Ekologiczne funkcje litosfery. Definicja, znaczenie i struktura ekologicznej funkcji zasobów litosfery. Średni skład chemiczny rośliny i człowieka, % suchej masy

20.09.2019

Ludzie w starożytności nauczyli się wykorzystywać niektóre z tych zasobów dla swoich potrzeb, co znalazło swój wyraz w nazwach historycznych okresów rozwoju człowieka:” Era kamienia łupanego"," Epoka brązu", " epoka żelaza”. Obecnie w użyciu jest ponad 200. różnego rodzaju zasoby mineralne. Według symbolicznego wyrażenia akademika A.E. Fersmana (1883-1945), teraz cały układ okresowy Mendelejewa jest złożony u stóp ludzkości.

Minerały to mineralne formacje skorupy ziemskiej, które można z powodzeniem wykorzystać w gospodarce, nagromadzenia minerałów tworzą złoża, a przy dużych obszarach dystrybucji - baseny.

Rozmieszczenie minerałów w skorupie ziemskiej podlega układom geologicznym (tektonicznym) (tab. 7.4).

Minerały paliwowe mają pochodzenie osadowe i zwykle towarzyszą pokrywie starożytnych platform oraz ich wewnętrznych i brzegowych rynien. Tak więc nazwa "basen" dość dokładnie oddaje ich pochodzenie - "basen morski".

Na Globus znanych jest ponad 3,6 tys. węgiel baseny i osady, które łącznie zajmują 15% powierzchni ziemi. Główna część zasobów węgla przypada na Azję, Amerykę Północną i Europę i jest skoncentrowana w dziesięciu największych basenach Chin, USA, Rosji, Indii i Niemiec.

łożysko naftowe i gazowe Przebadano ponad 600 basenów, 450 jest opracowywanych. Łączna pola naftowe sięgają 35 tys.Główne złoża znajdują się na półkuli północnej i są to złoża mezozoiku. Główna część tych zasobów jest również skoncentrowana w niewielkiej liczbie największych akwenów. Arabia Saudyjska, USA, Rosja, Iran.

Kruszec minerały są zwykle ograniczone do fundamentów (tarczy) starożytnych platform, a także do obszarów pofałdowanych. Na takich terenach często tworzą ogromne pasy rudne (metalogeniczne), związane swoim pochodzeniem z głębokimi uskokami w skorupie ziemskiej. Zasoby energii geotermalnej są szczególnie duże w krajach i regionach o zwiększonej aktywności sejsmicznej i wulkanicznej (Islandia, Włochy, Nowa Zelandia, Filipiny, Meksyk, Kamczatka i Północny Kaukaz w Rosji, w Kalifornii w USA).

Dla rozwoju gospodarczego najkorzystniejsze są kombinacje terytorialne (nagromadzenia) minerałów, co ułatwia złożone przetwarzanie surowy materiał.

Wydobycie surowców mineralnych Zamknięte(kopalnia) metoda w skali globalnej realizowana jest w za granicą w Europie, europejska część Rosji, USA, gdzie znajduje się wiele osadów i basenów położonych w górnych warstwach skorupa Ziemska, są już dobrze rozwinięte.

Jeśli minerały występują na głębokości 20-30 m, bardziej opłaca się usunąć górną warstwę skały spychaczem i kopalnią otwarty droga. Na przykład ruda żelaza wydobywana jest w odkrywce w regionie Kurska, węgiel w niektórych złożach na Syberii.

Pod względem rezerw i produkcji wielu bogactw mineralnych Rosja zajmuje jedno z pierwszych miejsc na świecie (gaz, węgiel, ropa, Ruda żelaza, diamenty).

W tabeli. 7.4 pokazuje związek między strukturą skorupy ziemskiej, topografią i rozmieszczeniem minerałów.

