Relieful eolian

RELIEFUL EOLIAN

1. Notiuni generale

Activitatea eoliana este efectiva numai in arealele lipsite complet de covor vegetativ si materialul de suprafata este numai ocazional umed. Cele mai importante asemenea zone sunt regiunile aride ale lumii, dar si zonele de tarmuri, terenurile nude (in special unde masurile de protectie a solului sunt slabe) si in campiile fluviale cu albii in migrare, in special in jurul marginilor ghetarilor si calotelor glaciare. In asemenea medii procesele eoliane pot juca un rol important in evolutia reliefului, iar in marile deserturi ale lumii vantul este cel mai important agent geomorfologic.

Deoarece cea mai importanta parte a reliefului creat de vant se afla in deserturile fierbinti ale lumii, ne vom ocupa in mod special de acestea. Formele eoliene care se formeaza in mediile costiere sau periglaciare sunt abordate la capitolele respective.

2. Relieful de eroziune eoliana

2.1. Eroziunea eoliana (deflatia si coraziunea)

Eroziunea eoliana se caracterizeaza prin doua principale procese: deflatia si coraziunea.

Deflatia este actiunea de spulberare si sortare a particulelor de la suprafata terenurilor cauzata de vant. Deserturile fierbinti ale lumii sunt o sursa majora de praf atmosferic. Se estimeaza ca intre 130 si 800 megatone de material este spulberat anual de pe continente prin deflatie, iar Sahara contribuie singura cu 60 - 200 megatone de praf. Deflatia este un proces concentrat spatial si temporar. Chiar in regiunile aride el este restrans la zone de favorabilitate. O mare parte din materialul deflat in fiecare an este transportat in timpul marilor furtuni de praf care de obicei tin cateva zile.

Coraziunea sau abraziunea eoliana este actiunea de lovire a rocilor sau ale altor suprafete de particulele transportate de vant. Ea se resimte mai ales in vecinatatea solului, deoarece incarcatura de nisip este aici maxima. La peste 2 m de suprafata coraziunea devenind aproape nula.

2.2. Forme de eroziune eoliana

2.2.1.Forme de eroziune datorate deflatiei

Desi eroziunea eoliana poate fi activa pe campiile aluviale si pe plaje, formele de eroziune sunt rareori pastrate in asemenea medii din cauza distrugerii lor de catre actiunea fluviala sau a valurilor. Numai in regiunile aride unde alti agenti erozionali sunt mai putin importanti, formele de eroziune eoliana sunt abundente.

O mare parte a deserturilor este acoperita de asa-numitul pavaj de deflatie, format din elemente de roca mai grosiere care depasesc competenta vantului si raman astfel pe loc (fig. 1).

Fig. 1. Formarea pavajului de deflatie.

Asemenea intinderi spulberate de vant poarta in Sahara numele de reg iar in Australia numele de giber plains. Cele mai tipice ocupa vechi campii fluviale acoperite cu o patura subtire de nisipuri grosiere sau pietrisuri, care cu timpul sunt lustruite si acoperite de o pojghita superficiala de oxizi de fier sau magneziu (patina desertica).

Tot in categoria pavajelor de deflatie pot fi incadrate si unele forme oarecum asemanatoare reg-urilor, cum ar fi:

sai urile din desertul Tarin, care corespund unor campii piemontane formate din pietrisuri grosiere, lustruite de vant si din care materialul fin a fost spulberat;

hamadele din Sahara, vechi suprafete de eroziune sau platouri structurale de pe care deflatia spulbera cuvertura de sfaramaturi fine, ramanand doar un pavaj de pietris grosier;

serir - urile din platourile calcaroare ale desertului Libiei.

2.2.2. Forme de eroziune datorate coraziunii

(i) Microforme

O trasatura caracteristica suprafetei deserturilor de piatra este prezenta unor pietre numite ventifacte, care variaza in dimensiune de la pietris la blocuri. Ventifactele au doua caracteristici comune: prima, suprafata lor este fatetata si, a doua, acestea sunt slefuite. Bucatile de roca, prea grele pentru a fi miscate de vant, sunt polizate pe directia vantului in unghiuri de 30 - 60^o.

Ventifactele pot avea o fateta, doua sau mai multe. O categorie obisnuita in Sahara are trei fatete si se numeste dreikanter (din cuvintul german: trei fete). Coraziunea a mai multor fatete ar indica faptul ca au existat mai multe directii ale vantului. Or, studiile experimentale au aratat ca ventifactele pot fi formate in principal de vanturile unidirectionale. In acest caz coraziunea are loc simultan pe toate fetele, pe masura ce particulele de praf sunt transportate in vartejuri in directia curgerii. Ventifactele sunt apoi rostogolite intr-o noua pozitie si procesul de slefuire are loc pe alta fateta.

