Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт «Сибирская школа геонаук»

КУРСОВАЯ РАБОТА

Многолетнемерзлые породы в Африке

Выполнил студент Ндлову Н.В.

Проверил Верхозин И.И.

Иркутск 2024г

Введение

В курсовой работе показано значение изучения пространственных закономерностей изменения компонентов природной среды, особенностей её функционирования в различных орографических, климатических и геоботанических условиях. Отмечено, что наряду с закономерным изменением природных условий в соответствии с законами широтной зональности, высотной поясности и меридиональной секторности, возможно их сочетание, позволяющее сформироваться очагам многолетнего промерзания горных пород в, казалось бы, совершенно для этого явления неподходящих районах, например, в Экваториальной Африке.

Цель - осветить специфику природных условий данного района, приуроченного к верхнему гипсометрическому уровню - высочайшим вершинам континента.

Изучение пространственных закономерностей изменения основных компонентов природной среды является одним из важнейших в естествознании. Характерные для географической оболочки общие закономерности ее функционирования являются следствием взаимопроникновения и взаимодействия географических сфер (литосферы, атмосферы, гидросферы и т. д.). Знание закономерностей позволяет не только объяснить территориальные особенности отдельных районов Земли, но и подобрать наиболее удобные и благоприятные для различных видов природопользования территории. К числу пространственных закономерностей развития геосистем относятся широтная зональность и азональность, высотная поясность и меридиональная секторность.

Многообразие природных условий обусловливает, наряду с зональностью, формирование явления азональности, иногда именуемое региональностью и означающее распространение какого-либо географического объекта вне связи с зональными особенностями данной территории.

Основными причинами азональности обычно являются геологическое строение, литологические и тектонические особенности, характер рельефа и т.д. При наличии указанных факторов крупные участки географической оболочки приобретают индивидуальные неповторимые черты, усложняя ее структуру и нарушая общую схему зональности. Азональность наиболее часто и ярко проявляется в горах и предгорьях, может отмечаться в пределах одной или нескольких географических зон без преобладания по площади, как это происходит со сфагновыми болотами и лугами в тундре и тайге и т.д. Сочетание пространственных закономерностей природной среды многообразно и разнопланово само по себе. При этом с появлением в ландшафтной структуре многолетнемерзлых горных пород (ММП) все сложности понимания ландшафтно-мерзлотных связей многократно возрастают.

Как известно, тепловое поле горных пород формируется в результате сочетания экзогенных и эндогенных факторов. К первым относятся причины, обусловленные влиянием внешних компонентов природной среды, определяющих сложное сочетание поступающей к дневной поверхности солнечной энергии и её перераспределение в зависимости от свойств самой поверхности (местоположение, экспозиция, климат, увлажненность, растительный покров, цвет и т.д.). Экзогенные факторы определяют температурное поле верхних горизонтов горных пород, т.е. толщи мощностью в первые десятки метров. В пространственном распространении ММП обычно также просматриваются три географические закономерности: широтная зональность - изменение с юга на север, меридиональная секторность - с запада на восток, высотная поясность - с высотой. Первые две закономерности свойственны относительно выровненным, а третья - горным территориям.

Эндогенные факторы включают особенности поступления и перераспределения внутриземного потока энергии в зависимости от свойств более глубоких горизонтов горных пород и обусловливают как температурное поле мерзлой толщи, так и её морфологию. Наряду с зональным, т.е. закономерным развитием ММП в соответствии с суровыми природными условиями, на земном шаре зафиксированы редкие и весьма любопытные примеры формирования мерзлых толщ горных пород в районах для этого явления, казалось бы, не подходящих. По орографическим характеристикам местоположения подобных явлений можно разделить на два типа: пещерные и высокогорные и, на наш взгляд, в целом назвать «мерзлота не на месте».

Географическое положение

Африка является крупным континентом, расположенным в северо-западной части Земли. Она занимает около 20% площади суши на планете и граничит с Атлантическим и Индийским океанами на западе и востоке соответственно. На севере Африка омывается водами Средиземного, Черного и Красного морей, а на северо-востоке - водами Мысной земли.С географической точки зрения, Африка делится на несколько регионов и подконтинентов. С севера на юг они включают в себя Северную Африку (Магриб), Западную Африку, Восточную Африку, Южную Африку и Южно-Центральную Африку. Северная Африка является частью арабского мира и включает в себя страны, такие как Египет, Ливия, Тунис и Марокко. Западная Африка состоит из стран, принадлежащих к региону Сахель, таких как Нигерия, Гана и Сенегал, а также Западно-Африканского побережья, включая Сьерру-Леоне и Гвинею.Восточная Африка включает в себя Восточно-Африканское плато, на котором расположены такие страны, как Кения и Танзания, а также Сомали и Эритрею на восточном побережье. Южная Африка характеризуется наличием Южно-Африканской Республики, Намибии, Ботсваны и других стран, в то время как Южно-Центральная Африка включает в себя страны, такие как Замбию, Малави, Мозамбик и Зимбабве. Таким образом, географическое расположение Африки определяет её разнообразный ландшафт, климат и культуру, а также влияет на экономическое, политическое и социальное развитие континента.

Климат

Африка, второй по величине континент в мире, известна своим разнообразным климатом, который сильно варьируется в зависимости от региона. Континент можно условно разделить на три основные климатические зоны: тропическую, засушливую и умеренную.

В тропической зоне, которая охватывает большую часть прибрежных районов и центральных регионов, климат, как правило, жаркий и влажный. В этом регионе существует два четко выраженных сезона: сезон дождей, который длится с апреля по июль, и сухой сезон, который длится с августа по март. Тропический климат поддерживает густые тропические леса, саванны и луга, обеспечивая среду обитания для огромного разнообразия флоры и фауны.

Засушливая климатическая зона, включающая пустыню Сахара и другие районы Северной Африки, характеризуется чрезвычайно низким количеством осадков и высокими температурами. Климат в этих регионах в первую очередь определяется сезонными муссонами и пассатами. Несмотря на суровые условия, эти районы являются домом для уникальных видов растений и животных, которые адаптировались к экстремальным условиям окружающей среды. В зоне умеренного климата, расположенной на больших высотах и в южных регионах Африки, наблюдаются более низкие температуры и более умеренное количество осадков. Этот климат поддерживает разнообразные экосистемы, включая горные леса, луга и даже заснеженные горы в некоторых районах.