Tablica 7,4

Złoża kopalin w zależności od struktury i powrotu odcinka skorupy ziemskiej i ukształtowania terenu

Ukształtowanie terenu	Struktura i wiek części skorupy ziemskiej	charakterystyczne minerały	Przykłady
Równiny	Tarcze platform archaiczno-proterozoicznych	Obfite złoża rudy żelaza	Tarcza Ukrainy, Tarcza Bałtycka Platformy Rosyjskiej
	Płyty starożytnych platform, których pokrywa powstała w czasach paleozoiku i mezozoiku	Ropa, gaz, węgiel, materiały budowlane	Nizina Zachodniosyberyjska, Nizina Rosyjska
Góry	Młode góry pofałdowane w epoce alpejskiej	Rudy polimetaliczne, materiały budowlane	Kaukaz, Alpy
	Zniszczone góry fałdowo-blokowe fałdowania mezozoicznego, hercyńskiego i kaledońskiego	Struktury najbogatsze w minerały: rudy metali żelaznych (żelazo, mangan) i nieżelaznych (chrom, miedź, nikiel, uran, rtęć), plastyki złota, platyny, diamentów	Kazachski mały pagórek
	Odmłodzone góry fałdowania mezozoiku i paleozoiku	Rudy metali żelaznych i nieżelaznych, pierwotne i aluwialne złoża złota, platyny i diamentów	Ural, Appalachy, góry Europy Środkowej
Półka kontynentalna (półka)	ugięcia brzegowe	Olej gazowy	Zatoka Meksykańska
	Zalana część płyt, podestów	Olej gazowy	Zatoka Perska
dno oceanu	równiny otchłani	Guzki żelazowo-manganowe	Dno Morza Północnego

Hydrosfera

Hydrosfera(z greckiego. hydro- woda i sphaira- kula) - powłoka wodna Ziemi, będąca połączeniem oceanów, mórz i zbiorników wód kontynentalnych - rzek, jezior, bagien itp., wód gruntowych, lodowców i pokrywy śnieżnej.

Uważa się, że skorupa wodna Ziemi powstała we wczesnym archainie, czyli około 3800 milionów lat temu. W tym okresie historii Ziemi na naszej planecie ustaliła się temperatura, w której woda mogła znajdować się w dużej mierze w stanie skupienia płynnego.

Woda jako substancja posiada unikalne właściwości, do których należą:

♦ zdolność do rozpuszczania bardzo wielu substancji;

♦ wysoka pojemność cieplna;

♦ przebywanie w stanie ciekłym w zakresie temperatur od 0 do 100 °С;

♦ większa lekkość wody w stanie stałym (lód) niż w stanie ciekłym.

Unikalne właściwości woda pozwalała jej odgrywać ważną rolę w procesach ewolucyjnych zachodzących w powierzchniowych warstwach skorupy ziemskiej, w obiegu materii w przyrodzie oraz była warunkiem powstania i rozwoju życia na Ziemi. Woda zaczyna wypełniać swoje geologiczne i funkcje biologiczne w historii Ziemi po powstaniu hydrosfery.

Hydrosfera składa się z wód powierzchniowych i podziemnych. powierzchnia wody hydrosfery pokrywają 70,8% powierzchnia ziemi. Ich łączna objętość sięga 1370,3 mln km 3, co stanowi 1/800 całkowitej objętości planety, a masę szacuje się na 1,4 x 1018 t. Wody powierzchniowe, czyli wody pokrywające ląd, obejmują Ocean Światowy, kontynentalny zbiorniki na wodę oraz lód kontynentalny. Ocean świata obejmuje wszystkie morza i oceany Ziemi.

Morza i oceany zajmują 3/4 powierzchni lądów, czyli 361,1 mln km2. Większość wód powierzchniowych - 98% - jest skoncentrowana w Oceanie Światowym. Ocean światowy jest warunkowo podzielony na cztery oceany: Atlantyk, Pacyfik, Indyjski i Arktyczny. Wierzą, że nowoczesny poziom ocean powstał około 7000 lat temu. Według badań geologicznych wahania poziomu oceanów w ciągu ostatnich 200 milionów lat nie przekroczyły 100 m.

