Litosfääri ökoloogilised funktsioonid. Litosfääri ressursiökoloogilise funktsiooni mõiste, tähendus ja struktuur. Taime ja inimese keskmine keemiline koostis, % kuivainest

20.09.2019

Iidsetel aegadel õppisid inimesed mõnda neist ressurssidest oma vajaduste rahuldamiseks kasutama, mis väljendus inimkonna arengu ajalooliste perioodide nimedes: " kiviaeg"," Pronksiaeg", " rauaaeg". Tänapäeval on kasutusel üle 200. mitmesugused maavarad. Akadeemik A. E. Fersmani (1883–1945) kujundliku väljendi kohaselt on nüüd kogu Mendelejevi perioodiline süsteem inimkonna jalge ette laotatud.

Mineraalid on maapõue mineraalsed moodustised, mida saab efektiivselt kasutada majanduses, mineraalide akumulatsioonid moodustavad maardlaid ja suurte levikualadega basseinid.

Mineraalide jaotus maakoores on allutatud geoloogilistele (tektoonilistele) mustritele (tabel 7.4).

Kütusemineraalid on settelise päritoluga ja tavaliselt kaasnevad iidsete platvormide ning nende sisemiste ja äärealade katetega. Nii et nimi "bassein" peegeldab nende päritolu üsna täpselt - "mere bassein".

peal gloobus on teada üle 3,6 tuhande. kivisüsi vesikonnad ja maardlad, mis kokku moodustavad 15% maakera maismaast. Põhiosa söevarudest langeb Aasiale, Põhja-Ameerikale ja Euroopale ning on koondunud kümnesse suurimasse Hiina, USA, Venemaa, India ja Saksamaa basseini.

õli ja gaasi laager Uuritud on üle 600 basseini, 450 on väljatöötamisel. Koguarv naftaväljad ulatub 35 tuhat.Peamised varud asuvad põhjapoolkeral ja on mesosoikumi hoiused. Põhiosa nendest varudest on koondunud ka vähestesse suurimatesse basseinidesse. Saudi Araabia, USA, Venemaa, Iraan.

Maagi mineraalid piirduvad tavaliselt iidsete platvormide vundamentidega (kilpidega), aga ka volditud aladega. Sellistes piirkondades moodustavad nad sageli tohutuid maagilisi (metallogeenseid) vööndeid, mis on oma päritolu tõttu ühendatud sügavate riketega maakoores. Geotermilised energiavarud on eriti suured suurenenud seismilise ja vulkaanilise aktiivsusega riikides ja piirkondades (Island, Itaalia, Uus-Meremaa, Filipiinid, Mehhiko, Kamtšatka ja Põhja-Kaukaasia Venemaal, Californias USA-s).

Majandusarenguks on kõige kasulikumad maavarade territoriaalsed kombinatsioonid (akumulatsioonid), mis hõlbustavad keeruline töötlemine toored materjalid.

Maavarade kaevandamine suletud(kaevandus) meetodit globaalsel skaalal viiakse läbi aastal ülemere-Euroopa, Venemaa Euroopa osa, USA, kus ülemistes kihtides asuvad paljud maardlad ja basseinid maakoor, on juba hästi arenenud.

Kui mineraalid esinevad 20-30 m sügavusel, on kasulikum eemaldada kivimi pealmine kiht buldooseriga ja kaevandada. avatud tee. Näiteks kaevandatakse rauamaaki Kurski oblastis avatud kaevanduses, kivisütt mõnes Siberi maardlas.

Paljude maavarade varude ja tootmise poolest on Venemaa maailmas üks esimesi kohti (gaas, kivisüsi, nafta, rauamaak, teemandid).

Tabelis. 7.4 näitab seost maakoore ehituse, topograafia ja mineraalide leviku vahel.

Tabel 7.4

Maapõue ja pinnavormide lõigu struktuurist ja tagasitulekust sõltuvalt maavarade maardlad

Pinnavormid	Maakoore lõigu ehitus ja vanus	iseloomulikud mineraalid	Näited
Tasandikud	Arhea-Proterosoikumi platvormide kilbid	Rohked rauamaagi leiukohad	Ukraina kilp, Venemaa platvormi Balti kilp
	Muistsete platvormide plaadid, mille kate moodustus paleosoikumil ja mesosoikumil	Nafta, gaas, kivisüsi, ehitusmaterjalid	Lääne-Siberi madalik, Venemaa tasandik
Mäed	Alpiaegsed noored volditud mäed	Polümetallimaagid, ehitusmaterjalid	Kaukaasia, Alpid
	Mesosoikumi, Hertsüünia ja Kaledoonia voltimise hävitatud murdemäed	Kõige mineraalirikkamad struktuurid: mustade (raud, mangaan) ja värviliste (kroom, vask, nikkel, uraan, elavhõbe) metallide maagid, kulla, plaatina, teemantide maagid	Kasahstani väike küngas
	Noorendatud mesosoikumi ja paleosoikumi voltimise mäed	Mustmetallide ja värviliste metallide maagid, kulla, plaatina ja teemantide primaarsed ja alluviaalsed maardlad	Uural, Apalatšid, Kesk-Euroopa mäed
Mandrilava (shelf)	marginaalsed läbipainded	Naftagaas	Mehhiko laht
	Üleujutatud osa plaatidest, platvormidest	Naftagaas	Pärsia laht
ookeani põhi	kuristiku tasandikud	Raua-mangaani sõlmed	Põhjamere põhi

Hüdrosfäär

Hüdrosfäär(kreeka keelest. hüdro- vesi ja sphaira- pall) - Maa veekiht, mis on ookeanide, merede ja mandriveebasseinide - jõgede, järvede, soode jne, põhjavee, liustike ja lumikatete kombinatsioon.

Arvatakse, et Maa veekiht tekkis varajases arheanis ehk ligikaudu 3800 miljonit aastat tagasi. Sellel Maa ajalooperioodil kehtestati meie planeedil temperatuur, mille juures vesi võis olla suures osas vedelas agregatsiooni olekus.

Vesi on ainena ainulaadsete omadustega, mille hulka kuuluvad:

♦ võime lahustada väga paljusid aineid;

♦ kõrge soojusmahtuvus;

♦ vedelas olekus temperatuurivahemikus 0 kuni 100 °С;

♦ vee suurem kergus tahkes olekus (jääs) kui vedelas olekus.

Unikaalsed omadused vesi võimaldas sellel mängida olulist rolli maakoore pindmistes kihtides toimuvates evolutsiooniprotsessides, aine ringlemises looduses ning olla Maal elu tekkimise ja arengu tingimuseks. Vesi hakkab täitma oma geoloogilisi ja bioloogilised funktsioonid Maa ajaloos pärast hüdrosfääri tekkimist.

Hüdrosfäär koosneb pinna- ja põhjaveest. pinnavesi hüdrosfäärid katavad 70,8% maa pind. Nende kogumaht ulatub 1370,3 miljoni km 3-ni, mis on 1/800 planeedi kogumahust ja massiks on hinnanguliselt 1,4 x 1018 tonni Pinnavee ehk maismaad katva vee hulka kuulub Maailma ookean, mandri veebasseinid ja mandrijää. Maailma ookean hõlmab kõiki Maa meresid ja ookeane.

Mered ja ookeanid katavad 3/4 maapinnast ehk 361,1 miljonit km2. Suurem osa pinnaveest – 98% – on koondunud Maailma ookeani. Maailma ookean on tinglikult jagatud neljaks ookeaniks: Atlandi ookean, Vaikne ookean, India ja Arktika. Nad usuvad seda kaasaegne tase ookean rajati umbes 7000 aastat tagasi. Geoloogiliste uuringute kohaselt ei ole ookeanitaseme kõikumised viimase 200 miljoni aasta jooksul ületanud 100 m.

Ookeanide vesi on soolane. Keskmine soolasisaldus on umbes 3,5 massiprotsenti ehk 35 g/l. Nemad kvalitatiivne koostis järgmised: katioonidest domineerivad Na +, Mg 2+, K +, Ca 2+, anioonidest - Cl-, SO 4 2-, Br -, C0z 2-, F -. Arvatakse, et ookeanide soolade koostis on sellest ajast alates püsinud muutumatuna Paleosoikumi ajastu maaelu arengu alguse aeg, see tähendab ligikaudu 400 miljoni aasta jooksul.

Mandriveebasseinid on jõed, järved, sood, veehoidlad. Nende veed moodustavad 0,35% hüdrosfääri pinnavee kogumassist. Mõned mandriveekogud – järved – sisaldavad soolane vesi. Need järved on kas vulkaanilise päritoluga või isoleeritud iidsete merede jäänused või tekkinud lahustuvate soolade paksude lademete piirkonnas. Peamiselt on aga mandriveekogud magedad.

Avatud reservuaaride magevesi sisaldab ka lahustuvaid sooli, kuid vähesel määral. Sõltuvalt lahustunud soolade sisaldusest jagatakse magevesi pehmeks ja kõvaks. Mida vähem sooli vees lahustub, seda pehmem see on. Kõrgeim magevesi sisaldab soolasid mitte rohkem kui 0,005 massiprotsenti ehk 0,5 g/l.

mandrijää moodustavad 1,65% hüdrosfääri pinnavete kogumassist, 99% jääst on Antarktikas ja Gröönimaal. kogukaal Lumi ja jää Maal moodustab hinnanguliselt 0,0004% meie planeedi massist. Sellest piisab, et katta kogu planeedi pind 53 m paksuse jääkihiga.Arvutuste kohaselt tõuseb selle massi sulamisel ookeani tase 64 m.

