EROZJA

RODZAJE EROZJI

Wody znajdujące się na powierzchni ziemi jako rzeki, strumienie, morza i jeziora oddziałują niszcząco na sikały skorupy ziemskiej wsku­tek swego ruchu. Destrukcyjnej akcji mechanicznej wody towarzy­szy przenoszenie materiału z miejsca na miejsce. Tym omawiane zja­wisko różni się od wietrzenia, przy którym stałe produkty rozkładu po­zostają na miejscu jako zwietrzelina. Przy erozji produkty niszczenia mechanicznego, jak też produkty wietrzenia są usuwane siłą transpor­tową wody.

Różne są czynniki erozji działającej na powierzchni ziemi. Wody płynące strumieni i rzek, a nawet strugi deszczowe mogą w czasie ru­chu 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 wywoły­wać 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 brzegów łożysk, którymi się posuwają. Jest to erozja lodowcowa (glacjalna).

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.

EROZJA POWIETRZNA (EOLICZNA)

Wiatr zależnie od prędkości może unosić cząstki mineralne w powietrze. Prędkość wiatru zwiększa się z wysokością; w wysokich górach wiatry są tak silne, że wywiewają wszelki drobny materiał ze zwietrzelin. Dlatego w wysoko położonych obszarach obserwuje się tylko grubszy gruz.

Prędkość wiatru jest większa nad morzami, gdyż tarcie między po­wietrzem a wodą jest znacznie mniejsze niż między powietrzem a lądem. Również nad bezleśnymi równinami prędkość wiatru jest większa, gdyż brak jest lasów, które tarciem zmniejszają jego prędkość. Wiatry są również wzbudzane nad silnie nagrzanymi przez insolację obszarami po­zbawionymi roślinności (pustynie). Jako czynnik erozyjny wiatr najsil­niej działa w obszarach suchych, gdzie duże różnice temperatury w cią­gu doby, brak zachmurzenia i wegetacji sprzyjają jego działalności.

Wiatr uderzając o litą skałę nie może wywołać żadnego skutku. Natomiast wiatr uderzający na nieosłonięty przez wegetację luźny utwór może porywać z niego cząstki, mineralne. Wywiewanie cząstek mineral­nych nosi nazwę d e f l a c j i. Wiatr naładowany cząstkami mineralnymi, uderzając o sikały nawet najtwardsze, wywiera działanie rysujące lub ścierające. Zjawisko to nazywamy korazją eoliczną.

Działalność niszcząca wiatru na powierzchni ziemi może być zatem dwojaka: deflacyjna i korazyjna.

Wywiewając drobne cząstki z utworów powstałych przez wietrze­nie lub w inny sposób wiatr przenosi je na inne miejsce i tam je nagromadza.

Deflacja. Wiatr, uderzając o powierzchnię zbudowaną z luźnych ma­teriałów, unosi z niej drobniejsze cząstki. Wielkość unoszonych cząstek zależy od siły wiatru.

Unoszenie cząstek przez wiatr zależy nie tyle od prędkości, ile od turbulencji wiatru. Wiatry silne, ale o stałej prędkości nie podnoszą z terenu piaszczystego ziaren piasku, natomiast słabsze wiatry o niestałej prędkości („porywiste") wprawiają w ruch duże ilości piasku. Na pu­styniach wyróżnia się wiatry piaskowe, transportujące ziarna o śred­nicy większej od 0,08 mm (maksymalnie zwykle o średnicy 0,15 do 0,3 mm) i wiatry pyłowe, niosące cząstki o średnicy mniejszej od 0,08 mm.

Prędkość wiatru określa się za pomocą skali Beauforta, składającej się z 12 stopni.

Ilość transportowanego piasku przez wiatr jest proporcjonalna do sześcianu jego prędkości. Piasek jest transportowany przez wiatr w s u s p e n z j i, przez trakcję (toczenie po powierzchni) i przez saltację

Saltacja polega nie tylko na odbijaniu się ziaren od powierzchni, ale także na wprawianiu w ruch innych ziaren. Ziarno piasku zderzając z ziarnem leżącym innej powierzchni może je podrzucić w górę, przy czym ziarno upadając na powierzchnię może wprawić w ruch przez zderzenie ziarno sześć razy większe. Ziarna podrzucane przez saltację w górę są porywane wiatrem i poruszają się po krzywiźnie prawie stycznej do powierzchni ziemi, przez co robią wrażenie, jakby były pędzone wiatrem poziomo na znaczne odległości. Wysokość, którą ziarna piasku mogą osiągnąć przy saltacji zależy od tego, czy powierzchnia jest piaszczysta, czy też żwirowa lub kamienista. Ziarna piasku lepiej odbijaj się od żwiru lub kamieni niż od piasku. Średnia wysokość osiągana przez ziarna o średnicy 0,2 mm odbijające się od powierzchni piaszczystej wynosi 0,9 do 2 cm, od kamieni 1,5 m. Drobne pyły mogą być unoszone na wysokość 2 000 m.

Deflacja, czyli wywiewanie, działa na materiałach luźnych, np. produktach wietrzenia, piaskach i żwirach napływów rzecznych, piaskach nadmorskich, morenach lodowcowych itd., jeżeli nie są dostatecznie ochraniane przez szatę roślinną. Głównym terenem jej działalności są obszary pustynne oraz piaszczyste wybrzeża mórz.

Na krawędzi ob­szarów suchych roślinność może być niszczona przez zasypywanie pias­kami nawet wtedy, gdy zasypywanie nie ma charakteru trwałego i piaski zostaną znowu przez deflację usunięte. Przez zniszczenie roślin­ności nowe obszary mogą się dostać w strefę wpływów deflacji. Obszary peryferyczne względem lodowców, suche i źle pokryte roślinnością są też terenem deflacji.

Deflacja obniża stopniowo obszar poddany jej działalności. Sięgać może tak głęboko, jak sięga wietrzenie, a więc najczęściej do zwierciadła wód gruntowych. Może ona wywiewać piasek z dużych obszarów i w ten sposób tworzyć wklęsłe zagłębienia.

Korazja. Przez tę nazwę rozumiemy erozyjną działalność wiatru, za­trzymując nazwę „erozja" dla działania wody.

Piasek niesiony wiatrem i rzucany o ścianę nagich skał poleruje ich powierzchnie dzięki twardości ziaren, które w ogromnej większości skła­dają się z kwarcu. Natrafiając na miększe skały może w nich wytwa­rzać rysy i podziurkowania, rozrastające się z biegiem czasu w bruzdy i jamy. W zespołach skał o różnej twardości piasek wygryza z biegiem czasu części miękkie, wystawiając w ten sposób partie twardsze.

Piasek unoszony przez wiatr wędruje zwykle na wysokości l do 3 m (wyżej nad powierzchnią kamienistą niż piaszczystą, w pierwszym przy­padku średnio 1,2 m, w drugim 0,5 m), toteż uderzając o podstawy ścian skalnych żłobi je tylko na pewnej wysokości, ponad którą skała nie jest koradowana. Prowadzi to do wytworzenia form skalnych o kształcie grzybów, stołów, piedestałów, ambon, które rozwijają się szczególnie charakterystycznie, jeśli warstwy leżą poziomo i składają się z ławic o różnej twardości.

Atakując powierzchnie skał złożonych z fragmentów o różnej twar­dości, wiatr może wypreparowywać twardsze części, otoczaki lub ska­mieniałości. To wypreparowanie ułatwia działanie innym czynnikom wietrzenia.

EROZJA MORSKA

Czynniki erozji morskiej. Dwa główne czynniki wywołują erozję morską, mianowicie ruch wody marskiej spowodowany przez wiatr, czyli falowanie, oraz ruch wywołany przyciąganiem Księżyca i Słońca, czyli przypływ i odpływ morza. W morzach zamkniętych działa tylko falowanie, w morzach otwartych falowanie i przypływ sumują się. Ruch fal przy brzegu nazywa się kipielą. Znacznie mniejsze znaczenie erozyjne mają denne ruchy wody morskiej, jak prądy oceaniczne wywo­łane wiatrami stałymi; prądy konwekcyjne lub prądy gęstości (słonność) są na ogół bez znaczenia dla erozji. Erozja morska atakuje przede wszystkim brzeg morza i dno w pobliżu brzegu; oprócz tego ruchy wody morskiej wywołują w pewnych warunkach erozję dna morskiego w miejscach bardziej odległych od brzegu; jest to erozja podmorska.

Mechanizm falowania. Ruch falowy wody jest oscylacyjny, tzn. każ­da cząstka wody zakreśla drogę kołową wracając w przybliżeniu do punktu wyjścia . Średnica opisywanego przez nią koła zależy od wysokości fali, czyli od pionowej odległości między szczytem a do­łem fali. W szczytach fali cząstki wody posuwają się naprzód, czyli w kierunku fali; w dołach fali — wstecz. Na powierzchni średnica koła opisywanego przez cząstkę równa się wysokości fali; średnica ta zmniejsza się z głębokością. Zmniejszanie to zależy od długości fali, czyli poziomej odległości między dwoma sąsiednimi szczytami fali. Na głębokości wynoszącej pół długości fali ruch falowy zanika. Czas, jaki upływa między przejściem przez jakiś punkt szczytu fali a przejściem następnego szczytu jest okresem fali.

Przypływy i odpływy morza. Obok falowania wytworzonego przez wiatr, działa na wybrzeżach jeszcze wznoszenie się i opadanie poziomu morza wskutek przypływów. Księżyc i w mniejszym stopniu Słońce działają przyciągająco na wodę i skorupę ziemską, ale woda jest znacz­nie podatniejsza na to działanie! Siły przypływowe wynikające z przyciągania są w przybliżeniu proporcjonalne do mas Słońca i Księżyca a odwrotnie proporcjonalne do trzeciej potęgi ich odległości od Ziemi.

Odległość Księżyca od Ziemi jest 389 razy mniejsza od odległości jej od Słońca, dlatego więc wpływ Księżyca na powłokę oceaniczną jest przeszło 2 razy większy. Wskutek przyciągania tworzą się nabrzmienia w powierzchni oceanu po stronie zwróconej ku Księżycowi, jak również po stronie przeciwnej; na tej ostatniej dlatego, że Ziemia została silniej przyciągnięta wskutek bliższego położenia względem Księżyca niż powłoka oceaniczna. Ponieważ Ziemia obraca się dookoła swej osi, każdy południk przechodzi przez pozycję przypływu, a również odpływu dwa razy dziennie (co 12 godzin i 26 minut). Różnica w stosunku do czasu obrotu dziennego pochodzi z ruchu Księżyca po swej drodze.

Inne ruchy wody morskiej. Wielkie prądy oceaniczne, wywołane sta­łymi wiatrami, mają przeważnie nieznaczne prędkości, wynoszące kilka­dziesiąt centymetrów na sekundę. Prędkość prądów ocea­nicznych zmniejsza się ze wzrostem głębokości. Ponieważ prędkość prą­dów oceanicznych w pobliżu wybrzeży jest mniejsza niż na otwartym oceanie, ich działalność erozyjna jest znikoma. Jeśli biegną one wzdłuż wybrzeży, mogą erodować w luźnych materiałach, przenosząc je wzdłuż brzegu. Prądy wytworzone przez różnice gęstości wywołane różnicami temperatury mają jeszcze mniejszą prędkość. Zimne i ciężkie wody po­larne, schodzące do dużych głębokości i posuwające się w stronę rów­nika, mają prędkość 1,7 do 2,6 km na dobę, tzn. zaledwie kilka cm/sek. Różnice s ł o n o ś c i wytwarzają również prądy, gdyż wody o wyż­szym zasoleniu są cięższe i opadają w głąb. Prądy tego rodzaju rozwi­jają się najlepiej w cieśninach łączących morza o różnym stopniu słoności Woda w oceanicznej troposferze jest uwarstwiona zależnie od gę­stości, uwarunkowanej przede wszystkim różnicami temperatury. Na granicy dwóch warstw o różnych gęstościach powstają graniczne fale wewnętrzne. Obserwowano, że prędkości tych fal wynoszą zale­dwie kilka centymetrów na sekundę, ale jest możliwe, że w pewnych przypadkach prędkości te są większe. Jeśli tak jest, to fale wewnętrzne mogłyby mieć pewne znaczenie dla erozji głębokich den morskich, do których nie docierają żadne inne rodzaje falowania.

Działanie erozyjne fal zależy od ich wysokości i siły, ponadto od za­łamywania się fal w zależności od konfiguracji wybrzeża. W zatokach grzbiety fal wyginają się na ogół zgodnie z ich zarysem ku wybrzeżu, natomiast w przeciwnym kierunku wyginają się naprzeciw przylądków.

Zatem linie prostopadłe do grzbietów (a równoległe do kierunku fali) roz­chodzą się w zatokach a schodzą na przylądkach; koncentracja energii jest więc większa na przylądkach i te są silniej atakowane Nie tylko konfiguracja linii wy­brzeża, ale także dna w pobliżu wy­brzeża wpływa na natężenie erozji morskiej. Fale biegną szybciej nad głębszą wodą, toteż, jeśli w pobliżu wybrzeża znajdować się będzie pod­wodne zagłębienie lub rynna, szybciej biegnąca część fali nad głębszą wodą prędzej dotrze do brzegu niż jej są­siednie odcinki, fala wygnie się zno­wu ku wybrzeżu i nastąpi rozprosze­nie jej energii, natomiast nad

pod­wodnymi grzbietami środek fali opóźni się, fala wygnie się wstecz i na­stąpi ześrodkowanie energii fali. Bliżej brzegu fale nie mogą się swobodnie rozwijać wszerz wskutek oporu stawianego przez brzeg, przez co ich wysokość zwiększa się do kilkunastu metrów. Przypływy, sumujące się z falowaniem wymuszonym przez wiatr, wzmagają pracę erozyjną morza. Działalność ich zaznacza się szczegól­nie w ujściach rzek wpadających do otwartych oceanów. Ujścia te mają kształt lejkowaty (tzw. e s t u a r i a), wskutek czego wody przypływu, wdzierając się w nie i cofając, zostają spiętrzone i mają dużą siłę tran­sportową. Przez wymiatanie tych ujść z osadów przyniesionych przez rzekę i przenoszenie tychże w morze odpływy przeszkadzają zasypaniu ujścia i utworzeniu się delty, a natomiast rozszerzają ujścia i nadają im kształt lejkowaty. Akcja falowania i przypływu jest stała, ale nasilenie jej może się znacznie zwiększać podczas burz. Wtedy skutki erozyjne mogą znacz­nie przewyższać skutki wytwarzane w czasie normalnym. Pod tym względem można porównywać skutki burz morskich ze skutkami powo­dzi rzecznej.

Skutki erozji morskiej zależą też od stromości brzegu. Na płaskich, piaszczystych brzegach skutki jej są nieduże, natomiast na stromych brzegach bardzo silne. W obu wypadkach efekt erozji jest zwiększany przez to, że fala uderza o wybrzeże naładowane odłamkami skalnymi. Jeśli morze w pobliżu brzegu jest płytkie, fala załamuje się z dala od brzegu i dociera do niego osłabiona. Gdy morze jest głębokie, nie ha­mowana tarciem o dno fala uderza o brzeg z całą energią.

Głębokość, w której falowanie staje się znikome, oznacza się jako podstawę falowania

Falowanie zaznacza się całkiem wyraźnie na głębokości 8 do 10 m, ale może oddziaływać jeszcze w większych głębokościach. W każdym razie stwierdzono, że prądy przypływowe mogą w miękkich utworach żłobić rynny do głębokości 'kilkudziesięciu metrów. Prawdopodobnie głębokość 150 do 200 m jest dolną granicą mechanicznej działalności falowania. Siła jego w takich głębokościach jest bardzo mała i działa­nie fali ogranicza się do tworzenia zmarszczek na dnie zbudowanym z luźnego materiału.

Gdy fala dotrze do wybrzeża, ulega odbiciu, ale wody nie mogą wró­cić tą samą drogą, którą przyszły, z powodu naporu następnych fal. Wracają one dołem w postaci powrotnego prądu dennego (ang. undeitow). Prąd ten pozwala na usuwanie produktów erozji, jed­nak tuż przed powrotem fali następuje moment -spokoju, podczas któ­rego fragmenty skalne opadają. Fala powrotna jest wolniejsza od fali uderzającej i nie ma siły zebrać wszystkich fragmentów, zabiera przeto tylko cząstki drobniejsze, a większe bloki i kamienie pozostawia.

Oprócz powrotnego prądu dennego istnieją powrotne prądy powierzchniowe lub podpowierzchniowe, którymi wody odbite wracają (ang. lip currents). Prądy te płyną wąskimi strugami prostopa­dłymi do brzegu i rozchodzą się wachlarzowe. Prędkość ich jest znaczna (kilka km/godz), wskutek czego są one niebezpieczne dla pływających ponieważ znoszą ich na otwarte morze. W pobliżu brzegu prądy te mogą żłobić dno.

Mechanizm erozji morskiej. Uderzenia masy wody o skalisty brzeg oraz uderzenia kamieniami i blokami są głównymi mechanicznymi czyn­nikami erozji morskiej. Do tego dołącza sią jeszcze działanie powietrza \v szczelinach i próżniach, które pod wpływem podnoszenia się fal może •zostać sprężone i działać rozsadzające.

Oprócz rozbijania brzegu przez fale zachodzi ścieranie produktów erozji na brzegu morskim. Fala powrotna usuwa drobniejszy materiał, ale grubszy pozostaje na wybrzeżu i nie jest unoszony przez nadcho­dzące i cofające się fale, lecz wleczony po wybrzeżu. To ustawiczne wle­czenie go to w jedną, to w drugą stronę powoduje ścieranie się fragmen­tów, wskutek czego, podobnie jak w rzece, stają się one obtoczone. Po­nieważ tylko przy bardzo gwałtownym falowaniu fragmenty skalne są podnoszone i przewracane przez fale, a przy normalnym falowaniu prze­suwane tam i z powrotem w tym samym położeniu, otrzymują zwykle kształt dyskoidalny. Mniejsze fragmenty wśród większych zostają łatwo zupełnie starte na drobny pył usuwany przez fale; dlatego żwiry na wy­brzeżu są dobrze wysortowane, tzn. składają się z otoczaków mniej wię­cej tej samej wielkości.

Akcja erozyjna na wybrzeżu jest selektywna, tzn. łatwiej rozmywa miększe skały a oszczędza twardsze. Również te części wybrzeża, które są silniej poszczelinione lub drobniej uławicone, są prędzej rozmywane. Dlatego linia brzegowa wybrzeża złożonego ze skał o różnej twardości lub o różnym uławiceniu przebiega bardzo nieregularnie. Na takim wy­brzeżu tworzą się też jamy, tunele, słupy, iglice, naroża itd. jako typowe formy erozyjne.

Brzeg morski atakowany erozją cofa się zależnie od siły erozyjnej kipieli i odporności skał, z których jest zbudowany. Wybrzeża wysta­wione na działanie silnej kipieli będącej pod wpływem częstych wia­trów i burz, jak np. wybrzeża północno-zachodniej Europy, cofają się szybciej. Południowe wybrzeże Bałtyku cofa się w niektórych miejscach, jak np. we wschodniej części wyspy Wolin w ciągu ostatnich 200 lat brzeg cofnął się o 180 m, co wynosi 0,9 m/rok. Z drugiej strony tworze­nie się nasypów z erodowanego brzegu na przedpolu wpływa ochronnie na brzeg i w sumie erozja morska działa niezmiernie powoli. Na otwar­tych oceanach przylądki cofają się o 30 cm/rok, wyjątkowo l m/rok, je­śli -są zbudowane z luźnych utworów. Często wybrzeże jest silniej erodowane w czasie zimy, ale w ciągu lata procesy akumulacyjne nadbu­dowują je z powrotem.

Jakkolwiek erozja morska atakuje większość współczesnych wy­brzeży, znaczenie jej dla produkcji luźnych materiałów nie jest wielkie. Według obliczeń P h. Kuenena morza otrzymują rocznie 12 km³ ma­teriałów przytransportowanych przez rzeki i pochodzących z erozji rzek, przy czym rzeki nie znoszą wszystkich produktów swej erozji do morza; ilość materiału wytwarzanego przez erozję morską wynosi sto razy mniej (0,12 km³).

8

---