Орогидрография

Орография и гидрография Африки также отражают разнообразие и разнообразие этого континента. Орография определяется наличием горных систем и хребтов, которые оказывают значительное влияние на климат и рельеф территории. Главными горными системами Африки являются Эфиопское нагорье, Восточно-Африканское плато, Западно-Африканское плато и горы Атлас, Средний Атлас и Антиатлас в Северной Африке.

Гидрография Африки также отличается своим разнообразием, включая самые длинные реки на Земле, такие как Нил, Конго и Нигер. Нил, например, протекает через 11 стран и является ключевым источником воды для многих из них. Конго, в свою очередь, является самым длинной рекой в Африке и второй по длине в мире. Кроме того, на континенте расположено множество озер, таких как Виктория, Танганьика и Чад. Орография и гидрография Африки играют важную роль в поддержании ее разнообразных экосистем и обеспечении ресурсами для местного населения.

Сведения о геологической, гидрогеологической и другой изученности объекта геологического изучения

Африка является объектом изучения для геологов и гидрогеологов, и на протяжении многих лет были сделаны значительные усилия для изучения ее геологической структуры, гидрогеологии и других аспектов. Геологическое строение Африки определяется разнообразными тектоническими процессами, такими как плинодиафаноз, субдукция и континентальная коллапсия.

Геологическое изучение Африки включает в себя изучение осадочных пород, вулканических образований, металлогении и палеонтологии. Некоторые из наиболее известных геологических объектов на континенте включают в себя Великий Восточно-Африканский разлом, Калахари и Бассейн Конго.

Гидрогеологическое изучение Африки фокусируется на изучении подземных вод, их происхождении, движении и использовании. Это важно для обеспечения доступа к питьевой воде, а также для понимания возможностей водных ресурсов для сельского хозяйства, энергетики и промышленности. В Африке проведены многочисленные исследования по изучению гидрогеологических ресурсов, включая исследования акваторий, подземных водных бассейнов и геотермальных ресурсов.

Кроме того, Африка является объектом изучения для сейсмологии, геофизики, палеоклиматологии и других наук. Например, изучение климатических изменений на протяжении времени может быть важным для понимания возможных эффектов глобального потепления на континент. В целом, геологическое, гидрогеологическое и другие виды изучения объектов в Африке продолжают развиваться и расширяться, обеспечивая важные данные для научного сообщества и практических применений для местного населения.

Почти всю Африку, за исключением Атласской складчатой системы на крайнем северо-западе и Капской складчатой системы на юге, занимает древняя, докембрийская платформа. До относительно недавнего геологического времени эта Африканская (Африкано-Аравийская) платформа включала также Аравийский полуостров (до миоцена) и остров Мадагаскар (до раннего мела), отделённые ныне от основной части платформы рифтовыми зонами Суэцкого залива -- Красного моря -- Аденского залива на северо-востоке и Мозамбикского пролива на востоке.

Фундамент Африки, сложенный метаморфическими толщами и гранитами докембрия и выходящий на поверхность на многих её участках, имеет весьма разнообразный состав. Глубокометаморфизованные (амфиболитовая, реже гранулитовая фации) породы раннего докембрия слагают три главных мегаблока (кратона) -- Западный, Центральный (Конго) и Южный (Калахари), разделённые и окаймлённые позднедокембрийскими складчатыми поясами -- Мавритано-Сенегальским, Ливийско-Нигерийским, проходящим через Центральную Сахару (Ахаггар), Намибийско-Угандийским и Аравийско-Красноморско-Мозамбикским. Вне этих основных поясов, вдоль Атлантического побережья Экваториальной и Южной Африки, простираются складчатые системы Западный Конголид и Намакваленда-Капид; они сочленяются с Намибийско-Угандийским складчатым поясом и представляют его ответвления.

Раннедокембрийские мегаблоки (кратоны) сложены двумя главными типами образований -- обширными полями гранитогнейсов и так называемыми зеленокаменными поясами --синклинорно построенными прогибами, выполненными мощными толщами вулканитов и осадков. Нижняя часть этих толщ образована преимущественно основными (толеитовыми) и ультраосновными (так называемыми коматиитовыми) лавами; в средней части вулканиты имеют уже известково-щелочной состав и изменяются от основных до кислых; наряду с ними присутствуют обломочные и глинистые осадки; в верхней части разреза зеленокаменных поясов залегают грубообломочные образования. Классические зеленокаменные пояса в Южной Африке известны в Свазиленде и Зимбабве. Большая часть гранитоидов моложе зеленокаменных поясов, но некоторая часть, по-видимому, древнее, в частности в Зимбабве. Здесь так называемая Великая Дайка основных -- ультраосновных пород с возрастом около 2,5 млрд. лет пересекает и зеленокаменные пояса, и поля гранитоидов, свидетельствуя о том, что консолидация массива Зимбабве полностью закончилась к рубежу архея и протерозоя. Южнее, в Каапвальском массиве, куда входит Свазиленд, это произошло несколько раньше, поскольку обломочные образования с возрастом около 3 млрд. лет (так называемая система Понгола) несогласно перекрывают гранито-зеленокаменный фундамент. Зеленокаменные пояса, пересечённые и разделённые гранитами и гнейсами, известны и в пределах других раннедокембрийских мегаблоков (Заир, Сьерра-Леоне и др.). Консолидация большей части площади этих мегаблоков также завершилась к началу протерозоя, но отдельные зоны продолжали испытывать интенсивное погружение и в течение первой половины раннего протерозоя с накоплением толщ осадочных (глинисто-обломочных) и вулканогенных (от основных до кислых) пород, претерпевших затем, на уровне около 1,9 млрд. лет, интенсивные складчатые деформации, метаморфизм (амсриболитовая-зеленосланцевая фации) и внедрение гранитов. Наиболее крупная из раннепротерозойских систем -- Эбурнейская -- пересекает восточную часть ЗападноАфриканского кратона с севера на юг, протягиваясь от запада Антиатласа к Гвинейскому заливу. Другой такой пояс прослеживается в северо-западном -- юго-восточном направлении в восточной половине Экваториальной Африки. Известны и другие складчатые системы того же возраста, но в целом они менее распространены, чем в архее. Помимо этих подвижных поясов, близких к геосинклинальному типу (протогеосинклинали), в позднем архее -- раннем протерозое начали развиваться пояса другого типа, сложенные преимущественно древними, глубоко метаморфизованными породами, испытывавшими повторные деформации и метаморфизм под влиянием повышенного теплового потока. К таким поясам относится Мозамбикский в Восточной Африке, простирающийся на севере до Сомали, Эфиопии и южной части Аравийского полуострова, с ответвлениями вдоль рр. Лимпопо и Замбези и в Танзании; в позднем докембрии возникли другие пояса того же типа.