Hüdrosfääri pinnavete keemiline koostis on ligikaudu võrdne keskmise koostisega merevesi. Keemilistest elementidest on massiliselt ülekaalus hapnik (85,8%) ja vesinik (10,7%). Pinnaveed sisaldavad märkimisväärses koguses kloori (1,9%) ja naatriumi (1,1%). Oluliselt kõrgem kui maakoores, märgitakse väävli ja broomi sisaldus.

Põhjavee hüdrosfäär sisaldavad peamist mageveevarustust: Eeldatakse, et põhjavee kogumaht on ligikaudu 28,5 miljardit km 3. Seda on peaaegu 15 korda rohkem kui ookeanides. Arvatakse, et põhjavesi on peamine veehoidla, mis täiendab kõiki pinnaveekogusid. Maa-aluse hüdrosfääri saab jagada viieks tsooniks.

Krüosoon. Jääala. Tsoon hõlmab polaaralasid. Selle paksus on hinnanguliselt 1 km.

vedela vee tsoon. Katab peaaegu kogu maakoore.

Auruvee tsoon piiratud 160 km sügavusega. Arvatakse, et selle tsooni vee temperatuur on 450 °C kuni 700 °C ja see on rõhu all kuni 5 GPa 1 .

Allpool, sügavusel kuni 270 km, on monomeersete veemolekulide tsoon. See katab veekihte temperatuurivahemikus 700 °C kuni 1000 °C ja rõhuga kuni 10 GPa.

Tiheda vee tsoon ulatub arvatavasti 3000 km sügavusele ja ümbritseb kogu Maa vahevöö. Veetemperatuur selles tsoonis on hinnanguliselt vahemikus 1000° kuni 4000°C ja rõhk kuni 120 GPa. Vesi sellistes tingimustes on täielikult ioniseeritud.

Maa hüdrosfäär täidab olulisi funktsioone: reguleerib planeedi temperatuuri, tagab ainete ringluse, on biosfääri lahutamatu osa.

Otsene mõju temperatuuri reguleerimine Maa pinnakihid, hüdrosfäär annab tänu ühele olulised omadused vesi - kõrge soojusmahtuvus. Sel põhjusel koguvad pinnaveed päikeseenergiat ja vabastavad selle seejärel aeglaselt ümbritsevasse ruumi. Temperatuuri ühtlustumine Maa pinnal toimub ainult veeringe tõttu. Lisaks on lumel ja jääl väga kõrge peegeldusvõime

võime: ületab maapinna keskmist 30% võrra.Seetõttu on poolustel neeldunud ja kiiratava energia vahe alati negatiivne ehk pinna neeldunud energia on väljastatavast väiksem. Nii toimub planeedi termoregulatsioon.

Turvalisus jalgrattasõit on hüdrosfääri teine oluline funktsioon.

Hüdrosfäär on pidevas vastasmõjus atmosfääri, maakoore ja biosfääriga. Hüdrosfääri vesi lahustab endas õhku, kontsentreerides hapnikku, mida kasutavad edasi vee-elusorganismid. Õhus leiduv süsihappegaas, mis tekib peamiselt elusorganismide hingamise, kütuse põlemise ja vulkaanipursete tulemusena, on vees hästi lahustuv ja akumuleerub hüdrosfääri. Hüdrosfäär lahustab endas ka raskeid inertgaase – ksenooni ja krüptooni, mille sisaldus vees on suurem kui õhus.

Hüdrosfääri veed, aurustuvad, sisenevad atmosfääri ja langevad välja sademete kujul, mis tungivad läbi kivimite, hävitades need. Seega osaleb protsessides vesi ilmastikuoludkivid. Kivikillud lammutatakse voolavad veed jõgedesse, seejärel meredesse ja ookeanidesse või suletud mandriveehoidlatesse ning sadestuvad järk-järgult põhja. Need ladestused muutuvad hiljem settekivimiteks.

Arvatakse, et peamised merevee katioonid - naatriumi, magneesiumi, kaaliumi, kaltsiumi katioonid - tekkisid kivimite murenemise ja sellele järgnenud ilmastikuproduktide jõgede poolt merre viimise tulemusena. Merevee olulisemad anioonid - kloori, broomi, fluori, sulfaadioonide ja karbonaadioonide anioonid pärinevad tõenäoliselt atmosfäärist ja on seotud vulkaanilise tegevusega.

Osa lahustuvatest sooladest eemaldatakse süstemaatiliselt hüdrosfääri koostisest nende sadestamise teel. Näiteks kui vees lahustunud karbonaadiioonid interakteeruvad kaltsiumi- ja magneesiumikatioonidega, tekivad lahustumatud soolad, mis vajuvad põhja karbonaatsete settekivimite kujul. Hüdrosfääris elavad organismid mängivad olulist rolli mõnede soolade sadestamisel. Nad ekstraheerivad mereveest üksikuid katioone ja anioone, kontsentreerides need oma skelettidesse ja kestadesse karbonaatide, silikaatide, fosfaatide ja muude ühendite kujul. Pärast organismide surma kogunevad nende kõvad kestad merepõhja ning moodustavad lubjakividest, fosforiitidest ja mitmesugustest ränikivimitest paksu kihti. Valdav enamus settekivimeid ja sellised väärtuslikud mineraalid nagu nafta, kivisüsi, boksiit, mitmesugused soolad jne tekkisid minevikus. geoloogilised perioodid hüdrosfääri erinevates reservuaarides. On kindlaks tehtud, et isegi kõige iidsemad kivimid, mille absoluutne vanus ulatub umbes 1,8 miljardi aastani, on aastal tekkinud väga muutunud setted. veekeskkond. Vett kasutatakse ka fotosünteesi protsessis, mis toodab orgaaniline aine ja hapnik.

Umbes 3500 miljonit aastat tagasi tekkis elu Maal hüdrosfääris. Organismide evolutsioon jätkus eranditult veekeskkonnas kuni paleosoikumi ajastu alguseni, mil umbes 400 miljonit aastat tagasi algas loomsete ja taimsete organismide järkjärguline ränne maapinnale. Sellega seoses peetakse hüdrosfääri biosfääri komponendiks. (biosfäär - eluvaldkond, elusorganismidega asustatud ala).

Elusorganismid on hüdrosfääris äärmiselt ebaühtlaselt jaotunud. Elusorganismide arvukuse ja mitmekesisuse teatud pinnaveepiirkondades määravad paljud tegurid, sealhulgas keskkonnategurite kompleks: temperatuur, vee soolsus, valgustus ja rõhk. Sügavuse suurenemisega suureneb valgustuse ja rõhu piirav mõju: sissetuleva valguse hulk väheneb järsult ja rõhk, vastupidi, muutub väga kõrgeks. Niisiis on meredes ja ookeanides asustatud peamiselt rannikualad, st tsoonid, mis ei ole sügavamad kui 200 m ja mida soojendavad kõige rohkem päikesekiired.

Kirjeldades hüdrosfääri funktsioone meie planeedil, märkis V. I. Vernadsky: „Vesi määrab ja loob kogu biosfääri. See loob maakoore põhijooned kuni magmaatilise kestani.

Atmosfäär

Atmosfäär(kreeka keelest. atmosfäär- auru, aurustumist ja sphaira- pall) - Maa kest, mis koosneb õhust.

osa õhku sisaldab mitmeid gaase ja neis suspendeeritud tahkete ja vedelate lisandite osakesi - aerosoole. Atmosfääri massiks hinnatakse 5,157 x 10 15 tonni Õhusammas avaldab Maa pinnale survet: keskmine õhurõhk merepinnal on 1013,25 hPa ehk 760 mm Hg. Art. Rõhk 760 mm Hg. Art. võrdsustatud süsteemivälise rõhuühikuga - 1 atmosfäär (1 atm). keskmine temperatuurõhk Maapinna lähedal - 15 ° C, samas kui temperatuur varieerub umbes 57 ° C-st subtroopilistes kõrbetes kuni 89 ° C-ni Antarktikas.

Õhkkond ei ole ühtlane. Atmosfääris on järgmised kihid: troposfäär, stratosfäär, mesosfäär, termosfäär ja eksosfäär, mis erinevad temperatuurijaotuse, õhutiheduse ja mõne muu parameetri poolest. Atmosfääri piirkondi, mis asuvad nende kihtide vahel, nimetatakse vastavalt tropopaus, stratopaus ja mesopaus.

Troposfäär - atmosfääri alumine kiht kõrgusega 8-10 km polaarlaiustel ja kuni 16-18 km troopikas. Troposfääri iseloomustab õhutemperatuuri langus kõrgusega - kaugusega Maa pinnast iga kilomeetri kohta väheneb temperatuur umbes 6 ° C. Õhutihedus väheneb kiiresti. Umbes 80% atmosfääri kogumassist on koondunud troposfääri.