Woda w oceanach jest słona. Średnia zawartość soli wynosi około 3,5% wagowych lub 35 g/l. Ich skład jakościowy z kationów przeważają: Na +, Mg 2+, K +, Ca 2+, z anionów - Cl-, SO 4 2-, Br -, C0z 2-, F -. Uważa się, że od tego czasu skład soli w oceanach pozostaje niezmienny Epoka paleozoiczna czas początku rozwoju życia na lądzie, czyli około 400 milionów lat.

Kontynentalne zbiorniki wodne są rzeki, jeziora, bagna, zbiorniki wodne. Ich wody stanowią 0,35% całkowitej masy wód powierzchniowych hydrosfery. Niektóre kontynentalne zbiorniki wodne - jeziora - zawierają słona woda. Jeziora te są albo pochodzenia wulkanicznego, albo są izolowanymi pozostałościami starożytnych mórz lub powstały na obszarze grubych złóż rozpuszczalnych soli. Jednak głównie akweny kontynentalne są świeże.

Słodka woda otwartych zbiorników również zawiera sole rozpuszczalne, ale w niewielkiej ilości. W zależności od zawartości rozpuszczonych soli woda słodka dzieli się na miękką i twardą. Im mniej soli rozpuszcza się w wodzie, tym jest bardziej miękka. Najtwardsza słodka woda zawiera nie więcej niż 0,005% wagowo soli, czyli 0,5 g/l.

lód kontynentalny stanowią 1,65% całkowitej masy wód powierzchniowych hydrosfery, 99% lodu znajduje się na Antarktydzie i Grenlandii. waga całkowitaśnieg i lód na Ziemi szacuje się na 0,0004% masy naszej planety. To wystarczy, aby pokryć całą powierzchnię planety warstwą lodu o grubości 53 m. Według obliczeń, jeśli ta masa się stopi, to poziom oceanu podniesie się o 64 m.

Skład chemiczny wód powierzchniowych hydrosfery jest w przybliżeniu równy składowi średniemu woda morska. Spośród pierwiastków chemicznych przeważa tlen (85,8%) i wodór (10,7%). Wody powierzchniowe zawierają znaczne ilości chloru (1,9%) i sodu (1,1%). Odnotowuje się znacznie wyższą niż w skorupie ziemskiej zawartość siarki i bromu.

Hydrosfera wód gruntowych zawierają główne źródło wody słodkiej: Zakłada się, że całkowita objętość wód gruntowych wynosi około 28,5 miliarda km 3. To prawie 15 razy więcej niż w oceanach. Uważa się, że to wody gruntowe są głównym zbiornikiem, który uzupełnia wszystkie zbiorniki wód powierzchniowych. Podziemną hydrosferę można podzielić na pięć stref.

Kriozon. Obszar lodu. Strefa obejmuje regiony polarne. Jej miąższość szacuje się na 1 km.

strefa ciekłej wody. Obejmuje prawie całą skorupę ziemską.

Strefa wody parowej ograniczone do głębokości 160 km. Uważa się, że woda w tej strefie ma temperaturę od 450°C do 700°C i jest pod ciśnieniem do 5 GPa 1 .

Poniżej, na głębokości do 270 km, znajduje się strefa monomerycznych cząsteczek wody. Obejmuje warstwy wody o temperaturze od 700 °C do 1000 °C i ciśnieniu do 10 GPa.

Strefa gęstej wody rozciąga się przypuszczalnie do głębokości 3000 km i otacza cały płaszcz Ziemi. Temperatura wody w tej strefie szacowana jest w przedziale od 1000° do 400°C, a ciśnienie do 120 GPa. Woda w takich warunkach jest całkowicie zjonizowana.

Hydrosfera Ziemi pełni ważne funkcje: reguluje temperaturę planety, zapewnia obieg substancji, jest integralną częścią biosfery.

