miejsce, gdzie rzeka wp∏ywa pod powierzchni´ ziemi. Wywierzysko – êród∏o krasowe charakteryzujàce si´ bardzo obfitym wyp∏ywem wody na powierzchni´ ziemi. Trawentyny – formy krasu powierzchniowego lub podziemnego; martwica wapienna wokó∏ ciep∏ych êróde∏. komin komin jaskinia szata naciekowa wywierzysko Formy krasu powierzchniowego i podziemnego 80 Mogoty w Zatoce Phang-Nga SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Procesy egzogeniczne Formy krasu podziemnego Studnie i kominy krasowe – pionowe szczeliny, którymi woda opadowa wp∏ywa pod powierzchni´ ziemi. Korytarze, jaskinie, groty – poziomo u∏o˝one, szerokie, wyp∏ukane przez wody p∏ynàce pod powierzchnià ziemi szczeliny, cz´sto majàce kilka poziomów. Pieczary – rozleg∏e komory powsta∏e w miejscach ∏àczenia si´ korytarzy z lejkami krasowymi. Komnaty, sale – obszerne, puste przestrzenie pod powierzchnià ziemi powsta∏e w miejscu ∏àczenia si´ kilku korytarzy. Stalaktyty – wiszàce na stropach jaskiƒ naciekowe sople, zbudowane z w´glanu wapnia. Stalagmity – nacieki w postaci iglic tworzàce si´ na dnie jaskini. Stalagnat (kolumna) – pionowa forma, powsta∏a przez po∏àczenie stalaktytu ze stalagmitem. Makarony – d∏ugie, cienkie, rurki wiszàce na stropach jaskiƒ. Draperie – nacieki w kszta∏cie firanek i zas∏on, zwisajàce ze stropów jaskiƒ. Galerie – pó∏ki skalne na Êcianach jaskiƒ. Nacieki – osad wapienny na Êcianach jaskiƒ powsta∏y na skutek wytràcania w´glanu wapnia z odparowujàcej wody; obecnoÊç zwiàzków metali powoduje jego zabarwienie (np. ˝elazo barwi na kolor czerwony, miedê – na zielony, cynk – na niebieski). Per∏y jaskiniowe (pizolity) – najcz´Êciej kalcytowe kuleczki o Êrednicy kilku mm tworzàce si´ w wype∏nionych skapujàcà wodà miseczkach martwicowych. Jaskinie w Polsce W Polsce najwi´kszà jaskinià jest Wielka Ânie˝na w Tatrach Zachodnich, o g∏´bokoÊci 824 m i d∏ugoÊci 22 km. W Polsce znajduje si´ 28 jaskiƒ o d∏ugoÊci ponad 500 m. Wi´kszoÊç z nich wyst´puje w Tatrach, trzy na Wy˝ynie Krakowsko-Cz´stochowskiej, po dwie w Sudetach i Górach Âwi´tokrzyskich, jedna w Beskidach. Pozosta∏e rejony wyst´powania jaskiƒ to Pieniny i Niecka Nidziaƒska. 1 – stalaktyty 2 – stalagmity 7 3 – stalagnat 4 – draperie 5 – komin 6 – lejki krasowe 7 – wywierzysko Przekrój przez jaskini´ Stalagmity 14° 16° Stalaktyty 18° 20° 22° 24° Mechowo 54° 54° Inowroc∏aw 52° 50° m n.p.m. 2500 2000 1500 1000 700 500 300 200 100 0 depresja 20 50 100 m p.p.m. 52° ¸ódê W´˝e Radochów Sokole Góry Zielona Góra 0 50 16° Raj Skorocice Ojców Wierzchowska Górna Wieliczka Salmopol Mroêna Wlk. Ânie˝na Wlk. Lodowa Wlk. Litworowa jaskinie i groty 50 Wybrane jaskinie w Polsce 56 4 3 2 1 100 km 18° 20° 50° 22° 81 SYSTEM PRZYRODNICZY ZIEMI Litosfera Bardziej znane jaskinie i groty w Polsce Obiekt Województwo Wielka Ânie˝na Dolina KoÊcieliska – Tatry ma∏opolskie Wielka Litworowa Dolina KoÊcieliska – Tatry ma∏opolskie Lodowa Dolina KoÊcieliska – Tatry ma∏opolskie Mroêna Dolina KoÊcieliska – Tatry ma∏opolskie Groty Kryszta∏owe Inowroc∏aw kujawsko-pomorskie Jaskinia Niedêwiedzia Kletno dolnoÊlàskie Grota Piaskowcowa Mechowo pomorskie Jaskinia ¸okietkowa Ojców ma∏opolskie Jaskinia Olsztyƒska (Sokole Góry) Olsztyn Êlàskie Jaskinia Radochowska Radochów dolnoÊlàskie Jaskinia Malinowska Salmopol Êlàskie Jaskinia Skorocicka Skorocice Êwi´tokrzyskie jaskinie w rezerwacie W´˝e W´˝e ∏ódzkie Grota Kryszta∏owa Wieliczka ma∏opolskie Jaskinia Wierzchowska Górna Ojców ma∏opolskie Jaskinia Raj Zgórsko Êwi´tokrzyskie jaskinie wÊród ska∏ek Zielona Góra Êlàskie èród∏o: Tablice geograficzne, Warszawa 2004 CIEKAWOSTKA Najwi´ksze jaskinie Najg∏´bszà jaskinià na Êwiecie jest Jaskinia Wronia (Voronya, Krubera) w Gruzji. Ma g∏´bokoÊç 1830 m (inne êród∏a podajà 2080 m). Najd∏u˝sze jaskinie to Jaskinia Mamucia w USA (ok. 580 km d∏ugoÊci) oraz Jaskinia Optymistyczna na Ukrainie (214 km). Jednà z najbardziej znanych na Êwiecie jaskiƒ jest Lascaux we Francji, gdzie znajdujà si´ s∏ynne malowid∏a naskalne wykonane ok. 17 000 lat temu. Jaskinia Mamutowa 82 MiejscowoÊç