Stratosfäär asub keskmiselt 10-15 km kuni 50-55 km kõrgusel Maa pinnast. Stratosfääri iseloomustab temperatuuri tõus koos kõrgusega. Temperatuuri tõus on tingitud Päikese lühilainekiirguse, eelkõige UV-kiirguse (ultraviolettkiirguse) neeldumisest selles atmosfäärikihis osooni poolt. Samal ajal muutub stratosfääri alumises osas kuni umbes 20 km tasemeni temperatuur kõrgusega vähe ja võib isegi veidi langeda. Kõrgemal hakkab temperatuur tõusma – algul aeglaselt, aga 34-36 km tasemelt tunduvalt kiiremini. Stratosfääri ülaosas 50-55 km kõrgusel ulatub temperatuur 260-270 K-ni.

Mesosfäär- atmosfäärikiht, mis asub 55-85 km kõrgusel. Mesosfääris õhutemperatuur langeb kõrguse kasvades – ligikaudu 270 K-lt alumisel piiril kuni 200 K-ni ülemisel piiril.

Termosfäär ulatub umbes 85 km kuni 250 km kõrgusel Maa pinnast ja seda iseloomustab õhutemperatuuri kiire tõus, ulatudes 250 km kõrgusel 800-1200 K-ni. meteoorid aeglustuvad ja põlevad siin läbi. Seega täidab termosfäär Maa kaitsekihi funktsiooni.

Troposfääri kohal on eksosfäär, mille ülempiir on tinglik ja seda tähistab umbes 1000 km kõrgus Maa pinnast. Eksosfäärist hajuvad atmosfäärigaasid maailmaruumi. Seega toimub järkjärguline üleminek atmosfäärilt planeetidevahelisele ruumile.

Maapinna lähedal olev atmosfääriõhk koosneb erinevatest gaasidest, peamiselt lämmastikust (78,1% mahust) ja hapnikust (20,9% mahust). Õhu koostis sisaldab vähesel määral ka järgmisi gaase: argoon, süsinikdioksiid, heelium, osoon, radoon, veeaur. Lisaks võib õhk sisaldada mitmesuguseid muutuvaid komponente: lämmastikoksiide, ammoniaaki jne.

Lisaks gaasidele sisaldab õhk atmosfääri aerosool, mis on õhus hõljuvad väga peened tahked ja vedelad osakesed. Aerosool moodustub organismide eluea jooksul, majanduslik tegevus inimene, vulkaanipursked, tolmu tõus planeedi pinnalt ja kosmilisest tolmust, mis siseneb atmosfääri ülaosadesse.

Atmosfääriõhu koostis kuni umbes 100 km kõrguseni on üldiselt konstantne, ajas ja Maa erinevates piirkondades homogeenne. Samal ajal ei ole muutuvate gaasiliste komponentide ja aerosoolide sisaldus sama. 100-110 km kõrgusel toimub hapniku, süsihappegaasi ja vee molekulide osaline lagunemine. Umbes 1000 km kõrgusel hakkavad domineerima kerged gaasid - heelium ja vesinik, veelgi kõrgemal muutub Maa atmosfäär järk-järgult planeetidevaheliseks gaasiks.

veeaur- oluline komponentõhku. See satub atmosfääri pinnalt, veest ja niiskest pinnasest aurustumisel, samuti taimede transpiratsiooni teel. Veeauru suhteline sisaldus õhus varieerub maapinna lähedal 2,6%-st troopikas kuni 0,2%-ni polaarsetel laiuskraadidel. Maapinnast kaugenedes langeb veeauru hulk atmosfääriõhus kiiresti ja juba 1,5-2 km kõrgusel väheneb see poole võrra. Troposfääris, kui temperatuur langeb, veeaur kondenseerub. Veeauru kondenseerumisel tekivad pilved, millest sademed vihma, lume, rahe näol. Sademete hulk, mis Maale langeb, on võrdne maapinnalt aurustuva sademete hulgaga. Vee maad. Üleliigne veeaur ookeanide kohal kandub õhuvoolude abil mandritele. Atmosfääris ookeanist mandritele transporditava veeauru hulk on võrdne ookeanidesse voolava jõevoolu mahuga.

Osoon 90% on koondunud stratosfääri, ülejäänu on troposfääris. Osoon neelab Päikese UV-kiirgust, millel on elusorganismidele negatiivne mõju. Nimetatakse piirkondi, kus atmosfääris on madal osoonisisaldus osooniaugud.

Suurimaid kõikumisi osoonikihi paksuses täheldatakse kõrgetel laiuskraadidel, mistõttu on pooluste lähedal asuvatel aladel osooniaukude tekke tõenäosus suurem kui ekvaatoril.

Süsinikdioksiid satub atmosfääri suurtes kogustes. See vabaneb pidevalt organismide hingamise, põlemise, vulkaanipursete ja muude Maal toimuvate protsesside tulemusena. Süsinikdioksiidi sisaldus õhus on aga madal, kuna suurem osa sellest on lahustunud hüdrosfääri vetes. Sellegipoolest märgitakse, et viimase 200 aasta jooksul on süsinikdioksiidi sisaldus atmosfääris suurenenud 35%. Sellise olulise kasvu põhjuseks on inimese aktiivne majandustegevus.

Atmosfääri peamine soojusallikas on Maa pind. Atmosfääriõhk läbib maapinnale piisavalt hästi Päikesekiired. Maale sattuv päikesekiirgus neeldub osaliselt atmosfääris – peamiselt veeauru ja osooniga, kuid valdav enamus sellest jõuab maapinnani.

Maa pinnale jõudev kogu päikesekiirgus peegeldub sellelt osaliselt. Peegelduse hulk sõltub maapinna teatud piirkonna peegelduvusest, nn albeedo. Maa keskmine albeedo on umbes 30%, samas kui albeedo väärtuse erinevus on 7–9% tšernozemi puhul kuni 90% värskelt sadanud lume puhul. Kuumutamisel eraldab maapind atmosfääri soojuskiiri ja soojendab selle alumisi kihte. Lisaks atmosfääri peamisele soojusenergia allikale - maapinna soojusele; soojus satub atmosfääri nii veeauru kondenseerumise kui ka otsese neeldumise tulemusena. päikesekiirgus.

Atmosfääri ebaühtlane kuumenemine Maa erinevates piirkondades põhjustab ebaühtlase rõhu jaotuse, mis põhjustab nihke õhumassid mööda maapinda. Õhumassid liiguvad kõrgrõhualadelt madala rõhuga aladele. Seda õhumasside liikumist nimetatakse tuul. Teatud tingimustel võib tuule kiirus olla väga suur, kuni 30 m/s või rohkem (üle 30 m/s – juba Orkaan).

Atmosfääri alumise kihi seisundit antud kohas ja ajahetkel nimetatakse ilm. Ilma iseloomustavad õhutemperatuur, sademed, tuule tugevus ja suund, pilvisus, õhuniiskus ja atmosfääri rõhk. Ilmastiku määravad atmosfääri tsirkulatsiooni tingimused ja geograafiline asukoht maastik. See on kõige stabiilsem troopikas ja kõige muutlikum keskmistel ja kõrgetel laiuskraadidel. Ilma olemus, selle hooajaline dünaamika sõltub sellest kliima sellel territooriumil.

all, kliima all mõistetakse antud piirkonna kõige sagedamini korduvaid ilmastikunäitajaid, mis püsivad pikka aega. Need on 100 aasta keskmised näitajad – temperatuur, rõhk, sademed jne Kliima mõiste (al. kreeka, klima- kalle) tekkis sisse Vana-Kreeka. Juba siis saadi sellest aru ilm sõltub nurgast, mille all päikesekiired maapinda tabavad. Teatava kliima loomise juhtiv tingimus antud piirkonnas on energia hulk pindalaühiku kohta. See sõltub kogu maapinnale langevast päikesekiirgusest ja selle pinna albeedost. Seega ekvaatori piirkonnas ja pooluste lähistel muutub temperatuur aasta jooksul vähe ning subtroopilistel aladel ja keskmistel laiuskraadidel võib aastane temperatuuriamplituud ulatuda 65 °C-ni. Peamised kliimat kujundavad protsessid on soojusvahetus, niiskusvahetus ja atmosfääriringlus. Kõigil neil protsessidel on üks energiaallikas – Päike.

Atmosfäär on kõigi eluvormide vältimatu eeltingimus. Kõrgeim väärtus Organismide eluks on järgmised õhu osaks olevad gaasid: hapnik, lämmastik, veeaur, süsinikdioksiid, osoon. Hapnik on enamiku elusorganismide hingamiseks hädavajalik. Osade mikroorganismide poolt õhust omastatav lämmastik on vajalik taimede mineraalseks toitumiseks. Veeaur, mis kondenseerub ja langeb välja sademetena, on vee allikas maismaal. Süsinikdioksiid on fotosünteesi protsessi lähteaine. Osoon neelab organismidele kahjulikku kõva UV-kiirgust.

Eeldatakse, et tänapäevane atmosfäär on sekundaarset päritolu: see tekkis pärast planeedi moodustumise lõppemist umbes 4,5 miljardit aastat tagasi Maa tahkete kestade poolt vabanenud gaasidest. ajal geoloogiline ajalugu Maa atmosfäär on mõjutatud erinevaid tegureid on oma koostises läbi teinud olulisi muutusi.

