Фетт В. Атмосферная пыль

Подождите немного. Документ загружается.

264-2

Часть II. Значение атмосферной пыли

уровнем моря. Лёсс сглаживает расчлененный скалистый

рельеф, образуя слабоволнистую поверхность, уклоны

которой не превышают 2°. Цепи гор, подобно островам,

возвышаются над степными просторами. Пространства,

покрытые лёссом, перемежаются с каменистыми пусты-

нями и холмами из эоловых песков, а на низменностях

Сань-да-хэ — даже с заболоченными выходами источ-

ников и щелочными почвами» (см. также [18, 30]).

Лёсс степей, расположенных вблизи пустынь, имеет

желтую окраску и не содержит гумуса. В Китае он жел-

то-коричневый и чрезвычайно мелкозернистый, а в об-

ластях с влажным или полувлажным климатом он под

влиянием гумуса приобретает серую или черную ок-

раску.

По данным Новака (см. [14]), в пустынных простран-

ствах Центральной Азии встречаются мелкозернистые

эоловые отложения длиной 16 000 км. На протяжении

4000 км они граничат с областями, подвергавшимися

оледенению. Исследования, проведенные в 1930 г. Об-

ручевым [31], также показали, что на различных широ-

тах Евразии наблюдается контакт между эоловыми и

ледниковыми отложениями. Из этого все же не следует,

что азиатский лёсс является продуктом выветривания

ледниковых отложений. Напротив, правильно считать,

что на территории Центральной Азии, имеющей арид-

ный климат, процесс образования лёсса еще продол-

жается. По мнению Вальтера [1], предположение, со-

гласно которому превращение пыли в лёсс в некоторых

областях Китая происходит и в настоящее время, под-

тверждается тем, что гумус там отсутствует полностью.

Обручев [31] указывает, что в ледниковую эпоху в не-

которых областях климат был суше современного и это

объясняет возникновение мощных пластов ископаемого

лёсса. Восточно-азиатский лёсс относится к континен-

тальному типу, тогда как европейский лёсс представ-

ляет собой продукт выветривания ледниковых отложе-

ний. Его залежи находятся в области, простирающейся

от Ла-Манша до Черного моря и ограниченной с севера

51° с. ш., а с юга — линией, идущей от запада Бретани

к Варне. Внутри этой зоны лёсс покрывает низины и

равнины. Северо-германская низменность не имеет

Гл. 2. Значение пыли в геологии

25?

лёсса, но на юге она граничит с его каймой, простираю-

щейся вдоль подножия невысоких гор. Европейский

лёсс имеет, бесспорно, как субаридное, так и леднико-

вое происхождение. В Западной и Центральной Европе

обычно встречаются одна или две разновидности лёсса,

а в южной России — четыре и даже шесть [32]. Евро-

пейский лёсс очень равномерен по размеру частиц и со-

стоит главным образом из частиц диаметром 0,05—

0,01 мм. Это свойство обусловлено его происхождением

и объясняется значительной скоростью падения в воз-

духе пылинок диаметром более 0,05 мм. Крупнозерни-

стый лёсс встречается редко, а смешанный находится

только на границе отложений. Характерно отсутствие

зон с закономерно выраженной неоднородностью со-

става в направлении к областям оледенения (зон сегре-

гации). Климат ледниковой эпохи характеризовался су-

хим летом с северными нисходящими (катабатическими)

ветрами, западными циклональными ветрами со снегом

в зимнее время, короткой весной с быстрым таянием

снега и большим половодьем и непродолжительной

осенью.

Большие массы лёсса, совпадение направления его

распространения с направлением основных низменно-

стей, поразительная однородность по размеру частиц,

отсутствие зон сегрегации — все это дает основание

предполагать, что в состав лёсса входит не только мел-

козернистый материал размытых водами морен, но и

наносы, оставшиеся после весеннего разлива европей-

ских рек. Таким образом, европейский лёсс предста-

вляет собой дважды отсортированный эоловый осадок,

и поэтому он однороден по размеру частиц. Восточно-

азиатский лёсс сортировался только ветром, и вслед-

ствие этого размер его частиц варьирует больше. Неоди-

наковая однородность по размерам и различие клима-

тических условий образования позволяют отнести евро-

пейский лёсс к ледниковому типу, а восточно-азиат-

ский — к пустынному [32].

Европейский лёсс подвергался переносу; благодаря

этому он обычно образует разрозненные толщи и лишь

изредка — сплошной покров, как это наблюдается, на-

пример, в Германии в некоторых районах Магдебурга и

266-2

Часть II. Значение атмосферной пыли

Саксонии. Вероятно, первичные слои лёсса были го-

раздо мощнее и охватывали обширные замкнутые об-

ласти сплошным покровом мощностью 3—15 м [23].

