Осыпь - Scree

Талус внизу Гора Ямнуска, Альберта, Канада.

Осыпь это коллекция сломанных камень фрагменты в основании скалы, гора скалы, вулканы или же плечи долины накопленный периодическими камнепад с соседних скал. Формы рельефа, связанные с этими материалами, часто называют осыпи или же каменистые скопления. Отложения талусов обычно имеют вогнутую вверх форму, где максимальный наклон соответствует угол естественного откоса среднего обломки размер частицы. Осыпь - это подкатегория более широкого класса обломков коллювий: любое скопление рыхлых рыхлых отложений у подножия склонов. Точное определение осыпи в первичной литературе несколько смягчено и часто совпадает как с осыпью, так и с коллювием.[1] Коллювий - это отложения, образующиеся практически любым способом и переносимые вниз по склону под действием силы тяжести; Осыпь относится к более крупным блокам и фрагментам породы, перенесенным вниз по склону.

Период, термин осыпь исходит из Древнескандинавский срок для оползень, skriða,[2] в то время как срок осыпь - французское слово, означающее склон или набережную.[3][4]

На большой высоте Арктический и субарктический регионы, склоны осыпей и осыпи обычно прилегают к холмам и речным долинам. Эти крутые склоны обычно начинаются с поздних времен.Плейстоцен перигляциальный процессы.[5] Известные осыпи в Северной Америке включают Ледяные пещеры в Национальная зона отдыха Белые скалы в южном Вермонте и Ледяная гора в восточной части Западной Вирджинии[6] в Аппалачи. Осыпи наиболее распространены в Пиренеи, Альпы, Варискан, Апеннин, Орокантабрийский и Карпаты, Пиренейский полуостров, и Северная Европа.[7]

Формирование

Шишки талуса на северном берегу Исфьорд, Свальбард, Норвегия.

Образование осыпей и осыпей является результатом физико-химических воздействий. выветривание действуя на скале, и эрозионные процессы транспортировка материала по склону.

Выделяют пять основных этапов эволюции осыпных склонов: (1) накопление, (2) консолидация, (3) выветривание, (4) вторжение растительности и, наконец, (5) деградация склонов.

Склоны осыпей образуются в результате скопления рыхлых, крупнозернистый материал. Однако в пределах самого склона осыпей обычно наблюдается хорошая сортировка наносов по размеру: более крупные частицы быстрее накапливаются на дне склона.[8] Цементация происходит как мелкозернистый материал заполняет промежутки между мусором. Скорость закрепления зависит от состава откоса; глинистый компоненты будут связывать мусор быстрее, чем Сэнди ед. Должен выветривание опережая поступление осадка, растения могут пустить корни. Корни растений уменьшаются сплоченный силы между крупными и мелкими компонентами, ухудшающие уклон.[9] Преобладающие процессы, которые деградировать склон скалы во многом зависит от регионального климат (см. ниже), но также от термических и топографических напряжений, определяющих материал материнской породы. Примеры доменов процессов включают:

Физические процессы выветривания

Образование осыпей обычно связывают с образованием льда на склонах горных скал. Наличие суставы, переломы, и другие неоднородности в каменной стенке могут позволить осадки, грунтовые воды, и поверхностный сток течь сквозь скалу. Если температура упадет ниже точки замерзания жидкости, содержащейся в породе, например, в особенно холодные вечера, эта вода может замерзнуть. Поскольку вода при замерзании расширяется на 9%, она может создавать большие силы, которые либо создают новые трещины, либо заклинивают блоки в неустойчивое положение. Для этого могут потребоваться специальные граничные условия (быстрое замерзание и удержание воды).[10] Замораживание-оттаивание Считается, что образование осыпей наиболее распространено весной и осенью, когда дневные температуры колеблются около точки замерзания воды, а при таянии снега образуется много свободной воды.