Atmosfääri areng sõltub Maal toimuvatest geoloogilistest ja geokeemilistest protsessidest. Pärast elu tekkimist meie planeedil, see tähendab umbes 3,5 miljardit aastat tagasi, hakkasid elusorganismid atmosfääri arengut märkimisväärselt mõjutama. Märkimisväärne osa gaasidest - lämmastik, süsihappegaas, veeaur - tekkis vulkaanipursete tagajärjel. Hapnik tekkis umbes 2 miljardit aastat tagasi fotosünteetiliste organismide tegevuse tulemusena, mis algselt tekkisid ookeani pinnavetest.

Viimasel ajal on atmosfääris toimunud märgatavaid muutusi, mis on seotud inimese aktiivse majandustegevusega. Seega on vaatluste kohaselt viimase 200 aasta jooksul kasvuhoonegaaside kontsentratsioon oluliselt suurenenud: süsinikdioksiidi sisaldus on suurenenud 1,35 korda, metaani sisaldus 2,5 korda. Paljude muude muutuvate komponentide sisaldus õhu koostises on oluliselt suurenenud.

Käimasolevad muutused atmosfääri seisundis – kasvuhoonegaaside kontsentratsiooni tõus, osooniaugud, õhusaaste – on globaalsed keskkonnaprobleemid kaasaegsus.

Iidsetel aegadel õppisid inimesed mõnda neist ressurssidest oma vajaduste rahuldamiseks kasutama, mis väljendus inimkonna arengu ajalooliste perioodide nimetustes: "kiviaeg", "pronksiaeg", "rauaaeg". Tänapäeval kasutatakse üle 200 erineva maavara liigi. Akadeemik A. E. Fersmani (1883–1945) kujundliku väljendi kohaselt on nüüd kogu Mendelejevi perioodiline süsteem inimkonna jalge ette laotatud.

Mineraalid on maapõue mineraalsed moodustised, mida saab efektiivselt kasutada majanduses, mineraalide akumulatsioonid moodustavad maardlaid ja suurte levikualadega basseinid.

Mineraalide jaotus maakoores on allutatud geoloogilistele (tektoonilistele) mustritele (tabel 7.4).

Üle 3600 on maailmas teada. kivisüsi vesikonnad ja maardlad, mis kokku moodustavad 15% maakera maismaast. Suurem osa söeressurssidest asub Aasias, Põhja-Ameerika ja Euroopas ning on koondunud kümnesse suurimasse basseini Hiinas, USAs, Venemaal, Indias ja Saksamaal.

õli ja gaasi laager Uuritud on üle 600 basseini, arendamisel on 450. Naftaväljade koguarv ulatub 35 tuhandeni.Peamised varud asuvad põhjapoolkeral ja on mesosoikumi maardlad. Põhiosa nendest varudest on koondunud ka vähestesse Saudi Araabia, USA, Venemaa ja Iraani suurimatesse basseinidesse.

Majandusarenguks on soodsaimad maavarade territoriaalsed kombinatsioonid (akumulatsioonid), mis hõlbustavad tooraine kompleksset töötlemist.

Maavarade kaevandamine suletud(kaevandus)meetodit globaalses mastaabis rakendatakse välis-Euroopas, Venemaa Euroopa osas, USA-s, kus paljud maakoore ülemistes kihtides paiknevad maardlad ja basseinid on juba tugevalt arenenud.

Kui mineraalid esinevad 20–30 m sügavusel, on kasulikum eemaldada kivimi pealmine kiht buldooseriga ja kaevandada. avatud tee. Näiteks kaevandatakse rauamaaki Kurski oblastis avatud kaevanduses, kivisütt mõnes Siberi maardlas.

Paljude maavarade varude ja tootmise poolest on Venemaa maailmas üks esimesi kohti (gaas, kivisüsi, nafta, rauamaak, teemandid).

Tabelis. 7.4 näitab seost maakoore ehituse, topograafia ja mineraalide leviku vahel.

Tabel 7.4

Maapõue ja pinnavormide lõigu struktuurist ja tagasitulekust sõltuvalt maavarade maardlad

Hüdrosfäär

Hüdrosfäär(kreeka keelest. hüdro- vesi ja sphaira- pall) - Maa veekiht, mis on ookeanide, merede ja mandriveebasseinide - jõgede, järvede, soode jne, põhjavee, liustike ja lumikatete kombinatsioon.

Vesi on ainena ainulaadsete omadustega, mille hulka kuuluvad:

♦ võime lahustada väga paljusid aineid;

♦ kõrge soojusmahtuvus;

♦ vedelas olekus temperatuurivahemikus 0 kuni 100 °C;

♦ vee suurem kergus tahkes olekus (jääs) kui vedelas olekus.

Vee ainulaadsed omadused võimaldasid sellel mängida olulist rolli maakoore pindmistes kihtides toimuvates evolutsiooniprotsessides, aine ringlemises looduses ning olla Maal elu tekke ja arengu tingimuseks. Vesi hakkab oma geoloogilisi ja bioloogilisi funktsioone Maa ajaloos täitma pärast hüdrosfääri tekkimist.

Hüdrosfäär koosneb pinna- ja põhjaveest. pinnavesi hüdrosfäärid katavad 70,8% Maa pinnast. Nende kogumaht ulatub 1370,3 miljoni km 3-ni, mis on 1/800 planeedi kogumahust ja massiks on hinnanguliselt 1,4 h 1018 tonni Pinnavee ehk maismaad katva vee hulka kuuluvad Maailma ookean, mandrivesi basseinid ja mandrijää.

Maailma ookean hõlmab kõiki Maa meresid ja ookeane.

Mered ja ookeanid katavad 3/4 maapinnast ehk 361,1 miljonit km2. Suurem osa pinnaveest on koondunud Maailma ookeani – 98%. Maailma ookean on tinglikult jagatud neljaks ookeaniks: Atlandi ookean, Vaikne ookean, India ja Arktika. Arvatakse, et ookeani praegune tase määrati kindlaks umbes 7000 aastat tagasi. Geoloogiliste uuringute kohaselt ei ole ookeanitaseme kõikumised viimase 200 miljoni aasta jooksul ületanud 100 m.

Ookeanide vesi on soolane. Keskmine soolasisaldus on umbes 3,5 massiprotsenti ehk 35 g/l. Nende kvalitatiivne koostis on järgmine: katioonides domineerivad Na +, Mg 2+, K +, Ca 2+, anioonid - Cl -, SO 4 2-, Br -, CO 3 2-, F -. Arvatakse, et ookeanide soolade koostis on püsinud muutumatuna alates paleosoikumi ajast – ajast, mil maismaal hakkas arenema elu ehk umbes 400 miljonit aastat.

Mandriveebasseinid on jõed, järved, sood, veehoidlad. Nende veed moodustavad 0,35% hüdrosfääri pinnavee kogumassist. Mõned mandri veehoidlad – järved – sisaldavad soolast vett. Nendel järvedel on kumbki vulkaaniline päritolu esindavad kas iidsete merede isoleeritud jäänuseid või on tekkinud lahustuvate soolade võimsate lademete piirkonnas. Peamiselt on aga mandriveekogud magedad.

mandrijää moodustavad 1,65% hüdrosfääri pinnavete kogumassist, 99% jääst on Antarktikas ja Gröönimaal. Lume ja jää kogumass Maal on hinnanguliselt 0,0004% meie planeedi massist. Sellest piisab, et katta kogu planeedi pind 53 m paksuse jääkihiga.Arvutuste kohaselt tõuseb selle massi sulamisel ookeani tase 64 m.

Hüdrosfääri pinnavee keemiline koostis on ligikaudu võrdne merevee keskmise koostisega. Keemilistest elementidest on massiliselt ülekaalus hapnik (85,8%) ja vesinik (10,7%). Pinnaveed sisaldavad märkimisväärses koguses kloori (1,9%) ja naatriumi (1,1%). Oluliselt kõrgem kui maakoores, märgitakse väävli ja broomi sisaldus.

Põhjavee hüdrosfäär sisaldavad põhivaru mage vesi. Eeldatakse, et põhjavee kogumaht on ligikaudu 28,5 miljardit km 3. Seda on peaaegu 15 korda rohkem kui ookeanides. Arvatakse, et põhjavesi on peamine veehoidla, mis täiendab kõiki pinnaveekogusid. Maa-aluse hüdrosfääri saab jagada viieks tsooniks.

Krüosoon. Jääala. Tsoon hõlmab polaaralasid. Selle paksus on hinnanguliselt 1 km.

vedela vee tsoon. Katab peaaegu kogu maakoore.

Auruvee tsoon piiratud 160 km sügavusega. Arvatakse, et selle tsooni vee temperatuur on 450 °C kuni 700 °C ja selle rõhk on kuni 5 GPa.

Allpool, sügavusel kuni 270 km, on monomeersete veemolekulide tsoon. See katab veekihte, mille temperatuur on vahemikus 700 °C kuni 1000 °C ja rõhk kuni 10 GPa.

Maa hüdrosfäär täidab olulisi funktsioone: reguleerib planeedi temperatuuri, tagab ainete ringluse, on biosfääri lahutamatu osa.