Bezpośredni wpływ na regulacja temperatury powierzchniowych warstw Ziemi hydrosfera zapewnia dzięki jednemu ważne właściwości woda - wysoka pojemność cieplna. Z tego powodu wody powierzchniowe akumulują energię słoneczną, a następnie powoli uwalniają ją do otaczającej przestrzeni. Wyrównanie temperatury na powierzchni Ziemi następuje wyłącznie dzięki obiegowi wody. Dodatkowo śnieg i lód mają bardzo wysoki współczynnik odbicia

zdolność: przekracza średnią dla powierzchni ziemi o 30%, dlatego na biegunach różnica między energią pochłoniętą a wypromieniowaną jest zawsze ujemna, to znaczy energia pochłonięta przez powierzchnię jest mniejsza niż wyemitowana. Tak zachodzi termoregulacja planety.

Bezpieczeństwo Jazda rowerem to kolejna ważna funkcja hydrosfery.

Hydrosfera jest w ciągłej interakcji z atmosferą, skorupą ziemską i biosferą. Woda hydrosfery sama w sobie rozpuszcza powietrze, koncentrując tlen, który jest dalej wykorzystywany przez żywe organizmy wodne. Dwutlenek węgla w powietrzu, który powstaje głównie w wyniku oddychania organizmów żywych, spalania paliw i erupcji wulkanów, ma wysoką rozpuszczalność w wodzie i kumuluje się w hydrosferze. Hydrosfera rozpuszcza również w sobie ciężkie gazy obojętne - ksenon i krypton, których zawartość w wodzie jest wyższa niż w powietrzu.

Wody hydrosfery parując przedostają się do atmosfery i opadają w postaci opadów, które wnikają w skały, niszcząc je. Więc woda bierze udział w procesach zwietrzenieskały. Rozbierane są fragmenty skał wody płynące do rzek, a następnie do mórz i oceanów lub do zamkniętych zbiorników kontynentalnych i stopniowo osadzają się na dnie. Osady te zamieniają się następnie w skały osadowe.

Uważa się, że główne kationy wody morskiej - kationy sodu, magnezu, potasu, wapnia - powstały w wyniku wietrzenia skał i późniejszego usuwania produktów wietrzenia przez rzeki do morza. Najważniejsze aniony wody morskiej - aniony chloru, bromu, fluoru, jonu siarczanowego i węglanowego, prawdopodobnie pochodzą z atmosfery i są związane z aktywnością wulkaniczną.

Część soli rozpuszczalnych jest systematycznie usuwana ze składu hydrosfery poprzez ich wytrącanie. Na przykład, gdy rozpuszczone w wodzie jony węglanowe oddziałują z kationami wapnia i magnezu, powstają nierozpuszczalne sole, które opadają na dno w postaci węglanowych skał osadowych. Ważną rolę w wytrącaniu niektórych soli odgrywają organizmy zamieszkujące hydrosferę. Wydobywają poszczególne kationy i aniony z wody morskiej, koncentrując je w swoich szkieletach i muszlach w postaci węglanów, krzemianów, fosforanów i innych związków. Po śmierci organizmów gromadzą się ich twarde skorupy dno morskie i tworzą grube warstwy wapieni, fosforytów i różnych skał krzemionkowych. Zdecydowana większość skał osadowych i tak cennych minerałów jak ropa, węgiel, boksyt, różne sole itp. powstała w przeszłości okresy geologiczne w różnych zbiornikach hydrosfery. Ustalono, że nawet najstarsze skały, których wiek absolutny sięga około 1,8 miliarda lat, to silnie zmienione osady powstałe w środowisko wodne. Woda jest również wykorzystywana w procesie fotosyntezy, która wytwarza materia organiczna i tlen.

Około 3500 milionów lat temu życie na Ziemi powstało w hydrosferze. Ewolucja organizmów trwała wyłącznie w środowisku wodnym aż do początku ery paleozoicznej, kiedy to około 400 milionów lat temu rozpoczęła się stopniowa migracja organizmów zwierzęcych i roślinnych na ląd. Pod tym względem hydrosfera jest uważana za składnik biosfery. (biosfera - sfera życia, obszar zamieszkany przez organizmy żywe).

