Введение
Обломки горных пород у подножия скалы – это скопление обломков горных пород у подножия скалы или другого крутого скального массива, образовавшееся в результате периодических обвалов. Формы рельефа, связанные с этими материалами, часто называют талусовыми отложениями. Талусовые отложения обычно имеют вогнутую вверх форму, где максимальный уклон соответствует углу естественного откоса для среднего размера обломков. Точное определение осыпи в научной литературе несколько размыто, и оно часто пересекается с понятиями талуса и коллювия. Термин "осыпь" происходит от староскандинавского слова "skriða", означающего оползень, а термин "талус" – французское слово, обозначающее склон или насыпь. В высокогорных арктических и субарктических регионах осыпи и талусовые отложения обычно примыкают к холмам и речным долинам. Эти крутые склоны обычно формируются в результате позднеплейстоценовых перигляциальных процессов. Примечательные участки осыпей в Восточной Северной Америке включают Ледяные пещеры в Национальной рекреационной зоне Уайт-Рокс в южном Вермонте и Ледяную гору в восточной Западной Вирджинии в горах Аппалачи. Осыпи наиболее распространены в Пиренеях, Альпах, Варисках, Апеннинах, Орокантабрийских горах, Карпатах, на Иберийском полуострове и в Северной Европе.
Scree is a collection of broken rock fragments at the base of a cliff or other steep rocky mass that has accumulated through periodic rockfall. Landforms associated with these materials are often called talus deposits. Talus deposits typically have a concave upwards form, where the maximum inclination corresponds to the angle of repose of the mean debris particle size. The exact definition of scree in the primary literature is somewhat relaxed, and it often overlaps with both talus and colluvium. The term scree comes from the Old Norse term for landslide, skriða, while the term talus is a French word meaning a slope or embankment. In high altitude arctic and subarctic regions, scree slopes and talus deposits are typically adjacent to hills and river valleys. These steep slopes usually originate from late Pleistocene periglacial processes. Notable scree sites in Eastern North America include the Ice Caves at White Rocks National Recreation Area in southern Vermont and Ice Mountain in eastern West Virginia in the Appalachian Mountains. Screes are most abundant in the Pyrenees, Alps, Variscan, Apennine, Orocantabrian, and Carpathian Mountains, Iberian peninsula, and Northern Europe.
Описание
Термин "скри" применяется как к неустойчивому крутому горному склону, состоящему из обломков горных пород и другого мусора, так и к самой смеси обломков и мусора. Он является синонимом термина "талус" – материала, накапливающегося у подножия выступающей скальной массы. Термин "скри" иногда используется в более широком смысле для обозначения любого слоя рыхлых обломков, покрывающего склон, в то время как "талус" используется более узко для материала, накапливающегося у основания скалы или другого каменистого склона, с которого он явно эродировал, что отличает его от коллювия. Коллювий – это обломки горных пород или почва, отложенные дождевыми потоками, поверхностным стоком или медленным сползанием вниз по склону, обычно у основания пологих склонов или холмов. Однако термины "скри" и "талус" часто рассматриваются как близкие к углу откоса. Это угол, при котором насыпь гранулярного материала становится механически неустойчивой. Однако внимательное изучение склонов, покрытых скреем, показывает, что только те, которые либо быстро накапливают новый материал, либо испытывают быстрое удаление материала с их основания, приближаются к углу откоса. Большинство склонов, покрытых скреем, имеют меньший уклон и часто демонстрируют вогнутую форму, так что подножие склона менее крутое, чем его вершина.
Scree slopes are often assumed to be close to the angle of repose. This is the slope at which a pile of granular material becomes mechanically unstable. However, careful examination of scree slopes shows that only those that are either rapidly accumulating new material, or are experiencing rapid removal of material from their bases, are close to the angle of repose. Most scree slopes are less steep, and they often show a concave shape, so that the foot of the slope is less steep than the top of the slope.
Физические процессы выветривания
Образование осыпей обычно связывают с образованием льда в горных скальных склонах. Наличие трещин, разломов и других неоднородностей в скальной породе может позволять осадкам, грунтовым водам и поверхностному стоку просачиваться сквозь породу. Если температура опускается ниже точки замерзания жидкости, содержащейся в скале, например, в особенно холодные ночи, эта вода может замерзнуть. Поскольку вода увеличивается в объеме на 9% при замерзании, она может создавать значительные силы, которые либо образуют новые трещины, либо выклинивают блоки в неустойчивое положение. Для этого могут потребоваться особые условия (быстрое замерзание и замкнутость воды). Считается, что образование осыпей в результате циклов замораживания-оттаивания наиболее распространено весной и осенью, когда суточные температуры колеблются около точки замерзания воды, а таяние снега обеспечивает достаточное количество свободной воды. Эффективность процессов замораживания-оттаивания в образовании осыпей остаётся предметом дискуссий. Многие исследователи полагают, что образование льда в крупных открытых системах трещин не может создавать достаточного давления для раскола материнской породы, и вместо этого вода и лёд просто вытекают из трещин по мере увеличения давления. Многие утверждают, что морозное пучение, подобное тому, которое действует в почве в районах вечной мерзлоты, может играть важную роль в разрушении скал в холодных регионах. В конечном итоге, скальный склон может быть полностью покрыт собственной осыпью, что приводит к прекращению образования нового материала. В этом случае говорят, что склон "покрыт" обломочным материалом. Однако, поскольку эти отложения остаются рыхлыми, существует вероятность обрушения самих склонов отложений. Если талусовый конус смещается, и частицы превышают угол естественного откоса, сама осыпь может соскользнуть и обрушиться.
Процессы химического выветривания
Такие явления, как кислотные дожди, также могут способствовать химическому разрушению горных пород и приводить к образованию большего количества рыхлых отложений.
Процессы биотического выветривания
Биотические процессы часто пересекаются как с физическими, так и с химическими режимами выветривания, поскольку организмы, взаимодействующие с горными породами, могут механически или химически изменять их. Лишайники часто растут на поверхности или внутри пород. Особенно в процессе начальной колонизации лишайник часто внедряет свои гифы в небольшие трещины или плоскости минерального расслоения, существующие в материнской породе. По мере роста лишайника гифы расширяются и заставляют трещины увеличиваться в размерах. Это повышает вероятность фрагментации, что может привести к обвалам. В процессе роста таллома лишайника мелкие фрагменты материнской породы могут включаться в биологическую структуру и ослаблять породу. Циклы замораживания и оттаивания всего тела лишайника, вызванные микроклиматическими изменениями влажности, попеременно вызывают термическое сжатие и расширение. То, начнет ли таять ледниковый лед быстрее или медленнее, определяется толщиной слоя осыпей на его поверхности. Количество энергии, достигающей поверхности льда под обломками, можно оценить, используя одномерное предположение об однородном материале в законе Фурье: по мере накопления осыпей на поверхности ледника альбедо льда начнет уменьшаться. Вместо этого ледниковый лед будет поглощать входящее солнечное излучение и передавать его на верхнюю поверхность льда. Затем ледниковый лед начинает поглощать энергию и использовать ее в процессе таяния. Однако, как только толщина обломков достигает 2 и более сантиметров, эффект альбедо начинает ослабевать. В результате почва, скальное основание, а также подземные пустоты в осыпях не промерзают на больших высотах.
Микроклиматы
Осыпь состоит из множества мелких межчастичных пустот, в то время как ледяная пещера характеризуется несколькими крупными полостями. Благодаря просачиванию холодного воздуха и циркуляции воздушных масс, тепловой режим основания осыпей схож с тепловым режимом ледяных пещер. Поскольку подповерхностный лёд отделён от поверхности тонкими, проницаемыми слоями осадочных пород, в осыпях происходит просачивание холодного воздуха снизу, где слой осадков наиболее тонкий. Эти тепловые аномалии ниже 0 °C наблюдаются на глубине до 1000 м под участками со среднегодовой температурой воздуха 0 °C. Вероятно, у основания некоторых осыпей существует пятнистая вечная мерзлота, формирующаяся при температурах ниже 0 °C, несмотря на среднегодовую температуру воздуха 6,8–7,5 °C. Это способствует распространению таёжных видов на данной территории. Эти бореальные растения и животные до сих пор обитают в современной альпийской и субарктической тундре, а также в высокогорных хвойных лесах и болотах. Микроклимат осыпей, поддерживаемый циркулирующим морозным воздухом, создаёт микросреды обитания, поддерживающие таёжные растения и животных, которые не смогли бы выжить в региональных условиях.