Otsene mõju temperatuuri reguleerimine Maa pinnakihid annab hüdrosfäär tänu vee ühele olulisele omadusele – suurele soojusmahtuvusele. Sel põhjusel koguvad pinnaveed päikeseenergiat ja vabastavad selle seejärel aeglaselt ümbritsevasse ruumi. Temperatuuri ühtlustumine Maa pinnal toimub ainult veeringe tõttu. Lisaks on lumel ja jääl väga kõrge peegeldusvõime: see ületab maapinna keskmist 30%. Seetõttu on poolustel neeldunud ja emiteeritud energia erinevus alati negatiivne, see tähendab, et pinnale neelduv energia on väiksem kui väljastatav energia. Nii toimub planeedi termoregulatsioon.

Turvalisus jalgrattasõit on hüdrosfääri teine oluline funktsioon.

Hüdrosfäär on pidevas vastasmõjus atmosfääri, maakoore ja biosfääriga. Hüdrosfääri vesi lahustab endas õhku, kontsentreerides hapnikku, mida kasutavad edasi vee-elusorganismid. Õhus leiduv süsihappegaas, mis tekib peamiselt elusorganismide hingamise, kütuse põlemise ja vulkaanipursete tulemusena, on vees hästi lahustuv ja akumuleerub hüdrosfääri. Hüdrosfääris lahustuvad ka rasked inertgaasid – ksenoon ja krüptoon, mille sisaldus vees on suurem kui õhus.

Hüdrosfääri veed, aurustuvad, sisenevad atmosfääri ja langevad välja sademete kujul, mis tungivad läbi kivimite, hävitades need. Seega osaleb protsessides vesi ilmastikuolud kivid. Kivimikillud kantakse voolava vee kaudu jõgedesse, seejärel meredesse ja ookeanidesse või suletud mandriveehoidlatesse ning sadestuvad järk-järgult põhja. Need ladestused muutuvad hiljem settekivimiteks.

Arvatakse, et peamised merevee katioonid - naatriumi, magneesiumi, kaaliumi, kaltsiumi katioonid - tekkisid kivimite murenemise ja sellele järgnenud ilmastikuproduktide jõgede poolt merre viimise tulemusena. Merevee olulisemad anioonid - kloori, broomi, fluori, sulfaadiooni ja karbonaadi iooni anioonid pärinevad tõenäoliselt atmosfäärist ja on seotud vulkaanilise tegevusega.

Osa lahustuvatest sooladest eemaldatakse süstemaatiliselt hüdrosfääri koostisest nende sadestamise teel. Näiteks kui vees lahustunud karbonaadiioonid interakteeruvad kaltsiumi- ja magneesiumikatioonidega, tekivad lahustumatud soolad, mis vajuvad põhja karbonaatsete settekivimite kujul. Hüdrosfääris elavad organismid mängivad olulist rolli mõnede soolade sadestamisel. Nad ekstraheerivad mereveest üksikuid katioone ja anioone, kontsentreerides need oma skelettidesse ja kestadesse karbonaatide, silikaatide, fosfaatide ja muude ühendite kujul. Pärast organismide hukkumist kogunevad nende kõvad kestad merepõhja ja moodustavad paksud lubjakivide, fosforiitide ja erinevate ränikivimite kihid. Valdav enamus settekivimeid ja sellised väärtuslikud mineraalid nagu nafta, kivisüsi, boksiidid, mitmesugused soolad jne tekkisid möödunud geoloogilistel perioodidel hüdrosfääri erinevates reservuaarides. On kindlaks tehtud, et isegi kõige iidsemad kivimid, mille absoluutne vanus ulatub umbes 1,8 miljardi aastani, on veekeskkonnas tekkinud tugevalt muutunud setted. Vett kasutatakse ka fotosünteesi protsessis, mis toodab orgaanilist ainet ja hapnikku.

Kirjeldades hüdrosfääri funktsioone meie planeedil, märkis V. I. Vernadsky: „Vesi määrab ja loob kogu biosfääri. See loob maakoore põhijooned kuni magmaatilise kestani.

Atmosfäär

Atmosfäär(kreeka keelest. õhkkond auru, aurustumist ja sphaira- pall) - Maa kest, mis koosneb õhust.

osa õhku sisaldab mitmeid gaase ja neis suspendeeritud tahkete ja vedelate lisandite osakesi - aerosoole. Atmosfääri massiks hinnatakse 5,157 × 10 15 tonni Õhusammas avaldab survet Maa pinnale: keskmine õhurõhk merepinnal on 1013,25 hPa ehk 760 mm Hg. Art. Rõhk 760 mm Hg. Art. võrdsustatud süsteemivälise rõhuühikuga - 1 atmosfäär (1 atm). Keskmine õhutemperatuur Maa pinnal on 15 °C, temperatuurid varieeruvad umbes 57 °C-st subtroopilistes kõrbetes kuni -89 °C-ni Antarktikas.

Troposfäär- atmosfääri alumine kiht kõrgusega 8-10 km polaarlaiustel ja kuni 16-18 km troopikas. Troposfääri iseloomustab õhutemperatuuri langus kõrgusega - kaugusega Maa pinnast iga kilomeetri kohta langeb temperatuur umbes 6 ° C. Õhutihedus väheneb kiiresti. Umbes 80% atmosfääri kogumassist on koondunud troposfääri.

Stratosfäär asub keskmiselt 10–15 km kuni 50–55 km kõrgusel Maa pinnast. Stratosfääri iseloomustab temperatuuri tõus koos kõrgusega. Temperatuuri tõus on tingitud Päikese lühilainekiirguse, eelkõige UV-kiirguse (ultraviolettkiirguse) neeldumisest selles atmosfäärikihis osooni poolt. Samal ajal muutub stratosfääri alumises osas kuni umbes 20 km tasemeni temperatuur kõrgusega vähe ja võib isegi veidi langeda. Kõrgemal hakkab temperatuur tõusma, algul aeglaselt, kuid 34–36 km tasemelt palju kiiremini. Stratosfääri ülaosas 50–55 km kõrgusel ulatub temperatuur 260270 K-ni.

Mesosfäär- atmosfäärikiht, mis asub 55–85 km kõrgusel. Mesosfääris langeb õhutemperatuur kõrguse kasvades, umbes 270 K-lt alumisel piiril kuni 200 K-ni ülemisel piiril.

Lisaks gaasidele sisaldab õhk atmosfääri aerosool, mis on õhus hõljuvad väga peened tahked ja vedelad osakesed. Aerosool tekib organismide elutähtsa aktiivsuse, inimese majandustegevuse, vulkaanipursete, planeedi pinnalt tolmu tõusmise ja atmosfääri ülakihti sattuva kosmilise tolmu käigus.

Atmosfääriõhu koostis kuni umbes 100 km kõrguseni on üldiselt ajas konstantne ja Maa erinevates piirkondades homogeenne. Samal ajal ei ole muutuvate gaasiliste komponentide ja aerosoolide sisaldus sama. Üle 100–110 km lagunevad hapniku, süsinikdioksiidi ja vee molekulid osaliselt. Umbes 1000 km kõrgusel hakkavad domineerima kerged gaasid - heelium ja vesinik, veelgi kõrgemal muutub Maa atmosfäär järk-järgult planeetidevaheliseks gaasiks.

veeaur on õhu oluline koostisosa. See satub atmosfääri vee ja niiske pinnase pinnalt aurustumisel, samuti taimede transpiratsiooni teel. Veeauru suhteline sisaldus õhus varieerub maapinna lähedal 2,6%-st troopikas kuni 0,2%-ni polaarsetel laiuskraadidel. Maapinnast kaugenedes väheneb veeauru hulk atmosfääriõhus kiiresti ja juba 1,5–2 km kõrgusel väheneb see poole võrra. Troposfääris, kui temperatuur langeb, veeaur kondenseerub. Veeauru kondenseerumisel tekivad pilved, millest sajab vihma, lume, rahe kujul. Maale langev sademete hulk on võrdne Maa pinnalt aurustunud vee hulgaga. Üleliigne veeaur ookeanide kohal kandub õhuvoolude abil mandritele. Atmosfääris ookeanist mandritele transporditava veeauru hulk on võrdne ookeanidesse voolava jõevoolu mahuga.

Suurimaid kõikumisi osoonikihi paksuses täheldatakse kõrgetel laiuskraadidel, mistõttu on pooluste lähedal asuvatel aladel osooniaukude tekke tõenäosus suurem kui ekvaatoril.

Atmosfääri peamine soojusallikas on Maa pind. Atmosfääriõhk edastab päikesekiiri maapinnale üsna hästi. Maale sattuv päikesekiirgus neeldub osaliselt atmosfääris - peamiselt veeauru ja osooniga, kuid valdav enamus sellest jõuab maapinnale.

Maa pinnale jõudev kogu päikesekiirgus peegeldub sellelt osaliselt. Peegelduse hulk sõltub maapinna teatud piirkonna peegelduvusest, nn albeedo. Maa keskmine albeedo on umbes 30%, samas kui albeedoväärtuste erinevus on 7–9% tšernozemi puhul kuni 90% värskelt sadanud lume puhul. Kuumutamisel eraldab maapind atmosfääri soojuskiiri ja soojendab selle alumisi kihte. Lisaks atmosfääri peamisele soojusenergia allikale - maapinna soojusele, satub soojus atmosfääri veeauru kondenseerumise tulemusena, aga ka otsese päikesekiirguse neelamisel.

