Динамическая геоморфология - Ананьев Г.С.
ISBN 5-211-01618-1
Скачать (прямая ссылка):
E = Mgk,
где E - энергия, M - масса, д - ускорение силы тяжести, а Л -слой годового перемещения вещества. Для склонового перемещения примем, что движение осуществляется со средней скоростью 0,1 мм/год при среднем угле наклона склонов в S*. Тогда вертикальное перемещение h того же слоя составит лишь 0,009 мм/год.
18
Отсюда энергия склонового рельефообразования равна
E = Mgh = 9', 68 •'1O16 кг • 9,8м/с2 • 9 • ИГ6M =2,4-1012 Дж.
Аналогичные расчеты для массопереноса при стоке речных наносов дают следующие оценки. Пусть масса твердого стока равна 20 млрд т в год, тогда M = 20 • 1012 кг. Чтобы оценить высоту ее перемещения, можно взять среднюю высоту континента 875 м (Шукин, I960) и, учитывая, что не вся масса вещества твердого стока образуется на средней высоте, а значительная ее часть перемещается с более низких высот, правильнее считать, что высота годового ее переноса составляет лишь половину средней высоты ~ 400 м, тогда энергия флювиального рельефообразования
E = Mgh = 20 • 1012 кг • 9,8 м/с2 • 440 м = 8,6 • 1016 Дж,
т.е. энергия флювиального рельефообразования в 30 тыс. раз больше, чем энергия склонового образования. Остальные виды энергии экзогенного рельефообразования намного меньше, так как массоперенос другими факторами рельефообразования, по данным Г.А. Сафьянова (1985), оценивается величиной: ледниковый твердый сток 1,5 млрд т (Лисицин, 1974), эоловый вынос 2,0 млрд т (Бондарев, 1974). Это составляет около 10% от склонового и флювиальных переносов. Поскольку наши расчеты имеют лишь оценочный характер и в них не учтены многие другие виды переноса вещества (карстообразование, образование ледникового рельефа на суше, перенос вещества ниже уровня океана и др.), можно думать', что вся энергия экзогенного массопереноса (что и следует считать энергией экзогенного рельефообразования) близка к величине IQ17 Дж в год. По оценке Сафьянова (1985), полученной другим способом, 2,7 • 1024 эрг в год (или 2,7 • 1017 Дж), т.е. близкая величина.
Рассматривая источники энергии экзогенного рельефообразования, необходимо оценить общие запасы потенциальной энергии, накопленной в массиве суши. Если принять, что при данных запасах воды в океане денудация может снизить сушу не более, чем до высоты 300 м над уровнем океана, площадь суши 148,92 млн км2 и обычная масса пород 2,7 г/см3, то масса вещества, которая расположена на материках выше уровня предельно возможной денудации, равна 2,3 -1021 кг. И потенциальная энергия экзогенного рельефообразования равна
E = Mgh = 2,3•1O21 кг-9,8 м/с2 ¦ 300 м = 6,8-1024 Дж.
Если учитывать годовой расход энергии экзогенного рельефообразования, то при отсутствии эндогенного восстановления рельефа суши ее запасы обеспечивают ход экзогенных процессов в течении 1-10 млн лет.
19
Полезно сравнить количество энергии экзогенного рельефообразования с количеством солнечной энергии, которая получается нашей планетой, - 20, 9 • 1023 Лж, что в 1 млн раз больше, чем энергия экзогенного рельефообразования на суше.
Очень трудно оценить суммарную энергию рельефообразования, так как пока не удается оценить массоперенос вещества в ходе эндогенных процессов. Если считать, что ход процессов рельефообразования образует некоторую систему, что система энергетически уравновешена, то энергия эндогенного рельефообразования должна быть приблизительно равна энергии экзогенного рельефообразования.. Общая расходная часть энергии рельефообразования должна быть приблизительно равна п ¦ 101' Дж/год. Интересно, что эта величина всего лишь на три порядка величин или в тысячу раз меньше энергии выделяемого недрами тепла.
Потенциальная гравитационная энергия - не вся энергия, которая расходуется на рельефообразование. Так, Н.М. Сватков (1974) определяет, что выветривание подготавливает к денудации слой пород около 0,09 мм в год. В результате только при физическом выветривании расходуется 4,7 • 1018 Дж/год, а на химическое выветривание -4,7- 1019 Дж/год. Близкий результат для химического выветривания приводит Г.А. Сафьянов (1985). По его же данным, диссипация волновой энергии у берегов равна 9,8 ¦ 1019 Дж/год. Им же приводятся оценки и других видов энергии сред, которые осуществляют перенос вещества, участвующего в рельефообразовании. Остается только неясным, какая доля этой энергии тратится собственно на рельефообразование.
Расчеты по энергомассопереносу - это первые опыты геоморфологов разобраться в физике процессов рельефообразования. Они во многом несовершенны.
Исследуя энергомассоперенос в ходе анализа процессов экзогенного рельефообразования, можно рассмотреть баланс вещества между отдельными его парагенетически связанными звеньями. Особенно важно сравнить соотношение флювиального и склонового морфолитогенеза, для чего вычисляют длину всех русел на земном шаре. Если считать, что средняя густота речной сети приблизительно равна 1,0 км/км2, то вероятная длина всех водотоков на Земле близка 149 млн км. На каждый водоток опираются два склона, и поэтому длина оснований всех склонов, опирающихся на днище долин, должна быть равна ~ 300 млн км. И если средний слой перемещения равен 10 см, а скорость перемещения равна 0,1 мм/год, тогда объем веществ, поступающих в днище долин, должен быть равен