Żywe organizmy są niezwykle nierównomiernie rozmieszczone w hydrosferze. Na liczbę i różnorodność organizmów żywych w niektórych obszarach wód powierzchniowych wpływa wiele czynników, w tym zespół czynników środowiskowych: temperatura, zasolenie wody, oświetlenie i ciśnienie. Wraz ze wzrostem głębokości zwiększa się ograniczający efekt oświetlenia i nacisku: ilość wpadającego światła gwałtownie spada, a ciśnienie, przeciwnie, staje się bardzo wysokie. Tak więc w morzach i oceanach zaludnione są głównie strefy przybrzeżne, czyli strefy nie głębsze niż 200 m, najbardziej nagrzane promieniami słonecznymi.

Opisując funkcje hydrosfery na naszej planecie, V. I. Vernadsky zauważył: „Woda określa i tworzy całą biosferę. Tworzy główne cechy skorupy ziemskiej, aż do powłoki magmowej.

Atmosfera

Atmosfera(z greckiego. atmosfera- para, parowanie i sphaira- piłka) - skorupa Ziemi, składająca się z powietrza.

Część powietrze zawiera szereg zawieszonych w nich gazów i cząstek stałych i płynnych zanieczyszczeń - aerozoli. Masę atmosfery szacuje się na 5,157 x 10 15 t. Słup powietrza wywiera nacisk na powierzchnię Ziemi: średnie ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza wynosi 1013,25 hPa, czyli 760 mm Hg. Sztuka. Ciśnienie 760 mm Hg. Sztuka. przyrównane do jednostki ciśnienia poza systemem - 1 atmosfera (1 atm.). Średnia temperatura powietrza przy powierzchni Ziemi - 15°C, natomiast temperatura waha się od około 57°C na subtropikalnych pustyniach do 89°C na Antarktydzie.

Atmosfera nie jest jednolita. Istnieją następujące warstwy atmosfery: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera oraz egzosfera, które różnią się cechami rozkładu temperatury, gęstością powietrza i niektórymi innymi parametrami. Obszary atmosfery, które zajmują pośrednią pozycję między tymi warstwami, są odpowiednio nazywane tropopauza, stratopauza oraz mezopauza.

Troposfera - dolna warstwa atmosfery o wysokości 8-10 km na szerokościach polarnych i do 16-18 km w tropikach. Troposfera charakteryzuje się spadkiem temperatury powietrza wraz z wysokością – wraz z odległością od powierzchni Ziemi na każdy kilometr temperatura spada o około 6°C. Gęstość powietrza gwałtownie spada. Około 80% całkowitej masy atmosfery koncentruje się w troposferze.

Stratosfera położone na wysokościach średnio od 10-15 km do 50-55 km od powierzchni Ziemi. Stratosfera charakteryzuje się wzrostem temperatury wraz z wysokością. Wzrost temperatury wynika z absorpcji krótkofalowego promieniowania słonecznego, głównie UV (ultrafioletowego), przez ozon w tej warstwie atmosfery. Jednocześnie w dolnej części stratosfery, do poziomu około 20 km, temperatura zmienia się nieznacznie wraz z wysokością, a nawet może nieznacznie spadać. Wyżej temperatura zaczyna rosnąć - początkowo powoli, ale z poziomu 34-36 km znacznie szybciej. W górnej części stratosfery na wysokości 50-55 km temperatura dochodzi do 260-270 K.

Mezosfera- warstwa atmosfery, położona na wysokości 55-85 km. W mezosferze temperatura powietrza spada wraz ze wzrostem wysokości - od około 270 K na dolnej granicy do 200 K na górnej granicy.

Termosfera Rozciąga się na wysokości od około 85 km do 250 km od powierzchni Ziemi i charakteryzuje się szybkim wzrostem temperatury powietrza, osiągając 800-1200 K na wysokości 250 km. meteory zwalniają i wypalają się tutaj. W ten sposób termosfera pełni funkcję ochronnej warstwy Ziemi.

