Сахара: крупнейшая пустыня мира, геология, климат и водные ресурсы

Сахара является самой большой пустыней на Земле, занимая площадь приблизительно 3 600 000 квадратных миль (9 200 000 км²) на территории Северной Африки. Этот обширный аридный регион охватывает Мавританию, Марокко, Алжир, Тунис, Ливию, Египет, Судан, Чад, Нигер и Мали. Пустыня ограничена на севере и северо-западе Средиземным морем и Атласскими горами, на западе — Атлантическим океаном, а на востоке — рекой Нил. Сахара представляет собой часть более обширной засушливой зоны, простирающейся на восток до Восточной пустыни Египта, Нубийской пустыни Судана, Руб-эль-Хали (Пустого квартала) Аравии, а также пустынь Лут, Тар, Дашт-и-Кавир, Такла-Макан и Гоби в Азии. Классификации различаются: одни системы включают Восточную и Нубийскую пустыни в состав Сахары, а регион к западу от Нила относят к Ливийской пустыне, тогда как другие рассматривают их как отдельные образования. Южная граница Сахары, обозначенная менее точно, обычно проходит примерно на 16° северной широты, где пустынные условия переходят в переходный климат сахельских степей.

Скалистые, покрытые камнями или лишенные гравия плато, известные как Хаммада, занимают около 70% поверхности Сахары, тогда как песчаные дюны покрывают примерно 15% территории. Оставшиеся 15% приходятся на высокие горы, редкие оазисы и переходные районы. Основные горные хребты в восточной части Сахары включают приподнятые берега Красного моря, образующие крутые откосы, которые спускаются более чем на 6000 футов (2000 м) от Аравийской пустыни к прибрежной равнине Красного моря. Эти горы сложены преимущественно докембрийскими гранитными гнейсами, метаосадками и основными сланцами Аравийского щита и содержат богатые залежи полезных ископаемых, в том числе золота, добывавшегося египтянами со времен фараонов. Самая высокая точка Сахары — Эми-Куси в Чаде, возвышающаяся на 10 860 футов (3415 м), тогда как самая низкая точка — впадина Каттара в северо-западной пустыне Египта.

На равнинах Центральной Сахары возвышаются высокие изолированные горные массивы, в том числе массив Ахаггер (Хоггар) на юге Алжира, Тибести на севере Чада и Азбине (Воздушные горы) на севере Нигера. Гора Ахаггер поднимается более чем на 9000 футов (2740 м) и состоит из разнообразных докембрийских кристаллических пород Уззальского архейского кратона и окружающего его протерозойского щита. Горы Эйр, высота которых превышает 6000 футов (1830 м), представляют собой южное геологическое продолжение Ахаггера, содержащее метаморфизованные породы докембрийского фундамента. Тибести достигает высот более 11 000 футов (3350 м) и аналогично представляет собой ядро из докембрийских пород фундамента, окруженное палеозойским и более молодым покровом. К северо-востоку от Тибести, недалеко от границы Египта, Ливии и Судана, нижние горы Овейнат (Uwaynat) образуют похожий купол, возвышаясь на 6150 футов (1934 м), с ядром из докембрийских магматических пород.

Климат Сахары считается одним из самых суровых на Земле; она расположена в поясе пассатов, где сухой нисходящий воздух циркулирует в результате циркуляции Хэдли с сильными постоянными ветрами, дующими с северо-востока. Эти ветры сформировали вытянутые линейные дюны в особых коридорах через Сахару, причем отдельные дюны тянутся непрерывно на сотни миль при практически полном отсутствии междюнных песков. Линейные дюны достигают высоты более 1100 футов (350 м) и могут перемещаться на десятки футов (несколько метров) и более в год. В континентальном масштабе эти линейные дюны представляют собой изогнутый след, возникающий в результате действия силы Кориолиса, которая отклоняет ветер и песок вправо от направления движения (с северо-востока на юго-запад). В большинстве регионов Сахары выпадает в среднем менее 12 см осадков в год, которые, как правило, выпадают раз в несколько лет и приводят к внезапным наводнениям. Влажность воздуха чрезвычайно низкая: относительная влажность колеблется от 4 до 30%. Температура достигает экстремальных значений; самая высокая зарегистрированная температура в мире — 136°F (58°C) в тени — была зафиксирована в Ливийской пустыне осенью 1922 года. Суточные колебания температуры существенны, и ночные перепады до 90°F (30°C) могут приводить к замерзанию после палящей дневной жары.

Растительность на большей части Сахары скудная; преобладающую флору составляют кустарники, травы и деревья в горных районах. В некоторых пустынных оазисах и районах вдоль реки Нил наблюдается чрезвычайно пышная растительность, а долина Нила характеризуется интенсивным развитием сельского хозяйства. Животный мир региона разнообразен: здесь обитают газели, антилопы, шакалы, барсуки, гиены, зайцы, песчанки, овцы, лисы, дикие ослы, ласки, бабуины, мангусты и сотни видов птиц. Добыча полезных ископаемых на территории Сахары включает крупные месторождения железной руды в Алжире, Мавритании, Египте, Тунисе, Марокко и Нигере. Месторождения урана широко распространены по всей Сахаре, в том числе в Марокко. Марганец добывается в Алжире, медь — в Мавритании, а нефть экспортируется из Алжира, Ливии и Египта.

