لس بیابانی در مقابل لس یخچالی

●مقدمه

اگرچه برای تعریف کردن لس تلاش‌های زیادی صورت گرفته است اما هیچ‌کدام پذیرش جهانی کسب نکرده‌اند. از نظر این مقاله لس به‌عنوان یک نهشته باد وزشی تعریف می‌شود که به‌طور عمده از ذرات کوارتز در اندازه ۶۰-۲۰ میکرون تشکیل شده است. نهشته‌های لسی و شبه‌لسی بیش از ۱۰ درصد سطح زمین را می‌پوشانند (پسکی (۴) ۱۹۹۰) و مواد مادری تعدادی از خاک‌های بسیار حاصلخیز را تشکیل می‌دهند. بنابراین بیش از ۲۰۰ سال است که نهشته‌های لسی و شبه‌لسی مورد تحقیق زمین‌شناسان و دانشمندان علوم زمین قرار گرفته‌اند.

بیشتر این تحقیق‌ها به جنبه‌ تشکیل لس مربوط می‌شده است. به‌طوری که اسمالی (۵) (۱۹۶۶) خاطرنشان کرده است که چهار مرحله بسیار مهم در تشکیل هر نهشته لسی دست‌اندرکار هستند. این مراحل عبارتند از:

۱. حوادث منشاء، مسئول تشکیل مود هم اندازه سیلت موجود در نهشته‌های لسی هستند.

۲. حوادث مسئول حمل ذرات سیل از نواحی منشاءشان هستند.

۳. نهشته‌گذاری این ذرات، نهشته‌های قابل تشخیص لس را شکل می‌دهند.

۴. سرانجام، عملکرد بعد از نهشته‌گذاری، نهشته‌های اولیه را تغییر می‌دهد. تحقیق گذشته لس در جستجوی توضیحات متمرکز می‌شد. همانند اینکه چگونه مواد سیلت، حمل شده و در مکان دیگری قرار گرفته‌اند و نهشته‌های وسیعی را که در اروپای مرکزی، چین، و شمال آمریکا مشترک است تشکیل داده‌اند.

امروزه به‌طور وسیعی پذیرفته شده است که نهشته‌های لسی به‌وسیله فرآیندهای بادی جابه‌جا شده‌اند و مباحثه عصر حاضر در جستجوی پاسخ‌هائی برای این سؤال متمرکز شده است که چه فرآیندهای ژئومورفیک مسئول تولید مقادیر زیادی از سیلت کوارتز موجود در نهشته‌های لسی و گرد و غبار جهانی هستند؟ یکی از موضوعات اصلی در سؤال این تحقیق مشکل لس بیابانی است. آیا نهشته‌های لسی وجود دارند که حاوی سیلت تولید شده در بیابان‌ها باشند؟ یا آیا لس بیابانی بیشتر به‌صورت فرضی است یا به‌صورت واقعی است که برای تشکیل نهشته‌های لسی نیاز به یک مرحله یخچالی دارد.

عقیده وجود دو منشاء مستقل برای مواد لسی، یک منبع سرد یا یخچالی و یک منبع گرم یا بیابانی را می‌توان در کار ابر و چف (۶) که در اواسط این قرن منتشر شده پی‌گیری کرد. (اسمالی ۱۹۸۰) عقاید او جوابگوی ایجاد یکی از نواحی عمده مورد بحث در تحقیق لسی عصر حاضر شدند. این مباحثه حول این عقیده متمرکز می‌شد که مکانیسم‌های مسئول برای تولید سلت کوارتز می‌توانند به‌طور مؤثری در محیط‌های سرد عمل نمایند. (توتکوفیسکی (۷) ۱۹۰۰ بحث شده به‌وسیله بریان (۸) ۱۹۴۵، اسمالی ۱۹۶۰، ۱۹۷۸، اسمالی و کرینسلی (۹)، اسمالی و ویتافرینزی (۱۰) ۱۹۶۸، بگت (۱۱) ۱۹۶۶) اما در بیابان‌ها گرم هیچ مکانیسم مناسبی برای تولید مقادیر یاد سیلت ظاهر نمی‌شود. نتیجه بحث بر روی وجود لس بیابانی، بر نقش مکانیسم‌های ژئومورفیک در تولید سیلت متمرکز شده است. به هر حال تعیین عوامل کنترل‌کننده تجمع نهشته‌های لسی ممکن است با شرایط محیطی که برای کشیده شدن، حمل و نهشته‌گذاری مناسب هستند ارتباط داشته باشند. به‌جای نقشی که اقلیم در ایجاد محط‌های مساعد برای تولید سیلت بازی می‌کند.

