Išorinės jėgos: dūlėjimas, erozija ir akumuliacija

Įsivaizduokite du galingus skulptorius, be perstojo dirbančius prie to paties milžiniško akmens luito – Žemės. Vienas skulptorius, veikiantis iš planetos gelmių, nuolat kelia, raukšlėja ir laužo paviršių, kurdamas didingas kalnų grandines ir ugnikalnių kūgius. Tai – vidinės Žemės jėgos, su kuriomis jau susipažinote.

Tačiau vos tik šios jėgos sukuria ką nors naujo, darbą pradeda antrasis skulptorius. Jis veikia iš išorės, naudodamasis vandeniu, ledu, vėju ir pačia sunkio jėga. Jo tikslas – ardyti, nešioti ir galiausiai nuguldyti viską, ką sukūrė pirmasis. Tai – išorinės Žemės jėgos. Šiame cikle pasinersime būtent į jų veiklą.

Ši amžina vidinių ir išorinių jėgų kova – tai procesas, formuojantis absoliučiai visus kraštovaizdžius, kuriuos matome aplink save: nuo aukščiausių Himalajų viršūnių iki lėtai vingiuojančių Nemuno kilpų ir švelnių Lietuvos lygumų. Suprasime, kaip uolos virsta smėliu, kodėl upės keičia savo vagas ir kaip ledynai, seniai ištirpę, vis dar lemia, kur šiandien ošia miškai ir tyvuliuoja ežerai. Pasiruoškite kelionei po procesus, kurie milijonus metų trunkančiu kantriu darbu kuria ir ardo mūsų planetos paviršių.

Viskas prasideda nuo dūlėjimo. Tai procesų visuma, kuri ardo kietas uolienas į smulkesnes dalis (nuolaužas) arba chemiškai jas pakeičia. Svarbiausia dūlėjimo savybė – jis vyksta in situ, tai yra, vietoje, be medžiagos pernešimo. Įsivaizduokite, kad tai yra uolienų „minkštinimas“ arba „paruošimas“ prieš jas išjudinant.

Dūlėjimas skirstomas į tris pagrindinius tipus: fizinį (mechaninį), cheminį ir biologinį. Nors juos nagrinėsime atskirai, gamtoje šie procesai dažniausiai vyksta vienu metu ir sustiprina vienas kito poveikį.

Fizinis (mechaninis) dūlėjimas

Fizinis dūlėjimas ardo uolienas nekeisdamas jų cheminės sudėties. Tai lyg kūjo smūgiai, skaldantys akmenį į vis mažesnes skeveldras.

Temperatūrinis dūlėjimas (termoklastizmas)

Šis procesas ypač aktyvus dykumose ir aukštikalnėse, kur dideli paros temperatūrų svyravimai. Dieną, saulei kaitinant, uolienos paviršius įkaista ir plečiasi. Naktį, orui staigiai atvėsus, paviršius traukiasi. Dėl skirtingų mineralų nevienodo plėtimosi ir traukimosi bei nuolatinio „streso“ uolienoje atsiranda įtrūkimų, ir galiausiai ji ima byrėti lyg cukrus.

Šalninis dūlėjimas (krioklastizmas)

Tai vienas galingiausių fizinio dūlėjimo variklių vidutinėse ir poliarinėse platumose, taip pat aukštikalnėse – visur, kur temperatūra svyruoja apie 0 °C. Vanduo patenka į uolienų plyšius. Sušalęs į ledą, jis plečiasi maždaug 9 % savo tūrio. Ši jėga yra milžiniška – ji veikia lyg pleištas, vis platindamas plyšį. Per daugybę užšalimo ir atitirpimo ciklų net ir didžiausi uolų masyvai yra suskaldomi.

Druskų kristalizacija

Sausringo klimato srityse arba jūrų pakrantėse vanduo, esantis uolienų porose, išgaruoja, palikdamas ištirpusias druskas. Šioms druskoms kristalizuojantis, kristalai auga ir spaudžia porų sieneles, taip ardydami uolieną iš vidaus. Poveikis panašus į šalninį dūlėjimą.