Fig. 2. Ventifact

(ii) Mezoforme

In aceasta categorie sunt o varietate de forme canelurate si microdepresiuni cu dimensiuni de zeci pana la sute de metri. Cele mai caracteristice sunt yardangurile, niste santulete alungite in directia vantului, cu curbe aerodinamice, despartite de creste instabile. Adancimea acestora este sub 10 m, de regula, 2 - 3 m, iar lungimea lor de 100 m si chiar peste. Pastrarea in relief a crestelor se datoreste mai ales fixarii argilei de catre smocurile de iarba si tufele rare. Yardangurile sunt frecvente in argilele uscate, deoarece rezistenta lor la actiunea abraziva a grauntelor de nisip este mica. Sunt tipice in pustiurile din Asia Centrala. Asemenea santulete se intalnesc si pe crestele din gips din desertul Libiei (unde se numesc djef-djef) sau in vestul Egiptului in granite si cuartite extrem de rezistente.

Fig. 3. Yardanguri

Similare yardangurilor ca scara de marime sunt o serie de microdepresiuni, formate in regiuni desertice cu relief de mica altitudine. Acestea au o varietate de nume locale dar toate s-au format ca microdepresiuni de deflatie. Ele variaza de la mai putin de 1 m adincime si cativa metri latime, pana la forme mari care gradat trec spre macroforme de eroziune eoliana. Evolutia microdepresiunilor de deflatie este influentata de acei factori care controleaza procesul de deflatie, in special conditiile locale date de continutul de umezeala a stratului erodat sau prezenta vegetatie.

Coraziunea si deflatia in asociatie cu dezagregarea ataca cu precadere straturile de roci friabile, formatiunile mai dure ramanand tot mai proeminente. Apar astfel creste, ciuperci eoliene, stalpi. Cand baza ciupercilor este subtiata si apoi rupta, partea superioara ramane catva timp sub forma unor pietre oscilante.

(iii) Macroforme

Existenta unor mari bazine in cadrul deserturilor au fost facute cunoscute de primii exploratori ai acestor regiuni, dar extinderea si regularitatea desfasurarii lor au fost apreciate odata cu tehnicile satelitare. Bazinele sunt forme de relief de la cativa metri adancime si peste 100 m latime. Exemple sunt pans-urile din Africa de Sud, forme depresionare mari, cu adancimi de peste 100 m si latimi de peste 100 km. Depresiunile mai mici sunt formate datorita deflatiei locale, orientata in lungul liniilor de drenaj, in timp ce altele sunt localizate intre dune. Cele mai cunoscute forme de acest tip sunt fuldji, vadi si depresiunile de coraziune si deflatie.

Fuldji sunt adancituri de forma ovala ce seamana cu urma uriasa a unei copite de cal. In pustiul Arabiei aceste excavatii sunt mai adancite in partea frontala (concava), situata in directia vantului.

Vadi sunt culoare alungite care se intind pe o lungime de cativa kilometri, amintind albiile unor rauri. Prin actiunea de coraziune si deflatie, versantul care sta in calea vinturilor dominante este mai abrupt, in timp ce in partea opusa are o panta domoala, permitand chiar unele acumulari incipiente de nisip.

Depresiunile de coraziune si deflatie sunt bazine depresionare foarte mari mult mai complexe ca origine. Unele par sa fie de origine tectonica, dar deflatia este cea care le mentine ca forma depresionara. Cea mai remarcabila concentrare de mari bazine depresionare se afla in Egipt unde acopera mai mult de 70 000 km² si au o adancime medie de 250 m. Aici se afla depresiunea Qattara, cel mai adanc bazin, care atinge o adancime de 134 m sub nivelul marii si un volum de 3200 km³.

3. Relieful de acumulare eoliana

Cele mai importante forme de relief asociate cu procesele eoliene sunt cele de acumulare, mari aglomerari de nisip si praf pe care vantul le-a smuls sau le-a spulberat. Majoritatea acumularilor eoliene se suprapun pe amplasamentul unor panze aluviale depuse in perioadele pluviale ale Cuaternarului. Ele ocupa mari zone numite mari de nisip (sau erg-uri in Sahara), caracterizate prin asamblaje de forme care dau suprafetei terenului aspectul asemanator undelor. Cercetarile au aratat ca exista o ierarhie a formelor de acumulare eoliana pe clase de dimeniuni ce consta din riduri, dune si megadune sau draa.

3.1. Ridurile

Ridurile variaza in amplitudine de la 0,1 cm la 100 cm si sunt spatiate de regula la 20 m. Ele sunt asimetrice in sectiune transversala, cu pante in jur de 10^o pe fata expusa vantului si de 30 - 35^o pe fata de sub vant. Dupa modelul lui Bagnold (1941), ele se dezvolta pornind de la neregularitati foarte mici pe suprafata nisipului printr-o combinatie de creep de suprafata (tarare) si saltatie.

3.2. Dunele

Dintre toate formele de relief caracteristice deserturilor, dunele au primit cea mai importanta atentie din partea oamenilor de stiinta. Pentru ca o duna sa se formeze trebuie mai intai sa se acumuleze o cantitate de nisip.

Aceasta se aduna acolo unde viteza vantului se reduce, fie datorita neregularitatii terenului, fie instabilitatii primare a dinamicii aerului. Dunele ating un profil caracteristic de echilibru care poate fi impartit in trei componente: panta de eroziune sau panta dinspre vant, creasta si panta de acumulare sau panta de sub vant. Nisipul erodat de pe panta dinspre vant se acumuleaza pe panta de sub vant, astfel ca dunele se misca in directia vinturilor dominante. Ratele de deplasare a dunelor depind de tipul si dimensiunea dunelor si de frecventa si forta vinturilor. Tipice sunt rate de 10 - 20 m/an.

Inaltimea dunelor creste pana ce se stabilizeaza de-a lungul unei forme de echilibru. Cele mai multe dune variaza in inaltime de la sub 3 m la peste 100 m, in rare cazuri au fost observate dune si peste 500 m. Megadunele sunt similare in sectiune transversala dunelor, dar ele sunt complicate datorita prezentei dunelor supraimpuse.

Dunele se impart in doua mari categorii: dunele libere, care sunt in functie directa de viteza vanturilor si dunele constranse, care sunt impiedicate de diferite obstacole sa se dezvolte (vegetatie, bariere topografice etc).

3.2.1. Dunele libere

Dunele cu o singura orientare a pantei de acumulare (panta de sub vant) sunt asociate cu vanturile unidirectionale. Axele lor sunt orientate normal fata de vantul dominant, de aceea mai sunt grupate in categoria formelor transversale. Din aceasta categorie (a dunelor asociate vanturilor unidirectionale) fac parte: dunele transversale (fig.4. B), dunele parabolice (fig.4. C) si barcanele simple (fig.4. A).

Fig. 4. Tipuri de dune libere

Atunci cand avem vanturi bidirectionale apar niste forme  extrem de alungite cu doua, mai multe sau mai putine pante de acumulare aflate in sensuri opuse sunt numite dune liniare (sau longitudinale) (fig.4. D). In contrast cu dunele transversale, transportul de nisip este paralel la linia de creasta. Nu exista o unitate de opinii privind originea dunelor liniare, dar cei mai multi cercetatori considera ca ele se dezvolta acolo unde exista doua vanturi dominante convergente oblic. Dunele liniare pot atinge lungimi de zeci de kilometri si ele se pot uni formand jonctiuni in forma de Y.

Fig. 5. Formarea dunelor longitudinale (Nelson, 2001)

Dunele cu mai multe pante de acumulare orientate in directii diferite au o forma aproximativ piramidala, dar cu brate alungite adesea neregulate. Aceste forme care sunt atribuite vanturilor puternice ce bat din mai multe directii diferite in timpul unui ciclu anual au o varietate de nume, dar de obicei ele sunt numite dune sub forma de stea (fig. 6.). Alte acumulari de nisip in care se includ panzele de nisip, siruri de nisip, dunele dom nu prezinta pante abrupte de sub vant si pot atinge dimensiuni impresionante.

In plus la aceste tipuri de baza sunt dunele compuse ce cuprind doua sau mai multe tipuri de baza care se unesc si se supraimpun. Ulterior, un tip de duna devine dominant si se poate forma, de exemplu, o megabarcana. Dunele complexe reprezinta mai multe dune asociate din diferite tipuri de dune de baza. De exemplu, dunele stelare se pot asocia frecvent cu dunele liniare, iar barcanele ocupa depresiunile dintre ele.

Fig. 6. Formarea dunelor stea (Nelson, 2001).

3.2.2. Dune constranse

O alta varietate de dune sunt in relatie cu vegetatia, barierele topografice sau localizarea surselor de nisip. Varietati de asemenea dune sunt prezentate in fig. 7. In acumularile de nisip care au fost stabilizate de vegetatie, o serie de perturbari care indeparteaza vegetatia duc la formarea unor microdepresiuni de tip cratere (blowout). Acestea au forma circulara sau eliptica, de obicei de numai cativa metri si s-au format prin deflatia nisipului (fig. 7 A).

Fig. 7. Tipuri de dune constranse

(Summerfield, 1991)

Daca deflatia este intensa, depresiunile devin mai mari, asemanatoare dunelor parabolice, dar cu orientare inversa fata de vantul dominant (fig. 7 B). Lunetele se formeaza pe suprafata pans-urilor, depresiunilor lacustre saraturate si de-a lungul lagunelor mareice (fig. 7 C) si sunt alcatuite din particule de argila si sare. Periodic sarurile si argilele uscate sunt transportate pana intalnesc vegetatie. Tufisurile izolate si palcuri de vegetatie in desert genereaza acumulari de nisip care sunt cunoscute sub numele de  dune - crang sau nebka (fig. 7 D). Aceste situatii se intalnesc nu numai in deserturi, ci si in tinuturile temeperate, de-a lungul tarmurilor unde miscarea nisipurilor intalneste vegetatie. Topografia poate afecta curgerea aerului prin reducerea vitezei vantului si crearea de vartejuri. Situatii de acest tip sunt ilustrate in fig. 7 E si F, formandu-se dune in fata obstacolului sau dune sub vant. Cand vantul intalneste o panta abrupta, inalta se poate forma un mare si puternic vartej, care genereaza asa-numitele dune ecou, adiacente abruptului. Ele se extind uneori pe mai multi kilometri. Forme uriase de peste 400 m inaltime au fost intalnite in Algeria.