این مقاله موضوع لس بیابانی را از طریق ارائه خط‌سیرها بررسی می‌کند تا توالی فرضی حوادث دست‌اندرکار تشکیل نهشته‌های لسی قابل تشخیص را تشریح نماید. این خط سیرها سپس به‌صورت چارچو‌ب‌هائی برای ساختن طرح احتمالی تشکیل نهشته‌های لسی چین مرکزی، مجارستان، نیجریه و تونس به‌کار برده می‌شود. این نگرش به موضوع لس بیابانی، فرصتی را فراهم می‌آورد تا نقش بالقوه و روابط متقابل بین انواع مکانیسم‌های دست‌اندرکار تولید و حمل در تشکیل لس، بررسی شده و تشریح گردد. به‌علاوه، توجه به نقش شرایط اقلیمی در ر مرحله از تشکیل نهشته لسی را نیز ممکن می‌سازد. همانطور که گاردنر (۱۲) و رندل(۱۳) (۱۹۹۴) خاطرنشان کرده‌اند، درک شرایط محیطی که تحت آن ذرات سیلت تشکیل شده‌اند از شرایطی که تحت آن مراحل انباشت لس رخ داده است، مهمتر نیست. اقلیم نقش مهمی را در تعیین وسعت و تأثیر تولید سیلت و فرآیندهای حمل و متمرکز شدن سیلت بازی می‌کند.

●تولید سیلت کوارتز

کوارتز در سنگ‌های درونی و دگرگونی در اندازه متوسط تقریباً ۷۰۰ میکرون بسیار رایج است (لیوینگ استون و وارن (۱۴) ۱۹۹۶). به هر حال به‌طوری که به‌وسیله بلت (۱۵) نشان داده شده، اندازه متوسط کوارتز فرسایشی زمین در حدود ۶۰ میکرون تعیین شده است. در نتیجه بخش کوارتز فرسایشی در گرد و غبار و نهشته‌های لسی، زمانی‌که به‌وسیله فرآیندهای رسوبی از سنگ بستر بلورین رها می‌شوند به‌طور کلی یک کاهش بیش از ۹۰ درصدی را تجربه کرده‌اند (بلت ۱۹۷۰). اختلاف بین اندازه کوارتز در سنگ‌های بلورین و نهشته‌های لسی تا اندازه‌ای جورشدگی را در طی حمل نشان می‌دهد. بلت (۱۹۸۷) معتقد بود که منشاء سیلت کوارتز و کوارتز هم اندازه رس در نهشته‌های رسوبی پیچیده بوده و شامل موارد زیر است:

۱. آزاد شدن ذرات ریز کوارتز، به‌طور مستقیم از سنگ‌های دگرگونی شده با درجه کم

۲. تولید کوارتز ریز به‌وسیله شکستگی ذرات درشت‌تر در طی هوازدگی و تشکیل خاک

۳. تولید آوارهای کوارتزی به‌علت برخورد ذرات در طی حمل

۴. تولید کوارتز درجا زا در طی دیاژتزرس

۵. بلوری شدن پوسته‌های ارگانیسم‌های سیلیسی که در سنگ‌های ریزدانه نهشته می‌شدند.