Обширные резервуары подземных вод залегают на большей части территории Сахары, существуя как в неглубоких аллювиальных водоносных горизонтах, так и в трещиноватых коренных породах. Вода в этих водоносных горизонтах образовалась из осадков тысячи лет назад, что отражает период, когда климат Северной Африки был существенно иным. Во времена плейстоцена на большей части Сахары преобладали теплые и влажные условия, и более двадцати крупных озер покрывали часть региона. За последние несколько сотен тысяч лет произошло чередование влажного и сухого климата, и продолжаются исследования, направленные на то, чтобы соотнести эти сдвиги с глобальными событиями, такими как ледниковые и межледниковые периоды и изменения поверхностных морских течений, включая Эль-Ниньо-Южное колебание. Понимание этих изменений имеет огромные последствия, поскольку экспансия Сахары затрагивает миллионы людей, а нераскрытые ресурсы подземных вод могут поддерживать сельское хозяйство и защищать население от истощения.

Многие современные дренажные сети и системы вади в Сахаре следуют образцам, сложившимся в эпоху плейстоцена. Во времена плиоцена береговая линия Средиземного моря проходила примерно в 60 милях (40 км) к югу от ее нынешнего местоположения, что соответствовало уровню моря примерно на 300 футов (100 м) выше, чем сегодня. Песчаные щиты и дюны, которые в настоящее время мигрируют на юг, были активны только в течение последних нескольких тысяч лет, образуя локальные барьеры для каналов вади в пустынях Сахара, Синай и Негев. Песок Сахары и прилегающего северного Синая, вероятно, образовался в результате речной эрозии горных пород на юге, перенесенный на север палеореками в более влажные климатические периоды и впоследствии перераспределенный ветром. Сухой климат, подобный нынешнему, в сочетании с низким уровнем моря во время ледниковых максимумов подвергал эти отложения воздействию ветра, который превращал речные отложения в дюны, морфология которых зависела от наличия песка и преобладающих направлений ветра.

Многочисленные каналы, прорезанные на известняковом плато центральной и северной Сахары, ведут к вытянутым участкам, содержащим отложения ила; некоторые из них сохраняют пресноводную фауну и интерпретируются как палеоозера и отложения стоячей воды, образовавшиеся в результате наводнений. Отложения на дне озер плио-плейстоценового периода были обнаружены во многих горных районах Сахары, где устойчивые к эрозии дамбы сформировали естественные плотины в каньонах с крутыми скальными породами, контролировавшими образование озер. Эти палеозерные отложения состоят из илов и глин, перемежающихся песками и гравием, расчлененных русловыми отложениями. Такие озерные ложа образовались в более влажных климатических условиях позднего плио-плейстоцена, о чем свидетельствуют ископаемые корни и их преемственность с террасами вади того же возраста.

Речная история региона отражает более ранние периоды более эффективного увлажнения, что также подтверждается археологическими памятниками, связанными с остатками травертинов и отложениями плайя или озер. Ранний голоценовый плювиальный цикл хорошо задокументирован археологическими исследованиями на неолитических стоянках плайя в Египте. Позднеплейстоценовые озерные отложения с соответствующими археологическими памятниками раннего и среднего палеолита наиболее известны благодаря исследованиям в районе Бир-Тарфави на юго-западе Египта, а аналогичные ассоциации встречаются на северо-западе Судана и в Ливии. На радиолокационных снимках, сделанных шаттлом, видна обширная сеть засыпанных песком русел рек и ручьев в Восточной Сахаре. Предполагается, что карбонат кальция, связанный с некоторыми из этих засыпанных русел, осаждался в верхней зоне насыщения во время плювиальных периодов, когда уровень грунтовых вод был высоким.

Радиоуглеродный анализ и археологические исследования показывают, что Восточная Сахара пережила период более эффективного увлажнения в раннем и среднем голоцене, примерно 10 000–5 000 лет назад. Датирование озерных карбонатов по урановым сериям из нескольких местонахождений выявило пять эпизодов палеоозерообразования, произошедших приблизительно 320–250, 240–190, 155–120, 90–65 и 10–5 тысяч лет назад, что коррелирует с основными этапами межледниковья. Эти данные подтверждают вывод о том, что прошлые эпизоды плювиального периода в Северной Африке соответствуют межледниковым периодам. Результаты изотопного датирования и полевые исследования показывают, что самые древние карбонаты, отложенные в озерах и подземных водах, были более обширными, чем карбонаты более молодых периодов, тогда как карбонаты поздних влажных периодов географически локализовались во впадинах и погребенных каналах.

Археологические свидетельства прежнего проживания человека в сочетании с остатками фауны и флоры указывают на наличие поверхностных вод в прошлом: остатки озер и участки высохших рек и ручьев встречаются по всей Сахаре. Археологические свидетельства обитания человека в раннем голоцене были недавно обнаружены на северо-востоке Синайского полуострова, где на стоянке раннего среднего палеолита найдены свидетельства заселения, датируемые 33 800 годом до н.э.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Тимоти Куски

Источник: Энциклопедия наук о Земле и космосе

Данные публикации будут полезны студентам и аспирантам естественнонаучных направлений (геологии, географии, геофизики, астрофизики и космологии), начинающим специалистам в области структурной геологии, тектоники, космологии и астрофизики, а также всем, кто интересуется фундаментальными загадками устройства Вселенной и процессами формирования Земли.