Nad troposferą jest egzosfera, którego górna granica jest warunkowa i jest oznaczona wysokością około 1000 km nad powierzchnią Ziemi. Z egzosfery gazy atmosferyczne są rozpraszane w przestrzeni światowej. Następuje więc stopniowe przejście od atmosfery do przestrzeni międzyplanetarnej.

Powietrze atmosferyczne w pobliżu powierzchni Ziemi składa się z różnych gazów, głównie azotu (78,1% objętości) i tlenu (20,9% objętości). W skład powietrza w niewielkiej ilości wchodzą również następujące gazy: argon, dwutlenek węgla, hel, ozon, radon, para wodna. Ponadto powietrze może zawierać różne składniki zmienne: tlenki azotu, amoniak itp.

Oprócz gazów powietrze zawiera aerozol atmosferyczny, czyli bardzo drobne cząstki stałe i płynne zawieszone w powietrzu. Aerozol powstaje podczas życia organizmów, działalność gospodarcza człowieka, erupcje wulkanów, unoszenie się pyłu z powierzchni planety i pyłu kosmicznego przedostającego się do górnych warstw atmosfery.

Skład powietrza atmosferycznego do wysokości około 100 km jest na ogół stały w czasie i jednorodny w różnych regionach Ziemi. Jednocześnie zawartość zmiennych składników gazowych i aerozoli nie jest taka sama. Powyżej 100-110 km następuje częściowy rozpad cząsteczek tlenu, dwutlenku węgla i wody. Na wysokości około 1000 km zaczynają dominować lekkie gazy - hel i wodór, a jeszcze wyżej atmosfera ziemska stopniowo zamienia się w gaz międzyplanetarny.

para wodna- ważny składnik powietrze. Do atmosfery przedostaje się poprzez parowanie z powierzchni, wody i wilgotnej gleby, a także poprzez transpirację przez rośliny. Względna zawartość pary wodnej w powietrzu waha się w pobliżu powierzchni Ziemi od 2,6% w tropikach do 0,2% na szerokościach polarnych. Wraz z odległością od powierzchni Ziemi ilość pary wodnej w powietrzu atmosferycznym gwałtownie spada, a już na wysokości 1,5-2 km zmniejsza się o połowę. W troposferze wraz ze spadkiem temperatury dochodzi do kondensacji pary wodnej. Gdy para wodna skrapla się, tworzą się chmury, z których opad atmosferyczny w postaci deszczu, śniegu, gradu. Ilość opadów, które spadają na Ziemię, jest równa ilości parującej z powierzchni. Krainy wodne. Nadmiar pary wodnej nad oceanami jest przenoszony na kontynenty przez prądy powietrzne. Ilość pary wodnej transportowanej w atmosferze z oceanów na kontynenty jest równa objętości rzeki wpływającej do oceanów.

Ozon 90% koncentruje się w stratosferze, reszta w troposferze. Ozon pochłania promieniowanie UV ze Słońca, co ma negatywny wpływ na organizmy żywe. Obszary o niskim poziomie ozonu w atmosferze nazywane są dziury ozonowe.

Największe wahania grubości warstwy ozonowej obserwuje się na dużych szerokościach geograficznych, więc prawdopodobieństwo dziur ozonowych w obszarach blisko biegunów jest większe niż na równiku.

Dwutlenek węgla wchodzi do atmosfery w dużych ilościach. Jest stale uwalniany w wyniku oddychania organizmów, spalania, erupcji wulkanicznych i innych procesów zachodzących na Ziemi. Jednak zawartość dwutlenku węgla w powietrzu jest niska, ponieważ większość jest rozpuszczona w wodach hydrosfery. Niemniej jednak zauważa się, że w ciągu ostatnich 200 lat zawartość dwutlenku węgla w atmosferze wzrosła o 35%. Przyczyną tak znacznego wzrostu jest aktywna działalność gospodarcza człowieka.

