Эоловая седиментация из ковров волочения
Основы изучения песчаных дюн были заложены в классической работе Бэгнолда. Среди других значимых работ по физике эоловой транспортировки песков можно отметить работы Уиллиамса, Оуэна и Уилсона.
В этих работах было показано, как частицы осадка, обдуваемые ветром, скользят и подпрыгивают, подобно частицам в воде. Алевритовые и глинистые частицы выдуваются из ковра влекомого материала и выносятся в виде пылевых облаков. Определения пороговой скорости, необходимой для того чтобы зерно пришло в движение, показали, что как и при водной транспортировке, пороговая скорость возрастает с увеличением размера частиц. При усиливающемся ветре сначала начинают перемещаться частицы кварца диаметром около 0,1 мм (топкий песок). Для того чтобы пришли в движение алевритовый и глинистый осадки, требуются такие же большие скорости ветра, какие необходимы для перемещения мелко-среднезернистого песка. Это явление аналогично эффекту Хьюлстрома, описывающему движение частиц в водных потоках.
Зависимость между морфологией осадка и скоростью ветра не изучалась столь детально как для водного потока, для которого определены зависимости особенностей строения осадка от режима потока.
Знаки ряби, дюны и плоская форма слоев — все это обычно для морфологии эоловых песчаных отложений. Наблюдения показали, что знаки ряби вырабатываются ветром как на дюнах, так и на плоских слоях при песчаных штормах, поскольку могут быть преобразованы ветровым выносом материала.
Почти не изучены факторы, контролирующие площадное распределение песчаных равнин и полей песчаных дюн, или песчаных морей. Однако были проведены исследования для разработки модели, которая связывала бы скорость ветра и его направление с основными путями миграции песка.
Особое внимание было уделено геометрии и генезису песчаных дюн. Можно выделить четыре главных типа песчаных дюн.
Наиболее выразительные песчаные дюны — это барханы, или дюны серповидной формы. В плане они имеют дуговидную форму, выпуклую в направлении преобладающих ветров, с двумя рогами, направленными по ветру. Они имеют крутой склон с подветренной вогнутой стороны (фиг. 68, А). Барханы встречаются в изолированном виде или в виде скоплений по окраинам песчаных морей. Обычно они покрывают поверхности илистых плайя или зернистых дефляционных равнин. Это наводит на мысль о том, что серповидные дюны образуются там, где песок поставляется кратковременно. Эти дюны представляют собой транспортируемые осадки, а не осаждаемые. Маловероятно, чтобы они часто сохранялись в геологической колонке.
Второй тип дюн — это звездчатый, пирамидальный, или маттерхориский (фиг. 68, Б). Они сложены рядом изогнутых, резких, выступающих песчаных гряд, сливающихся вместе в высокий пик, с которого ветер часто поднимает песок в воздух, и дюна как бы курится. Высота таких дюн иногда достигает нескольких сотен футов. Они часто образуются у границы песчаных морей и джебелей, что заставляет предполагать, что их образование обязано взаимодействию ветровых потоков с устойчивыми формами рельефа. Однако они также развиты (очевидно незакономерно) совместно с дюнами других типов.
Третий тип дюн — продольные, или копьевидные (фиг. 68, В). Это протяженные, маломощные песчаные дюны с резко выраженными срединными грядками. Отдельные дюны могут прослеживаться на расстояния до 200 км; они незакономерно сливаются с соседними дюнами в направлении ветра. Они имеют высоту до 50 м и отстоят одна от другой на расстоянии 1 или 2 км.
Простые по общей морфологии продольные дюны часто осложняются более мелкими паразитными формами. Иногда эти формы представлены закономерно распределенными звездчатыми дюнами, разделенными протяженными пологими седловинами, или вложенными поперечными дюнами с крутыми подветренными склонами.
Продольные дюны встречаются на галечниковых дефляционных равнинах и на песчаных покровах. Генезис продольных дюн рассматривали Бэгнолд, Ханна и Фолк. Исследователи соглашаются в том, что эти дюны образуются из спиральных вихрей потока при однонаправленном ветре.
Четвертый тип эоловых дюн — поперечные. Для этих дюн характерно прямолинейное простирание или слабо искривленное с гребнями, причем дюны расположены строго перпендикулярно к среднему направлению ветра (фиг. 68, Г). Их крутые осыпающиеся склоны, расположены с подветренной стороны. Поперечные дюны редко встречаются на дефляционных поверхностях. Обычно они скучиваются, взбираясь на тыловую сторону последующих дюн с подветренной стороны. Это особенно заставляет предполагать, что поперечные дюны представляют собой такие эоловые тела, в которых песок действительно отлагается. Дюны трех других типов, по-видимому, представляют собой в основном только транспортные формы. Эти выводы основываются на данных многолетних кругосветных путешествий, а также и через Аравийскую и Сахарскую песчаные пустыни.
Большое внимание уделялось исследованию внутреннего строения дюн.
В дюнах, покрытых знаками ряби, и в низких субаквальных дюнах мощность передовых слоев, отлагающихся в конечном итоге, не намного меньше высоты дюн. Эта ситуация не всегда применима к эоловым дюнам. Имеющиеся наблюдения в действительности не наводят на мысль о том, что дюны высотой 50 м всегда состоят из единого тела той же самой высоты. Во многих дюнах, которые были разрыты бульдозерами и рассечены траншеями, видно, что они слагаются серией слоев различной высоты. Индивидуальные слои разделяются эрозионными поверхностями или слоями ровнослоистых или наклоннослоистых песков. Это гетерогенное напластование отражает эрратические вариации в общей морфологии дюн. Поперечно-слоистые (косослоистые) пески отлагались на подветренных мигрирующих осыпающихся склонах, а слои с субгоризонтальной слоистостью отлагались на пологих тыловых склонах дюн.
Эти особенности строения характерны главным образом для серповидных и поперечных дюн. В куполообразных дюнах в песках Уайт Нейшионал Монумент действительно видны слои, соответствующие дюнам высотой до 10 м.
Продольные дюны сложены сложнопостроенными передовыми слоями, которые падают перпендикулярно по отношению к преобладающему направлению ветра.
Для дюн вполне обычны явления почти одновременной деформации пластов. Эта деформация заключается в образовании трещин и оползней, а также различных складок.
В заключение можно отметить, что эоловые отложения влекомого глатериала во многом сходны с отложениями влекомого материала водных потоков. Сходство здесь наблюдается как в способах переноса зерен, так и в морфологии отложений. Еще предстоит многое сделать в изучении факторов, которые контролируют морфологию эоловых дюн и их изменчивое внутреннее строение.