Эффективность процессов замораживания-оттаивания при производстве осыпей является предметом постоянных дискуссий. Многие исследователи полагают, что образование льда в крупных открытых системах трещин не может создавать достаточно высокое давление, чтобы вызвать разрыв материнских пород, и вместо этого предполагают, что вода и лед просто вытекают из трещин по мере роста давления.[11] Многие утверждают, что морозное пучение, как известно, действует в почве в вечная мерзлота районы, могут играть важную роль в деградации скал в холодных местах.[12][13]

В конце концов, склон скалы может быть полностью покрыт собственной осыпью, так что производство нового материала прекратится. Тогда говорят, что склон «покрыт обломками». Однако, поскольку эти отложения все еще не консолидированы, все еще существует вероятность обрушения самих склонов залежей. Если куча отложений осыпи смещается и частицы превышают угол естественного откоса, сама осыпь может соскользнуть и разрушиться.

Химические процессы выветривания

Такие явления, как кислотный дождь может также способствовать химической деградации горных пород и образовывать более рыхлые отложения.

Биотические процессы выветривания

Биотические процессы часто пересекаются как с физическими, так и с химическими режимами выветривания, поскольку организмы, которые взаимодействуют с горными породами, могут механически или химически изменять их.

Лишайник часто растут на поверхности или внутри скал. Особенно во время начального процесса колонизации лишайник часто вставляет свои гифы в маленький переломы или минерал плоскости спайности которые существуют в основной породе.[14] По мере роста лишайника гифы расширяются, заставляя трещины расширяться. Это увеличивает вероятность фрагментации, что может привести к камнепадам. Во время роста лишайника слоевище небольшие фрагменты вмещающей породы могут быть включены в биологическую структуру и ослабить породу.

Замораживание-оттаивание всего тела лишайника из-за микроклиматических изменений влажности может попеременно вызывать термическое сжатие и расширение,[14] который также нагружает вмещающую породу. Лишайники также производят ряд органические кислоты как побочные продукты метаболизма.[14] Они часто реагируют с вмещающей породой, растворяя минералы и разрушая субстрат на рыхлые отложения.

Взаимодействие с окружающим ландшафтом

Осыпь часто собирается у подножия ледников, скрывая их от окружающей среды. Например, Лех дл Дракона, в Селла групп из Доломиты, происходит из талых вод ледника и скрыт под толстым слоем осыпи. Обломочный покров на леднике влияет на энергетический баланс и, следовательно, на процесс таяния.[15][16] Будет ли ледниковый лед таять быстрее или медленнее, определяется толщиной слоя осыпи на его поверхности.

Количество энергии, достигающей поверхности льда под обломками, можно оценить с помощью предположения об одномерном однородном материале: Закон Фурье:[16]

,

куда k это теплопроводность обломочного материала, Тs - температура окружающей среды над поверхностью мусора, Тя - температура на нижней поверхности обломков, а d - толщина слоя мусора.

Покрытый осыпью ледник, Лех дл Дракона, Италия

Мусор с низким значением теплопроводности или высоким термическое сопротивление, не будет эффективно передавать энергию леднику, а это означает, что количество тепловой энергии, достигающей поверхности льда, значительно уменьшается. Это может действовать на изолировать ледник от приходящей радиации.

В альбедо, или способность материала отражать энергию поступающего излучения, также является важным качеством, которое следует учитывать. Как правило, обломки будут иметь более низкое альбедо, чем ледяной лед, который они покрывают, и, таким образом, будут отражать меньше поступающей солнечной радиации. Вместо этого обломки будут поглощать энергию излучения и передавать ее через покровный слой на границу раздела обломков и льда.

Если лед покрыт относительно тонким слоем обломков (толщиной менее 2 сантиметров), эффект альбедо является наиболее важным.[17] По мере того, как на поверхности ледника накапливается осыпь, альбедо льда начинает уменьшаться. Вместо этого ледниковый лед будет поглощать поступающую солнечную радиацию и переносить ее на верхнюю поверхность льда. Затем ледник начинает поглощать энергию и использовать ее в процессе таяния.

Однако, как только покров из обломков достигает 2 или более сантиметров в толщину, эффект альбедо начинает исчезать.[17] Вместо этого покров из обломков будет действовать, чтобы изолировать ледник, предотвращая проникновение поступающей радиации через осыпь и достижение поверхности льда.[17] Помимо каменистого мусора, толстый снежный покров может служить изолирующим слоем между холодной зимней атмосферой и субнивийский пробелы в осыпях.[18] В результате почва, коренная порода, а также подземный пустоты в осыпях не замерзают на больших высотах.

Микроклиматы

В осыпи много мелких промежуточных пустот, а в осыпи ледяная пещера имеет несколько больших впадин. Из-за просачивания холодного воздуха и циркуляции воздуха дно каменистых откосов имеет тепловой режим, аналогичный ледяным пещерам.

Поскольку подземный лед отделен от поверхности тонкими слоями, проницаемый пласты наносов, осыпи испытывают просачивание холодного воздуха со дна откоса, где осадок наиболее тонкий.[6] Этот циркулирующий замораживающий воздух поддерживает внутреннюю температуру осыпи на 6,8–9,0 ° C ниже, чем температуру внешней осыпи.[19] Эти тепловые аномалии <0 ° C возникают на глубине до 1000 м ниже участков со средней годовой температурой воздуха 0 ° C.

Пятнистый вечная мерзлота, который образуется в условиях <0 ° C, вероятно, существует у подножия некоторых склонов осыпи, несмотря на среднегодовую температуру воздуха 6,8–7,5 ° C.[19]

Биоразнообразие

Вовремя последний ледниковый период, узкий незамерзающий коридор образовался в Скандинавский ледяной покров,[20] введение тайга виды к местности. Эти бореальный растения и животные все еще живут в современном альпийский и субарктический тундра, а также высотные хвойный леса и болота.[21][22]

Осыпь микроклиматы поддерживается циркуляцией замораживающего воздуха, создает микросреды которые поддерживают таежные растения и животных, которые иначе не смогли бы выжить в региональных условиях.[6]

А Академия наук Чешской Республики исследовательская группа во главе с физический химик Властимил Ружичка, проанализировав 66 склонов осыпи, опубликовал статью в Журнал естественной истории в 2012 году, сообщая, что: «Это микроместо обитания, а также интерстициальные пространства между камнями осыпи в другом месте на этом склоне, поддерживают важную совокупность бореальных и Арктический мохообразные, птеридофиты, и членистоногие которые отделены от своих обычных ареалов далеко на севере. Этот склон замерзающей осыпи представляет собой классический пример палео рефугиум что значительно способствует [] защите и поддержанию регионального ландшафта. биоразнообразие."[6]

Ледяная гора, массивная осыпь в Западная Виргиния, поддерживает совершенно иное распространение видов растений и животных, чем северные широты.[6]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Оползни: расследование и ликвидация последствий. Тернер, А. Кейт, 1941-, Шустер, Роберт Л. Вашингтон, округ Колумбия: National Academy Press. 1996 г. ISBN  0-309-06208-X. OCLC  33102185.CS1 maint: другие (связь)
  2. ^ Харпер, Дуглас. "осыпь". Интернет-словарь этимологии. Получено 2006-04-20.
  3. ^ Харпер, Дуглас. "осыпь". Интернет-словарь этимологии. Получено 2008-12-01.
  4. ^ "Талус". bab.la языковой портал. Получено 2011-12-10.
  5. ^ Ружичка, Властимил; Хаджер, Яромир (1996-12-01). «Пауки (Araneae) из каменных обломков в Северной Чехии». Arachnologische Mitteilungen. 12: 46–56. Дои:10.5431 / aramit1202. ISSN  1018-4171.
  6. ^ а б c d е Ружичка, Властимил; Захарда, Милослав; Немцова, Ленка; Шмилауэр, Петр; Некола, Джеффри К. (сентябрь 2012 г.). «Перигляциальный микроклимат на низкогорных склонах осыпей поддерживает реликтовое биоразнообразие». Журнал естественной истории. 46 (35–36): 2145–2157. Дои:10.1080/00222933.2012.707248. ISSN  0022-2933. S2CID  86730753.
  7. ^ Валахович, Милан; Дирссен, Клаус; Димопулос, Панайотис; Хадач, Эмиль; Лоиди, Хавьер; Муцина, Ладислав; Росси, Грациано; Тендеро, Франсиско Валле; Томаселли, Марчелло (июнь 1997 г.). «Растительность на осыпях - синопсис высших синтаксонов Европы». Folia Geobotanica et Phytotaxonomica. 32 (2): 173–192. Дои:10.1007 / BF02803739. ISSN  0015-5551. S2CID  223142.
  8. ^ Киркби, М. Дж .; Стэтхэм, Ян (май 1975 г.). «Движение камней на поверхности и образование осыпей». Журнал геологии. 83 (3): 349–362. Bibcode:1975JG ..... 83..349K. Дои:10.1086/628097. ISSN  0022-1376. S2CID  129310011.
  9. ^ Гербер, Э .; Шайдеггер, А. Э. (май 1974 г.). «О динамике осыпей склонов». Rock Mechanics Felsmechanik Mecanique des Roches. 6 (1): 25–38. Bibcode:1974РМФМР ... 6 ... 25Г. Дои:10.1007 / BF01238051. ISSN  0035-7448. S2CID  129262031.
  10. ^ Уолли, ВБ (1984). «Камнепады». In Brunsden, D .; Prior, DB (ред.). Нестабильность склона. Чичестер: Джон Уайли и сыновья. С. 217–256.
  11. ^ Холлет, B (2006). «Почему ломаются мерзлые камни?». Наука. 314 (5802): 1092–1093. Дои:10.1126 / science.1135200. PMID  17110559. S2CID  140686582.
  12. ^ Уолдер, Дж; Холлет, В (1985). «Теоретическая модель разрушения горной породы при промерзании». Бюллетень Геологического общества Америки. 96 (3): 336–346. Bibcode:1985GSAB ... 96..336Вт. Дои:10.1130 / 0016-7606 (1985) 96 <336: ATMOTF> 2.0.CO; 2.
  13. ^ Murton, JB; Петерсон, Р. Озуф, JC (2006). «Разрушение коренных пород ледяной сегрегацией в холодных регионах». Наука. 314 (5802): 1127–1129. Bibcode:2006Научный ... 314.1127M. Дои:10.1126 / наука.1132127. PMID  17110573. S2CID  37639112.
  14. ^ а б c Цзе, Чен; Блюм, Ханс-Петер (октябрь 2002 г.). «Выветривание лишайниками в Антарктике: закономерности и механизмы». Журнал географических наук. 12 (4): 387–396. Дои:10.1007 / BF02844595. ISSN  1009-637X. S2CID  128666735.
  15. ^ Benn, D. I .; Эванс, Д. Дж. А (2010). Ледники и оледенение, 2-е изд.. Лондон: Ходдер-Арнольд. ISBN  9780340905791.
  16. ^ а б Nakawo, M .; Янг, Г.Дж. (1981). «Полевые эксперименты по определению влияния слоя обломков на абляцию ледникового льда». Анналы гляциологии. 2: 85–91. Bibcode:1981АнГла ... 2 ... 85Н. Дои:10.3189/172756481794352432. ISSN  0260-3055.
  17. ^ а б c Эстрем, Гуннар (январь 1959 г.). «Таяние льда под тонким слоем морены и существование ледяных ядер в моренных хребтах». Geografiska Annaler. 41 (4): 228–230. Дои:10.1080/20014422.1959.11907953. ISSN  2001-4422.
  18. ^ Уилер, Ральф А. (июнь 1990 г.). «Пауки - это пауки…». Южный медицинский журнал. 83 (6): 723. Дои:10.1097/00007611-199006000-00037. ISSN  0038-4348. PMID  2356505.
  19. ^ а б Захарда, Милослав; Гуде, Мартин; Ружичка, Властимил (июль 2007 г.). «Температурный режим трех невысоких осыпей в Центральной Европе». Вечная мерзлота и перигляциальные процессы. 18 (3): 301–308. Дои:10.1002 / ppp.598.
  20. ^ Четвертичные оледенения: масштабы и хронология. Элерс, Юрген, 1948-, Гиббард, Филип Л. (Филип Леонард), 1949- (1-е изд.). Амстердам: Эльзевир. 2004 г. ISBN  0-08-047407-1. OCLC  318641379.CS1 maint: другие (связь)
  21. ^ Таллис, Дж. Х. (1991). История растительного сообщества: долгосрочные изменения в распространении и разнообразии растений (1-е изд.). Лондон: Чепмен и Холл. ISBN  0-412-30320-5. OCLC  23255468.
  22. ^ «2 Позднеледниковая и голоценовая история Западно-Карпатских известняковых болот», Известковые болота Словакии, Издательство КННВ, 2012-01-01, стр. 13–20. Дои:10.1163/9789004277960_003, ISBN  978-90-04-27796-0, получено 2020-12-17