Głównym źródłem ciepła dla atmosfery jest powierzchnia Ziemi. Powietrze atmosferyczne wystarczająco dobrze przechodzi na powierzchnię ziemi promienie słoneczne. Promieniowanie słoneczne wnikające do Ziemi jest częściowo pochłaniane przez atmosferę - głównie przez parę wodną i ozon, ale zdecydowana większość dociera do powierzchni Ziemi.

Całkowite promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi jest od niej częściowo odbijane. Ilość odbicia zależy od współczynnika odbicia określonego obszaru powierzchni ziemi, tzw. albedo.Średnie albedo Ziemi wynosi około 30%, podczas gdy różnica między wartością albedo wynosi od 7-9% dla czarnoziemu do 90% dla świeżo opadłego śniegu. Po podgrzaniu powierzchnia ziemi uwalnia promienie cieplne do atmosfery i ogrzewa jej dolne warstwy. Oprócz głównego źródła energii cieplnej atmosfery - ciepła powierzchni ziemi; ciepło przedostaje się do atmosfery w wyniku kondensacji pary wodnej, a także w wyniku absorpcji bezpośredniej Promieniowanie słoneczne.

Nierównomierne nagrzewanie się atmosfery w różnych rejonach Ziemi powoduje nierównomierny rozkład ciśnienia, co prowadzi do przemieszczeń masy powietrza wzdłuż powierzchni ziemi. Masy powietrza przemieszczają się z obszarów wysokiego ciśnienia do obszarów niskiego ciśnienia. Ten ruch mas powietrza nazywa się wiatr. W określonych warunkach prędkość wiatru może być bardzo duża, do 30 m/s lub więcej (ponad 30 m/s – już Huragan).

Stan dolnej warstwy atmosfery w danym miejscu i czasie nazywamy pogoda. Pogoda charakteryzuje się temperaturą powietrza, opadami, siłą i kierunkiem wiatru, zachmurzeniem, wilgotnością powietrza i ciśnienie atmosferyczne. Pogoda zależy od warunków cyrkulacji atmosferycznej i Lokalizacja geograficzna teren. Jest najbardziej stabilny w tropikach i najbardziej zmienny na średnich i wysokich szerokościach geograficznych. Charakter pogody, jej sezonowa dynamika zależy od klimat na tym terytorium.

Pod, klimat rozumiane są jako najczęściej powtarzające się cechy pogodowe dla danego obszaru, które utrzymują się przez długi czas. Są to cechy uśrednione na przestrzeni 100 lat - temperatura, ciśnienie, opady itp. Pojęcie klimatu (od grecki, klima- stok) powstał w Starożytna Grecja. Już wtedy rozumiano, że pogoda zależy od kąta, pod jakim promienie słoneczne uderzają w powierzchnię ziemi. Wiodącym warunkiem ustanowienia określonego klimatu na danym terenie jest ilość energii na jednostkę powierzchni. Zależy to od całkowitego promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię Ziemi oraz od albedo tej powierzchni. Tak więc w rejonie równika iw pobliżu biegunów temperatura zmienia się nieznacznie w ciągu roku, aw regionach podzwrotnikowych i na średnich szerokościach geograficznych roczna amplituda temperatury może osiągnąć 65 °C. Główne procesy kształtujące klimat to wymiana ciepła, wymiana wilgoci i cyrkulacja atmosferyczna. Wszystkie te procesy mają jedno źródło energii – Słońce.

Atmosfera jest warunkiem sine qua non wszystkich form życia. Najwyższa wartość do życia organizmów mają następujące gazy wchodzące w skład powietrza: tlen, azot, para wodna, dwutlenek węgla, ozon. Tlen jest niezbędny do oddychania przez zdecydowaną większość żywych organizmów. Azot, przyswajany z powietrza przez niektóre mikroorganizmy, jest niezbędny do mineralnego odżywiania roślin. Źródłem wody na lądzie jest para wodna kondensująca i wytrącająca się w postaci opadów atmosferycznych. Materiałem wyjściowym do procesu fotosyntezy jest dwutlenek węgla. Ozon pochłania twarde promieniowanie UV, szkodliwe dla organizmów.