Cheminis dūlėjimas

Cheminis dūlėjimas keičia uolienų mineralinę sudėtį. Vyksta cheminės reakcijos, kurių metu vieni mineralai virsta kitais, dažniausiai minkštesniais ir mažiau atspariais. Šis procesas ypač intensyvus karšto ir drėgno klimato sąlygomis.

Oksidacija

Tai uolienose esančių mineralų, ypač geležies, reakcija su deguonimi. Paprasčiausias pavyzdys – rūdijimas. Geležies turinčios uolienos įgauna rausvą ar rusvą atspalvį ir tampa trapesnės.

Hidrolizė

Tai mineralų reakcija su vandeniu. Vandens molekulės ardo kristalinę gardelę ir suformuoja naujus, minkštesnius mineralus, pavyzdžiui, molius. Būtent dėl hidrolizės kietas granitas ilgainiui gali virsti molingomis nuogulomis.

Karbonatizacija

Šis procesas labiausiai veikia tirpias uolienas, tokias kaip klintis ar dolomitas. Ore esantis anglies dioksidas ištirpsta lietaus vandenyje ir suformuoja silpną anglies rūgštį (H₂CO₃). Ši rūgštis reaguoja su kalcio karbonatu (CaCO₃) klintyje ir jį ištirpina. Tai yra pagrindinis procesas, formuojantis įspūdingus karstinius kraštovaizdžius su požeminėmis upėmis ir urvais. Apie tai vėliau kalbėsime plačiau.

Biologinis dūlėjimas

Nors kartais išskiriamas kaip atskiras tipas, biologinis dūlėjimas apima tiek fizinius, tiek cheminius procesus, kuriuos sukelia gyvieji organizmai.

• Fizinis poveikis: Medžių ir augalų šaknys, augdamos uolienų plyšiuose, veikia kaip pleištai ir juos platina.
• Cheminis poveikis: Kerpės ir samanos, augančios ant uolų paviršiaus, išskiria rūgštis, kurios lėtai ardo mineralus.

Kai dūlėjimas atlieka savo „paruošiamąjį“ darbą, į sceną žengia erozija. Eroija – tai procesas, kurio metu sudūlėjusi uolienų medžiaga yra paimama ir pernešama į kitą vietą. Pagrindiniai erozijos veiksniai (agentai) yra tekantis vanduo, slenkantys ledynai, vėjas ir pati sunkio jėga.

Gravitacinė erozija (masės judėjimas)

Tai paprasčiausias erozijos tipas, kai uolienų nuolaužos ir gruntas juda žemyn šlaitu vien dėl sunkio jėgos. Šie procesai gali būti labai lėti arba katastrofiškai greiti.

Žmogaus veikla, pavyzdžiui, miškų kirtimas arba statybos šlaituose, gali smarkiai padidinti nuoslankų ir nuogriuvų riziką, nes pašalinama augalija, kurios šaknys „suriša“ gruntą.

Vandens erozija: upių ir jūrų darbas

Tekantis vanduo yra pats galingiausias ir labiausiai paplitęs erozijos veiksnys Žemėje.

Upių ardomoji veikla (fliuvialiniai procesai)

Upės atlieka tris pagrindinius darbus: ardo (erozija), neša (transportavimas) ir klosto (akumuliacija). Upės ardomoji galia priklauso nuo jos nuolydžio (greičio) ir vandens masės. Medžiagą upė neša keliais būdais:

• Ištirpusios medžiagos: Druskos, mineralai, nešami ištirpę vandenyje.
• Skendinčios dalelės (suspensija): Smulkios molio, dumblo, smėlio dalelės, kurios plūduriuoja vandenyje ir suteikia jam drumzliną spalvą.
• Dugno nešmenys: Stambesni akmenys, žvirgždas, vilkdami, stumdami ar ridendami dugnu.