Даже еще сейчас Венский бассейн покрыт непрерыв-

ными отложениями лёсса мощностью 20 м, образую-

щими террасы на покрытых виноградниками склонах

Дунайской низменности. Хотя на Рейнском плоскогорье

не обнаружено делювия ледниковой эпохи, лёсс широко

распространен в долине Рейна и покрывает сланцевые

возвышенности на высоте 270 м над уровнем реки; верх-

няя часть возвышенностей лишена лёсса. На этом осно-

вании некоторые исследователи считают, что источником

рейнского лёсса служат речные наносы. Такая точка

зрения справедлива, но нельзя считать, что лёсс непо-

средственно образовался из речных отложений. Он со-

стоит из пыли, которая в ледниковую эпоху поднима-

лась ветром на больших пространствах, перемешивалась

при переносе и вновь выпадала [33, 34]. Эоловый харак-

тер осадков подтверждается и тем, что из 212 000 рако-

вин улиток, найденных в рейнском лёссе, только 33 при-

надлежит улиткам, обитающим в воде [36]. Отложения

в Центральной Европе содержат не больше трех слоев

лёсса, разделенных слоями глины или щебня, а в отло-

жениях на Балканах встречается пять слоев, что объяс-

няется многократным отступлением и наступлением

льдов.

Образование лёсса в Северной Америке подробно

исследовал Фри (см. [37]). Основные отложения состоят

там преимущественно из мелкозернистого песка ледни-

ковой эпохи. Их второстепенной составной частью яв-

ляется пыль, принесенная ветром из пустынь. Встре-

чаются и такие пласты, которые образовались из нано-

сов, отложившихся во время половодья. Этот процесс

протекает и в современную эпоху, например в долине

Миссисипи (а также в долинах Нила, Ганга, По и по

берегам больших рек Китая). В настоящее время лёсс

образуется из материала, приносимого ветром из про-

странств, имеющих характер пустынь (например, штат

Монтана), и из скоплений пыли, непрерывно выпадаю-

щей на низменностях, по которым протекают большие

реки. Таким образом возникли насыпи (береговые бары)

Гл. 2. Значение пыли в геологии

267

высотой 20—50 м вдоль обоих берегов Миссисипи

в штате Айова. По данным Уддена (см. [14]), в долине

Миссисипи на протяжении 2300 км отлагается ежегодно

850 млн. тонн пыли. Подобным образом происходит об-

разование лёсса и в штате Нью-Мексико.

Эоловые компоненты морских осадков

Трудность определения эоловой части морских осад-

ков состоит в том, что атмосферная пыль переносится

к месту отложения морскими течениями. Пыль, выпав-

шая на морские льды и на ледники полярных областей,

погружается на дно в местах таяния льдов. Этим объяс-

няется, например, скопление метеоритов хондритов

в морских осадках около восточной Гренландии [38, 39]

(стр. 28). Распознавание эоловых частиц в морском

осадке затрудняется не только несовпадением мест

выпадения и осаждения пыли на дно моря. Иногда во-

обще трудно определить первичный источник некоторых

составных частей морского осадка. Например, вулкани-

ческий пепел могли внести в океан реки или тающие

морские льды, но его источником могли быть также

подводные извержения.

Характер морских осадков в значительной мере за-

висит от соотношения между количеством эоловой пыли

и количеством частиц морского происхождения. Чем

медленнее происходит нормальная седиментация, тем

больше доля пыли в осадке. Быстро оседающая на дно

пыль обычно образует отдельный слой морского ила,

а медленно оседающая (более мелкая) входит в каче-

стве компоненты осадка. Среднее содержание атмо-

сферной пыли в морских осадках пока не установлено.

В удаленных от суши морских отложениях часто встре-

чается заметное количество неорганических компонент,

происхождение которых еще недостаточно ясно. Неко-

торые исследователи считают их космической пылью [40].

Определить эоловую часть морского осадка легче

там, где благодаря близости суши и характеру климата

возможно выпадение пыли на поверхность моря и со-

став наземных и морских отложений одинаков. Эоловые

отложения были обнаружены, например, в пробе грунта,

268-2

Часть II. Значение атмосферной пыли

взятой экспедицией на «Вальдивии» в гавани Газель

на архипелаге островов Кергелен [38]. Хотя берег этой

впадины сложен базальтами, минеральные частицы

морского ила представлены главным образом облом-

ками пемзы и почти не содержат базальта. Оказывается,

на главном острове архипелага эоловые отложения бо-

гаты пемзой и западные ветры переносят их во впадину

гавани Газель. В пределах шельфа вокруг Африки и

Австралии часто встречаются мельчайшие отшлифован-

ные частицы кварца; это неудивительно, так как их на-

ходят и в наземных отложениях.

В районах, где часто происходит выпадение атмо-

сферной пыли, содержание эоловых компонент в мор-

ских осадках более значительно. Например, в илах

Красного моря, вклинившегося в пустыни Африки и

Аравийского полуострова, а также в илах северной ча-

сти Персидского залива, где часто наблюдаются сухие

пыльные туманы, находится сравнительно много эоло-

вых частиц.

В этом отношении подробно исследовано «Море

мрака», расположенное западнее Африки в зоне, где

господствует северо-восточный пассат. В течение

1000 лет на его дне отложился слой пыли из Сахары

толщиной 0,4 см. В пределах области выпадения пыли

глобигериновый ил на глубине до 2500—3000 м имеет

красноватый цвет, а вне ее он светло-серый или белый [38].

Индикатором осевшей там пыли Сахары служит по-

крытый красно-коричневой окисью железа кварц, ко-

торый удается обнаружить, несмотря на его ничтожную

концентрацию в глубинных морских отложениях. Не

подлежит сомнению, что в данном случае эти красно-

коричневые напластования образованы продуктами на-

земного выветривания горных пород. Желтоватый оса-

дочный материал (главным образом мусковит и FeOOH)

не является индикатором пыли Сахары, так как не ис-

ключена возможность его образования в море. Другие

минералы (кальцит, слюда, рудные минералы) также

непригодны в качестве индикаторов континентальной

пыли, так как не характерны для ее состава. Предпо-

ложение Пратье, что принесенная из пустыни пыль

уменьшает содержание извести в морских осадках, не-

Гл. 2. Значение пыли в геологии

25?

правдоподобно, так как сама пыль достаточно богата

известью. Кроме того, кривые содержания извести

в морских осадках и частоты выпадения пыли пустынь

непараллельны. Низкая концентрация извести в при-

брежном осадке объясняется значительным привносом

в осадок континентальных материалов.

Таким образом, только красно-коричневый кварц яв-

ляется признаком эолового осаждения. С целью полу-

чения сравнимых данных экспедиция на «Метеоре» [41]

пользовалась следующим показателем для оценки со-

держания эоловой пыли в морских осадках:

уу Число частиц „кварца пустынь" ^^

~~ Общее число подсчитанных частиц кварца

Этот показатель дает минимальные значения, так

как не весь кварц пустынь удается распознать. Вели-

чины W, полученные при исследовании бассейна Зеле-

ного мыса, приведены в табл. 35.

Таблица 35

Распределение «кварца пустынь» в бассейне Зеленого

мыса [41]

Класс крупности частиц

(Ю~

см)

100-55

55 — 10

10-5,5 5,5-1

Величина W ... .

11,1; 22,8

3,1—39,0

4,7—22,1 4,2; 15,4; 16,0

Средняя величина W

—

18,5

14,4

Точно не опре-

делена

Установлено, что величина W уменьшается по мере

удаления от берега. Однако иногда она мала и вблизи

берега вследствие значительного накопления материала,

принесенного морскими прибоями и течениями. В при-

брежной зоне максимум W обнаружен в сравнительно

крупных фракциях. Все пробы осадков последней лед-

никовой и межледниковой эпох содержат кварц; следо-

вательно, африканская пустыня уже тогда была источ-

ником атмосферной пыли [41].

Труднее определить происхождение красной глины

в глубоководных морских отложениях. По данным

270-2

Часть II. Значение атмосферной пыли

Маршалла (см. [14]), ею покрыта большая область дна

южной части Тасманова моря. Он предполагает, что этот

осадок образовался из принесенной ветрами австралий-

ской пыли. Меррей и Филиппи считают, что некоторые

минеральные частицы красной глины, залегающей на

дне Индийского океана южнее островов Кокос, прине-

сены пассатом из Австралии и что мелкая пыль может

переноситься ветром на еще большее расстояние и за-

тем погружаться в море. Красная глубоководная мор-

ская глина покрывает четвертую часть поверхности зем-

ного шара, а самые мощные ее толщи находятся в Ти-

хом океане [1]. Замечено, что цвет морского осадка

обычно становится светлее с увеличением глубины моря.

Химический состав красной глубоководной мирской

глины имеет некоторое сходство с составом наземных

отложений и лёссовой пыли в Новой Зеландии и

Польше [14, 38, 42].

По мнению Туле [43], подробное исследование хими-

ческого состава морских отложений откроет историю их

образования. В этом отношении большую роль играет

изучение их эоловых компонент, так как особенности их

позволяют судить о происходивших ранее геологических

процессах.

ЛИТЕРАТУРА

1. Walther J., Einleitung in die Geologie als historische Wissen-

schaft, Bd. 3, Jena, 1894.

2. W a 11 h e r J., Das Gesetz der Wiistenbildung in Gegenwart

und Vorzeit, 288, 4 Aufl. Leipzig, 1924 (Literatur).

3. Roy. Geogr. Soc., 647 (1889); zit. in 22.1, 578.

4. С z e r n y, Petermanns Erg.-Hefte 10, S. 34 (Sammlung einer

groBen Anzalil Beispiele f. d. ablatierende Tatigkeit des Win-

des u. d. Transportkraft der Ablation).

5. Leiningen W., Ober die Einfliisse von aolischer Zufuhr auf

die Bodenbildung. Mitt. d. Geol. Ges. Wien 8, 139—177 (1915)

(gute Oberschau).

6. P iron a, Staubfalle in Alexandrien. Meteor. Z., 6, 197 (1889).

7. N о r d e n s k j б

d A. E., Ober den grofien Staubfall in Schwe-

den u. angrenzenden Landern. Meteor. Z., II, 201—218 (1894).

8. Staubfall am 25—26. II. 1896, Meteor. Z„ 13, 105—107

(1896).

Литература

28 i

9. Hellmann G., Meinardus W., Hauptergebnisse einer

Untersuchung iiber den grofien Staubfall vom 9—12. III. 1901

in Nordafrika, Mittel- und Siibeuropa. Abh. d. Konigl. Preufi.

Meteor. Inst., 2 (1901), Nr. 1, Auszug in der Meteor. Z., 19,

180ff (1902).

10. Mill, The Great Dust-Fall of February 1903. Quart. J. Roy.

Meteor. Soc., 30, 57—91 (1904).

11. Griggs R. F., Das Tal der zehntausend Dampfe, Leipzig, 1928.

12. Staubfall in Galizien. Meteor. Z„ 34, 369 (1917).

13. Twenhofel, Treatise on Sedimentation, Baltimore, 1926, ref.

in [14].

14. Leuchs K., Die Bedeutung von Staubstiirmen fur die Sedimen-

tation. Zbl. f. Miner., Geol. u. Palaont, 145—186 (1932 B);

S. a. Z. f. angew. Meteor., 51, 32 (1934).

15. R a m a n n E., Bodenkunde, 64, Berlin, 1905.

16. Staubsturm im ostlichen Utah. Meteor. Z., 13, 283 (1896).

17. W i 11 s с h e

L., Ober Sand- und Staubstiirme und ihre Bede-

utung fur die Morphologie der Erdoberflache. Z. f. Geomorph.,

6 (1930).

18. Neumayr, S u e s s, Erdgeschichte, Bd. 1. Leipzig — Wien, 1920.

19. Schwarzbach, Das Klima der Vorzeit, Stuttgart, 1950.

20. Freeh en J., Straka H., Die pollenanalytische Datierung

der letzten vulkan. Tatigkeit im Gebiet einiger Eifelmaare.

Naturwiss., 37, 184—185 (1950), Vorlaufige Mitt.

21. Pettersson H., Magnetische Kugelchen und Meteore. Natur-

wiss., 387—388 (1955).

22. G a n s s e n A., Die Entstehung und Herkunft des Lofies. Mitt.

a. d. Labor, d. Preufi. Geol. Landesanstalt, H. 4, 43 (1922).

23. Ohly Chr., Die klimatischen Bodenzonen u. ihre charakt. Bo-

denbildungen. Internat. Mitt. f. Bodenkde 3, 421 (1913).

24. К о

L., Ober die Kornung des Lofies. Zbl. f. Min., Geol. u.

Palaont., 173—181 (1934 A).

25. D s с h e n g Wang, Beitrage zur Kenntnis der chem. u. mechan.

Beschaffenheit chines. Lofiboden. Diss. Univ., Leipzig (1928).

26. R i с h t h о f e n F. Frh. von, China. Ergebnisse eigener Reisen

und darauf gegriindeter Studien, Berlin, 1877—1912.

27. Berg L. S., The Origin of Loess. Gerlands Beitr. z. Geophys.,

35, 130 (1932).