تصور سنتی برای تشکیل نهشته‌های لسی این است که سائیدن یخچالی تنها فرآیند طبیعی است که به‌طور مؤثر ذرات کوارتز هم اندازه ماسه را به ذرات اندازه سیلت تبدیل می‌کند. (اسمالی و کریسلی ۱۹۷۸) این نظری است که بین اسمیت و نورتون (۱۶) (۱۹۳۵) و بولتون (۱۷)(۱۹۷۸) مشترک است. این فرض به‌طور اصولی از دو عامل مهم ناشی شده است. اولاً: مشارکت نسبتاً واضح، بین مناطق یخچالی عصر حاضر یا مناطق یخچالی گذاشته و بیشتر نهشته‌های لسی در سطح جهان نشان می‌دهد که فعالیت یخچالی ممکن است نقش مهمی را در تشکیل سیلت بازی کند. این مورد اول به‌وسیله تونکوفیسکی (۱۸۹۹) مورد توجه قرار گرفت. زمانی‌که او این سؤال را مطرح کرد که چرا لس ارتباط بسیار نزدیکی با پسروی پهنه‌های وسیع یخی دارد؟ ثانیاً فقدان نهشته‌های لسی به بیابان‌های بزرگ مثل صحرا و استرالیا، مربوط می‌شود که ناتوانی عملکرد فرآیندهای ژئومورفیک را برای تولید سیلت کوارتز در این محیط‌های بیابانی نشان می‌دهد. به‌طور مثال اسمالی و ویتافرینزی (۱۹۶۸) اظهارات پنک (۱۸) (که در اولین این قرن بیان شده بود) و بوتلر (۱۹) (۱۹۵۶) را برای حمایت از نظر خودشان به‌کار بردند که اگر چه ذرات لس می‌توانند به‌صورت مکانیکی در بیابان‌ها تشکیل شوند ولی آنها به اندازه کافی نهشته‌های وسیع لسی را تولید نمی‌کنند. اسمالی و ویتافرینزی به نقل از پنک فقدان نهشته‌های لسی را در حوالی صحرا و بیابان‌های آمریکا تفسیر کردند و بوتلر اظهار داشت که توجه به نواحی وسیع بیابان‌ها در دنیا و جهل نسبی ما از لس گرم ممکن است بیشتر فرضی باشد تا واقعی اسمالی و کرینسلی (۱۹۷۸) ذکر کردند که بیابان صحرا وسیع است ولی تجمع نهشته‌های لسی در آن کم است.