Atmosfääri ebaühtlane kuumenemine Maa erinevates piirkondades põhjustab ebaühtlase rõhu jaotuse, mis toob kaasa õhumasside liikumise piki Maa pinda. Õhumassid liiguvad kõrgrõhualadelt madala rõhuga aladele. Seda õhumasside liikumist nimetatakse tuul. Teatud tingimustel võib tuule kiirus olla väga suur, kuni 30 m/s või rohkem (üle 30 m/s – juba Orkaan).

Atmosfääri alumise kihi olek antud kohas ja sees antud aega helistas ilm. Ilma iseloomustavad õhutemperatuur, sademete hulk, tuule tugevus ja suund, pilvisus, õhuniiskus ja õhurõhk. Ilmastiku määravad atmosfääri tsirkulatsiooni tingimused ja piirkonna geograafiline asend. See on kõige stabiilsem troopikas ja kõige muutlikum keskmistel ja kõrgetel laiuskraadidel. Ilma olemus, selle hooajaline dünaamika sõltub sellest kliima sellel territooriumil.

Under kliima all mõistetakse antud piirkonna kõige sagedamini korduvaid ilmastikunäitajaid, mis püsivad pikka aega. Need on 100 aasta keskmised omadused – temperatuur, rõhk, sademed jne. Kliima mõiste (kreeka keelest. klima- kallutamine) pärines Vana-Kreekast. Juba siis saadi aru, et ilmastikutingimused sõltuvad päikesekiirte Maa pinnale langemise nurgast. Teatava kliima loomise juhtiv tingimus antud piirkonnas on energia hulk pindalaühiku kohta. See sõltub kogu maapinnale langevast päikesekiirgusest ja selle pinna albeedost. Seega ekvaatori piirkonnas ja pooluste lähedal muutub temperatuur aasta jooksul vähe ning subtroopilistes piirkondades ja keskmistel laiuskraadidel võib aastane temperatuuriamplituud ulatuda 65 °C-ni. Peamised kliimat kujundavad protsessid on soojusvahetus, niiskusvahetus ja atmosfääriringlus. Kõigil neil protsessidel on üks energiaallikas – Päike.

Atmosfäär on kõigi eluvormide vältimatu eeltingimus. Organismide elutegevuseks on kõige olulisemad järgmised õhu osaks olevad gaasid: hapnik, lämmastik, veeaur, süsihappegaas, osoon. Hapnik on enamiku elusorganismide hingamiseks hädavajalik. Osade mikroorganismide poolt õhust omastatav lämmastik on vajalik taimede mineraalseks toitumiseks. Veeaur, mis kondenseerub ja langeb välja sademetena, on vee allikas maismaal. Süsinikdioksiid on fotosünteesi protsessi lähteaine. Osoon neelab organismidele kahjulikku kõva UV-kiirgust.

Eeldatakse, et tänapäevane atmosfäär on sekundaarset päritolu: see tekkis pärast planeedi moodustumise lõppemist umbes 4,5 miljardit aastat tagasi Maa tahkete kestade poolt vabanenud gaasidest. Maa geoloogilise ajaloo jooksul on atmosfäär erinevate tegurite mõjul oma koostises oluliselt muutunud.

Viimastel aastatel on atmosfääris toimunud märgatavaid muutusi, mis on seotud inimese aktiivse majandustegevusega. Seega on vaatluste kohaselt viimase 200 aasta jooksul kasvuhoonegaaside kontsentratsioon oluliselt suurenenud: süsinikdioksiidi sisaldus on suurenenud 1,35 korda, metaani sisaldus 2,5 korda. Paljude muude muutuvate komponentide sisaldus õhu koostises on oluliselt suurenenud.

Käimasolevad muutused atmosfääri seisundis – kasvuhoonegaaside kontsentratsiooni tõus, osooniaugud, õhusaaste – on meie aja globaalsed keskkonnaprobleemid.

Litosfäär on geoloogilise keskkonna üks olulisemaid komponente, mille geodünaamiline aktiivsus ja mille koostisega inimkond silmitsi seisab iga minut. Litosfääri ressursifunktsiooni määravad ette selle struktuuris osalevad mineraalsed, organomineraal- ja organogeensed ressursid. Need on elustiku eluks ja elutegevuseks hädavajalikud, toimides ökosüsteemide ühe komponendina, aga ka eluks. inimühiskond. Litosfääri ressursside hulka kuuluvad järgmisi aspekte: elustiku eluks vajalikud ressursid; inimühiskonna eluks ja tegevuseks vajalikud vahendid; ressursid kui geoloogiline ruum, mis on vajalik elustiku ja inimühiskonna asustamiseks ja eksisteerimiseks. Kui kaks esimest aspekti on seotud Maa maavaradega, siis viimane on eranditult geoloogilise ruumiga, mis hõlmab litosfääri maapinnalähedasi ja pinnapealseid osi.

Maavarad kuuluvad ammenduvate loodusvarade kategooriasse ja valdav enamus neist on taastumatud. Nad mängivad inimühiskonna elus esmast rolli, määrates selle materiaalse ning teadusliku ja tehnilise taseme. Alates iidsetest aegadest on maavarade hulk ning nende kaevandamise ja kasutamise maht pidevalt kasvanud. Paleoliitikumis piirdus tooraine kaevandamine ainult nende kivimitega, mis võisid olla tooraineks kivitööriistade valmistamisel. Hiljem hakati tegevussfääri kaasama metallimaagid – esmalt tina ja vask ning seejärel raud. Mineraalsete toorainete kaevandamise ja kasutamise dünaamika on viimase sajandi jooksul hüppeliselt kasvanud. Olemasolevate prognooside põhjal hakkavad mitmete mineraalsete tooraineliikide varud 21. sajandi keskpaigaks kokku kuivama. Elustiku eluks vajalikud litosfääri ressursid on esindatud kivimite ja mineraalidega, mis sisaldavad biofiilsete seeriate keemilisi elemente, mis on eluliselt olulised organismide kasvuks ja arenguks, kudjuuriidid - kudüüride mineraalaine, mis on litofaagide mineraaltoit, ja põhjavesi. Süsinikku, hapnikku, lämmastikku, vesinikku, kaltsiumi, fosforit, väävlit, kaaliumit, naatriumi ja mitmeid teisi elemente vajavad organismid märkimisväärses koguses, seetõttu nimetatakse neid makrobiogeenseteks. Taimede mikrobiogeensed elemendid on Fe, Mn, Cu, Zn, B, Si, Mo, CI, V, Ca, mis tagavad fotosünteesi protsessid, lämmastiku metabolismi ja metaboolse funktsiooni. Loomad vajavad samu elemente, välja arvatud boor. Osa neist saadakse toiduainete tootjatelt ja osa mineraalsetest ühenditest ja looduslikud veed. Lisaks vajavad loomad (esimese ja teise järgu tarbijad) lisaks seleeni, kroomi, niklit, fluori, joodi jne. Need elemendid on väikestes kogustes elutähtsad organismide elutegevuseks ja biogeokeemiliste funktsioonide täitmiseks.

Mõned loetletud elemendid on atmosfääris gaasilises olekus, teised on lahustunud hüdrosfääri vetes või on seotud olekus pinnaskattes või litosfääris. Taimed (tootjad) ammutavad neid elemente oma elutegevuse käigus otse muldadest koos pinnase ja põhjaveega.

Kudyuride mineraalained on taimtoiduliste (esmajärgulised tarbijad) ja kõigesööjate (kolmanda järgu tarbijad) loomade episoodiline toit. Nad tarbivad neid koos toiduga vähemalt kaks korda aastas. Kudyury on loodud keha soola koostise reguleerimiseks. Need on peamiselt tseoliidirühma mineraalid. Lisaks tseoliitidele on taimede, loomade ja kalade kasvu stimuleerivad savi mineraalid, nagu bentoniit, glaukoniit ja diatomiit.

Põhjavesi on elustiku olemasolu aluseks, määrab suuna ja kiiruse biokeemilised protsessid taimed ja loomad.

Eluks vajalikud maavarad ja inimühiskonna tegevus. Nende hulka kuuluvad kõik olemasolevad mineraalid, mida inimkond tootmiseks kasutab vajalikke materjale ja energiat. Praegu kaevandatakse maapõuest enam kui 200 liiki mineraale ja mineraalse tooraine aastane tootmismaht ulatub umbes 20 miljardi tonnini kivimassi aastas. Olulisemad mineraalide rühmad ja nende kasutamise põhisuunad on näidatud joonisel fig. 8.4.

geoloogiline ruum. See seisneb selles, et litosfääri peetakse elustiku elupaigaks (loomade ja mikroorganismide kaevamine ja kaevamine) ning inimese insenergeoloogiline tegevus.

Koos sellega seostatakse litosfääri ressursifunktsiooni hindamist väga mürgiste ja ohtlike ainete geoloogilises ruumis paigutamisega. radioaktiivsed jäätmed. Tuleb meeles pidada, et selleks otstarbeks sobiva geoloogilise ruumi mahud on väga piiratud. Üha probleemsemaks muutub sobivate ja turvalised kohad jäätmete kõrvaldamiseks ning tööstuslike ja olmeprügilate jaoks. Eeskuju sellega seoses on Jaapanist saanud, kes on sunnitud täitma merealade rannikualasid ja ehitama lahtistel muldadel. Teised riigid, näiteks Holland, kasutavad tamme, et kaitsta maad mere poolt üleujutuse eest. Seetõttu ei ole väärtuslik loodusvara mitte ainult põllumajandusmaa, vaid ka tööstus-, tsiviil- ja transpordiehituseks mõeldud maa on väga väärtuslik.