Upės slėnio raida priklauso nuo to, kurioje savo tėkmės dalyje ji yra.

Jūrų krantų ardomoji veikla (abrazija)

Bangų mūša yra nenuilstantis krantų skulptorius. Bangos ardo krantą keliais būdais:

• Hidraulinis smūgis: Didžiulė vandens masės ir suspausto oro jėga, atsitrenkianti į uolienas ir veikianti lyg taranas.
• Korazija: Bangų nešamų nuolaužų (gabalų, gargždo, smėlio) smūgiai į krantą, kurie jį dilina lyg švitrinis popierius.

Bangų ardomoje pakrantėje, vadinamoje abraziniu krantu, susidaro statūs skardžiai – klifai. Bangoms išplovus minkštesnes uolienas klifo papėdėje, susidaro abrazinė niša. Virš jos kabanti uolienų dalis, netekusi atramos, anksčiau ar vėliau nugriūva, ir klifas pamažu „traukiasi“ į sausumą. Priešais klifą lieka nuožulni, uolėta aikštelė – abrazinė terasa arba bena. Tokį krantą galime pamatyti Olando kepurėje netoli Klaipėdos.

Nors Lietuvoje šiandien aktyvios ledynų erozijos nematome, būtent ji suformavo didžiąją dalį mums įprasto kraštovaizdžio. O vėjo ardomoji veikla puikiai matoma mūsų pajūryje.

Ledynų ardomoji veikla (egzaracija)

Kalnų slėniais arba ištisais žemynais slenkantys ledynai yra nepaprastai galingas erozijos veiksnys. Slenkanti ledo masė veikia lyg milžiniškas buldozeris, kuris:

• Išplėšia (arduoja) pamatinės uolienos gabalus.
• Egzaruoja (brūžina ir gludina) paviršių, naudodamas įšalusius akmenis lyg dildę.

Ledynų erozijos sukurti kraštovaizdžio elementai:

• Trogai (U formos slėniai): Platūs, stačiašlaičiai slėniai, kuriuos išskobė slėniniai ledynai, pagilindami ir praplatindami buvusius upių (V formos) slėnius.
• Karos (cirkai): Į amfiteatrą panašios taurės formos įdubos kalnų viršūnėse, kuriose kaupėsi sniegas ir formavosi ledynų pradžia.
• Fjordai: Ilgos, siauros ir gilios jūrų įlankos stačiais šlaitais, susidariusios jūrai užliejus ledynų išskobtus trogus.
• „Avikaktos“: Asimetriškos, nugludintos uolos, kurių vienas šlaitas (prieš ledyno judėjimą) lėkštas ir nugludintas, o kitas (pavėjinė pusė) status ir kampuotas, nes ten ledynas išplėšė uolienos gabalus.

Vėjo ardomoji veikla (eoliniai procesai)

Vėjas yra svarbus erozijos veiksnys ten, kur paviršius yra sausas, purus ir neapsaugotas augalijos – dykumose, pusdykumėse, jūrų pakrantėse ar suartuose laukuose.

Vėjas ardo dviem būdais:

• Defliacija (išpustymas): Smulkių dalelių (dulkių, smėlio) iškėlimas ir nupustymas. Dykumose defliacija gali nupustyti purias nuogulas, palikdama akmeningą paviršių, vadinamą akmeningąja dykuma (hamada).
• Korazija (šlifavimas): Kietų paviršių dilinimas, bombarduojant juos vėjo nešamomis smėlio smiltelėmis. Per ilgą laiką korazija gali suformuoti keistas, vėjo nugludintas uolas, vadinamas grybo formos uolomis ar jardangais.

Anksčiau ar vėliau bet kuris erozijos veiksnys – upė, ledynas, vėjas ar banga – praranda savo energiją ir nebegali toliau nešti su savimi paimtos medžiagos. Tuomet prasideda paskutinis etapas – akumuliacija (sąnašų kaupimas, nuogulų klojimas). Būtent akumuliaciniai procesai sukuria daugumą lygumų reljefo formų, taip pat ir didžiąją dalį Lietuvos paviršiaus.

Upės akumuliacija

Upė kloti sąnašas pradeda ten, kur jos greitis sumažėja: vidurupyje ir ypač žemupyje.

• Salpa: Užliejama slėnio dalis abipus vagos. Potvynių metu upė išsilieja iš krantų, jos greitis staigiai krenta, ir ji palieka derlingo dumblo (aliuvio) sluoksnį. Būtent todėl upių slėniai pasižymi itin derlingais dirvožemiais.
• Delta: Plati, vėduoklės formos žemuma upės žiotyse, susidariusi iš upės atneštų ir nusodintų sąnašų. Upė deltoje skyla į daugybę atšakų ir protakų. Kad susidarytų delta, jūra toje vietoje turi būti sekli, o potvynių ir atoslūgių bei bangavimo poveikis – nedidelis. (Pvz., Nilo, Misisipės deltos).
• Estuarija: Piltuvo formos upės žiotys, būdingos vandenynų ir jūrų pakrantėms su dideliais potvyniais ir atoslūgiais. Čia stiprios srovės neleidžia kauptis sąnašoms ir jas nuneša į jūrą. (Pvz., Temzės estuarija).

Jūros krantų akumuliacija

Ten, kur bangos artėja prie kranto kampu, susidaro išilginės priekrantinės srovės, lygiagrečios krantui. Būtent jos paima bangų iš judintą smėlį ir neša jį išilgai pakrantės, kurdamos įspūdingas akumuliacines formas.

• Paplūdimys: Iš smėlio, žvirgždo ar gargždo supilta juosta tarp vandens ir sausumos.
• Nerija: Siauras, ilgas smėlio pylimas, vienu galu prisijungęs prie kranto ir nusidriekęs į jūrą. Pati garsiausia nerija Lietuvoje – Kuršių nerija, atitvėrusi nuo jūros Kuršių marias.

Ledynų akumuliacija

Didžioji dalis Lietuvos reljefo – tai kvartero periodo ledynmečių palikimas. Tirpstantys ledynai paliko milžiniškus kiekius savo atneštos ir perdirbtos medžiagos – morenos.

• Moreninės lygumos ir kalvynai: Ledyno dugne nusėdusi morena suformavo banguotas dugninės morenos lygumas. O ledyno pakraštyje, kur jis ilgiau stovėjo vietoje, iš tirpstančio ledo byranti medžiaga supylė ištisus kalvynus – galinės morenos kalvynus (pvz., Aukštaičių, Žemaičių, Sūduvos aukštumos).
• Ozai (keteros): Ilgi, siauri, į pylimus panašūs kalvagūbriai, susidarę iš smėlio ir žvirgždo. Tai – buvusių ledyno viduje ar po juo tekėjusių upių vagos, užpildytos sąnašomis.
• Drumlinai: обтекаемой formos, pailgos kalvos, sudarytos iš morenos, kurių išilginė ašis rodo buvusią ledyno judėjimo kryptį.
• Zandrų lygumos: Plačios, plokščios ar švelniai banguotos lygumos, susidariusios iš smėlingų sąnašų, kurias sunešė ir išklostė tirpstančio ledyno vandenys. (Pvz., Pietryčių (Dainavos) lyguma).

Vėjo akumuliacija

Vėjo supustytos smėlio kalvos vadinamos kopomis. Jų forma ir dydis priklauso nuo vėjo stiprumo, krypties, smėlio kiekio ir augalijos. Pavėjinė kopos pusė visada statesnė. Neįtvirtintos augalijos kopos gali „keliauti“, vėjui pamažu pernešant smėlį nuo lėkštojo šlaito ant statesniojo. Būtent taip buvo užpustyti senieji Kuršių nerijos kaimai.