За пределами подвижных поясов геосинклинального и регенерированного типа архейские глыбы сохранили в раннем протерозое устойчивость; в отдельных плоских впадинах накапливался осадочный чехол из обломочных, нередко красноцветных пород с пачками карбонатов, в основном доломитов, и покровами и силлами базальтов. К таким впадинам относятся Трансваальская в Южной Африке, Франсвильская в Габоне и др. Трансваальская впадина вмещат Бушвелдский интрузивный комплекс, дифференцированный по составу от габбро и пироксенитов внизу до гранофиров вверху. С замыканием раннепротерозойских складчатых систем большая часть, практически, вероятно, вся площадь Африканской платформы, оказалась консолидированной и обладающей зрелой континентальной корой, сохраняя такое состояние в интервале возраста 1,9--1,7 млрд. лет. Однако тепловой поток оставался в общем высоким, о чём свидетельствуют широкие площадные излияния кислых лав, включая так называемые игнимбриты, а также интрузии гранитов типа рапакиви.

В начале позднего докембрия эта протоплатформа, вероятно распространявшаяся далеко за пределы современной Африки и Аравии, испытала дробление с заложением интракратонных геосинклинальных систем; некоторые из них после образования Атлантического океана оказались на периферии континента (Мавританиды, Западные Конголиды). Периферическое положение с самого начала занимала Красноморская геосинклинальная система, породы которой с широким участием вулканитов (от основных до кислых) и гранитов слагают фундамент Нубийско-Аравийского массива. Ливийско-Нигерийская (Сахарская) система отделила Западно-Африканский кратон от Центрально-Африканского, Намибийско Угандийская -- Центрально-Африканский от Южно-Африканского. На поверхности кратонов началось прогибание с образованием крупных синеклиз -- Тауденни синеклиза на Западно-Африканском, Конго синеклиза -- на Центрально-Африканском, заполнявшихся обломочными осадками, карбонатами со строматолитами, ледниковыми отложениями (тиллитами, тиллоидами) умеренной (сотни метров) мощности.

Позднедокембрийские складчатые пояса и системы сложены осадочными и обычно в подчинённом количестве вулканогенными, слабо метаморфизованными породами. В одних из этих систем развиты исключительно осадочные образования -- кварциты, глинистые сланцы, доломиты, тиллиты и тиллоиды (Намибийско-Угандийский пояс, Западные Конголиды), в других основные-средние вулканиты и даже офиолиты (Мавританиды, Сахариды, Красноморская система). В Намибийско-Угандийском поясе активно проявились эпохи тектонических деформаций на рубежах около 1,3 и 1,0 млрд. лет назад, сопровождавшиеся гранитообразованием; геосинклинальные условия вслед за последней из этих эпох восстановились лишь на более ограниченной площади в юго-западной части пояса (Намибия, юг Заира, Замбия). Позднедокембрийские геосинклинальные системы в целом испытали заключительные деформации и внедрение гранитов в конце протерозоя -- начале палеозоя. Таким образом, полная консолидация фундамента Африканской платформы завершилась в начале палеозоя. Заключительная эпоха тектонической активности затронула также сложенные нижнедокембрийскими породами мегаблоки, вызвав их тектоно-магматическую активизацию (так называемая панафриканская активизация) и переработку. В состав позднедокембрийских подвижных поясов входят не только породы соответствующего возраста, но и подвергшиеся глубокой переработке более древние, раннедокембрийские толщи; этими образованиями сложена практически нацело южная часть Мозамбикского пояса к югу от полуострова Сомали.

В раннем и среднем палеозое северная половина платформы была охвачена трансгрессией моря с отложением мелководного осадочного чехла карбонатно-терригенного (известняки, песчаники, аргиллиты) состава. Этот чехол особенно широко развит в Сахаре (Сахарская плита) и в восточной части Аравийского полуострова (Аравийское перикратонное погружение). В середине карбона, одновременно с диастрофизмом на севере, в Средиземноморском поясе, в частности в Магрибе (Атласиды), северная часть платформы подверглась деформациям изгиба большого радиуса широтного направления, параллельного складчатости Магриба. В это время Сахарско-Аравийская плита дифференцировалась на Северо-Сахарскую и Южно-Сахарскую (Сахельско-Суданскую) зоны погружений, Центрально-Сахарскую и Гвинейскую зоны поднятий. Северо-Сахарская зона погружений сопровождается с севера краевыми поднятиями Антиатласа и Джефары, а принадлежащие ей синеклизы Тиндуф и Западно-Сахарская разделены интракратонной герцинской складчатой зоной Угарта северо-западного направления. Разделом между Западно-Сахарской и Восточно-Сахарской синеклизами служит северный погребённый отрог Ахаггарского массива между Восточно-Сахарской и Восточно-Ливийской синеклизами -- свод Джебель-Харудж, северный отрог массива Тибести. В Центрально-Сахарской полосе поднятий Регибатский массив отделён от Ахаггара прогибом Танезруфт, сливающимся на юге с синеклизой Тауденни; между Ахаггарским массивом и массивом Тибести вклинивается с севера синеклиза Мурзук, а между массивами Тибести и Ауэнат -- синеклиза Куфра. На восточном продолжении Центрально-Сахарской зоны поднятий лежит наиболее крупное её звено -- Нубийско-Аравийский массив.

В позднем палеозое и в течение мезозоя, до середины мела, многие из перечисленных впадин продолжали прогибаться, однако служили ареной накопления континентальных красноцветных осадков (промежуточная континентальная толща франц. геологов), на востоке (Египет, Судан) это -- толща так называемых нубийских песчаников. Море временами проникало во впадины Сахарской плиты лишь с севера, со стороны Тетиса; в Восточно-Сахарской синеклизе известны мощные эвапориты триасового возраста. В конце раннего мела в вершине современного Гвинейского залива образовался грабен (авлакоген) Бенуэ северо-восточного простирания, отделивший Бенино-Нигерийский докембрийский массив от Камерунского, относящегося к Центрально-Африканскому раннедокембрийскому мегаблоку. В течение позднего мела грабен Бенуэ был заполнен морскими осадками, а в конце мела испытал инверсию и складчатость. В низовьях Нигера с грабеном Бенуэ под прямым углом сочленяется Нижненигерийский грабен северо-западного простирания; после некоторого перерыва он продолжается в том же направлении грабеном Гао в Мали, разделявшим Ахаггарский и Леоно-Либерийский массивы. В позднем мелу Северо-Сахарская зона погружений подверглась широкой морской трансгрессии, которая охватила также узкую полосу вдоль северного побережья и шельфа Гвинейского залива. В туроне и раннем сеноне море проникло в прогиб Танезруфт, грабены Гао и Нижненигерийский, возможно, образовав пролив между Тетисом и новообразованным Атлантическим океаном. Обширная позднемеловая трансгрессия с накоплением мела и мергелей перекрыла нубийские песчаники в Северо-Восточной Африке.

Существенно иначе развивалась в палеозое и мезозое южная половина материка. В течение большей части палеозоя (до позднего карбона) она оставалась почти целиком областью поднятия и размыва и лишь на крайнем юге, в Капской зоне, известны морские или паралические отложения ордовика -- силура, девона -- нижнего карбона. В позднем карбоне -- начале перми на фоне усилившихся поднятий, сопровождавшихся покровным оледенением, произошло раскалывание платформы с образованием системы грабенов и прогибов (самый крупный прогиб -- Карру синеклиза на крайнем юге платформы). Эти впадины последовательно заполнялись ледниковыми отложениями верхов карбона, угленосными -- нижними перми, красноцветными верхними перми -- триаса, составляющими так называемый комплекс Карру. В конце триаса -- начале юры произошло мощное проявление базальтового (траппового) вулканизма. В поздней юре -- раннем мелу грабенообразование и трапповый магматизм местами возобновились; в частности, в Намибии возникла цепочка субвулканических кольцевых плутонов северо-восточного направления. К этому времени относится формирование в Экваториальной Африке крупной Конго синеклизы (в современных контурах), продолжавшей прогибаться и заполняться континентальными отложениями в кайнозое. По её бортам на западе и севере известны также платформенные отложения рифея, указывающие на то, что первоначально эта синеклиза, как и синеклиза Тауденни Западной Африки, наметилась ещё в позднем докембрии.

Африканская платформа обрамлена со всех сторон зонами периферических (перикратонных, периокеанических) опусканий; их формирование в близком к современному виде завершилось в позднем мелу, но начало его было разновременным. Наиболее древний возраст имеет северная зона периферических опусканий, охватывающая Средиземноморское побережье и шельф, а также северо-восточную часть Аравийского полуострова; она связана в своём развитии с Тетисом и заложена в кембрии. Значительно более молодой возраст имеют периферические опускания, связанные с Атлантическим и Индийским океанами. Северный отрезок Периатлантической зоны -- Мавритано-Сенегальский -- развивался с поздней юры; более молодой возраст (с начала мела) имеет южный отрезок этой зоны, к югу от р. Кунене. Промежуточная часть зоны начала погружаться в апте-альбе, причём на ранней стадии (в апте) здесь образовалась мощная толща эвапоритов. Восточная, тяготеющая к Индийскому океану и Мозамбикскому проливу, периферическая зона платформы была заложена в виде рифта ещё в конце карбона -- начале перми, что обеспечило кратковременное проникновение пермских и триасовых трансгрессий в область восточного побережья Африки и западного побережья Мадагаскара с образованием эвапоритов в низах юры. Начиная со средней юры, морские условия стали более устойчивыми, восходящий разрез периферической зоны включает, особенно на севере, в Сомали, очень мощную толщу меловых и кайнозойских отложений. Образование смежных Сомалийской и Мозамбикской котловин Индийского океана относится к началу мела. Оно привело к отделению Мадагаскара, почти до конца мела сохранявшего ещё связь с Сейшельскими островами и полуостровом Индостан. С конца эоцена начала олигоцена Африкано-Аравийская платформа начала испытывать всё более интенсивное общее поднятие, особенно в своей восточной части, что сопровождалось в миоцене образованием ВосточноАфриканской рифтовой системы (включая рифты Красного моря и Аденского залива) и возобновлением вулканической деятельности. Последняя началась ещё в эоцене и выразилась вначале образованием базальтовых покровов Эфиопии и южной части Аравийского полуострова. Базальтовые излияния сменились в миоцене излияниями щелочных лав; к плиоцену относится возникновение крупных стратовулканов: Кения, Килиманджаро, Элгон и др. В меньшем масштабе рифтообразование проявилось на севере платформы (территория Ливии), куда протягивается южное окончание ЗападноЕвропейской рифтовой системы; наиболее крупным здесь является грабен Сирта, заложенный в позднем мелу. Тектономагматическую активизацию испытали в неогене и некоторые другие участки платформы -- массивы Камерун, Ахаггар, Тибести, Джебель-Харудж, где также проявился вулканизм. Области относительных погружений и накопления континентальных осадков в кайнозое -- синеклизы Чад, Конго, Окаванго, Калахари -- образовали меридиональную полосу опусканий, проходящую через центральные районы Экваториальной и Южной Африки.

Африканская платформа в целом на протяжении всего фанерозоя отличалась высокой магматической активностью, следствием которой являются меридионально простирающиеся цепочки кольцевых ультраосновных щелочных интрузий, а также карбонатитов и кимберлитов, в основном позднепалеозойского, мезозойского и кайнозойского возрастов; особенно известны они на юге Алжира юговосточный отрог АхаггараАир, в ЛеоноЛиберийском массиве, на плато Джое в Нигерии, в Египте, Судане, Кении, Танзании.

Крайнюю северозападную часть Африки, в пределах стран Магриба, занимает герцинско-альпийская складчатая система Атласа западно-юго-западного восточносеверовосточного простирания. От платформы она отделяется зоной Главного Атласского разлома, протягивающейся от Агадира к Бизерте. Большая, южная часть Атласской системы сложена герцинским (кембрии -- нижний карбон) складчатым и прорванным гранитами комплексом с отдельными впадинами, выполненными верхнепалеозойской континентальной молассой. В пределах Марокканской и Оранской Месет этот комплекс либо выступает на поверхность, либо перекрыт маломощным чехлом триасовых лагунных, юрскоэоценовых морских, и олигоценчетвертичных континентальных отложений, слагающих так называемыеВысокие плато Алжира. В южном обрамлении области протягивается горная складчатая зона Высокого Атласа, образовавшаяся на месте глубокого прогиба, выполненного значительно более мощной толщей эвапоритов и карбонатов триаса эоцена и умеренно деформированная в конце эоцена. Аналогичная зона северовосточного простирания Средний Атлас разделяет Марокканскую и Оранскую Месеты. Вдоль побережья Средиземного моря простирается молодая, альпийская складчатая система ЭрРифа и ТельАтласа, сложенная карбонатными и флишевыми толщами мезозоя и палеогена, образующими многочисленные тектонические покровы, перемещённые к югу; имеются отдельные выступы домезозойского метаморфического основания (Кабильские массивы в ТелАтласе). ЭрРиср и ТельАтлас сопровождаются с юга передовыми прогибами, выполненными миоценовой молассой, на которую они надвинуты. На крайнем северозападе складчатая зона ЭрРифа поворачивает к северу, образуя южный фланг Гибралтарской дуги, северный фланг которой составляют Андалусские горы (Кордильера-Бетика) на Пиренейском полуострове.

Специфика высотной поясности

В силу разных орографических причин на Земле выделяется пространственная географическая закономерность - высотная поясность, представляющая последовательную смену природных условий и комплексов в горах по вертикали снизу-вверх. Поясность обусловлена, прежде всего, сменой климатических показателей (солнечной радиации, температуры воздуха, плотности снега и количества осадков) при увеличении высоты в сочетании с экспозицией и крутизной склонов гор, удаленностью от морей и океанов, широтой местности.

Высотные пояса при поднятии в горах сменяются в последовательности, близкой к смене широтных зон при продвижении от места расположения горного массива на север. Однако имеются и отклонения от данной закономерности. Например, такие высотные пояса, как альпийские луга и высокогорные пустыни, среди широтных зон аналогов не имеют.

Горные страны радикально отличаются от равнинных по гидротермическому режиму грунтов, почвенно-растительному покрову и общим путям эволюции геосистем. Каждая горная страна в зависимости от ее высоты и географического положения обладает своим спектром поясов. В целом, чем выше горы и чем ближе они к экватору, тем полнее спектр высотной поясности. Причем, высота гор и их положение в той или иной широтной зоне оказывают независимое воздействие на степень развития высотной поясности. Так, например, Гималаи, в случае нахождения в тундре, несмотря на свою огромную высоту, обладали бы только одним высотным поясом - ледников и фирновых полей. Невысокие горы на экваторе тоже имеют очень короткий набор высотных поясов.

Перечислим основные факторы формирования структуры высотной поясности. К ним относятся:

- географическое положение. Количество и структура высотных поясов, а также их высота над уровнем моря зависят от географической широты горной системы и её континентальности, т.е. расположения относительно морей и океанов. Количество высотных поясов возрастает при перемещении с севера на юг, т.е. горные системы, расположенные на экваторе, имеют наибольшее число поясов;

- абсолютная высота. Полный спектр высотных поясов наблюдается в горных системах, расположенных в экваториальных и тропических географических широтах (Анды, Гималаи, Кения и Калиманджаро);

- орография. В зависимости от расчлененности горной системы перераспределяется снежный покров, выносятся или накапливаются продукты выветривания, развивается почвенно-растительный покров, определяется уровень влажности склоновых грунтов;

- климат. Оказывает принципиальное влияние на развитие различных природных процессов. С увеличением высоты меняется атмосферное давление, распределение солнечной радиации, температура и влажность приземного слоя воздуха, животный и растительный мир;

- экспозиция поверхности относительно потока поступающей солнечной энергии, движения воздушных масс и т.п. Влияет на распределение тепла, влаги, развитие почвенного покрова и т.д. На солнечной стороне гор высотные пояса, как правило, расположены ниже, чем на теневой.

Рассмотрим своеобразие вертикальной стратификации температур воздуха в горных системах.

Нагревание атмосферы в горах происходит, главным образом, путем передачи тепла от нагретой поверхности Земли за счет теплопроводности и лучеиспускания. Чем меньше прозрачность атмосферы, например, при большом количестве водяных паров или углекислого газа в ней, тем больше она задерживает тепло, испускаемое земной поверхностью, и тем значительнее нагревается от дневной поверхности.

Действительно, воздух, соприкасающийся с земной поверхностью, нагреваясь, расширяется, делается менее плотным и поднимается вверх, а более плотный и холодный воздух опускается вниз. В результате такой циркуляции можно было бы ожидать, что вверху и внизу атмосфера будет иметь одинаковую температуру или она будет повышаться с высотой. На самом же деле метеорологические наблюдения показывают, что температура в общем понижается с высотой, но это явление характерно для свободной атмосферы, а в горных районах картина происходящего гораздо сложнее.

Впервые подобные наблюдения производились на Эйфелевой башне в Париже, которая доступна воздействию более или менее свободного воздуха, причем термометры были установлены так, чтобы прямая солнечная энергия непосредственно на них не попадала. Они были установлены на высотах 2 м, 123 м, 197 м, 302 м. Результаты наблюдений показали, что днем в нижних слоях атмосферы постоянно теплее, чем вверху, причем летом, когда поверхность и нижние слои атмосферы сильно нагреты, уменьшение температуры с поднятием на каждые 100 м составляет более 1°С.

Ночью, как показали наблюдения на Эйфелевой башне, внизу над поверхностью земли воздух холоднее, чем в верхних слоях. Такое распределение температуры носит название нижней инверсии температуры и объясняется тем, что поверхность за ночь излучает очень много теплоты и потому сильно охлаждается. Это охлаждение передается нижним слоям воздуха, которые становятся более плотными и стекают вниз, стремясь заполнить углубления. Поэтому-то в депрессиях гористых местностей зимой бывает очень холодно, а на склонах гор несколько теплее.

В горах и на плоскогорьях при изменении температуры воздуха с высотой имеют значение разные факторы, например, экспозиция склона горы и особенности распределения снежного покрова. В общем, это тема специального фундаментального исследования, но в целом и для гор можно принять понижение температуры на каждые 100 м поднятия равным 0,5°С в среднем за год, причем летом и весной падение температуры происходит быстрее, зимой и осенью медленнее. Таким образом, общая тенденция изменения температур воздуха с высотой свидетельствует об отчетливом возрастании суровости природных условий в этом направлении.

Азональные мерзлые породы высокогорья Африки

В качестве примера азонального развития ММП приведем факт формирования их очагов в совершенно неблагоприятных для этого условиях Экваториальной Африки, в привершинных частях высочайших вершин систем Килиманджаро и Кения, находящихся в центральной Африке и превышающих высоту 5000 м. Это пики Ухуру и Мавензи системы Килиманджаро (Восточно-Африканские плоскогорье) и Шира системы Кения. Фрагменты ледников и ММП фиксировались еще на нескольких менее известных горах высотой более пяти километров - это вершины Кеня, Мавенци, Стенли и Маргерита.

Само их существование совершенно противоречит закону широтной зональности, согласно которому развитие ММП возможно лишь в высоких широтах, но полностью подтверждает закон высотной поясности об увеличении суровости природных условий с ростом высоты местности.

Белоснежная верхушка Килиманджаро, возвышающаяся над саванной, как и сама система в целом, является символом государства Танзания (рис.1). Возможно, именно поэтому местное население дало ей такое название - Килиманджаро, что в переводе с языка суахили означает «сверкающая гора». Ее высота 5895 м, а диаметр основания -- 60 км. Очертания ее представляют собой покатые склоны, поднимающиеся к продолговатой, плоской вершине, являющейся гигантской 2-х километровой кальдерой - обширной котловиной, замещающей пик вулкана (рис.2). Система Килиманджаро настолько огромна, что формирует свой особый климат с большим количеством влаги, приносимой местными ветрами и сбрасываемыми в виде дождя или снега на склоны. Хорошее увлажнение почвы способствует разнообразию растительного мира, поэтому флора на Килиманджаро гораздо богаче, чем на окружающей ее равнине. В нижней части горы растут тропические растения (в частности, кукуруза, кофе), дальше, до высоты примерно 3 000 м, гору покрывают джунгли, еще выше - лишайники и мхи, перекрытые вблизи вершины снегом и льдом.

Рис. 1. Гора Килиманджаро (https://guruturizma.ru/gora-kilimandzharo-v-tanzanii/

многолетнемерзлая порода африка

Первое упоминание об заснеженных африканских горах относится ко II веку н.э., они были обозначены на географической карте Птолемея. Впервые описали Килиманджаро китайские моряки, оказавшиеся у африканского побережья, рассказавшие о белом пике, возвышающемся из глубины материка. Однако средневековые воспоминания о снежной горе долгое время воспринимались соотечественниками первопроходцев как вымысел - никто не мог поверить в то, что практически на экваторе (3 градуса южной широты) может находиться ледяной пик. Лишь в XIX веке, после экспедиции европейцев в 1889 г., его обозначили на географических картах. Но датой открытия Килиманджаро считается 11 мая 1848 г., а первооткрывателем - немецкий пастор Иоханес Ребман. В 1861 г. покорена высота 2 500 м, в 1862 достигнута отметка 4 200 м, в 1883, 1884 и 1887 гг. - высота 5270 м. Все эти восхождения совершил венгерский графо Самуэль Телеки. 5 октября 1889 г. немецкий путешественник Ганс Мейер вместе с австрийским альпинистом Людвигом Пуртшеллером впервые достигли вершины. Гора Мавензи была покорена только в 1912 г. немцами Охлером и Клуте.

Абсолютный рекорд по скоростному подъёму на Килиманджаро и спуска с неё принадлежит швейцарцу Карлу Иглоффу - 6 часов 42 минуты 24 секунды и установлен в 2014 году по маршруту к вершине Умбве.

Рис. 2. Вершина Килиманджаро. Вид сверху (http://udivitelno.com/mesta/item/520-vulkan-kilimandjaro)

У Килиманджаро не было документированных извержений, но местные легенды говорят о вероятной вулканической активности 150 - 200 тысяч лет назад. В 2003 году учёные по геофизическим данным пришли к выводу, что расплавленная лава находилась на глубине всего 400 метров под кратером главной вершины Кибо. Пока не прогнозируется другой активности, кроме происходящих сейчас выбросов газа, но существуют опасения, что фрагменты жерла вулкана могут обрушиться, что приведёт к крупному извержению. Несколько обвалов и сдвигов грунта уже происходили на Кибо в прошлом, в результате одного из них образовалась так называемая «западная брешь» [3].

В 1961 г. после того как Танзания стала независимой страной, территория вблизи горы Килиманджаро была объявлена национальным парком, площадью 7500 кв. км. Национальный парк Килиманджаро с 1987 г. входит в список ЮНЕСКО. Вообще, Килиманджаро - система, образовавшаяся из трех отдельных вулканов. За долгие годы многочисленных извержений они как бы соединились в единое образование, но его отдельные части различимы и сейчас. Наиболее старый вулкан Шира - это западная часть основной системы. По мнению ученых, изначально он был значительно выше, но затем обрушился в результате особо сильного извержения, и теперь его высота составляет 3810 м. Моложе вулкан Мавензи, прилегающий к основанию с востока и сейчас представляющий собой альпинотипный пик высотой 5334 м. Современный облик Килиманджаро завершает самый молодой и высокий вулкан - Кибо, придающий вершине характерную плоскую форму с многолетними льдами и снежниками.