Riis. 8.4. Litosfääri peamiste loodusvarade kasutamise skeem

Litosfäär on planeedi ülemine tahke kest paksusega 50–200 km, mis on suure tugevusega ja läbib ilma kindla terava piirita selle all asuvasse astenosfääri. Ülevalt piiravad litosfääri hüdrosfäär ja atmosfäär, mis osaliselt sellesse tungivad. Litosfäär on maastiku, muldade geoloogiline alus, aine- ja energiavahetuse keskkond atmosfääriga ning pinnahüdrosfäär, mille kaudu toimub veeringe looduses. See toimib magevee reservuaarina, mis on osa maismaaelustiku struktuurist, tagades selle elutähtsa tegevuse protsessid. Litosfäär on inimkonna kui sotsiaalse sotsiaalse struktuuri toimimiseks ja arenguks vajalike looduslike maavarade koondumiskeskkond. Seoses sellega nõuavad erilist tähelepanu litosfääri omadused, eelkõige selle geoökoloogiliste funktsioonide seisukohalt, kuna see on maakoore ülemise osa loodusliku ja tehnogeense arengu saadus. Litosfääri geoökoloogiliste funktsioonide all mõistetakse funktsioonide kogumit, mis määrab selle rolli ja tähtsuse elustiku ja inimühiskonna elu toetamisel. Kõik geoökoloogilised funktsionaalsed seosed ühelt poolt loodusliku ja tehnogeenselt muundatud litosfääri ning teiselt poolt elustiku ja inimkonna vahel võib taandada nelja põhirühma: ressurss, geodünaamiline, geofüüsikaline ja geokeemiline.

Litosfääri ressursside geoökoloogiline funktsioon määrab mineraalsete, orgaaniliste ja orgaaniliste mineraalsete ressursside rolli, litosfääri geoloogilise ruumi elustiku ja inimühiskonna elus. See hõlmab elustiku eluks vajalikke litosfääri maavarasid; inimühiskonnale kui sotsiaalsele struktuurile vajalikud maavarad; geoloogiline ruumiressurss - elustiku, sealhulgas inimese kui bioloogilise liigi ja inimkonna kui sotsiaalse struktuuri asustamiseks ja eksisteerimiseks vajalikud litosfääri pindalalised ja mahulised ressursid. Esimesed kaks aspekti on seotud litosfääri mineraalsete, orgaaniliste ja orgaaniliste mineraalsete ressursside, sealhulgas põhjavee uurimise ja hindamisega. Viimast tüüpi ressursid on tingitud geoloogilise ruumi geoökoloogilisest võimekusest, kattes litosfääri maapinnalähedast osa nii pindalaliselt kui ka mahuliselt. Elustiku, sealhulgas inimese kui bioloogilise liigi eluks vajalikud litosfääri ressursid on esindatud nelja komponendiga: 1) kivimid, mis sisaldavad biofiilse rea elemente - lahustuvad elemendid, mis on organismide jaoks elutähtsad ja mida nimetatakse biogeenseteks elementideks. ; 2) kudjuuriidid - kudüüuride mineraalsed ained, mis on loomade mineraaltoiduks - litofaagid; 3) põhjavesi. Elemente ja nende ühendeid, mis moodustavad biofiilse seeria aluse ja mida elustik vajab suurtes kogustes, nimetatakse makrobiogeenseteks (süsinik, hapnik, lämmastik, vesinik, kaltsium, fosfor, väävel) ja väikestes kogustes mikrobiogeenseteks. Taimede jaoks see Fe, Mn, Cu, Zn, b, Si, Mo, Cl, V, Ca, mis tagavad fotosünteesi, lämmastiku metabolismi ja metaboolse funktsiooni funktsioonid. Loomad vajavad nii loetletud elemente (v.a boor) kui ka seleeni, kroomi, niklit, fluori, joodi ja tina. Vaatamata väikestele kogustele on kõik need elemendid vajalikud biosüsteemide eluks ja elusorganismide biogeokeemiliste funktsioonide täitmiseks. Oluline aspekt Elustiku elulise aktiivsuse mõistmisega on seotud biogeokeemilised tsüklid. Need on suuremal või vähemal määral suletud teed keemiliste elementide ringluseks, mis moodustavad raku protoplasma väliskeskkonnast kehasse ja sisenevad uuesti kehasse. väliskeskkond . Sellises aineringes eristatakse kahte fondi - reservi ja vahetust. Esimene, reeglina mittebioloogiline komponent, on suur mass aeglaselt liikuvaid aineid, teine on kiire vahetus organismide ja nende keskkonna vahel. Selle põhjal eristatakse kahte tüüpi biogeokeemilisi tsükleid: 1) gaasiliste ainete ringlus koos varufondiga atmosfääris ja ookeanis; 2) settetsükkel koos reservfondiga maapõues, mis on geoloogiateaduste õppeaine. See sisaldab selliseid elemente nagu fosfor, raud, väävel jne. Kudüüride mineraalained on taimtoiduliste ja kõigesööjate episoodiline toit, mida nad tarbivad kaks korda aastas, et reguleerida keha soola koostist. Need on peamiselt tseoliidirühma mineraalid. Sellesse maavarade rühma kuuluvad nn "mittetraditsioonilised" mineraalsete toorainete allikad, mille hulka kuuluvad tseoliidid, bentoniidid, polügorskiidid, glaukoniidid, diatomiit. Kõik need on taimede, loomade ja kalade kasvustimulaatorid. Põhjavesi kui elustiku olemasolu alus selgitamist ei vaja. Nagu märkis V. I. Vernadsky, "laseb elusaine endast läbi vaid 7–10 miljoni aasta jooksul sellise koguse vett, mis on ruumalalt ja koguselt võrdne Maailma ookeaniga." Inimühiskonna eluks ja tegevuseks vajalikud maavarad kuuluvad ammenduvate varude kategooriasse ja taastumatute hulka, välja arvatud mage põhjavesi. Neil on inimühiskonna sotsiaal-majanduslikus arengus eriti oluline roll. Tegelikult on maavarad püramiidi aluseks, peegeldades kaasaegse ühiskonna materiaalse baasi arengu sotsiaal-majanduslikke ja geoökoloogilisi probleeme. Need probleemid on omavahel seotud ja määravad kokku litosfääri ressursifunktsiooni (selle maavarade baasi seisundi) rolli kõrge organiseerituse tasemega geosüsteemide toimimises. Praegu kaevandatakse soolestikust umbes 200 tüüpi mineraale, sealhulgas kõik perioodilisuse tabeli elemendid, ja aastane mineraalsete toorainete toodang ulatub umbes 17–18 miljardi tonnini kivimassi aastas. Mõnede majandusteadlaste prognooside kohaselt lõpevad 2050. aastaks paljude mineraalsete tooraineliikide varud ning plii ja tsinki jätkub vaid 21. sajandi alguseni. Põhjavee geoökoloogilise tähtsuse määravad ära nende kasutusmahud ja -suunad. Peamised neist on: olme- ja joogiveevarustus, tehniline veevarustus, maa niisutamine, karjamaade niisutamine, meditsiiniline (mineraalvee kasutamine balneoloogilisel eesmärgil), geotermiline (geotermilise vee kasutamine kütteks ja elektri tootmiseks), tööstuslik (kasutus põhjavesi mitmete kasulike komponentide – joodi, broomi, boori, liitiumi, strontsiumi, lauasoola jne – eraldamiseks. ). Arvestades geoloogilist ruumi kui elustiku asustamiseks ja eksisteerimiseks vajalikku ressurssi, võib väita, et ka siin on selle varud piiratud. Praegu on meie planeedil välja arendatud 56% maapinnast. Litosfääri maa-alust ruumi arendatakse intensiivselt linnapiirkondades ning keskkonnaohtlike (toksiliste ja radioaktiivsete) jäätmete matmis- ja ladustamiskohtades.

Inimmajandustegevuse mõju geoloogilisele keskkonnale suureneb iga aastaga ja muutub üha kontrollimatumaks. Sõltuvalt selliste protsesside manifestatsiooni suurusest eristatakse suuremahulisi (piirkondlikke), lokaalseid (piirkondlikke, piiratud), lineaarseid (külgmisi) ja punktprotsesse. antropogeenne mõju. Aja jooksul võib mõju olla püsiv ja episoodiline. Looduslikes tingimustes on domineerivat mõjutegurit raske välja tuua, enamasti on täheldatud mitme kokkumõju tulemust. Geoloogilisele keskkonnale avaldatava mõju iseloomu järgi eristatakse mõjusid, mis ühelt poolt viivad selle ressursside ammendumiseni (veevõtt veevarustuse vajadusteks, kuivenduse taastamine, kaevandamine jne) ja teiselt poolt. positiivsetele ja negatiivsetele muutustele (varude kunstlik täiendamine, maa niisutamine, üleujutused jne).