Karstiniai procesai – tai unikalus reiškinys, apimantis ir cheminį dūlėjimą, ir požeminio vandens eroziją. Jie vyksta ten, kur Žemės paviršių sudaro vandenyje tirpios uolienos, dažniausiai – klintis, dolomitas, gipsas ar druska.

Jau žinome, kad lietaus vanduo, prisisotindamas anglies dioksido iš atmosferos ir dirvožemio, virsta silpna anglies rūgštimi. Ši rūgštis, besisunkianti per tirpių uolienų plyšius, lėtai juos platina, tirpindama uolieną. Per tūkstančius metų šis procesas sukuria nepaprastai įdomų ir savitą kraštovaizdį.

Karstinio reljefo formos

Karstinio reljefo formas galima skirstyti į paviršines ir požemines.

Paviršiaus formos:

• Karės (arba škrapai): Smulkios, aštriabriaunės duobutės ir grioveliai, išraižantys pliką klinties paviršių. Atrodo lyg suartas laukas.
• Smegduobės (įgriuvos): Labiausiai paplitusi ir žinomiausia karsto forma. Tai įvairaus dydžio ir formos piltuviškos įdubos, susidarančios keliose vietose:
  1. Vandeniui ištirpinus uolieną po plonu dirvožemio sluoksniu.
  2. Įgriuvus po žeme esančio urvo luboms. Šiaurės Lietuvoje (Biržų ir Pasvalio rajonuose) smegduobės yra nuolatinis reiškinys. Garsiausia iš jų – Karvės ola.
• Poljės: Didelės, plokščiadugnės, uždaros daubos (įdubos) karsto srityse. Jų dugne dažnai teka upės, kurios pradingsta po žeme per specialias angas – ponorus.

Požeminės formos:

• Karstiniai urvai: Požeminių vandenų išplautos ertmės. Tai gali būti milžiniški labirintai, nusidriekiantys dešimtis ar net šimtus kilometrų.
• Požeminės upės: Vandens srautai, tekantys karstinių urvų sistemomis.
• Šachtos ir prarajos: Vertikalūs urvai, kuriais vanduo iš paviršiaus patenka į požemines sistemas.
• Varvekliai (urvų dariniai): Iš urvų lubų lašančiam, kalcio karbonato prisotintam vandeniui garuojant, susidaro nuostabūs dariniai:
  • Stalaktitai: Varvekliai, augantys nuo lubų žemyn.
  • Stalagmitai: Varvekliai, augantys nuo dugno aukštyn.
  • Stalagnatai (kolonos): Susidaro susijungus stalaktitui ir stalagmitui.

Karstas ir žmogus

Karstiniai regionai kelia specifinių iššūkių ūkinei veiklai. Dėl poringo ir nestabilaus grunto čia pavojinga statyti sunkius pastatus, tiesti kelius. Paviršiniai vandenys labai greitai pradingsta po žeme, todėl tokiose vietovėse dažnai trūksta paviršinio vandens, o požeminis vanduo yra labai pažeidžiamas taršai, nes teršalai beveik nefiltruojami patenka tiesiai į požemines upes. Būtent todėl Biržų regioniniame parke yra griežtai ribojama ūkinė veikla, ypač tręšimas.

Išnagrinėję atskirus procesus, apibendrinkime ir palyginkime pagrindinius išorinių jėgų veikėjus, jų ardomąją galią ir paliekamus pėdsakus kraštovaizdyje.

Ši kova tarp vidinių jėgų, kuriančių reljefo nelygumus, ir išorinių jėgų, siekiančių juos išlyginti, yra begalinė. Ji suformavo ne tik didingus gamtos paminklus, bet ir derlingas lygumas, kuriose įsikūrė mūsų civilizacija, ir netgi tą kalvą už jūsų lango. Suprasti šiuos procesus reiškia suprasti patį Žemės paviršiaus gyvavimo ritmą.