С каждым годом размер снежно-ледовой массы уменьшается (рис.3). Ряд специалистов считают причиной этого процесса разогрев слагающих вулкан толщ горных пород в результате продолжающейся эндогенной деятельности. По мнению других виновато глобальное потепление климата [7]. Как бы то ни было, все они признают, что снежная шапка Килиманджаро стала гораздо меньше, чем это было в прошлом веке, и не исключают, что лет через 200 она совсем исчезнет.

Рис. 3. Динамика размеров современных ледников системы Килиманджаро (http://udivitelno.com/mesta/item/520-vulkan-kilimandjaro)

По мнению специалистов, шапка горы Килиманджаро сокращается примерно с 1850 года из-за естественных потепления и уменьшения количества осадков за этот период на 150 мм. Эти тенденции значительно ускорились в ХХ веке. Считается, что аналогичное нынешнему быстрое и почти полное таяние ледника на Килиманджаро происходило 4 000 лет назад во время долгой 300-летней засухи. В настоящее время установлено [6], что среднесуточная температура воздуха в течение последних тридцати лет на горе Лиамунгу, на высоте 1230 м на южном склоне, увеличилась на 3°C. При этом, температура на высоте, где находятся ледники, постоянно остается ниже 0°C (рис.4). Гляциологи Георг Казер из Университета Инсбрука и Филипп Моте из Университета Вашингтона показали, что резкое сокращение ледника происходит в основном за счет снижения количества осадков, связанного с обезлесением, приводящим к снижению плотности растительного покрова и снижению влажности атмосферы. Закономерность между уменьшением ледяного покрова и темпами потери лесов была особенно заметна в начале XX века. Другое явление, которое вызывает сокращение ледников - поглощение тепла темными вулканическими породами и его распределение в коренной основе ледников. Они тают, становятся неустойчивыми и разрушаются, увеличивая площадь поверхности, подверженной воздействию солнечного излучения.

В последнее время ледовая шапка Килиманджаро ограничивается вершиной Кибо и в 2003 году она имела общую площадь 2 кв. км. (рис.5).

Анализ тенденций межгодовой изменчивости размеров этого явления выглядит следующим образом [6]:

- в 1912 году - 12,1 кв. км,

- в 1953 году - 6,7 кв. км,

- в 1976 году - 4,2 кв. км,

- в 1996 году - 3,3 кв. км.

Рис. 5. Гора Килиманджаро, 2003 г. (https://guruturizma.ru/gora-kilimandzharo-v-tanzanii)

Таким образом, в течение XX века ледяная шапка Килиманджаро потеряла 82% своей площади и, в среднем между 1962 и 2000 годами, 17 метров мощности. Она становится все более разреженной и может полностью исчезнуть при сохранении прежних тенденций, по оценкам экспертов NASA, палеоклиматологов Лонни Томпсона, профессора университета Огайо или к 2040 году согласно расчетам научной группы из австрийского университета Инсбрука, или до 2050 года, по выкладкам Калифорнийской академии наук.

Снежная шапка, покрывавшая вершину горы 11 000 лет, быстро тает и уже в 2002 г. многие эксперты предсказывали полное исчезновение ледника в течение 15 лет. В марте 2005 г. появилось сообщение, что пик практически полностью освободился ото льда в связи не столько с изменением температуры воздуха, сколько с сокращением количества твердых осадков. По-видимому, сведение лесов в последнее столетие серьёзно уменьшило количество водяных паров, достигающих вершины Килиманджаро и выпадающих там в виде снега.Особо следует отметить, что определенную, хотя и не оцененную количественно, роль в сокращении ледяных покровов массива, играет прогрев скальных пород за счет непрекращающейся вулканической деятельности. Подобное сочетание холодных и горячих «стихий» - большая редкость и наиболее известно на Камчатке. Оно приводит к формированию крайне пестрого температурного поля горных пород, когда в природе соседствуют ограниченные горизонты высокотемпературных вод - термов, и мощные толщи ММП. Подобное сочетание серьезно усложняет освоение, как это происходило при проходке пятнадцатикилометрового Северо-Муйского туннеля в горной части БАМ, продолжавшейся около 25 лет.

На границе ледяных масс и перекрытых ими скальных пород активно происходят процессы гляциально-нивальной экзарации с формированием характерных уступов (рис.6).

Рис. 6. Килманд. Уступы на восточном склоне (http://udivitelno.com/mesta/item/520-vulkan-kilimandjaro)

Вода от таяния льда питает в данном районе две крупные реки, при этом до 90% обильных осадков задерживаются и испаряются лесом. Исчезновение ледников, в отличии от Кении, не должно непосредственно влиять на местный гидрологический режим. Это в последние сорок лет отличает процесс обезлесивания и деятельности человека в результате четырёхкратного увеличения водозаборов на орошение лесов Килиманджаро, получающих 1,6 млн кубических метров воды в год, лишь 5% из которой поступает в виде осадков. Две трети из них возвращаются в атмосферу в результате испарения. Леса здесь играют тройную роль резервуара: удерживают воду в почве, в биомассе и в воздухе. С 1976 года количество осадков снижается в среднем на 20 миллионов кубических метров в год [7].

Одной из наиболее высоких горных систем Африки является Кемния, вторая по высоте после Килиманджаро. Высочайшими пиками системы (рис.7) являются Батиан (5199 м), Нелион (5188 м) и Пойнт-Ленана (4985 м), находящиеся в центральной части государства Кения немного южнее экватора, в 150 км к северо-востоку от его столицы Найроби.

Рис. 7. Пики Кении (http://posportu.com/place/keniya)

Система Кения является стратовулканом, возникшим около 3 млн лет назад после формирования Восточно-Африканского рифта [2]. За многие тысячи лет ее вершина в связи с суровыми природными условиями покрылась ледовой шапкой, в результате чего поверхность и склоны подверглись активной эрозии с формированием множества ложбин и долин, расходящихся от центра. Сейчас известны 11 разрозненных ледников, являющихся, для большой части Кении, основным источником питьевой воды.

В ледниковый период за счет мощной снеговой шапки высота Кении достигала 7000 метров, хотя нижние склоны всегда оставались свободными ото льда. На северо-восточной стороне сохранилось множество вулканических кратеров, свидетельствующих о его былой активности.

Первым европейцем, открывшим 3 декабря 1849 году вулкан, был немецкий миссионер доктор Иоганн Людвиг Крапф, увидевший гору со стороны Китуи - города, расположенного в 160 км от горы. Он же годом ранее открыл Килиманджаро [5].

Местные жители из племени эмбу сообщили доктору Крапфу, что они не доходили до вершины горы из-за сильного холода и белого вещества, катящегося с горы с большим шумом. В связи с этим он предположил о существовании на горе ледников. Эти данные подтверждали жители из племени кикуйю. Крапф также отмечал, что реки, текущие с горы Кения и других гор системы, имеют постоянный сток в отличие от других африканских рек, которые наполнялись лишь в сезон дождей и пересыхали в сухой период года. Так как течение рек не прекращалось даже в самый засушливый период, Крапф считал, что на горе должен быть источник воды и предполагал, что именно там может располагаться исток Белого Нила.

1851 году Крапф вернулся в Китуи и приблизился на 65 км ближе к горе, однако не увидел её снова. В 1877 году в окрестностях Китуи был исследователь Гильдербрандт, но он также не видел гору, поэтому научная общественность скептически отнеслась к отчётам Крапфа о наличии снежной «шапки» в такой близости от экватора.

Существование системы Кения подтвердилось в 1883 году, в 1887 году она была впервые исследована экспедицией, организованной Самюэлем Телеки и Людвигом фон Хёнелем, достигшими высоты 4350 м с южной стороны горы. По итогам экспедиции они посчитали, что открыли кратер вулкана. В 1892 году Телеки и фон Хёнель вернулись к восточным склонам горы, но не смогли совершить восхождение из-за густого леса.

Лишь в 1893 году экспедиция, ведомая британским геологом Джоном Уолтером Грегори, совершила восхождение до ледников горы Кения. Маршрут экспедиции проходил от озера Баринго, в итоге они достигли высоты 4730 м и провели несколько часов на леднике Льюиса. По возвращении в Британию Грегори издал подробный отчёт.

В 1894 и 1896 годах экспедиции на гору организовал немецкий физик Георг Колб, который впервые достиг зарослей с ее восточной стороны. Однако дальнейшее изучение горы стало возможно лишь после того, как в 1899 году была проведена железная дорога до Найроби. Тем самым наиболее удобный доступ к горе открылся со стороны Момбасы с побережья Индийского океана. Наконец, в 1899 году Кения была покорена группой, ведомой англичанином Хэлфордом Маккиндером.

Впоследствии оледенение изучалось многочисленными исследователями: гляциологами, климатологами и др. [2]. Установлено, что от подножия вулкана до его вершины развиты 8 живописных природных зон, в которых зафиксированы эндемичные животные и растения (рис.8). Так, на высоте 2000 м здесь произрастают кедровые леса с примесью оливковых деревьев, разнообразными папоротниками, лианами и мхами, на 2500 м - заросли гигантского древовидного бамбука высотой до 12 м. На высоте 3200 м растительность заметно беднеет и начинается национальный парк горы Кения площадью 492 кв. км, созданный в 1949 году в связи с природным разнообразием вулкана и с целью защиты его геосистем. В 1997 году гора вошла в список объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО.

Рис. 8. Гора Кения, вид сверху (http://africa-mountains.ru/kenya/gora-keniya-mount-kenya-5199-metrov/)

Как обычно, нахождение горной системы вблизи экватора обусловливает сложную структуру высотной поясности с разнообразной растительностью, варьирующей в зависимости от высоты и экспозиции местности. Особенно важное значение для растительности приобретают низкие температуры воздуха, свойственные районам, превышающим 3 000 м. Высота деревьев уменьшается, а их стволы обрастают лишайниками и мхами. Пустоши на высотах от 3000 м до 3500м покрыты кустарниками [4].

Нижний альпийский пояс и пояс горных тундр (3400 - 3800 м) характеризуются высокой влажностью и тонким слоем гумуса. Преобладают травянистые растения, осока. Выше 3500 м лежит афро-альпийская зона - болотистая местность, покрытая травами.

Более разнообразна в плане видового состава альпийская зона (3800 - 4500 м), где развито множество необычных растений, в том числе огромные лобелии. На высоте 4500 м растительность исчезает, хотя отдельные виды можно обнаружить на высотах до 5000 м над уровнем моря.

Особое значение имеет тот факт, что 11 разрозненных ледников на вершине вулкана имеют площадь 0,7 кв. км и являются одним из главных источников питьевой воды для кенийцев. Поэтому сохранность этих природных кладовых влаги - важнейшее условие полноценной жизнедеятельности растительного и животного мира, а оценка тенденций и причин их динамики - важнейшая прикладная проблема. К сожалению, крайне слабая изученность проблемы пока не позволяет количественно оценить темпы очевидного сокращения площади ледников, очевидно прослеживающееся при сопоставлении результатов исследований конца XIX столетия и последних лет. Судя по довольно слабо аргументированным прогнозам, а точнее предположениям, дальнейшее сокращение ледников в ближайшие 30 лет может привести к их полному исчезновению, что станет причиной экологической катастрофы.

Особо следует отметить, что процесс сокращения горных ледников связан не только с повышением температур приземного воздуха, но и с вариациями его влажности. Зависимость эта весьма сложна, связана с региональными природными особенностями, в том числе циркуляцией атмосферы. Так, географическое расположение Кении почти на самом экваторе обуславливает резкий переход от сухой экспозиции на одной стороне горы к обледенелой на другой (рис.9). В короткое межсезонье обледенение переходит на обратную сторону, а та, с которой оно уходит, становится вполне доступной.

Рис. 9. Вершина Кении. Влияние экспозиции на распределение снега и льда (http://africa-mountains.ru/kenya/gora-keniya-mount-kenya-5199-metrov)

В целом, состояние ледников высочайших вершин Экваториальной Африки является самостоятельной проблемой гляциологии, изучение которой требует проведения специальных исследований, включающих метеорологические наблюдения, бурение льда и подстилающих пород, а также различных видов моделирования.