Останцы Белой пустыни • Владислав Стрекопытов • Научная картинка дня на «Элементах» • Геология

Белая пустыня, расположенная в восточной Сахаре, в 600 километрах к юго-западу от Каира, — одно из самых красивых и необычных мест в мире. Здесь на небольшой площади около 300 кв. км сосредоточены сотни причудливых природных скульптур, напоминающих грибы, курицу под деревом, кролика, сфинксов, человеческие головы и всё, что сможет придумать ваша фантазия.

Фигуры образовались при выветривании плотных известняков, которые представляют собой спрессованные кальцинированные остатки мельчайших организмов — планктона. Этот планктон обитал в водной толще моря, покрывавшего Сахару в позднем мелу, примерно 80 млн лет назад. Из таких мелкозернистых пород органического происхождения, сложенных скрытокристаллическим кальцитом, во всём мире получают мел. По возрасту они в основном приурочены к меловому периоду, который поэтому и получил свое имя.

После того как море ушло из Сахары и в миоцене (23–5 млн лет назад) пласты известняков оказались на поверхности, началось их выветривание. Первыми в работу включились карстовые процессы. Пока здесь еще было не так сухо, как сейчас, поверхностные воды растворяли, выщелачивали породы, вымывая из них наиболее легкорастворимые минералы — гипс и кальцит. Более стойкий к растворению кварц оставался на поверхности, и его песчинки уносил ветер.

Главную роль в карстовом процессе играет карбонатное растворение, при котором дождевая вода, соединяясь с атмосферным углекислым газом, образует слабую угольную кислоту, взаимодействующую с карбонатом кальция известняка, переводя его в растворимую гидрокарбонатную форму. При этом на поверхности постепенно образуются углубления — карстовые воронки, а внутри, в толще известняков — карстовые пещеры. Со временем воронки расширяются и углубляются, соединяясь с пещерами. На месте провалов появляются ущелья, и в конце концов формируются характерные для карстового ландшафта останцы известняков.

На втором этапе, когда климат стал намного суше, подключился ветер. Обдувая останцы мощными воздушными потоками, насыщенными песком и пылью, он действовал как пескоструйная установка. При этом более мягкие и рыхлые слои и участки породы разрушались быстрее, а более плотные и крепкие — сохранялись. Это так называемое дифференциальное выветривание — разрушение разных видов горных пород с различной скоростью и интенсивностью, которая обусловлена различиями в составе и прочностных свойствах этих пород. Так и сформировались сложные формы рельефа, где слои более прочных или химически более стойких пород выступают над более мягкими и менее стойкими.

Механизмы дифференциального выветривания, которые привели к образованию форм рельефа Белой пустыни, в 2020 году описали египетские и японские геологи. Во время полевых исследований они измерили локальную температуру, влажность и продолжительность солнечного прогрева в разное время года с разных сторон фигур, их геометрические параметры, описали различные профили выветривания, с помощью буровых работ отобрали пробы для определения физико-механических свойств пород. В лабораторных условиях изучили факторы, определяющие подверженность горных пород выветриванию, — текстурные и структурные признаки, минералогический состав, содержание солей, а также геотехнические свойства, такие как пористость и растворимость.

Разделив все крупные останцы на две большие группы — симметричные и асимметричные — ученые выяснили, что у последних пологий склон как правило обращен в восточном направлении, а крутой — в западном. Измерение температуры на разных склонах показало, что на восточной стороне в среднем более высокая температура, более низкая относительная влажность и большая продолжительность солнечного прогрева по сравнению с западной. В итоге с западной стороны породы растрескиваются и разрушаются быстрее. У симметричных же фигур эти параметры со всех сторон примерно одинаковые.

Для мелких форм рельефа главным фактором образования асимметричных фигур, по мнению ученых, был не температурно-влажностный режим, а направление ветра, который выдувает характерные «волны» в пластах плотных массивных известняков.

Большое количество так называемых грибов — массивных фигур на тонких ножках — исследователи объясняют тем, что на приземном уровне ветер несет намного больше песка. Твердость кварца, главного минерала песка — семь по шкале Мооса, а у кальцита, главного минерала известняка, — только три. Поэтому песок выполняет по отношению к известняку роль абразива.

От полного разрушения фантастические фигуры Белой пустыни спасает практически нулевая влажность. При суточных перепадах температур, которые здесь бывают зимой — от 30°C днем до −5°C ночью — вода, попадающая в микротрещины останцов, очень быстро разрушила бы их. В отсутствие же влаги главным фактором выветривания остается ветер с песком. День за днем он непрерывно шлифует известковые скульптуры, доводя их до совершенства.

Фото Владислава Стрекопытова, 2021 год.

Владислав Стрекопытов

от mejor meta

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *