2. Erozja.pdf

Rozdział II

EROZJA

1. RODZAJE EROZJI

Wody znajdujące się na powierzchni ziemi jako rzeki, strumienie,

morza i jeziora oddziałują niszcząco na skały skorupy ziemskiej wsku

tek swego ruchu. Destrukcyjnej akcji mechanicznej wody towarzy

szy przenoszenie materiału z miejsca na miejsce. Tym omawiane zja

wisko różni się od wietrzenia, przy którym stałe produkty rozkładu po

zostają na miejscu jako zwietrzelina. Przy erozji produkty niszczenia

mechanicznego, jak też produkty wietrzenia są usuwane siłą transpor

tową wody.

Różne są czynniki erozji działającej na powierzchni ziemi. Wody

płynące strumieni i rzek, a nawet strugi deszczowe mogą w czasie ru

chu porywać kawałki i okruchy skał i uderzając nimi o dno odrywać

inne ułamki skał. Jest to erozja rzeczna. W podobny sposób,

choć na mniejszą skalę, działa atmosfera; wiatr może unosić drobne

cząstki mineralne z powierzchni ziemi, uderzać nimi o skały i wywoły

wać działanie niszczące. Erozja wywołana wiatrem nosi nazwę

eolicznej.

Woda jako lód może tworzyć potężne lodowce, które pod wpływem

siły ciężkości spływają powoli w dół, wywołując erozję dna i brzegów

łożysk, którymi się posuwają. Jest to erozja lodowcowa (gla-

cjalna).

Wody w morzu są w ruchu wskutek działania wiatru (falowanie,

prądy) oraz przyciągania Księżyca i Słońca (przypływ i odpływ). Ruch

wody morskiej w strefie przybrzeżnej atakuje mechanicznie wybrzeże

i niszczy je. Jest to erozja morska.

2. EROZJA RZECZNA

Ruch wody płynącej. Wada, tak jak wszystkie ciecze, może płynąć

albo ruchem laminarnym, albo turbulentnym. Przy ruchu lam i na r-

n y m woda porusza się warstewkami (laminami) do siebie równoległy

mi, które się ze sobą nie krzyżują ani nie mieszają. Każda warstewka

wody porusza się z prędkością większą niż przylegająca do niej war

stewka z jednej strony, ale mniejszą niż prędkość warstewki po dru

giej stronie. Ruch laminarny odbywać się może w cieczach, tak jak

woda o niskiej lepkości, tylko przy bardzo małych prędkościach. W rze-

kach już przy prędkościach większych od 1 mm/sek woda płynie ru

chem turbulentnym, gdyż tarcie o brzegi rzeki wprowadza w ruch wody

zaburzenia. Natomiast w powłokach wodnych, utworzonych na płasz

czyznach przez połączone strugi deszczowe, aż do prędkości 0,5 m/sek,

woda może płynąć ruchem laminarnym, o ile grubość powłoki wodnej

nie przekracza 4 mm. Woda płynąca laminarnie ma znikome znaczenie

erozyjne, może ona bowiem usuwać tylko bardzo drobne cząstki; je

dynie ił i muł mogą być przez nią erodowane. Cząstki przesuwane są

przez ruch laminarny tylko w kierunku ruchu.

Przy ruchu turbulentnym tworzą się wiry i cząstki wody

przesuwają się w różnych kierunkach. Podczas gdy w ruchu laminarnym

na tej samej wysokości od dna prędkość jest jednakowa, przy ruchu

turbulentnym prędkości są różne. Przeszkody na drodze prądu turbu-

lentnego wytwarzają wiry (po stronie zwróconej w kierunku prądu).

Cząstki przesuwane są w różnych kierunkach, a wskutek istnienia skła

dowej pionowej ruchu turbulentnego cząstki mogą być wprawiane w za

wieszenie, czyli suspenzję.

Ruch turbulentny panuje w rzekach oraz prądach morskich i po

wietrznych. W powietrzu w ogóle nie istnieje ruch laminarny, a to

wskutek bardzo niskiej lepkości.

Ablacja deszczowa. Najprostszym objawem erozyjnym na powierzch

ni jest mechaniczne działanie deszczu. Krople deszczu spadające na

miękki utwór, np. na drobnoziarnisty piasek, muł lub ił, tworzą drobne,

okrągłe odciski otoczone maleńkim wałeczkiem. Kopalne krople desz

czu 'znane są też z utworów lądowych dawnych okresów geologicznych.

Krople deszczu spadające w większej ilości na powierzchnię,

wkrótce łączą się ze sobą w strugi i strumyki, które, jeśli płyną w twar

dych skałach lub po podłożu ochronionym wegetacją, nie są w stanie

działać erozyjnie. Jeśli jednak podłoże zbudowane jest z utworów mało

zwięzłych i nie jest pokryte roślinnością, strugi deszczowe mogą je inten

sywnie rozmywać. Wody deszczowe działają selektywnie, wymywając

tylko najdrobniejszy materiał. W krajach, w których opady deszczowe

mają charakter nawałnicowy (deszcze torencjalne), strugi deszczowe

mogą erodować nawet tak twarde skały jak granity, tworząc w nich

podłużne rynny. W Alpach erozja deszczowa wytwarza zjawisko znane

pod nazwą niemiecką „Karren" lub „Schratten", albo francuską ,,lapier".

Są to powierzchnie wapieni porzeźbione rynnami, powstałymi przez

działanie wód opadowych oraz wód powstałych z topnienia śniegów.

Prawdopodobnie wody te działają nie tylko mechanicznie, ale i chemicz

nie. Rycina 16 przedstawia podobne formy rozwinięte na wapieniach

okolic Kielc.

Inną formą erozji deszczowej są piramidy ziemne znane

z południowego Tyrolu, Himalajów i innych krajów. Są to wysokie,

stożkowe słupy ziemne zbudowane z gliny lub tufu; na ich szczycie

znajdują się większe głazy. Powstają one w utworach, składających się

z miękkiego materiału i wielkich głazów. Wody deszczowe rozmywają

miękki materiał pomiędzy głazami, wielkie zaś głazy ochraniają leżące

pod nimi części miękkiego materiału. Formy tego rodzaju tworzą się

w głazonośnych glinach morenowych lub w tufach, zawierających bom

by wulkaniczne.

Erozja deszczowa w naszych warunkach klimatycznych nie ma więk

szego znaczenia. Jedynymi podatnymi materiałami na jej działanie są

lessy i gleby rozwinięte na lessie lub glinach. Na stokach lessowych

Ryc. 16. Wapienie pożłobione przez wodę. Góra Zelejowa kolo Chęcin. Góry Święto

krzyskie (fot. J. Czarnocki)

lub gliniastych wody deszczowe mogą żłobić rynny, niszcząc pola orne;

wymywają też one cząstki gleby na stokach i przenoszą je w dół. Ten

proces zmywania prowadzi do osadzania na niższej części zbocza naj-

drobniejszych cząstek wypłukanych z wyższych części; zmywy takie na

zywamy deluwiami.

W obszarach półsuchych, gdzie opady nie są rozłożone równomiernie

w ciągu roku, ale skoncentrowane w pewnych okresach, oraz tam, gdzie

wskutek panowania długich okresów suchych roślinność nie jest dobrze

rozwinięta, proces erozji deszczowej może mieć zgubne znaczenie pro

wadząc do tzw. erozji gleby (ang. soil erosion). Szczególne zna

czenie mają w tych obszarach deszcze nawałnicowe, podczas których

spada w krótkim czasie wielka ilość deszczu. W Afryce południowej

zdarzają się ulewy o opadzie 28 cm w ciągu pół dnia, a nawet notowano

71 cm w ciągu doby. Te olbrzymie ilości wody w obszarach skąpo po

krytych roślinnością mają katastrofalne skutki, zmywając zwietrzelinę

i glebę aż do litej skały. Erozja gleby zachodzi na wielką skalę w po

łudniowej Afryce, Australii, w niektórych obszarach Stanów Zjedno

czonych oraz wielu miejscach południowej Europy, gdzie do jej rozwoju

przyczyniło się wycięcie lasów. Proces ten polega na tak szybkim usu

waniu płaszcza gleby, że nie może on być nadrobiony przez normalne

procesy wietrzenia; gleba zostaje więc usunięta, a odsłonięta niezwie-

trzała skała. Wskutek tego zjawiska wielkie obszary niedawno żyzne

i zamieszkałe stają się jałowe i puste. Wiele drugorzędnych czynników,

jak oranie bruzd w kierunku spadku, nadmierne wypasanie, palenie

traw przez tubylców w niewłaściwym czasie, pogarszają sytuację. Dla

niektórych krajów (np. dla Unii Południowo-Afrykańskiej) erozja gleby

stała się jedną z największych przeszkód w ich rozwoju cywilizacyjnym.

W obszarach półsuchych o długich okresach suszy przypisuje się

erozji deszczowej działanie rzeźbotwórcze, prowadzące do powstania

rozległych, zrównanych płaszczyzn, tzw. pedymentów (W. J. Mc

Gee 1897). W krajach półsuchych częste są płaszczyzny pochylone

w kierunku dolin lub kotlin, rozłożone u stóp gór lub wzgórz i oddzie

lone od nich stromym progiem, poniżej którego gromadzi się gruz po

wstający z wietrzenia progu (ryc. 17). Pedyment jest wycięty w litej

Ryc. 17. Pedyment (według L. C. Kinga)

skale i tylko częściowo pokryty drobnym gruzem. Według Mc Gee

pedymenty powstają wskutek erozji wód powodziowych, utworzonych

przez połączenie licznych strumieni wypływających z gór dolinami na

krawędź kotliny podczas gwałtownych deszczów. Utworzony zalew nie

eroduje linearnie (wzdłuż określonego kierunku), jak to odbywa się

przy normalnej erozji rzecznej, ale planarnie wzdłuż powierzchni, roz

lewając się w postaci warstwy wodnej kilkanaście centymetrów gru

bej, a pokrywającej wiele (kilometrów kwadratowych powierzchni (ang.

sheet-flood). Zdaniem wielu badaczy, a zwłaszcza L. C. Kinga (1953),

podobne skutki może wywołać planarna erozja warstwy wodnej, utwo

rzonej z połączenia się licznych ścieków deszczowych powstających

podczas nawałnicy, która zarówno usuwa gruz u podstawy progu, jak

też podcina sam próg. W procesie pedymentacji współdziała wietrzenie

i ablacja. Wietrzenie wytwarza gruz u podstawy góry i rozdrabnia go;

ablacja znosi go niżej, usuwa drobniejsze części i w pewnej mierze ero

duje powierzchnię skalną.

Nie wszyscy przypisują planarnej erozji deszczowej większe zna

czenie; uważa się też, że pedymenty powstały przez boczną erozję rzek.

Działanie erozyjne rzek. Ruch wody w rzece jest wywołany siłą cięż

kości. Masa i prędkość rzeki tworzą energię, pozwalającą jej wykony

wać pracę. Praca geologiczna rzeki polega na erodowaniu, transporto

waniu i osadzaniu (akumulacji) materiałów.

Erodowanie jest niszczącą pracą rzeki, akumulacja — twórczą. Nisz

czące działanie rzeki polega przede wszystkim na jej zdolności niesie

nia materiałów, czyli zależy od siły transportowej rzeki. Siłę transpor

tową P wody w ruchu można przedstawić wzorem

Siła popychająca otoczak natrafia na opór pochodzący z ciężaru

fragmentu i tarcia po dnie.

Niesiony materiał jest narzędziem erozji rzeki. Fragmenty zderzają

się ze sobą i kruszą, wleczone razem ścierają się, wciskane pod napo

rem wody w szczeliny podważają, wyłupują lub odrywają nowe frag

menty. Woda wciskana w szczeliny również podważa skały; do tego

dołącza się jeszcze jej rozpuszczające działanie. Woda nie niosąca ma

teriału eroduje tylko bardzo miękkie utwory, chociaż siła erozyjna sa

mej wody przy wodospadach jest znaczna. Erozyjne działanie wody nie

transportującej żadnego materiału zauważono wielokrotnie w turbinach

wodnych (tzw. kawitacja).

Prędkość rzeki. Transport zależy w pierwszym rzędzie od prędkości

wody w rzece. Prędkość jest zależna od spadku, masy wody i tarcia

o dno i brzegi koryta rzecznego. Spadek jest większy w obszarach źród

łowych, gdzie za to masa wody jest mniejsza. Natomiast tarcie zależy

od szerokości koryta rzeki, a więc na ogół rośnie z odległością od źró

dła, ponadto wpływają na nie kształt koryta i nieregularności biegu

rzeki. Jest to tarcie zewnętrzne. Oprócz tego istnieje tarcie wewnętrzne

między poszczególnymi wirami ruchu turbulentnego. Tarcie jest większe

bliżej dna i brzegów, dlatego prędkość rzeki przy prostolinijnym biegu

jest większa w środku aniżeli przy brzegach. Największą prędkość osią

ga rzeka pod powierzchnią, w miejscu leżącym pionowo nad największą

głębokością rzeki w danym przekroju. Wzrost ilości wody zwiększa

prędkość, gdyż głębokość wody się zwiększa, a tarcie rośnie wtedy nie

znacznie. Gdy bieg rzeki jest kręty, najszybszy prąd zbliża się do brzegu

wklęsłego.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: