4.沙漠风暴
大众媒体常把沙漠描绘成一望无际的沙海。事实上,沙漠景观表现出更多的变化。除了沙子,沙漠还可以容纳石质平原,仙人掌和其他耐寒沙漠植物,或者复杂的岩层。
4.1岩石峭壁,台地和拱桥(Rocky Cliff s, Mesas, and Arches)
由于沙漠中的陡峭山坡上没有厚厚的土壤覆盖,所以这些山坡就变成了岩脊和悬崖。在处于水平沉积层或水平火山岩层之下的地方,当岩石沿着节理分离并倒塌时,就会形成悬崖面。在连续的节理处断裂,悬崖面逐渐回到陆地,同时保持大致相同的形态,这种现象被称为悬崖退蚀。
在对侵蚀的抵抗力不同的地方,悬崖形成阶梯状的形状,抵抗层变成垂直的悬崖,而非抵抗层变成碎石覆盖的斜坡。由于悬崖退蚀,被侵蚀的平顶高原底部水平分层产生平顶山峦:大是称为台地(mesa),中等大小的称为孤峰(butte),小的称为烟囱(chimney)。
在一些地方,基岩由被广泛分布的垂直节理切割的厚砂岩层组成,侵蚀可以把一层砂岩变成一套砂岩墙,称为鳍。在鳍的底部塌陷产生一个自然的拱形。
当然,并不是所有的沙漠都有水平层状的基岩。在沉积层或火山层倾斜成一定角度的地方,形成了不对称的山脊,称为单面山(cuesta)。
垂直河床的侵蚀产生了猪背岭。如果基岩由复杂变形的地层、侵入的火成岩或变质岩组成,侵蚀就会产生锯齿状的岩石山脊,侵蚀留下的孤立的岩石山脊,称为孤山(inselbergs)。
在某些情况下,盆地上充满了沉积物,当侵蚀从山脊发生时,孤山暴露出来。如果水和风带走了堆积在孤山底部的沉积物,那么孤山周围就会有一个宽广的、近乎水平的基岩面,称为山形墙(pediment)。
4.2石质平原(Stony Plains)和荒漠砾幂(Desert Pavement)
散布着鹅卵石和鹅卵石的沙漠景观被称为石原。这些平原的一部分可能演变成荒漠砾幂,一个类似瓷砖马赛克的表面,它由无数单独的石头紧密地结合在一起。
研究人员认为,荒漠砾幂的形成涉及几个过程。当岩石块在太阳的每日循环周期中受到不同的加热,导致它们沿着垂直裂缝分裂时,沙漠路面上的岩石“瓦片”就会形成。最终导致瓦片倒塌。随着时间的推移,随风扬起的尘埃在他们之间沉淀。
在下雨的时候,尘土中的黏土会膨胀,在干燥的时候,黏土会收缩。反复的膨胀和收缩使岩石像板块一样,在表面沉降成一个整体的浮层。随着这个过程的继续,更多的粘土在岩石之间沉淀,在岩石下面堆积。渐渐地,沙漠清漆覆盖在路面表面,使它从远处看起来闪闪发亮。
4.3沙海:沙丘的本质
在沙漠中,当地的风型可以聚集方圆几公里到几百公里的沙子。在广阔的沙海中,风吹起沙丘,拉长沙堆。当沙子被阻挡在障碍物迎风的一侧时,这个过程就开始了。渐渐地,沙子在顺风处堆积,掩埋了障碍物。沙丘迎风面上的沙子跳跃着,吹过沙丘的顶部,然后落在沙丘陡峭的背风面上。该面达到独立砂土堆的最大静置角。
当沙子在这个表面聚集时,它最终变得不稳定,滑下斜坡,所以地质学家把沙丘的背风面称为滑动面。随着越来越多的沙子在滑动面上堆积,沙丘的顶部顺风移动,以前的滑动面被保存在沙丘内部。在剖面上,这些滑动面表现为交错层。沙漠沙丘类似流沙沙丘,但它们往往更大。
沙丘具有各种形状和大小,取决于风的特点和沙的供应。在沙少风稳的地区,形成了美丽的新月形沙丘(Barchan),新月形沙丘的尖端指向下风向。如果风向频繁改变,一群指向不同方向的新月就会相互重叠,形成星状沙丘。
当沙子堆积到足以完全掩埋地表的地方,只有温和的风吹动,沙子就会堆积成简单的波浪状,称为横向沙丘。沙丘横向波峰与风向垂直。强风可以冲破横向沙丘,使其变成抛物线状沙丘,其终点在逆风方向。最后,如果有大量的沙子和强劲、稳定的风,沙流成纵向沙丘,其轴线平行于风向。活跃的沙丘随着风的吹动不断移动和变化。
5.沙漠问题
我们已经看到,沙漠包含了各种各样的景观。拥有非沙漠景观的地区能在人类的时间框架内变成沙漠吗?是的。自然干旱(降雨量异常少的时期)、人口过剩、过度放牧、集约化农业以及水供应的转移可以在数年到数十年的时间里把半干旱的草原变成沙漠。地质学家把这种转变称为荒漠化。
位于撒哈拉南部边缘的半干旱草原地带萨赫勒(Sahel)展示了沙漠化的后果。在过去,萨赫勒提供了足够的植被来养活一小部分游牧民族和动物。但在20世纪下半叶,许多人移居到萨赫勒。由于新居民难以靠土地为生,一些人用季节性作物取代了维持土壤的多年生草,或者允许食草动物吃地上的草。
结果,土壤变干了。在20世纪60年代和80年代,干旱袭击了该地区,带来了灾难。没有了植被,空气变得更加干燥,半干旱的萨赫勒草原变成了沙漠,那里的居民忍受着饥荒。
1933年,大萧条的第四年开始,美国南部大平原经历了暂时性荒漠化。银行倒闭了,许多工人失业了,股市崩盘了。那一年,连大自然都变得敌对起来,季节性降雨也没有到来。耕作已经打破了草原草根几千年来保持在一起的土壤,没有了水,农田的表层土壤变成了粉末。
强烈的风暴吹过平原,把土壤吹向天空,形成沙尘暴,遮住了太阳。尘埃落定后,掩埋了房屋和道路,弄脏了每一个角落和缝隙。曾经肥沃的农田变成了一片荒地,并很快获得了一个绰号,尘暴区。这种情况持续了近十年。
最近,沙漠化严重破坏了中亚的咸海。它曾经是世界上第四大湖泊,1990年有250多公里宽。现在,由于曾经灌溉它的河流被改道灌溉,它已经缩小到只有10公里宽,曾经在这里捕鱼的船只已经锈迹斑斑地躺在由曾经的湖床沉积物形成的沙丘中。
不幸的是,暴露在水下的沉积物容易受到风的侵蚀。来自咸海和其他类似地方的尘土会携带有毒物质和病毒。