28. Poser H„ Aolische Ablagerungen und Klima des Spatglazials

in Mittel- und Westeuropa, Naturwiss., 35, 269—276 (Litera-

tur) (1948).

272-2

Часть II. Значение атмосферной пыли

29. W а

d s с h m i d t E., Wie sind die Lofipuppen entstanden. Zbl.

f. Miner., Qeol. u. Palaont., 424 (1932 B) (Vermutung einer

Pseudomorphose tier. Exkremente).

30. Walt her J., Das Qesetz der Wiistenbildung in Gogenwart

und Vorzeit 1. Aufl., 131—139, Berlin, 1900.

31. Обручев, Die Verbreitung der Eiszeitspuren in Nord- u. Zen-

tralasien. Qeol. Rdsch., 21, 243—285 (1930) (I. Karte).

32. G r a h m a n n R., Der L6B in Europa. Mitt. d. Ges. f. Erdkde.

zu Leipzig, 51. 5—24 (Literatur!) (1930/31).

33. Walther J., Geologie der Heimat, 30, Leipzig, 1926.

34. W a 11 e r J., Geologie von Deutschland, Leipzig, 1923.

35. L a u t e r b о r n, Ober Staubbildung aus Schotterbanken im

Flufibett des Rheines. Verh. d. Naturkdl.-Med. Ver. Heidelberg,

N. F. 11, 359—368 (1912); zitiert in [22, 14].

36. К e i

h а с к K-, Der L6B und seine Entstehung. Prometheus,

10 (1899).

37. H e n n i n g, Ober den Ursprung des Lofi. Internat. Mitt. f. Bo-

denkde., 1, 518—523 (1911).

38. Andree K-, Die Bodenbeschaffenheit und nutzbaren Matcria-

lien am Meeresboden. Geol. d. Meeresbodens, Bd. II (Leipzig,

1920).

39. Langenbeck R., Die Tiefenverhaltnisse und die Bodenbe-

schaffenheit des Mittl. Teils d. Ostatl. Geb. Festschr. z. 350

jahr. Jub. d.. Protest. Gymnas. z. Straflburg i E., 174—194

(1888). (Tafel der Sedimentfarbe, S. 193.)

40. P r a t j e O., Staubfalle auf dem mittl. Atl. Ozean. Zbl. f. miner.,

Geol. u. Palaont., 177—182 (1934 B).

41. Radczewski E., Der EinfluS des Passatstaubes auf die Se-

dimentation im Kapverden-Becken. Dt. Atlant. Exped. «Me-

teor.», Bd. Ill, 274—277, 1925—1927.

42. Wegmann С. E., Staubfalle und zyklische Gliederung von

Meeressedimenten. Geol. Rdsch., 36, 29—31 (1948) (Literatur!).

43. Thoulet, C. R. de I'acad. des sci. t. CXLVII, 14. XII. 1908

u. t. CXLVIII, Nr. 7—15. II. 1909, Реь. н Анн. Ьядрогр, 37,

234 (1909) (fiber die Auflosungeisenhaltigen Staubes kosmi-

schen Ursprungs in den Weltmeeren).

Глава 3

ЗНАЧЕНИЕ ПЫЛИ В БОТАНИКЕ

Значение флоры в качестве источника пыли было ука-

зано выше (стр. 42). В настоящей главе мы рассмотрим

влияние пыли на жизнь растений и ее значение в палео-

ботанике.

НЕПОСРЕДСТВЕННОЕ ВЛИЯНИЕ ПЫЛИ НА ФЛОРУ

Полезное влияние пыли на флору

Пыль, источником которой служит сама флора

Семена многих видов, а также другие органы, слу-

жащие для размножения растений (в особенности

пыльца и споры), способны витать в воздухе. Ветер пе-

реносит их на большее или меньшее расстояние, и таким

образом происходит опыление. Чтобы охарактеризовать

эту способность к распространению ветром, в основе ко-

торой лежит потребность в возможно более широком

расселении вида, отметим, что при обычных условиях

около

% всех сравнительно крупных семян переносится

ветром на расстояние более 40 км [1].

Чужеродная пыль

Свойство пыли равномерно распределяться в про-

странстве и хорошо сцепляться с носителем используют

при распылении ядовитых веществ, поражающих вреди-

телей растений [2], а также при внесении удобрений.

Этим ограничивается непосредственное полезное дей-

ствие пыли на наземные органы растений. Все другие

виды непосредственного влияния пыли на флору яв-

ляются вредными и получили общее наименование «за-

дымление растений» [3—5].

J8 В. фетт