Γενική Φυσική Γεωγραφία

Transcript

1 Τ.Ε.Ι. ΜΕΣΟΛΟΓΓΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΣΤΕΓ ΤΜΗΜΑ ΙΧΘΥΟΚΟΜΙΑΣ ΑΛΙΕΙΑΣ Γενική Φυσική Γεωγραφία Παύλος Αβραμίδης Διδάκτωρ Γεωλογίας Πανεπιστημίου Πατρών Νοέμβριος, 2002

2 Γενική Φυσική Γεωγραφία 2 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Οι σημειώσεις του μαθήματος της Γενικής Φυσικής Γεωγραφίας συντάχθηκαν για τους σπουδαστές του Τμήματος Ιχθυοκομίας Αλιείας του Τ.Ε.Ι. Μεσολογγίου, καθώς το μάθημα διδάσκεται στο πρώτο εξάμηνο σπουδών τους. Σκοπός του μαθήματος είναι να εισάγει στον σπουδαστή βασικές γνώσεις σχετικά με τους μηχανισμούς και τις διαδικασίες που επιδρούν στην επιφάνεια (Εξωγενείς διαδικασίες) και στο εσωτερικό (Ενδογενείς διαδικασίες) της γης, αναλύοντας τους μηχανισμούς εξομάλυνσης και οικοδόμησης του γήινου ανάγλυφου. Παράλληλα αναπτύσσονται σε λεπτομέρεια οι τύποι των πετρωμάτων οι οποίοι απαντώνται στη γη, οι μηχανισμοί γένεσής τους στο πέρας του γεωλογικού χρόνου, γεωμορφές που απαντώνται σε ποτάμια και λιμνοθαλάσσια συστήματα, οι μηχανισμοί γένεσης των ηφαιστείων και των σεισμών κ.τ.λ. Ως αποτέλεσμα ο σπουδαστής θα αποκτά ως γνώση τις βασικότερες έννοιες της Φυσικής Γεωγραφίας, η οποία αποτελεί ένα από τα βασικά μαθήματα των Γεωτεχνικών Σχολών και των Σχολών Επιστημών της Γης. Μέρος των σημειώσεων της θεωρίας του μαθήματος, αποτελεί τμήμα των μαθημάτων τα οποία διδάσκονται στο Τμήμα Γεωλογίας του Πανεπιστημίου Πατρών, στα πλαίσια του μαθήματος Εξωγενή και Ενδογενή Γεωδυναμική, από τους Ν. Κοντόπουλο Καθηγητή και Α. Ζεληλίδη Επίκουρο Καθηγητή του Τμήματος Γεωλογίας, τους οποίους θερμά ευχαριστώ για την παραχώρηση μέρους του εκπαιδευτικού υλικού. Μεσολόγγι 1/11/03 Αβραμίδης Παύλος Δρ Γεωλόγος

3 Γενική Φυσική Γεωγραφία 3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελ. 1. Το ηλιακό σύστημα 4 2. Η γη στο ηλιακό σύστημα 8 3. Η δομή της Γης 9 4. Εξωγενετικές διαδικασίες Αποσάθρωση Εδαφος Η δράση του ρέοντος ύδατος Ποτάμια συστήματα Τύποι υδρογραφικών δικτύων Λιμνοθαλάσσια συστήματα Γεωμορφικός Κύκλος Υπόγειο ή εδαφικό νερό Υπόγειο νερό και η ενέργειά του Ανθρωπος και Περιβάλλον Ιζηματογενή πετρώματα Ενδογενετικές διαδικασίες Μαγματισμός Ηφαιστειότητα Μεταμορφισμός Σεισμοί Βιβλιογραφία 110

4 Γενική Φυσική Γεωγραφία 4 ΤΟ ΗΛΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Ο ήλιος, σαν ένα αστέρι, κατέχει μια αφανή θέση στο Γαλαξία μας. Είναι τοποθετημένος πάνω στη περιφέρεια ενός των αστρικών βραχιόνων και τα πιο πλησιέστερα προς τον ήλιο άστρα απέχουν απ αυτών φορές περισσότερο απ ότι απέχει αυτός από τους πλανήτες. Ο ήλιος δεν είναι πολύ μεγάλος δηλαδή είναι το τρίτο έως το μέσο του μεγέθους ενός μέσου άστρου του δικού μας Γαλαξία. Ο ήλιος μαζί με τους άλλους αστέρες του γαλαξία μας περιστρέφεται γύρω από το κέντρο μάζης του γαλαξία με μία περίοδο από 200 μέχρι 250 εκατομμύρια χρόνια. Αν υποθέσουμε ότι η ηλικία του ηλιακού συστήματος είναι εκατομμύρια χρόνια μπορεί τότε να λεχθεί ότι ο ήλιος έχει συμπληρώσει στο διάστημα αυτό κάπου 20 περιστροφές γύρω από το κέντρο μάζης του γαλαξία μας. Το ηλιακό σύστημα περιλαμβάνει 9 πλανήτες και τους δορυφόρους τους και μία ζώνη αστεροειδών και κομητών. Πέρνοντας την πλανητική τροχιά του πιο απομακρυσμένου πλανήτη, του Πλούτωνα, έως τα όρια του ηλιακού συστήματος, μπορούμε να πούμε τότε ότι η διάμετρος του είναι εκατομμύρια km. Ο κύριος όγκος της μάζης του συστήματος (749/750 ) είναι συγκεντρωμένη στον ήλιο. Ο ήλιος έχει τις ακόλουθες παραμέτρους: μέση ακτίνα km μάζα 1.2 Χ10 33 kg, πυκνότητα 1.4g/cm 3 επιφανειακή θερμοκρασία 6.000Κ. Είναι ένα αστέρι με δραστικές θερμοπυρηνικές διαδικασίες. Σ ένα λεπτό ο ήλιος ακτινοβολεί 5.43 Χ10 27 cal, ποσό θερμότητας που κύρια κυβερνά την επιφανειακή θερμοκρασία των πλανητών που τον τριγυρίζουν. Γύρω στα 70 στοιχεία έχουν αποκαλυφθεί στην ατμόσφαιρα του Ήλιου. Τα πιο σπουδαία είναι το H 2 το He, το O 2, ο C και το N δηλαδή αυτά είναι και τα πιο ελαφριά. Επίσης έχει προσδιοριστεί η παρουσία πολύ απλών μορίων και χημικών ριζών. Η ηλιακή ατμόσφαιρα δομείται από τρία κελύφη την φωτόσφαιρα (μέχρι 20 km), τη χρωμόσφαιρα (μέχρι km)και την κορώνα (μέχρι 5 εκατομμύρια km). Η φωτόσφαιρα καθορίζει τον ορατό δίσκο του ηλίου πάνω σε συγκεντρώσεις σχετικά ψυχρού υλικού ( Κ) εμφανίζονται ηλιακές κηλίδες, που το μέγεθός τους ποικίλει από δεκάδες μέχρι εκατοντάδες χιλιάδες χιλιόμετρα. Η χρωμόσφαιρα και η κορώνα είναι εξαιρετικά ασταθείς. Μακρύς νηματοειδείς σχηματισμοί (προεκβολές) ανυψώνονται στην χρωμόσφαιρα. Η κορώνα είναι μία συνεχής ισχυρή ροή των φορτισμένων τεμαχιδίων του ήλιου. Οι διαδικασίες πάνω στον ήλιο έχουν μια περιοδικότητα έντασης και ελάττωσης της δράσης κάθε 11 χρόνια.

5 Γενική Φυσική Γεωγραφία 5 Οι πλανήτες βρίσκονται με την ακόλουθη σειρά από πλευράς απόστασης από τον ήλιο : Ερμής, Αφροδίτη, Γη, Άρης, Δίας, Κρόνος, Ουρανός, Ποσειδών και Πλούτων. Όλοι αυτοί περιστρέφονται γύρω από τον ήλιο σε σχεδόν κυκλικές τροχιές και σχεδόν στο ίδιο επίπεδο. Η πιο μεγάλη απόκλιση απ αυτό το επίπεδο παρατηρήθηκε στους εξωτερικούς και εσωτερικούς πλανήτες Ερμή και Πλούτωνα, οι οποίοι έχουν, επιπρόσθετα, σημαντικά περισσότερο επιμηκυσμένες ελλειπτικές τροχιές. Όλοι οι πλανήτες με την εξαίρεση της Αφροδίτης και του Ουρανού, περιστρέφονται γύρω από τον αξονά τους σε μία διεύθυνση που αντιστοιχεί στην περιστροφή του ήλιου. Ο άξονας της περιστροφής της πλειονότητας των πλανητών είναι σε μία γωνία που προσεγγίζει τις 90 μοίρες σε σχέση με το επίπεδο της τροχιάς. Οι πλανήτες συνήθως διαιρούνται σε δύο ομάδες σύμφωνα με τη μάζα των, την πυκνότητα και άλλες παραμέτρους: (1) οι εσωτερικοί πλανήτες (Ερμής, Αφροδίτη, Γη και Άρης) ή χερσαία ομάδα και (2) οι εξωτερικοί πλανήτες (Δίας, Κρόνος, Ουρανός, Ποσειδών, Πλούτων), οι γιγαντιαίοι πλανήτες. Οι εννέα πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος και τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά αυτών.

6 Γενική Φυσική Γεωγραφία 6 Οι πλανήτες της χερσαίας ``ομάδας είναι μικροί, έχουν μία υψηλή πυκνότητα, αργή αξονική περιστροφή, και μία όχι πολύ μεγάλη μάζα. Υπάρχουν ελάχιστοι δορυφόροι, μόνο η Γη (έναν) και ο Ερμής (δύο) έχουν δορυφόρους. Η πυκνότητα των δορυφόρων προσεγγίζει αυτή των πλανητών. Ο Ερμής είναι ένας μικρός πλανήτης με μία αργή ταχύτητα στον άξονα περιστροφής. Λόγω του ότι βρίσκεται πάρα πολύ κοντά στον ήλιο πραγματώνονται τεράστιες αλλαγές στη θερμοκρασία πάνω στην επιφάνεια του από C στην πλευρά της ημέρας έως C πάνω στην πλευρά της νύχτας. Στο ισημερινό τμήμα του Ερμή στη διάρκεια της ημέρας είναι πιθανό το υλικό να είναι σε υγρά φάση και ακόμη να σχηματίζονται λειωμένα μέταλλα. Ένα ασθενές πεδίο βαρύτητας και η εγγύτητα προς τον ήλιο οδήγησε στην απώλεια της ατμόσφαιρας αν και δεδομένα που έχουν αποκτηθεί στα πρόσφατα χρόνια έχουν δείξει την παρουσία μιας πολύ διάχυτης ατμόσφαιρας που αποτελείται από He. Η Αφροδίτη είναι ο πλανήτης που βρίσκεται πιο κοντά σε μέγεθος και μάζα με τη Γη σε σχέση με τους άλλους πλανήτες της «χερσαίας» ομάδας. Έχει μία παχιά ατμόσφαιρα που συνίσταται κύρια από CO 2 (97%) και καλύπτεται από ένα πυκνό στρώμα που συνίσταται από νέφη υδρατμών. Από τα ευρήματα της διαστημικής έρευνας (ο σοβιετικός Venus 4, 5, 6, 7, 8, 9, και 10 και ο αμερικάνικος Mariner 5) η πίεση είναι υψηλή δηλαδή 10 MPα στην επιφάνεια και η θερμοκρασία πάνω από C. Όπως εμείς έχουμε αναφερθεί παραπάνω η Αφροδίτη και ο Ουρανός αντίθετα από τους άλλους πλανήτες του ηλιακού συστήματος περιστρέφεται σε μία διεύθυνση αντίθετη απ αυτή του ήλιου. Επιπρόσθετα, η ταχύτητα περιστροφής είναι χαμηλότερη απ αυτή των άλλων πλανήτων. Η Γη έχει την πιο υψηλή πυκνότητα της «γήινης» ομάδας των πλανητών και είναι η μεγαλύτερη σε μέγεθος και μάζα. Έχει μία ατμόσφαιρα σύστασης αζώτου-οξυγόνου. Το ανάγλυφο του φεγγαριού διακρίνεται σε ευρύ πεδία και ορεινές περιοχές. Αναλύσεις δειγμάτων του εδάφους του φεγγαριού που ελήφθησαν από τον Luna-16 και Luna-20 και από τους Apollo-11, 12, 14 και 17 έδειξε ότι τα εκτεταμένα πεδία είναι εκτεταμένα βασαλτικά πεδία που σχηματίστηκαν από την έκχυση μάγματος βασικής σύστασης που καλύφθηκαν από ένα λεπτό στρώμα σκούρα γκρι σκόνη (regolith). Ο σχηματισμός της σκόνης αυτής προφανώς συνδέεται με το βομβαρδισμό της επιφάνειας του φεγγαριού από μετεωρίτες και την καταστροφή του αυτόχθονου βασάλτη. Το ουσιαστικό ημερήσιο εύρος της θερμοκρασίας το οποίο είναι C (από C έως 18 0 C) επίσης αναμφίβολα βοηθά. Οι ορεινές περιοχές του φεγγαριού συνίσταται από ανορθοσίτες δηλαδή επίσης από πετρώματα βασικής σύστασης, αλλά πλούσια σε αστρίους. Η σύσταση της σκόνης επίσης σ αυτές τις περιοχές προσεγγίζει με εκείνη των αυτοχθόνων πετρωμάτων.

7 Γενική Φυσική Γεωγραφία 7 Η εξωτερική όψη της επιφάνειας του φεγγαριού οφείλεται κύρια στους πολυάριθμους κρατήρες από μετεωρίτες ή ηφαιστειακής γένεσης. Τα πρώτα δεδομένα έχουν ληφθεί για την εσωτερική δομή του φεγγαριού που δείχνουν ότι ο φλοιός του φεγγαριού είναι περίπου 25km και ότι ο μεταλλικός πυρήνας εάν υπάρχει, είναι πολύ μικρός και δεν ξεπερνά τα λίγα εκατοστά της μάζας του φεγγαριού. Αυτό μπορεί να εξηγήσει την απουσία μαγνητικού πεδίου στο φεγγάρι. Όμως, τα πετρώματα, κρίνοντας από τα δείγματα που έχουν ληφθεί, είναι μαγνητισμένα ως ένα αποτέλεσμα της δράσης μίας εξωτερικής διαδικασίας ή πηγής. Δεν υπάρχει ατμόσφαιρα στο φεγγάρι, αλλά η συνεχής απαέρωσης του εσωτερικού του οδηγεί σε περιοδική εκτόξευση αερίων και ακόμη υδρατμούς. Ο Άρης είναι το δεύτερο σε μάζα των «χερσαίων πλανητών» μετά τον Ερμή και είναι το πιο απομακρυσμένο από τον ήλιο. Σύμφωνα με τα δεδομένα από την λήψη δειγμάτων (ο σοβιετικός Mars-2και 3 και ο αμερικάνικος Mariner 6, 7 και 9) ο Άρης έχει μια διάχυτη ατμόσφαιρα που συνίσταται από CO 2. Η πίεση στην επιφάνεια είναι 2.6 έως 6.8mmHg, που αντιστοιχεί σ ένα ύψος των m σε γήινες συνθήκες. Η επιφανειακή θερμοκρασία είναι αντικείμενο αξιοσημείωτων διακυμάνσεων και ποικίλει μεταξύ C και C. Η εποχιακή διακύμανση της θερμοκρασίας οδηγεί σε μια αλλαγή στην περιοχή των πολικών παγετώνων οι οποίοι συνίστανται κυρίως από παγωμένο διοξείδιο του άνθρακα και από την ενυδατωμένη μορφή του με ένα συνολικό πάχος δεκάδων μέτρων. Το ανάγλυφο του Άρη μοιάζει με αυτό του φεγγαριού αλλά οι γρήγορες αλλαγές των περιμέτρων των αερίων νεφών πάνω από τους κρατήρες επιτρέπει σε εμάς να υποθέσουμε ότι οι ηφαιστειακές διαδικασίες είναι ακόμη σε δράση πάνω στον Άρη. Μέχρι πρόσφατα ένα από τα μυστήρια του Άρη ήταν η ονομαζόμενη επιτάχυνση του Φόβου. Ο Φόβος είναι ένας από τους δύο δορυφόρους του Άρη, ο οποίος περιστρέφεται γύρω από τον Άρη στην ίδια διεύθυνση με αυτόν. Οι φωτογραφίες του Φόβου που πάρθηκαν από τον Αμερικάνικο διαστημικό όχημα Mariner-9 το 1971 από μία απόσταση 5540km έκαναν δυνατό να υπολογιστεί ότι το σχήμα του διαφέρει σημαντικά από το σχήμα σφαίρας (οι διαστάσεις του είναι 22 Χ18 km). Το γεγονός αυτό, και ο χαρακτήρας της επιφάνειας του, που καλύπτεται από κρατήρες, δίνει τις βάσεις για να προταθεί ότι ο Φόβος είναι ένας μικρός πλανήτης που κυριεύτηκε από τον Άρη από τη ζώνη των αστεροειδών. Οι «γιγαντιαίοι» πλανήτες χαρακτηρίζονται από το τεράστιο μέγεθος, την χαμηλή πυκνότητα, την σημαντική μάζα και τις υψηλές ταχύτητες αξονικής περιστροφής που αιτιολογούν να είναι αυτοί πολύ πεπλατυσμένοι στους πόλους. Ο Πλούτωνας κατέχει μία ιδιαίτερη θέση στην παραπάνω ομάδα και στις παραμέτρους του μοιάζει πάρα πολύ με τους πλανήτες της «χερσαίας» ομάδας. Ο πλανήτης αυτός, που είναι ο πιο απομακρυσμένος

8 Γενική Φυσική Γεωγραφία 8 πλανήτης από τον ήλιο (γύρω στα εκατομμύρια km), δεν έχει ακόμη επαρκώς μελετηθεί και ίσως ανήκει σε μία ειδική, Τρίτη ομάδα πλανητών. Οι γιγαντιαίοι πλανήτες έχουν παχιές ατμόσφαιρες που συνίστανται από μεθάνιο, αμμωνία, υδρογόνο και αέριο διοξείδιο του άνθρακα. Η ατμόσφαιρα του Δία είναι περισσότερο από έως km πάχους και η θερμοκρασία της στερεάς επιφάνειας είναι περίπου C. Ένας τυπικός χαρακτήρας της ατμόσφαιρας του Δία είναι τα παχιά νέφη εγκάρσιας κατεύθυνσης τα οποία βαθμιαία αλλάζουν το σχήμα τους κάθε εννέα ή δέκα χρόνια.. Η χαμηλή πυκνότητα των γιγαντιαίων πλανητών δηλώνει πιθανά ότι το πολύ παχύ εξωτερικό κέλυφος αποτελείται από στερεά αέρια (μεθάνιο, αμμωνία, υδρογόνο). Η ΓΗ ΣΤΟ ΗΛΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Η θέση της γης και των ιδιαιτέρων τμημάτων της επιφάνειας της, σε σχέση προς τον ήλιο, κύρια ερμηνεύουν την φυσικογεωλογική της κατάσταση και τον χαρακτήρα και ρυθμό πολλών γεωλογικών διαδικασιών. Ως εκ τούτου, η μελέτη των μοντέλων αλλαγής της θέσεώς της παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Ο χαρακτήρας της κίνησης της Γης και του δορυφόρου της Σελήνης στο Ηλιακό σύστημα είναι εντελώς σύνθετος. Ως εκ τούτου εμείς θα αναφέρουμε μόνο τα κυριότερα συστατικά της κίνησης της Γης που επηρεάζουν τον χαρακτήρα των γεωλογικών διαδικασιών που επισυμβαίνουν πάνω στην επιφάνειά της. Η Γη κάνει μία πλήρη περιστροφή γύρω από τον Ήλιο σε 365,26 ημέρες κατά μήκος μιας ελαφρώς επιμηκυσμένης ελλειπτικής τροχιάς που προσεγγίζει στη μορφή κύκλου ακτίνας km. Αυτή η μέση απόσταση της Γης από τον Ήλιο χρησιμοποιήθηκε για να μετρηθούν αποστάσεις μέσα στο ηλιακό σύστημα και ονομάστηκε μία αστρονομική μονάδα. Ο ήλιος είναι τοποθετημένος σ ένα εστιακό σημείο της έλλειψης ο λόγος του μισού της εστιακής απόστασης προς το μήκος του μεγίστου ημιάξονα περιγράφει το βαθμό πλάτυνσης της έλλειψης και ονομάζεται εκκεντρικότητα. Έτσι, αν με ε συμβολίσουμε την εκκεντρικότητα, με c την απόσταση από το ένα εστιακό σημείο μέχρι το κέντρο της έλλειψης και με α το μήκος του μέγιστου ημι-άξονα τότε ε=c/α. Για τη Γη c = km και α = km άρα ε = Αυτή η ελαφρά πλάτυνση της τροχιάς της γης γύρω από τον ήλιο προφανώς δικαιολογεί εποχιακές μεταβολές της θερμοκρασίας στην επιφάνεία της. Εν τούτοις η εκκεντρικότητα δεν είναι σταθερά. Η τιμή της μεταβάλλεται από την τιμή στη τιμή (c από km μέχρι km) με μία περίοδο ετών. Αυτή η περιοδική αλλαγή στην εκκεντρικότητα της τροχιάς

9 Γενική Φυσική Γεωγραφία 9 είναι μία αιτία των αυξομειώσεων στην μέση ετήσια θερμοκρασία και κατά συνέπεια και στον χαρακτήρα των γεωλογικών διαδικασιών πάνω στη γη. Η ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΓΗΣ Ο πυρήνας Το εσωτερικό τμήμα της γης συνιστά τον λεγόμενο πυρήνα (core) και έχει τη πιο μεγάλη μέση πυκνότητα, πολύ μεγαλύτερη απ αυτήν που έχουν τα υπόλοιπα κελύφη. Αυτή ξεπερνά τα 10 gr/cm 3. Παρά την μεγάλη πυκνότητα που έχει ο πυρήνας αυτός εν τούτοις ο ίδιος περιλαμβάνει λιγότερη μάζα από την συνολική μάζα της γης σε σχέση με τον μανδύα, ο οποίος έχει και σημαντικά μεγαλύτερο όγκο. Εξαιτίας των άκρως υψηλών πιέσεων (3, atm) πλησίον του κέντρου της γης, είναι εύλογο ότι ο πυρήνας θα σχηματίζεται από ένα υλικό μεγάλης πυκνότητας δηλαδή από ένα μέταλλο. Με βάση τις αναλύσεις που έγιναν στους μετεωρίτες προκύπτει ότι ο σίδηρος είναι το πιο κοινό μέταλλο που απαντά στη πρώτη ύλη των πλανητών. Στους μετεωρίτες, ο σίδηρος βρέθηκε αναμειγμένος με λιγότερη ποσότητα νικελίου. Έτσι οι γεωλόγοι σήμερα έχουν κάνει πλήρως αποδεκτό, ότι η πιο πιθανή σύσταση του πυρήνα της γης είναι κράμα Fe-Ni. Ένας, όμως, πυρήνας καθαρός, Fe-Ni, θα είναι πολύ πυκνός για να ταιριάζει με τα παρατηρηθέντα χαρακτηριστικά του γήινου πυρήνα. Είναι λοιπόν συνηθισμένο να θεωρείται ότι υπάρχουν μερικά ελαφρότερα στοιχεία αναμειγμένα με το Fe και Ni. Tο Si, το πιο άφθονο στοιχείο στα πετρώματα μετά το (O 2 ) είναι ελαφρό σε βάρος και προτάθηκε ως ένα στοιχείο συμμετοχής του κράματος του πυρήνα. Το πυρίτιο αυτό θα πρέπει, για να είναι σε τετηκία κατάσταση, να βρίσκεται σε αναγωγική ή στοιχειακή μορφή. Εν τούτοις, το Si που έχει παρατηρηθεί στα επιφανειακά γήινα υλικά και στους μετεωρίτες έχει τη μορφή τετραέδρων Si-O 2. Έτσι, για να υποστηρίξει κανείς ότι το Si είναι το ελαφρό στοιχείο του πυρήνα θα πρέπει να θεωρήσει, ότι, στα πρώτα στάδια ζωής της γης οι συνθήκες σχηματισμού της πρέπει να ήσαν κατάλληλες για να αναγάγουν μεγάλες ποσότητες Si, αποσπώντας μακριά τα άτομα του O 2 και προσθέτοντας ηλεκτρόνια. Θα πρέπει επίσης να αναφερθεί ότι αυτή η διαδικασία δεν έχει επενεργήσει στους μετεωρίτες. Πρόσφατα, προτάθηκε ότι το S είναι το ελαφρό στοιχείο που χαμηλώνει την πυκνότητα του πυρήνα. Μία τέτοια πρόταση οδηγεί σε μια διαφορετική εικόνα των πρώτων σταδίων ζωής της γης. Όπως έχει κιόλας αναφερθεί, τα τρία κύρια συστατικά των χονδριτικών μετεωριτών είναι τα πυριτικά ορυκτά, τα ορυκτά Fe-Ni και το Fe-S συστατικό, ο τροϊλίτης. Ορισμένες μείξεις σιδήρου και θειούχου σιδήρου έχουν σήμειο τήξεως χαμηλότερο απ αυτό των

10 Γενική Φυσική Γεωγραφία 10 περισσοτέρων πυριτικών ορυκτών (μόλις 90 0 C). Έτσι, αν η γη σχηματίστηκε από υλικά σαν τους μετεωρίτες, η μείξης σιδήρου και θειούχου σιδήρου θα ήταν η πρώτη που έλειωσε καθώς η γη θερμαινόταν από τη ραδιενέργεια ή την «accretion energy» (ενέργεια από επαύξηση) Το τήγμα θα πρέπει να ήταν πολύ πυκνό και εκινείτο πρός τα κάτω απελευθερώνοντας ενέργεια βαρύτητας πράγμα που συνεπάγετο περαιτέρω τήξη. Απλοποιημένη σχηματική απεικόνιση του εσωτερικού της γης, όπου διακρίνονται ο πυρήνας, ο μανδύας και ο φλοιός. Η διαδικασία μπορεί να επιταχύνονταν γρήγορα, οδηγώντας στο σχηματισμό του πυρήνα πολύ νωρίς στην γήινη ιστορία και πιθανά να απελευθέρωσε ενέργεια που επαρκούσε για να λειώση ολόκληρη την τότε γη. Ανεξάρτητα του τρόπου γέννεσης του πυρήνα, ορισμένες απόψεις για τη παρούσα δομή του είναι ξεκάθαρες. Ο πυρήνας δρά ως ένα δραστικό μπλόκ στη μετάδοση των σεισμικών S κυμμάτων μέσα στη Γη. Υπάρχει μία ζώνη πάνω στη μακρινή πλευρά της γης αντίκρυ ενός σεισμού, στην οποία τα μόνα απ ευθείας σεισμικά κύμματα χωρίς ανάκλαση που καταγράφονται είναι τα Ρ ενώ δεν παρατηρείται η απ ευθείας άφιξη των S. Υπενθυμίζοντας ότι τα υγρά θα μεταδώσουν κύματα Ρ αλλά όχι κύματα S, οδηγούμαστε στο έμμεσο συμπέρασμα ότι τουλάχιστο το εξωτερικό τμήμα του πυρήνα είναι υγρό. Επί πλέον, η μελέτη των Ρ κυμάτων που ταξιδεύουν μέσα από το εσωτερικό τμήμα έχει οδηγήσει στην αποδοχή ότι ο εσωτερικός πυρήνας είναι στερεός. Αυτή η ιδέα ενισχύεται με τη μελέτη των