امروزه برتری فرسایش یخچالی به‌عنوان یک مکانیسم تولید سیلت به‌وسیله چندین عامل مورد تردید قرار گرفته است. اولاً ماهیت نهشته‌های لسی در نواحی مثل فلسطین اشغالی، تونس، نیجریه و عربستان‌سعودی نمی‌تواند به‌صورت قانع‌کننده‌ای با فرآیندهای سایش یخچالی تشریح شود. ثانیاً محیط‌های گرم و خشک نواخی منشاء مهمی برای غبارهای جوی و طوفان‌های گردوغباری هستند. بیابان صحرا یکی از منابع مهم گردوغبار جوی است با تقریباً ۲۶۰ میلیون تن گردوغبار معدنی که در هر سال از آن منتقل می‌شود. سیلت ریز و ذرات هم‌اندازه رس (کوچکتر از ۱۰ میکرون) در دورتر از فلوریدا پیدا شدند (شوتز (۲۰) و همکاران ۱۹۸۱) سارنتین و کوپمن (۲۱) دریافتند که سیلت کوارتز هم‌اندازه لس خاکزاد (زمینی) در منطقه‌ای به اندازه ۱۰۰ کیلومتر دورتر از ساحل آفریقای‌غربی در اقیانوس اطلس نهشته می‌شدند. ثالثاً بررسی مجدد محدوده‌های یخچالی پلیستوسن در چین حاکی از این است که این محدوده به وسعت اصلی (ابتدائی) خود نبوده است. این عوامل بر این دلالت دارند که بیابان‌هائی مثل اردوس، گبی و الیشان ممکن است نواحی منشائی مهمی برای سیلت موجود در نهشته‌های لسی چین باشند. مکانیسم‌های مؤثر در تولید سیلت کوارتز هم‌اندازه لس در محیط طبیعی به‌وسیله پی (۲۲)، مک تاینش (۲۳) و انواع رایت (۲۴) مورد بررسی قرار گرفته‌اند. تا همین اواخر تحقیق در پتانسیل انواع مکانیسم‌های تولید سیلت بسیار پراکنده بود. در نتیجه آن، یک سری تجربیات آزمایشگاهی موجب شدند که دیدگاه واحدی از موضوع مورد پذیرش قرار گیرد. نتایج این تجربیات ثابت کرده است که ممکن است تعدادی از مکانیسم‌های ژومورفیکی به‌صورت بالقوه، توانائی کاهش اندازه کوارتز هم‌اندازه ماسه را به ذرات هم‌اندازه سیلت داشته باشد. تجربیات، شبیه‌سازی‌هائی از سایش یخچالی، خرد شدن ذرات به‌وسیله رودخانه، سایش بادی، هوازدگی یخبندانی و هوازدگی نمکی را شامل می‌شد. همه مکانیسم‌ها توانائی تولید سیلت کوارتز را تحت شرایط آزمایشگاهی پیدا کردند. در حقیقت در یک دوره کوتاه زمانی در عمل معلوم شد که مکانیسم‌های رودخانه‌ای و یاد به‌طور بسیار مؤثری تولیدکننده سیلت هستند. به‌علاوه، یافته‌های مطالعات آزمایشگاهی نشان داد که در طی تجربیات شبیه‌سازی شده سایش یخچالی، خرد شدن ذرات محدود است. این مسئله نظریه مطرح شده به‌وسیله هالدرسون (۲۵) را تقویت می‌کند که ماسه و سیلت هر دو نتیجه مقاومت نهائی خرد شدن یخچالی هستند. ذرات ماسه نشان‌دهنده یک بخش پایدار هستند که نسبت به کاهش بیشتر اندازه ذرات به‌وسیله سایش یا خردشدگی مقاوم هستند. اگرچه رایت و همکاران پی بردند که اهمیت نسبی مکانیسم تولید سیلت از نظر فضائی و زمانی در نتیجه تفاوت‌های اقلیمی، ناهمواری، زمین‌شناسی و تاریخ ژئومورفیکی تفاوت خواهد داشت. یافته‌هایشان به وضوح تأیید می‌کند که فقط فرآیندهای یخچالی و هوازدگی سرد مسئول تولید ذرات ریز نیستند. مکانیسم‌های تولید سیلت می‌توانند در انواع محیط‌ها عمل نمایند.

والی (۲۶)، ناهن (۲۷) و ترومپت (۲۸) و پی عقیده دارند که بسیاری از موادی که به‌صورت زیر یخچالی (یخرفت‌های رسوب شده در زیر توده‌های یخی) حمل شده‌اند ممکن است نشان‌دهنده انتقال دوباره مواد هوازده باشند. وجود ساپرولیت‌ها در نواحی عرض‌های بالا این مسئله را تأیید می‌کند مثل شمال‌شرق اسکاتلند که عموماً فرض شده است، فرسایش یخچالی گسترده‌ای را در طی پلیستوسن تجربه کرده‌اند. بی‌اثری حتمی سیستم‌های یخچالی در تغییر زیرسطح زمین، بیشتر به‌وسیله مباحث ناسلاند (۲۹) (۱۹۹۷) که در مورد حفاظت لندفرم‌های زیر پهنه یخی شرق قطب جنوب است، آشکار می‌شود. این موضوع حاکی از آن است که در بسیاری از حالت‌ها، فرسایش یخچالی تنها مسئول جابه‌جائی رگولیت‌ها است.