Tehnogeense mõju peamised tegurid on järgmised: põllumajandus-, tööstus- ja elamumajandus, kaevandamine, veemajandus, transport. Geoloogilise keskkonna arengu (dünaamika) kulgu (dünaamikat) mõjutavad oluliselt tööstus-elamu- ja kaevandustegurid. Sellise mõju tekitavad maapinna reljeefi muutumine, kivimasside erinevad deformatsioonid, pinnase ja põhjavee keemiline reostus, eksogeensete ja seismotektooniliste protsesside aktiveerumine.

Litosfääri ülaosa tehnogeense mõju mitmesugused tegurid põhjustavad geoloogilise keskkonna loodusliku ökoloogilise seisundi rikkumist või selle komponentide, eelkõige pinnase ja põhjavee saastumist.

Geoloogilise keskkonna häirimine on tingitud füüsilisest (mehaaniline, hüdrodünaamiline jne) mõjust kivimimassidele, mille käigus need deformeeruvad ja aitavad kaasa ebasoodsate, sageli ohtlike nähtuste tekkele. Maavaramaardlate arendamise süsteemide näitel saab aimu sedalaadi peamistest protsessidest ja nähtustest (tabel 6).

Suurte kivimimahtude eemaldamine ja liikumine on tingitud sellest, et mineraalide mahud kaevandatava kivimi masside suhtes on väikesed. Raual ja alumiiniumil on see 15–30%, pliil ja vasel umbes 1%, hõbedal ja tinal 0,01% ning kullal ja plaatinal 0,00001%. Sellega seoses on puistangute mahud muljetavaldavad, mis globaalses mastaabis on maagi mineraalide puhul rohkem kui 1200 km 3, mittemetallide puhul ligikaudu 100 km 3 ja kütuse puhul ligikaudu 300 km 3. Mineraaltoorme avakaevandamine on kaevandamisest keskmiselt 3–4 korda odavam, seega on avakaevandamise osakaal 70%. Keskmiselt süvenevad maailmas avakaevandused 5–10 m aastas, nende maksimaalne sügavus on 500–700 m, puistangute ja jäätmehunnikute kõrgused üle 100 m. Praegu on jäätmehunnikuid kuni 1000–1500 suurtes söebasseinides. Seega lähenevad tehnogeense reljeefi amplituudid 1 km-le. Maavarade avakaevandamisega on häiritud sadu tuhandeid hektareid maad, millele on kujunenud omapärased karjääri-puistangu maastikud. Kaasaegsed tragid töötlevad produktiivsed maardlad kuni 50 m sügavuseni maandusmaardlateks Aastas laienevad tööstuspiirkondade tehnogeensed maastikud 35–40 tuhande hektari võrra.

Vee pumpamine lahtistest kaevudest, mis on sageli vajalik maardlate tekkeks tingimuste loomiseks, põhjustab lahtiste kaevanduste põhjas ja seintes mitmeid keerulisi protsesse.

Mineraalide eraldamiseks on erinevaid viise.

Kaevandatakse maakoore pinnal olevaid või madalas soolestikus olevaid maavarasid. avatud teed . Avakaevandamise meetod on maardlas süvendite tekitamise protsess, mida nimetatakse raieteks või karjäärideks. Selliste raie ja karjääride mõõtmed sõltuvad maardla avarusest ja maavaramaardlate sügavusest. Avatud meetodi abil kaevandatakse peamiselt ehituseks kasutatavat toorainet: lubjakivi, liiv, kriit jms. Avamaal kaevandatakse ka turvast, mõnda liiki kivisütt, samuti raua- ja vasemaaki.

Tahked mineraalid, mis asuvad sügaval maa soolestikus, kaevandatakse kasutades maa-alused kaevanduskonstruktsioonid. Kõige sagedamini kaevandatakse sel viisil kivisütt. Kaevandamismeetodit peetakse selliste ettevõtete töötajate elule kõige ohtlikumaks.

Maast ammutatakse vedelaid ja gaasilisi mineraale spetsiaalsete kaevude puurimisega, kust mineraalid tulevad torude kaudu pinnale. Teatud tüüpi mineraalide kaevandamiseks kasutatakse täiendavaid meetodeid. Näiteks soola eraldamiseks lahustatakse see maa all kaevu veega varustades. Ja toorained, nagu väävel, sulatatakse eelnevalt läbi kaevu juhitava kuuma auru toimel.

Ka mõne värvilise metalli kaevandamisel kasutatakse kaevandusäris vett, täpsemalt põhjaveest pärit lisandeid. Nii kaevandatakse liitiumit – seda leidub põhjavees, kus see lahustub ja leidub mineraalvees ühendite kujul. Samuti võib leida põhjavee ladestusi, millest vaske sadestatakse. Ilmekas näide on Degtyarsky kaevandus Uuralites. Vask lahustub põhjavees bakterite toimel, mis võivad lahustada vaseühendeid väävliga, muutes need vasksulfaadiks.

Selliseid tooraineid nagu germaanium on paljude ekspertide sõnul kasulik eraldada soojuselektrijaamade töötlemisest, täpsemalt nende tuhast.

Igal aastal töötatakse välja uusi viise mineraalide kaevandamiseks. Kaasaegsete tehnoloogiate areng aitab kaasa uute meetodite ja seadmete tekkimisele teatud mineraalide kaevandamiseks.

65. LITOSFÄÄRI ÖKOLOOGILISED FUNKTSIOONID: RESURSS, GEODÜNAAMILISED, GEOFÜÜSILISED JA GEOKEEMILISED

Juba iidsetest aegadest on inimesed õppinud oma vajadusteks kasutama osa litosfääri ja teiste Maa kestade ressurssidest, mis kajastub inimkonna arengu ajalooliste perioodide nimetustes: "kiviaeg", "pronksiaeg", "Rauaaeg". Tänapäeval kasutatakse enam kui 200 erinevat tüüpi ressursse. Kõik Loodusvarad tuleks looduslikest tingimustest selgelt eraldada.

Loodusvarad- need on looduskehad ja -jõud, mida saab tootlike jõudude ja teadmiste teatud arengutasemel kasutada inimühiskonna vajaduste rahuldamiseks materiaalses tegevuses otsese osalemise vormis.

Under mineraalid viitab maapõue mineraalsetele moodustistele, mida saab tõhusalt kasutada inimese majandustegevuses. Mineraalide jaotumine maakoores on allutatud geoloogilistele seadustele. Litosfääri ressursside hulka kuuluvad kütus, maagid ja mittemetallilised mineraalid, aga ka energia sisemine soojus Maa. Seega täidab litosfäär inimkonna jaoks üht kõige olulisemat funktsiooni – ressurssi –, varustades inimest peaaegu kõigi teadaolevate ressurssidega.

Lisaks ressursifunktsioonile täidab litosfäär veel üht oluline funktsioon- geodünaamiline. Geoloogilised protsessid toimuvad Maal pidevalt. Kõik geoloogilised protsessid põhinevad erinevatest allikatest energiat. Sisemiste protsesside allikaks on Maa sees olevate ainete radioaktiivse lagunemise ja gravitatsioonilise diferentseerumise käigus tekkiv soojus.

Erinevad maakoore tektoonilised liikumised on seotud sisemiste protsessidega, luues peamised reljeefi vormid - mäed ja tasandikud, magmatism, maavärinad. Tektoonilised liikumised avalduvad maakoore aeglastes vertikaalvõnkumistes, kivimurdude ja tektooniliste rikete tekkes. Muutused toimuvad pidevalt välimus maa pind litosfääriliste ja maapealsete protsesside mõjul. Me näeme oma silmaga vaid mõnda neist protsessidest. Nende hulka kuuluvad eelkõige sellised ähvardavad nähtused nagu maavärinad ja vulkanism, mis on põhjustatud maasiseste protsesside seismilisest aktiivsusest.

Maakoore keemilise koostise ja füüsikalis-keemiliste omaduste mitmekesisus peitub järgmine funktsioon litosfäär – geofüüsikaline ja geokeemiline. Geoloogiliste ja geokeemiliste andmete järgi 16 km sügavusele keskmine keemiline koostis maakoore kivimid: hapnik - 47%, räni - 27,5%, alumiinium - 8,6%, raud - 5%, kaltsium, naatrium, magneesium ja kaalium - 10,5%, kõik muud elemendid moodustavad umbes 1,5%, sealhulgas titaan - 0,6 %, süsinik - 0,1%, vask - 0,01%, plii - 0,0016%, kuld - 0,0000005%. Ilmselgelt moodustavad esimesed kaheksa elementi peaaegu 99% maakoorest. Selle funktsiooni täitmine litosfääri poolt, mis pole vähem oluline kui eelmised, viib kõige tõhusama majanduslik kasutamine peaaegu kõik litosfääri kihid. Eelkõige on oma koostise ja füüsikalis-keemiliste omaduste poolest kõige väärtuslikum maakoore ülemine õhuke kiht, millel on loomulik viljakus ja mida nimetatakse mullaks.

Litosfääri ökoloogilised funktsioonid. Litosfääri ressursiökoloogilise funktsiooni mõiste, tähendus ja struktuur. Taime ja inimese keskmine keemiline koostis, % kuivainest

Teatage kirjaveast

Tekst saata meie toimetusele:

Teie kommentaar (valikuline):