11 Γενική Φυσική Γεωγραφία 11 ελεύθερων ταλαντώσεων και την ανίχνευση άφιξης σεισμικών κυμάτων, τα οποία πιστεύεται ότι ταξίδευσαν μέσα από τον εσωτερικό πυρήνα ως S κύμματα. Μαγνητικό πεδίο: Το μαγνητικό πεδίο της Γης πιστεύεται επίσης ότι συσχετίζεται με την υγρή φύση του εξωτερικού πυρήνα. Πολύ αδρά, το γήινο μαγνητικό πεδίο μοιάζει με ένα τεράστιο κομμάτι μαγνήτη τοποθετημένο στο κέντρο της γης ενώ δείχνει προς τα κάτω τους πόλους. Επί πλέον, η παραμένουσα μαγνήτιση των γήινων υλικών δεν μπορεί να αιτιολογήσει το μαγνητικό πεδίο. Οι θερμοκρασίες μέσα στο εσωτερικό της γης είναι πολύ υψηλές για να επιτρέψουν την πεαραμένουσα μαγνήτιση ενός υλικού. Επί πρόσθετα, το μαγνητικό γήινο πεδίο αλλάζει τόσο γρήγορα σε διεύθυνση και ένταση έτσι ώστε δε μπορεί να είναι το αποτέλεσμα μιας στατικής μαγνήτισης. Οι κινήσεις του λειωμένου σιδήρου στον εξωτερικό πυρήνα, δρώντας ως ένα τεράστιο δυναμό, πρέπει να είναι η πηγή του μαγνητικού πεδίου. Εν τούτοις κανείς δεν έχει αποδείξει με επιτυχία πώς ακριβώς θα πρέπει να εργάζεται το δυναμό ή πώς αυτό προμηθεύεται την ενέργεια την αναγκαία να το κινήση. Ο μανδύας Το επόμενο προς τα έξω τμήμα, ο μανδύας, περιλαμβάνει τον περισσότερο όγκο και την περισσότερη μάζα της γης. Η μέση πυκνότητά του 4.5gr/cm 3, δείχνει οτι ο μανδύας συντίθεται από πετρώδη μάλλον παρά από μεταλλικό υλικό. Η ακριβής σύσταση του μανδύα είναι σε αμφιβολία, αλλά το Ο 2 και το Si πρέπει να κυριαρχούν, ενώ τα περισσότερα άφθονα μεταλλικά ιόντα θα είναι το μαγνήσιο και ο σίδηρος. Το συμπέρασμα αυτό βασίζεται πάνω στη πυκνότητα του μανδύα και τη σεισμική ταχύτητα, πάνω στη σύσταση των πετρωμάτων που πιστεύεται ότι έχουν έλθει από το μανδύα, και πάνω στην υπόθεση ότι οι συστάσεις των μετεωριτών είναι αντιπροσωπευτικές της γης. Η μέση σύσταση του μανδύα είναι υπερβασική, όμοια προς ένα περιδοτίτη, δουνίτη, ή άλλο πολύ πλούσιο σε ολιβίνη πέτρωμα. Όπως ο πυρήνας, έτσι και μανδύας μπορεί να διαιρεθεί σε μερικά συγκεντρωτικά κελύφη πάνω στη βάση των σεισμικών ιδιοτήτων. Ο κατώτερος Μανδύας.Ο κατώτερος μανδύας εκτείνεται από περίπου 700 km βάθος μέσα στη γη μέχρι την οροφή του πυρήνα δηλαδή μέχρι τα km περίπου. Αν και οι θερμοκρασίες είναι πολύ υψηλές, το γεγονός ότι ο κατώτερος μανδύας μεταδίδει S κύματα, δείχνει ότι το υλικό που τον δομεί είναι ουσιαστικά στερεό. Η σταθερή αύξηση της πυκνότητας και των σεισμικών κυμάτων προς τα κάτω εντός του κατώτερου μανδύα οφειλεται πιθανά στο αποτέλεσμα της πίεσης. Οι ακόμη υψηλότερες πιέσεις σε χαμηλώτερες στάθμες εντός της γης θα συμπιέζουν τις κρυσταλλικές δομές των εκεί παρόντων ορυκτών όλο και περισσότερο, οδηγώντας σε μια μεγαλύτερη πυκνότητα σε μεγαλύτερα βάθη. Σε υλικά σταθερής σύστασης

12 Γενική Φυσική Γεωγραφία 12 και κρυσταλλικής δομής, μεγαλύτερη πυκνότητα υπό πίεση θα δώσει υψηλότερες σεισμικές ταχύτητες. Έχει προταθεί από αρκετούς ερευνητές ότι η ποσότητα του σιδήρου στα πυριτικά ορυκτά αυξάνει με το βάθος στο κατώτερο μανδύα. Αυτή η αλλαγή στη χημική σύσταση μπορεί να αυξήσει την πυκνότητα αλλά ελαττώνει κάπως (σε κάποιο βαθμό) την σεισμική ταχύτητα. Η εσωτερική δομή της γης και σε λεπτομερεία παρουσιάζονται τα ανώτερα 670 km. Αντίθετα, τα σχετικώς ξαφνικά άλματα στη σεισμική ταχύτητα στην οροφή του κατώτερου μανδύα και μέσα στην μεταβατική ζώνη (transition zone) ( km) πιθανά δεν σχετίζονται με την αλλαγή στη σύσταση αλλά σε αλλαγές στην κρυσταλλική δομή στις καλούμενες δηλαδή «φασικές αλλαγές» (phase changes). Αυτές οι «φασικές αλλαγές» αιτιολογούνται επίσης από την αύξηση της πιέσεως σε μεγαλύτερα βάθη, αλλά αυτές είναι ασυνεχής μάλλον παρά βαθμιαίες αλλαγές. Π.χ. το ορυκτό ολιβίνης έχει μία δομή σταθερή κάτω απο τις συνθήκες που είναι παρούσες στον ανώτερο μανδύα. Όταν η πίεση φθάσει μία ορισμένη τιμή, η δομή του ολιβίνη γίνεται ασταθής και τα άτομα στον κρύσταλο του ολιβίνη επαναδιευθετούνται αφεαυτού σε περισσότερο συμπαγή μορφή που μοιάζει της δομής του ορυκτού σπινέλιου. Αυτή η ιδιαίτερη «φασική αλλαγή» πιθανά απαντά σ ένα βάθος περίπου 400 km. Μία αύξηση στην σεισμική ταχύτητα επέρχεται με την αύξηση της πυκνότητας εξ αιτίας κάθε «φασικής αλλαγής» στη μεταβατική ζώνη. Αξίζει να σημειωθεί, ότι οι γνωστότεροι μεγάλου βάθους σεισμοί, στα 700 km περίπου,

13 Γενική Φυσική Γεωγραφία 13 συμπίπτουν με την αύξηση της σεισμικής ταχύτητας και της θεωρούμενης «φασικής αλλαγής» που σημαδεύει την οροφή του κατώτερου μανδύα. Πιστεύεται λοιπόν ότι πιθανά αυτή η «φασική αλλαγή» περιλαμβάνει το σπάσιμο των πυριτικών ορυκτών, όπως του ολιβίνη σε χωριστά οξείδια του πυριτίου, σιδήρου και μαγνησίου. Ο ανώτερος μανδύας Το πιο βαθύ στρώμα της γης για το οποίο έχουμε κάποια ελπίδα δειγματοληψίας, αν και έμμεσης είναι ο ανώτερος μανδύας. Το στρώμα αυτό εκτείνεται από τη βάση του φλοιού μέχρι του βάθους περίπου 400 km. Ο ανώτερος μανδύας είναι σημαντικός για την μελέτη της γεωλογίας στην επιφάνεια της Γης επειδή οι κινήσεις του και η ιστορία του ζευγαρώνονται με αυτά του φλοιού. Το πιο προφανές και ορατό παράδειγμα σύνδεσης μεταξύ ανώτερου μανδύα και φλοιού είναι το υλικό των διαμαντιών, η πυκνή κρυσταλλική μορφή του άνθρακα. Τα διαμάντια μπορούν να σχηματίζονται μόνο κάτω από πολύ μεγάλες πιέσεις. Αυτές οι πιέσεις είναι περίπου 50 kbar ή atm και δείχνουν ένα ελάχιστο βάθος περίπου 150 km, αφού οι πιέσεις στον μανδύα αυξάνουν περίπου 1 kbar για κάθε 3km βάθος. Ένα βάθος 150 km είναι μέσα στον ανώτερο μανδύα. Τα πετρώματα που συνοδεύουν τα διαμάντια στις κυμπερλιτικές σωληνόμορφες φλέβες και άλλα υλικά δίνουν την υποψία ότι είναι μανδυακής γέννεσης πράγμα που μας οδήγησε να πιστεύουμε ότι ο ανώτερος μανδύας αποτελείται κυρίως από ολιβίνη, πυρόξενο και γρανάτη. Στις πιέσεις που επικρατούν στον ανώτερο μανδύα τα ορυκτά αυτά μπορούν να μείνουν σταθερά στις ίδιες κρυσταλλικές δομές που αυτά έχουν στην επιφάνεια. Σεισμικώς ο πιο αξιοσημείωτος χαρακτήρας του ανώτερου μανδύα είναι η ζώνη χαμηλής ταχύτητας (low velocity zone). Η περιοχή αυτή έχει ως ταχύτητες των S και P κυμάτων μικρότερες απ αυτές που παρατηρούνται στο υλικό που είναι πάνω και κάτω απ αυτή τη ζώνη. Η κορυφή της παραπάνω ζώνης είναι σ ένα βάθος από 80 έως 120 km. Η ζώνη χαμηλών ταχυτήτων ιδιαίτερα καλά καθορίζεται από τα κύματα S και είναι εντελώς εμφανής στον ανώτερο μανδύα και κάτω από τις ωκεάνειες λεκάνες. Σε πολλές περιπτώσεις ηπειρωτικές περιοχές, η ζώνη χαμηλής ταχύτητος είτε εξαφανίζεται είτε είναι δύσκολο να ανιχνευθεί. Η πιο πιθανή εξήγηση για τη ζώνη αυτή των χαμηλών ταχυτήτων είναι ότι ο ανώτερος μανδύας είναι σε μία προσέγγιση σε τήξη. Επειδή το τήγμα που σχηματίζεται από τα περισσότερα υλικά είναι λιγότερο πυκνό από το στερεό, μία αύξηση της πίεσης ευνοεί την στερεά φάση. Η μόνη σημαντική εξαίρεση προς αυτό είναι το σύστημα νερού-πάγου. Έτσι, καθώς η πίεση αυξάνεται, η θερμοκρασία επίσης αυξάνεται στο τμήμα εκείνο των μανδυακών

14 Γενική Φυσική Γεωγραφία 14 ορυκτών που αρχίζουν να λειώνουν. Η πραγματική θερμοκρασία μέσα στο μανδύα, που αυξάνεται απότομα προς τα κάτω από την επιφάνεια, πρέπει να οριζοντιώνεται σε κάποιο βάθος. Εάν αυτό δεν ισχύει, οι θερμοκρασίες κάτω από τα 200 km μπορεί να είναι αρκετά υψηλές για να λείωσουν εντελώς το μανδυακό υλικό. Όμως ο μανδύας επιτρέπει τη μετάδοση S κυμάτων και έτσι πρέπει να είναι το πλείστον στερεός. Έτσι, είναι πιθανό η θερμοκρασία να είναι αρκετά υψηλή για μερική τήξη στα 100 km, και κατόπιν πέφτει χαμηλότερα της θερμοκρασίας τήξεως, ξανά, σε ένα μεγαλύτερο βάθος. Η κατάσταση τότε έχει πιθανά ως εξής: μικρές φωλιές από λειωμένο υλικό υπάρχουν διασκορπισμένες μέσα στη μάζα των στερεών ορυκτών που βρίσκονται ως επί το πλείστον πλησίον του σημείου τήξεών των. Τόσο η παρουσία υγρού όσο και το γεγονός της εγγύτητος προς το σημείο τήξεως των στερεών θα ελλατώσει τις σεισμικές ταχύτητες σημαντικά και ιδιαίτερα την «shear» ταχύτητα. Μία άλλη πολύ σπουδαία συνέπεια της μισολειωμένης φύσης που θεωρείται λόγω της σεισμικής ζώνης χαμηλής ταχύτητας βρίσκεται στην μηχανική αντοχή του υλικού. Μία ουσία που εμπεριέχει τήγμα και είναι κοντά στο σημείο τήξεως της είναι πιθανό ότι η ίδια δεν είναι ισχυρή. Όπως θα δούμε αργότερα, η ζώνη αυτή του ανώτερου μανδύα είναι μία ζώνη στην οποία λαμβάνει χώρα μία σημαντική ροή και κίνηση. Moho : Το επόμενο σεισμικό όριο προς τα κάτω προς την επιφάνεια της γης είναι ένα που αποκαλύφθηκε πολύ νωρίς στον εικοστό αιώνα από τον σεισμολόγο Mohorovicic. Προς τιμή του το όριο αυτό ονομάστηκε ασυνέχεια του Mohorovicic ή Moho για συντομία. Η moho συνίσταται από μια ξαφνική αύξηση της ταχύτητας των Ρ κυμάτων γύρω στα 6.5 km/sec πάνω απ αυτή σε περίπου 8 km/sec κάτω απ αυτή. Η αλλαγή στην ταχύτητα των Ρ κυμάτων συνδιάζεται από μία αντίστοιχη αύξηση στη ταχύτητα των S κυμάτων. Εξ ορισμού, η Moho ίσως κατά θέσεις να είναι μία επιφάνεια «συστάσεως» και μπορεί σ άλλες θέσεις να αντιπροσωπεύει μία φασική αλλαγή. Στις πιο πολλές θέσεις αυτή είναι πιθανά μία επιφάνεια «συστάσεως». Ο Φλοιός Ο σεισμικά καθωρισμένος φλοιός πάνω στην εξωτερική επιφάνεια του οποίου, εμείς ζούμε παρουσιάζεται σε δύο τουλάχιστον καθαρούς διαφορετικούς τύπους. Η παρουσία των ωκεανών και των περιοχών της ξηράς πάνω στην επιφάνεια της γης δεν είναι τυχαία, κάθε ένα απ αυτά βρίσκεται πάνω σ ένα διακριτό είδος φλοιού. Ο ωκεάνειος φλοιός : Περίπου το 65 % σε έκταση του γήινου φλοιού είναι ωκεανικό στη φύση. Αυτός ο ωκεανικός φλοιός καλύπτεται κατά μέσο όρο από 4 km περίπου νερό. Η γνώση μας για το φλοιό βασίζεται κύρια σε θαλάσσια γεωφυσική δουλειά και σε τεχνικές θαλάσσιας

15 Γενική Φυσική Γεωγραφία 15 δειγματοληψίας κάτω απ το νερό, αν και μερικές ιδέες μας γύρω από τον ωκεάνειο φλοιό έρχονται από θραύσματα που διατηρήθηκαν πάνω στη γη. Η θαλάσσια σεισμολογία, χρησιμοποιώντας τεχνικές πηγές σεισμικής ενέργειας έχει προσφέρει μία μεγάλη υπηρεσία στη γνώση της στρωματοειδούς δομής του ωκεάνιου φλοιού. Κατά θέσεις το εκρηξιγενές δάπεδο του ωκεανικού φλοιού είναι απογυμνωμένο στο θαλασσινό νερό και σε άλλες θέσεις είναι βαθειά βυθισμένο κάτω από ένα παχύ κάλλυμα ιζημάτων, ειδικά κοντά στα ηπειρωτικά χείλη. Εν τούτοις, κατά μέσο όρο ο ωκεανικός φλοιός καλύπτεται από ιζήματα πάχους περίπου 0,5 km. Κάτω από αυτό, το εκρηξιγενές δάπεδο ξεκινά με ένα στρώμα βασαλτικών ηφαιστειακών πετρωμάτων πάχους περίπου 1.5 km, ταυτοποιημένο ως σεισμικό στρώμα 2 εξαιτίας της διακριτικής σεισμικής ταχύτητας. Κάτω από το στρώμα 2 είναι το σεισμικό στρώμα 3 κατά προσέγγιση 6 km που βρίσκεται απ ευθείας πάνω στη Moho και πάνω από το μανδύα. Αυτο το κατώτερο στρώμα, που διακρίνεται απο το στρώμα 2 από τη μεγαλύτερη σεισμική ταχύτητα, δεν είναι πολύ καλά γνωστό. Το πιο πιθανό είναι ότι συνίσταται από μεταμορφικά και διεισδύσεως ισοδύναμα του βασαλτικού στρώματος 2, πρασινοσχιστόλιθοι και γάββροι και πιθανά διεισδύσεις διαφορετικής σύστασης. Η μέση σύσταση του ωκεανικού φλοιού είναι βασική και αντιστοιχεί σε βασάλτη ή γάββρο. Η στρωματοειδής δομή του ωκεανικού φλοιού είναι γενικώς αξιοσημείωτα ομοιόμορφη όπου και αν έχει μελετηθεί. Ηπειρωτικός φλοιός : ο ηπειρωτικός φλοιός έχει ένα πάχος που ποικίλει από 25 km μέχρι και πάνω από 50 km μ ένα πάχος 35 km. Το μέσο υψόμετρο πάνω στην ηπειρωτική επιφάνεια είναι 800m περίπου πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, μολονότι η υψηλότερη κορυφή του όρους Everest είναι περισσότερο από 8.8 km. Η δομή του ηπειρωτικού φλοιού δεν ειναι σαφώς απλή και ομοιόμορφη. Το άνω τμήμα, που μπορούμε απ ευθείας να το παρατηρήσουμε, συνίσταται από ένα περίπλοκο σύμπλεγμα ιζηματογενών, εκριξιγενών και μεταμορφωμένων πετρωμάτων. Το κατώτερο τμήμα του ηπειρωτικού φλοιού αν και φτωχά γνωστό, παρατηρήθηκε να έχει υψηλότερες σεισμικές ταχύτητες από το άνω τμήμα. Αυτό μπορεί να αντανακλά μία αλλαγή στη σύσταση ή πρέπει να είναι το αποτέλεσμα των φασικών αλλαγών σ ένα φλοιό με κατά προσέγγιση σταθερή σύσταση. Η συντροφιές των ορυκτων σταθερές στον ανώτερο φλοιό μπορεί να αντιδρούν ανάμεσά τους και να σχηματίζουν καινούργιες, πυκνότερες συντροφιές κάτω από τις υψηλότερες θερμοκρασίες και πιέσεις που επικρατούν στο κατώτερο φλοιό. Έτσι μπορεί να προκύψει υψηλότερη σεισμική ταχύτητα. Ο ωκεανικός και ηπειρωτικός φλοιός διαφέρουν εν πολλοίς στο υψόμετρο (ανάγλυφο), το πάχος και τη δομή. Επίσης όπως έχει εκτιμηθεί διαφέρουν αξιοσημείωτα και στη σύστασή τους. Το καθαρό αποτέλεσμα αυτών διαφορών σύστασης είναι ότι ο ηπειρωτικός φλοιός έχει μάλλον μία

16 Γενική Φυσική Γεωγραφία 16 ενδιάμεση σύσταση όμοια του ανδεσίτη ή του γρανοδιορίτη παρά τη βασαλτική σύσταση του ωκεανικού φλοιού. Οι φάσεις της δημιουργίας του ωκεάνιου φλοιού κατά την σταδιακή άνοδο του μάγματος από το εσωτερικό της γης και η τελική έκχυσή του στο πυθμένα των ωκεανών.

17 Γενική Φυσική Γεωγραφία 17 Η μετάβαση μεταξύ ωκεανικού και ηπειρωτικού φλοιού είναι επίσης ενδιαφέρουσα. Γενικώς, οι ήπειροι δεν τελειώνουν στην ακτογραμμή αλλά εκτείνονται κάτω από το νερό σε κάμποση απόσταση ως αβαθείς ηπειρωτικές υφαλοκρηπίδες. Έτσι αν και το νερό καλύπτει το 71 % της επιφάνειας της σφαίρας, περίπου το 6 % της συνολικής έκτασης συνίσταται απο τις ηπειρωτικές υφαλοκρηπίδες. Τ ο υπόλοιπο 65 % αφήνεται ως ωκεανικός φλοιός. Πέραν τους χείλους της ηπειρωτικής υφαλοκρηπίδας είναι η ηπειρωτική κατωφέρεια που οδηγεί σε βαθύτερα νερά, και στη βάση αρκετών ηπειρωτικών κατωφερειών μία ασθενή ηπειρωτική ανύψωση βρίσκεται πάνω στο χείλος της βαθειάς ωκεάνιας λεκάνης. Τόσο η «κατωφέρεια» όσο και η «ανύψωση» θα συνίστανται το πιο πιθανό απο ιζήματα παραχθέντα από τις ηπείρους και ματαφερθέντα πάνω από το χείλος της υφαλοκρηπίδας μέσα στα βαθειά νερά. Είναι πολύ δύσκολο να ειπωθεί ακριβώς που ο ηπειρωτικός φλοιός τελειώνει και που αρχίζει ο ωκεάνιος. ΕΞΩΓΕΝΕΤΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ Οι εξωγενετικές διαδικασίες ορίζονται ως εκείνες οι φυσικές και χημικές λειτουργίες που δρουν πάνω στην επιφάνεια της γης με σκοπό να εξομαλύνουν το ανάγλυφό της. Οι διαδικασίες αυτές που έχουν πηγή ενέργειας τον ήλιο, είναι οι ακόλουθες : 1. Απόπλυση (αποκομιδή, απογύμνωση) (denudation) 2. Απόθεση 3. Επίδραση του οργανικού κόσμου συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου Η διαδικασία της απόπλυσης περιλαμβάνει : Α.αποσάθρωση Β. μετακίνηση μαζών λόγω βαρύτητας Γ. διάβρωση με : επιφανειακά νερά, υπόγεια νερά, κύματα, ρεύματα, παλίρροιες, τσουνάμι, άνεμοι, παγετώνες. Η διάβρωση περιλαμβάνει και την μεταφορά. Η διαδικασία της απόθεσης γίνεται με : επιφανειακά νερά, υπόγεια νερά, κύματα, ρεύματα,παλίρροιες, τσουνάμι, άνεμοι, παγετώνες. Η απόπλυση τείνει να ισοπεδώσει προς τα κάτω (degradation) ενώ η απόθεση τείνει να ισοπεδώσει προς τα πάνω (aggradation). Οι εξωγενετικές διαδικασίες δια μέσου της γεωλογικής ιστορίας της γης παρήγαγαν την κάθε φορά μορφολογία της επίφάνεια της. Η μορφολογία αυτή συντίθεται από ένα σύνολο επιμέρους γεωμορφών που η γέννηση και η

18 Γενική Φυσική Γεωγραφία 18 εξελιξή τους για το σήμερα μελετάται από ένα ιδιαίτερο κλάδο της γεωλογίας που καλείται Γεωμορφολογία (Geomorphology) ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ Υπόβαθρο και μανδύας αποσάθρωσης Κοιτάζοντας προσεκτικά τις πλευρές ενός φρεσκοκομμένου δρόμου ή το τοίχωμα ενός λατομείου μπορούμε να αναγνωρίσουμε μερικά είδη γήινων υλικών. Το συμπαγές, σκληρό πέτρωμα που παραμένει στη θέση του και είναι σχετικά αμετάβλητο, καλείται υπόβαθρο (bedrock). Αυτό μεταβαίνει προς τα πάνω σε μία ζώνη όπου το πέτρωμα έχει μερικώς φθαρεί και αποσυμπετρωθεί σε θραύσματα αργίλου και άμμου. Το υλικό αυτό καλείται μανδύας αποσαθρώσεως (regolith). Ο όρος αυτός καθιερώθηκε από τον G.Merrill (1987) και προέρχεται από την ελληνική λέξη «rhegos» που σημαίνει κουβέρτα, στρώμα. Στην κορυφή του μανδύα αποσάθρωσης έχουμε μίαν νέα ζώνη που καλείται έδαφος (soil). Σε θέσεις, όπου ο μανδύας αποσαθρώσεως και το έδαφος έχουν απομακρυνθεί, φέρεται στην επιφάνεια το υπόβαθρο ως μία επιφανειακή εμφάνιση (outcrop). Σε αρκετές περιπτώσεις εξαιτίας καλλιέργειας ή καταστροφής των δασών λόγω πυρκαϊάς απομακρύνεται μόνο το έδαφος και εκτείθεται ο μανδύας αποσαθρώσεως. Το πάχος του μανδύα αποσαθρώσεως και του εδάφος ποικίλουν. Το πάχος του εδάφους σπάνια ξεπερνά τα μερικά μέτρα. Αντίθετα το πάχος του μανδύα αποσαθρώσεως μπορεί να φθάσει σε αρκετές δεκάδες μέτρα. Ο σχηματισμός του μανδύα αποσαθρώσεως ευνοείται από την παρουσία διαρρήξεων στο υπόβαθρο. Οι διαρρήξεις αυτές καλούνται διακλάσεις και είναι το αποτέλεσμα τεκτονικών τάσεων. Ομάδες τεμνομένων διακλάσεων κόβουν το υπόβαθρο σε μπλόκ. Εφόσον το υλικό του μανδύα παραμένει στη θέση του ο μανδύας καλείται «υπολειμματικός» (residual regolith) ενώ κάθε χαλαρό υλικό που έχει αφεθεί πάνω στο υπόβαθρο μ ένα μέσο μεταφοράς (ποτάμι, πάγος, άνεμος ή κύματα) καλείται «μεταφερθείς» μανδύας (transported regolith). Είδη αποσάθρωσης Η αποσάθρωση προσδιορίζει εκείνες τις διαδικασίες που οδηγούν στη χαλάρωση της συνοχής και τον θρυμματισμό των πετρωμάτων στην επιφάνεια της γης με αποτέλεσμα το σχηματισμό ιδιαιτέρων θραυσμάτων τα οποία παραμένουν ή in situ ή μεταφέρονται ελάχιστα. Η αποσάθρωση γενικά διαιρείται σε φυσική (physical), σε χημική (chemical) και σε βιολογική. Στη φυσική αποσάθρωση έχουμε μια μηχανική αποσυμπέτρωση του μητρικού πετρώματος που οδηγεί στη μείωση του μεγέθους των κόκκων του, στην αύξηση της επιφάνειας του και στην

19 Γενική Φυσική Γεωγραφία 19 έλλειψη αλλαγής στη χημική του σύσταση. Η χημική αποσάθρωση προκαλεί μια πλήρη αλλαγή στις φυσικές και χημικές ιδιότητες του μητρικού πετρώματος που συνοδεύεται από αύξηση του όγκου του εξαιτίας τόσο του σχηματισμού νέων ορυκτών μικρότερης πυκνότητας όσο και από πρόσθετη αύξηση του πορώδους στο αποσαθρούμενο πέτρωμα. Η βιολογική αποσάθρωση λειτουργεί τόσο ως διαδικασία μηχανικής αποσυμπέτρωσης, όσο και ως διαδικασία αλλαγής στη χημική σύσταση του αποσαθρούμενου πετρώματος. Με άλλα λόγια η βιολογική ή οργανική αποσάθρωση είναι ένα είδος φυσικής ή χημικής αποσαθρώσεως που πραγματώνονται όμως με την ενεργό παρέμβασή του έμβυου κόσμου. Από τις παραπάνω τρείς ιδιαίτερες διαδικασίες αποσαθρώσεως πιστεύεται ότι η χημική αποσάθρωση είναι πιο σημαντική σε σχέση προς τη φυσική αποσάθρωση ενώ η βιολογική αποσάθρωση είναι μικρότερης σημασίας σε σχέση με τα άλλα δύο είδη αποσαθρώσεως. Φυσική αποσάθρωση Πέντε γενικώς μηχανισμοί φυσικής αποσάθρωσης έχουν διαπιστωθεί : Α : η δράση των αλάτων (salt weathering), Β :η μετατροπή του νερου σε πάγο (frost weathering), Γ : οι μεταβολές της θερμοκρασίας (temperature changes), Δ : οι μεταβολές της υγρασίας (moisture changes), E : η εκφόρτηση (unloding). Α. Η δράση των αλάτων Τα άλατα που βρίσκονται μέσα σ ένα πέτρωμα είτε ως συστατικά του είτε ως προϊόντα χημικής αποσαθρώσεώς του είτε ως υλικά που εισάγονται μέσα σ αυτό από μία εξωτερική πηγή αποτελούν ίσως σε συνδιασμό με την υγρασία τον πιο επικίνδυνο παράγοντα για τη φθορά του πετρώματος. Η φθορά αυτή εξαιτίας των αλάτων, μπορεί να γίνει με τέσσερις τουλάχιστον τρόπους: 1) με θερμική διαστολή των αλατούχων κρυστάλλων που αναπτύχθηκαν σε πόρους ή σε ρωγμές του πετρώματος 2) με αύξηση του όγκου που δικαιολογείται από την κρυσταλλική εγκατάκρήμνιση μέσα από ένα υπέρκορο διάλυμα 3) με την πίεση που ασκείται από τους κρυστάλλους που σχηματίζονται μέσα στους τριχοειδείς σωλήνες 4) με την απορρόφηση νερού απο άνυδρα άλατα. Οι τάσεις που ασκούνται και που προκύπτουν με τους προαναφερθέντες τρόπους είναι εφελκυστικές και τείνουν ν αποσυμπετρώσουν το πέτρωμα. Β. Η μετατροπή του νέρου σε πάγο Ο παγετός (frost) είναι μια κύρια πηγή καταστροφής των πετρωμάτων. Η αλλαγή από τη φάση του νερού στη φάση του πάγου στους 0 C σ ένα τέλεια κλείστο σύστημα παράγει μία αύξηση του όγκου κατά 9 % που συνοδεύεται από μια πίεση μιας ατμόσφαιρας. Αν η θερμοκρασία

20 Γενική Φυσική Γεωγραφία 20 κατέβει κάτω από τους 0 C τότε κάθε πτώση της κατά ένα βαθμό Κελσίου παράγει πιέση 100 ατμοσφαιρών περίπου. Όταν λοιπόν το νερό εισχωρήσει μέσα στους πόρους και στις ρωγμές του πετρώματος είναι δυνατόν να ψυχθεί και να μετατραπεί σε πάγο με αποτέλεσμα σύμφωνα με τα παραπάνω ν αναπτυχθεί πίεση που εύκολα ξεπερνά την αντοχή στον εφελκυσμό των πιο πολλών πετρωμάτων και προκαλεί τον θρυμματισμό τους. Ο θρυματισμός αυτός των πετρωμάτων διευκολύνεται πολύ από την εναλλασσόμενη πήξη του νερού που οδηγεί στη διεύρυνση των ρωγμών και ασυνεχειών των πετρωμάτων και στην τελική διάρρηξη και καταστροφή των. Γ. Οι μεταβολές της θερμοκρασίας Η μεγάλη αφθονία απολεπιομένων, ρηγματωμένων και κατακερματισμένων πετρωμάτων στις ερήμους οδήγησε στο συμπέρασμα ότι η «ηλίαση», δηλαδή τα θερμικά αποτελέσματα του ηλίου πάνω στις επιφάνειες των πετρωμάτων είναι μια δεσπόζουσα διαδικασία φυσικής αποσάθρωσης. Γενικώς τα πετρώματα είναι κακοί αγωγοί της θερμότητας και η διάδοση μιας απορροφούμενης ποσότητας μέσα σ αυτά είναι αργή. Επιπλέον τα πετρώματα αποτελούνται από πολλά ορυκτά με διαφορετικούς συντελεστές θερμικής διαστολής. Έτσι, φαίνεται ότι μια εναλλασσόμενη ψύξη και θέρμανση της επιφάνειας των πετρωμάτων (ημερήσιο θερμομετρικό εύρος στις ερήμους : 30 0 C) προκαλεί χαλάρωση του ιστού των εξαιτίας μιας διαφορικής θερμικής διαστολής και συστολής με τελικό αποτέλεσμα την διάρρηξη της μάζας τους και των σχηματισμό λεπίων, φλοιών (mass exfoliation) και ακανονίστων θραυσμάτων. Δ. Οι μεταβολές της υγρασίας Οι Kockman και Kessler έδειξαν ότι η εναλλαγή υγρών και ξηρών κύκλων χωρίς αλλαγές στη θερμοκρασία ίσως να παράγει σε πολλούς χαλαζιακούς ψαμμίτες (guartz sandstones) διαστολές (διογκώσεις) της τάξεως του 0.01 % %. Ακόμα αν οι αλλαγές της υγρασίας συνδιαστούν με θερμοκρασιακές αλλαγές μπορεί να μας δώσουν έναν αποτελεσματικό μηχανισμό αποσάθρωσης. Αυτή η διαδικασία «υγρής ηλίασης» (wet insolation) είναι εντελώς σύνθετη και δεν έχει επαρκώς μελετηθεί σε εργαστηριακά πειράμματα. Ε. Η εκφόρτωση Τα πετρώματα έχουν ελαστικές ιδιότητες και είναι συμπιεσμένα στο βάθος εξαιτίας του βάρους των υπερκειμένων πετρωμάτων. Όταν το βάρος των υπερκείμενων μαζών μειωθεί εξαιτίας μιας βαθμιαίας αποσάθρωσης και διάβρωση τους τότε η ασκούμενη από υπερφόρτωση πίεση ελαττώνεται και το πέτρωμα διαστέλεται εξαιτίας της εκφόρτωσης. Όμως,

21 Γενική Φυσική Γεωγραφία 21 μια τέτοια διαστολή δημιουργεί διαρρήξεις ευρείας κλίμακας. Τέτοιου είδους διαρρήξεις είναι περισσότερο εμφανής σε ορισμένα εκρηξιγενή πετρώματα που σχηματίστηκαν σε μεγάλα βάθη (πλουτωνίτες). Η χημική αποσάθρωση Η χημική αποσάθρωση προκαλεί αλλαγές στην ορυκτολογική σύσταση του πετρώματος και σχηματίζει νέα ορυκτά σε βάρος των προϋπαρχόντων και είναι γνωστή και ως χημική αποσύνθεση ή εξαλοίωση (chemical decomposition). Οι κυριότερες διαδικασίες της αποσάθρωσης είναι η ενυδάτωση (hydration), η υδρόλυση (hydrolysis), η οξείδωση (oxidation), η ανθρακοποίηση (carbonation), και η διάλυση (solution). Η ενυδάτωσηχαρακτηρίζει την πρόσληψη του νερού από τους κρυστάλλους των ορυκτών του πετρώματος π.χ Α. CaSO 4 +2H 2 O CaSO 4 2H 2 O (ανυδρίτης) (γύψος) Β. Fe 2 O+3H 2 O Fe 2 Ο 3 3H 2 Ο (αιματίτης) (λειμονίτης) Η υδρόλυση είναι η χημική ένωση του νερού με τα ορυκτολογικά συστατικά του πετρώματος με αποτέλεσμα τον σχηματισμό νέων ορυκτών. Είναι ένα μη αντιστρεπτό χημικό φαινόμενο που δεν έχει καμία σχέση με οποιαδήποτε μορφή απορρόφησης νερού. Είναι μια χαρακτηριστική διεργασία αποσάθρωσης των αστρίων και των μαρμαρυγιών π.χ 2KAlSi 3 O 8 + 2H 2 + H 2 O 2K + Al2SiO 5 (OH) 4 + 4SiO 2 (Καλιούχος άστριος) (Καολινίτης) Τα ιόντα υδρογόνου βίαια μπαίνουν στον καλιούχο άστριο και εκτοπίζουν τα ιόντα Κ τα οποία έτσι εγκαταλείπουν τον κρύσταλλο και εισέρχονται στο διάλυμα. Το νερό τότε αντιδρά με το πυριτικό αργίλιο (υδρόλυση) και σχηματίζεται το αργιλικό ορυκτό (clay mineral) που καλείται καολινίτης (kaolinite). Ο καολινίτης που προκύπτει είναι ένα καινούργιο ορυκτό που δεν ήταν παρών στο αρχικό πέτρωμα. Η οξείδωση είναι η διαδικασία που αφορά την προσθήκη του οξυγόνου σ ένα άλλο στοιχείο. Τα στοιχεία στα πετρώματα που είναι τα πιο εύκολα να οξειδωθούν είναι ο σίδηρος (που βρίσκεται σε σιδηρομαγνησιούχα πυριτικά και θειούχα ορυκτά) και το θείο (βρίσκεται σε

22 Γενική Φυσική Γεωγραφία 22 θειούχες ενώσεις). Τα ορυκτά των οξειδίων του σιδήρου που σχηματίζονται στη διάρκεια της χημικής αποσάθρωσης έχουν χρώμα κόκκινο, κίτρινο, πορτοκαλί ή καφετί. Τα μαύρα (mafic) πυριτικά ορυκτά υδρολύονται και ελευθερώνουν δισθενή σίδερο (Fe ++ ) που αυτός εν συνεχεία σε οξειδωτικό περιβάλλον θα σχηματίσει μια εγκατακρίμνηση που θα περιέχει τρισθενή σίδηρο (Fe +++ ). Σχετικά μπορούμε να αναφέρουμε την οξείδωση του ολιβίνη που είναι ένα μαύρο ορυκτό που έχει ως εξής: Α. MgFeSiO 4 + 2HOH Mg(OH) 2 + H 2 SiO 3 + FeO (ολιβίνης) Β. 4FeO+3H 2 O+O 2 2Fe 2 O 3.3H 2 O Το αέριο CO 2 ελάχιστα προσβάλει τα ορυκτά των πετρωμάτων. Όμως, το CO 2 διαλύεται εύκολα στο νερό της βροχής και στο εδαφικό νερό και σχηματίζει ένα ασθενές οξύ το ανθρακικό οξύ. Το οξύ αυτό προσβάλει αρκετά πετρογενετικά ορυκτά όπως π.χ. τους αστρίους, την κεροστίλβη, τον αυγίτη και τον βιοτιτη. Το αποτέλεσμα αυτής της προσβολής είναι απελευθέρωση στοιχείων όπως το K, Na, Ca και Mg με τα οποία το CO 2 σχηματίζει διαλυτά ανθρακικά άλατα (ανθρακοποίηση). Όταν αυτό συμβεί, το αρχικό ορυκτό μετατρέπεται σε αργιλικό ορυκτό. Η διάλυση λαμβάνει χώρα σε διαφορετικούς ρυθμούς και διαφορετικά πετρώματα. Τα χλωριούχα άλατα είναι τα πιο διαλυτά π.χ ο αλίτης (NaCl) και ο συλβίνης(kcl). Τα θεϊκά και ανθρακικά άλατα είναι λιγότερα διαλυτά. Η παρουσία του H 2 CΟ 3 στο εδαφικό νερό το καθιστά ικανό να δράσει επί του CaCO 3 των ασβεστιλίθων και να το μετατρέψει σε ευδιάλυτο δισόξινο ανθρακικό ασβέστιο σύμφωνα με την παρακάτω χημική αντίδραση: H 2 CO 3 + CaCO 3 Ca(HCO 3 ) 3 Η διάλυση των ασβεστολίθων μέσα από την παραπάνω αντίδραση δημιουργεί τα καρστικά φαινόμενα. Βιολογική αποσάθρωση Η οργανική ζωή διαδραμματίζει ένα σπουδαίο ρόλο στις σύνθετες διαδικασίες της χημικής αποσάθρωσης. Ο ρόλος αυτός ερμηνεύεται από την ικανότητα των οργανισμών ν αφομοιώνουν διάφορα στοιχεία από το πέτρωμα που βρίσκεται κάτω από τη δράση της

23 Γενική Φυσική Γεωγραφία 23 χημικής αποσάθρωσης καθώς και από την ανάπτυξη διαφόρων χημικών μέσων στην πορεία της δραστηριότητάς τους ως ζωντανοί οργανισμοί. Έτσι, τα φυτά εκκρίνουν από τις άκρες των ριζών τους οξέα και διαλύουν τα πετρώματα ενώ συγχρόνως αφομοιώνουν διάφορα στοιχεία απ αυτά ως θρεπτικά συστατικά όπως είναι το K, Ca, SiO, Mg, Na, P, S, Al, Fe κ.λ.π. Εξάλου, οι μεγάλες ρίζες των φυτών διαπερνώντας τα πετρώματα ασκούν ισχυρές πιέσεις και προκαλούν και μία μορφή μηχανικής αποσάθρωσης που καλείται «root wedging». Έπίσης η αποσύνθεση των οργανικών υπολοίπων οδηγεί στην παραγωγή οργανικών (χουμικών) οξέων καθώς και O 2 και CO 2 που δρούν αποσαθρωτικά. Διαδορική αποσάθρωση Η διαφορική αποσάθρωση είναι διαδικασία με την οποία διαφορετικά τμήματα της μάζας του πετρώματος αποσαθρώνονται σε διαφορετικούς ρυθμούς. Άνισοι ρυθμοί αποσάθρωσης δικαιολογούνται κυρίως από τις αλλαγές στη σύσταση μέσα στο ίδιο πέτρωμα. Οι περισσότερες ανθιστάμενες ζώνες στέκονται ως ράχεις ή ραβδώσεις πάνω από το πιο γρήγορο αποσαθρούμενο πέτρωμα και από τις δύο μεριές. Μια δεύτερη αιτία διαφορικής αποσάθρωσης οφείλεται ότι η ένταση της απόσαθρωσης ποικίλη από τμήμα σε τμήμα μέσα στο ίδιο το πέτρωμα. ΕΔΑΦΟΣ Το έδαφος (soil) ορίζεται ως το άνω τμήμα του μανδύα αποσαθρώσεως. Συνίσταται από στερεά, υγρά και αέρια τα οποία πρέπει να βρίσκονται σε κατάλληλες ισορροπίες για να επιτρέψουν την ανάπτυξη φυτών που φέρνουν ρίζες. Η επιστήμη που ασχολείται με την γέννεση, χρήση και προστασία των εδαφών καλείται εδαφολογία (soil science) ή πεδολογία (pedology). Οι παράγοντες οι οποίοι προσδιορίζουν την γένεσση και εξέλιξη των εδαφών είναι : Α. Το μητρικό πέτρωμα (το είδος του μανδύα αποσαθρώσεως) Β. ο χαρακτήρας του νερού Γ. το οργανικό υλικό, όπως τα βακτήρια, ο χούμος και τα οργανικά οξέα και Δ. Ο χρόνος (η γεωλογική ηλικία). Α. Το μητρικό πέτρωμα : Το μητρικό πέτρωμα του εδάφους είναι ο μανδύας αποσαθρώσεως. Όπως έχει κιόλας αναφερθεί ο μανδύας αυτός είναι είτε υπολειματικός είτε μεταφερθείς και προσφέρει ορυκτές τροφές, προφύλαξη και υγρασία για την ανάπτυξη των φυτών. Βέβαια, τα περισσότερα εδάφη

24 Γενική Φυσική Γεωγραφία 24 που καλλιεργούνται έχουν σχηματιστεί πάνω σε μεταφερθέντα μανδύα. Ο ιστός η δομή, η ορυκτολογική σύσταση και η χημική σύνθεση του μανδύα αποσαθρώσεως ενέχουν μεγάλη σημασία για των σχηματισμών των εδαφών. Β. Ο χαρακτήρας του νερού μέσα στο μανδύα αποσαθρώσεως και το έδαφος : Σε θερμές τροπικές περιοχές, η βροχή είναι τόσο άφθονη και τόσο συχνή ώστε η κύρια κίνηση του νερού είναι προς τα κάτω δια μέσου του μανδύα αποσαθρώσεως. Αντίθετα, σε ξηρά κλίματα, όπου οι βροχές είναι σπάνιες και ο αέρας είναι ξηρός μεταξύ των βροχών το νερό κύρια κινείται πρός τα πάνω και εξατμιζεται στην επιφάνεια. Επειδή το νερό μεταφέρει υλικά μέσα στο έδαφος όχι μόνο με διάλύση αλλά και ως φυσικές οντότητες, η διεύθυνση της μεταφοράς του νερού είναι ένας κύριος παράγων στο προσδιορισμό της μακρόχρονης ανάπτυξης ενός εδάφους. Γ. Οργανικό υλικό : βακτήρια, χούμος, οργανικά οξέα : Η βακτηριακή δράση μπορεί να αποσυνθέτει τάχυστα το φυτικό κάλυμμα του μανδύα αποσάθρωσης στις θερμές τροπικές περιοχές ή να προκαλεί μια μερική αποσύνθεση οδηγώντας στο σχηματισμό του χούμου, ενός σκοτεινόχρωμου επιφανειακού στρώματος των εδαφών σε περιοχές όπου τα δέντρα ρίχνουν τα φύλλα τους εποχιακά. Το βρόχινο νερό που έχει κινηθεί μέσα από το χούμο φορτίζεται με οργανικά οξέα και έτσι γίνεται ένα ειδικά αποτελεσματικό «μέσο απομάκρυνσης» (leaching agent». Δ. Ο χρόνος (η γεωλογική ιστορία) Οι αντιδράσεις που συμπεριλαμβάνονται στην ανάπτυξη ενός εδάφους δεν απαντούν μόνο μία φορά, αλλά παίρνουν μέρος μέσα σε μία προοδευτική ακολουθία. Έτσι, ο χρόνος είναι ένας παράγοντας που θα πρέπει να ληφθεί υπόψιν όταν συζητά κανείς τη σχέση ανάμεσα στο έδαφος και το μανδύα αποσαθρώσεως. Ο χρόνος που χρειάζεται για να αναπτυχθεί ένα έδαφος ποικίλει σημαντικά και εξαρτάται σ ένα μεγάλο βαθμό από τον μανδύα αποσαθρώσεως. Μόνο λίγα χρόνια χρειάζονται για να σχηματιστεί ένα έδαφος πάνω σ ένα στρώμα μαύρης τέφρας σε τροπικά κλίματα. Άν ο ίδιος ο μανδύας αποσαθρώσεως είναι υπολειματικός και αναπτύσσεται βραδέως από την αποσύνθεση του υποκείμενου υποβάθρου, τότε ο χρόνος που χρειάζεται για να σχηματιστεί ένα ώριμο έδαφος μπορεί να είναι της τάξεως χιλιάδων ετών. Άντίθετα, οι πηλοί που αποτίθενται από ετήσιες πλημμύρες μερικών ποταμών, όπως αυτές του Νείλου, είναι «στιγμιαία εδάφη» (instant soils) τα οποία μπορούν να καλλιεργηθουν μόλις απομακρυνθούν τα νερά των πλημμύρων.

25 Γενική Φυσική Γεωγραφία 25 Η ΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΡΕΟΝΤΟΣ ΥΔΑΤΟΣ Το πιο επαρκές και αποτελεσματικό μέσο διάβρωσης θεωρείται το ρέον ύδωρ. Τα ρέοντα ύδατα εκπληρώνουν την διάβρωση τόσο όταν κινούνται μέσα σε κανάλια (stream flow) όσο και όταν κινούνται κατά επιφάνεια (υδροστρωματοροή) (stream flow or over- land flow). Κανονικά, τα ρέοντα ύδατα είναι περισσότερο αποτελεσματικά ως μέσα διάβρωσης όταν περιέχονται μέσα σ ένα ποτάμιο κανάλι (stream channel), αν και σε ορισμένες περιπτώσεις, ειδικά σε απογυμνωμένα πρανή, η ροή κατά επιφάνεια (υδροστρωματοροή) μπορεί να απομακρύνει τεράστιες ποσότητες επιφανειακού υλικού. Τα ρέοντα ύδατα είναι ένα σπουδαίο μέσο διάβρωσης πρακτικά σ όλα τα κλιματολογικά περιβάλλοντα, ακόμη και σε περιοχές αξιοσημείωτης ξηρότητας, επειδή η περιοδική εγκατακρήμνιση επηρεάζει τέτοιες περιοχές. Περιοχές καλυπτόμενες με πάγο, που δοκιμάζονται πάνω απο τις θερμοκρασίες πήξεως, έχουν το υπέδαφος και τα περιφερειακά περιβάλλοντα να χαράσσονται από τη δύναμη του ρέοντος ύδατος. Τα αποτελέσματα του ρέοντος ύδατος μειώνονται όταν υπάρχει ένα πυκνό κάλυμμα βλάστησης. Αντίθετα η διαβρωσιγενής αποτελεσματικότητα επαυξάνεται όταν οι επιφάνειες στερηθούν του φυτικού καλύμματος. Τα ρέοντα ύδατα, συνήθως αμέσως πάνω σε μία εκτιθέμενη επιφάνεια, σε τοπογραφικώς χαμηλά πεδία, και σε ανταπόκριση προς την κλίση, παράγουν μικρά κανάλια, «η ροή κατά επιφάνεια» είναι σημαντικό μέσο διάβρωσης. Αυτά τα πρώτα μικρά κανάλια είναι γνωστά ως «rills». Κατόπιν, τα «rills» μεγενθύνονται σε «gullies» και τα «gullies» αναπτύσσονται σε ποτάμιες κοιλάδες (stream valleys). Περιοχές τοπογραφικώς υψηλές μεταξύ γειτονικών κοιλάδων ονομάζονται «μεσοποτάμιες περιοχές (interfluves). Πραγματικά, πρακτικά όλη η επιφάνεια της γης μπορεί να την δει κανείς είτε ως κοιλάδα είτε ως «interfluve». Μερικά, «interfluves» είναι σχετικώς στενά και άλλα σχεδόν φαρδύα, αντανακλώντας την πυκνότητα του υπάρχοντος δικτύου αποροής. Μερικά «interfluves» έντονα κατατέμνονται, εκθέτοντας τα αποτελέσματα πολυαρίθμων παραποτάμων (tributaries) ενώ άλλα ελάχιστα επηρεάζονται, πιθανά γιατί αντανακλούν την πρόσφατη έκθεση προς τον αφανισμό της διάβρωσης, ή την αντίσταση των υλικών του πετρώματος ή την έλλειψη υγρασίας. Τα ρεύματα διαβρώνουν την κοίτη τους και τις πλευρές τους με τα υλικά που μεταφέρουν τα ρέοντα ύδατα, τα οποία υλικά κτυπούν στα τοιχώματα που περιορίζουν την κοίτη του ρεύματος, και διαλύουν συστατικά των τοιχωμάτων. Η κλίση του ρεύματος (stream gradient) καθορίζεται σε όρους μιας κατακόρυφης πτώσης που απαντά σε μια δοσμένη