در حقیقت ناهن و ترومپت نشان دادند که رخدادهای زمانی و فضائی یخچال‌ها و پهنه‌های یخی بسیار محدود هستند. بدین‌وسیله هم فضا و هم زمان، حجم کلی سیلت یافت‌شده در آثار زمین‌نشاسی را توجیه می‌کنند. از طرف دیگر آنها سیلت فراوانی را در نیمرخ‌های هوازده واقع در مناطق حاره‌ای، استوائی و مدیترانه‌ای پیدا کرده‌اند. هوازدگی گروهی از مکانیسم‌های ژئومورفیک را که به‌وسیله مرزهای فضائی و زمانی محدوده نشده‌اند را شامل می‌شوند.

دوره‌های یخچالی فقط مسئول انتقال دوباره نیمرخ‌های هوازده و سایر نهشته‌های سطحی پنداشته شده‌اند، که جورشدگی و تمرکز ذرات هم‌اندازه سیلت در آنها ناشی از سیستم‌های آب ذوب رودخانه یخچالی است. به‌علاوه رایت و همکاران نتیجه گرفتند که هوازدگی با شرکت اتفاقی مکانیسم‌های بادی و رودخانه‌ای می‌تواند مسئول تولید نسبت قابل توجهی از سیلت در کل جهان باشد. سرانجام مطالعه اخیر ژئوشیمیائی و ایزوتوپی نهشته‌های لسی به‌وسیله گانت (۳۰) و همکاران آشکار کرد که همه ذرات لس در معرض درجات متوسطی از هوازدگی شیمیائی قرار گرفته باشند. از این یافته‌ها آنها نتیجه گرفتند که اگر سایش یخچالی نقش مهمی را در تولید سیلت بازی کند سنگ بستر نمی‌تواند آذرین یا آذرین دگرگون شده باشد.

●خط‌سیرهای تشکیل نهشته‌های لسی

تاریخ یک نهشته لسی ممکن است نشان‌دهنده حوادث متوالی باشد. برای بسیاری از نهشته‌های لسی این پیچیدگی ممکن است شامل چندین مرحله حمل و نهشته‌گذاری باشد. به این ترتیب برای شناسائی مسیرهائی که مواد موجود در نهشته‌های لسی طی کرده‌اند، تفکیک، فهم، شناخت روابط متقابل و تشخیص اهمیت هر حادثه ضروری است. با این عمل، درک بهتری از چگونگی شکل‌گیری یک نهشته لسی خاص به‌دست می‌آید. گاردنر و رندل (۱۹۹۴) ادعا کردند که تشکیل یک نهشته لسی قابل تشخیص یک سیکل بسیار ویژه‌ای را در سیستم رسوبگذاری زمین‌شناسی نشان می‌دهد که آنان سیکل لس نام گذاشته‌اند.

در این سیکل، تولید سیلت تنها یکی از چندین عامل کنترل‌کننده در تشکیل لس می‌باشد. عوامل کنترل‌کننده کشیده شدن ذرات ریز، حمل و نهشته‌گذاری در همه مراحل سیکل وجود دارند. در مجموع فعالیت تکنونیکی، توپوگرافی محل و فعالیت انسانی هم در تعیین ماهیت و وسعت نهشته‌های لسی اهمیت دارند. اولین بار خط سیر یا توالی حوادث در تشکیل نهشته‌های لسی در مورد شکل‌گیری یک نهشته لسی اولیه با منشاء یخچالی به‌وسیله اسمالی پیشنهاد شد (۱۹۹۶)(نگاره زیر).

حانت. اس. رایت Janet.s.wright

ترجمه: دکتر رضا اسماعیلی - دانشگاه تبریز

پاورقی

۱. Pathway

۲. Glacial loess

۳. Desert loess

۴. Pesci

۵. Smalley

۶. Obruchev

۷. Tutkovskiy

۸. Bryan

۹. Krinsley