Zakłada się, że współczesna atmosfera ma pochodzenie wtórne: powstała po zakończeniu formowania się planety około 4,5 miliarda lat temu z gazów uwalnianych przez stałe powłoki Ziemi. W trakcie historia geologiczna Ziemska atmosfera wpłynęła różne czynniki uległa znaczącym zmianom w swoim składzie.

Rozwój atmosfery uzależniony jest od procesów geologicznych i geochemicznych zachodzących na Ziemi. Po pojawieniu się życia na naszej planecie, czyli około 3,5 miliarda lat temu, organizmy żywe zaczęły mieć istotny wpływ na rozwój atmosfery. Znaczna część gazów - azot, dwutlenek węgla, para wodna - powstała w wyniku erupcji wulkanicznych. Tlen pojawił się około 2 miliardów lat temu w wyniku aktywności organizmów fotosyntetycznych, które pierwotnie powstały w wodach powierzchniowych oceanu.

W ostatnich latach zauważalne są zmiany w atmosferze związanej z aktywną działalnością gospodarczą człowieka. Tak więc, zgodnie z obserwacjami, w ciągu ostatnich 200 lat nastąpił znaczny wzrost stężenia gazów cieplarnianych: zawartość dwutlenku węgla wzrosła 1,35 razy, metanu - 2,5 razy. Zawartość wielu innych zmiennych składników w składzie powietrza znacznie wzrosła.

Zachodzące zmiany stanu atmosfery – wzrost stężenia gazów cieplarnianych, dziury ozonowe, zanieczyszczenie powietrza – mają charakter globalny problemy środowiskowe nowoczesność.

Ludzie w starożytności nauczyli się wykorzystywać niektóre z tych zasobów dla swoich potrzeb, co znalazło swój wyraz w nazwach historycznych okresów rozwoju człowieka: „epoka kamienia”, „epoka brązu”, „epoka żelaza”. Obecnie wykorzystuje się ponad 200 różnych rodzajów surowców mineralnych. Zgodnie z figuratywnym wyrażeniem akademika A.E. Fersmana (1883–1945), teraz cały układ okresowy Mendelejewa został złożony u stóp ludzkości.

Minerały to mineralne formacje skorupy ziemskiej, które można z powodzeniem wykorzystać w gospodarce, nagromadzenia minerałów tworzą złoża, a przy dużych obszarach dystrybucji - baseny.

Rozmieszczenie minerałów w skorupie ziemskiej podlega układom geologicznym (tektonicznym) (tab. 7.4).

Ponad 3600 jest znanych na całym świecie. węgiel baseny i osady, które łącznie zajmują 15% powierzchni ziemi. Większość zasobów węgla znajduje się w Azji, Ameryka północna i Europie i jest skoncentrowany w dziesięciu największych basenach Chin, USA, Rosji, Indii, Niemiec.

łożysko naftowe i gazowe Zbadanych zostało ponad 600 basenów, w trakcie zagospodarowania jest 450. Łączna liczba pól naftowych sięga 35 tysięcy.Główne złoża znajdują się na półkuli północnej i są to złoża mezozoiczne. Główna część tych zasobów jest również skoncentrowana w niewielkiej liczbie największych basenów Arabii Saudyjskiej, USA, Rosji i Iranu.

Dla rozwoju gospodarczego najkorzystniejsze są kombinacje terytorialne (nagromadzenia) minerałów, które ułatwiają kompleksową obróbkę surowców.

Wydobycie surowców mineralnych Zamknięte(kopalniana) metoda w skali globalnej realizowana jest w obcej Europie, europejskiej części Rosji, USA, gdzie wiele złóż i basenów położonych w górnych warstwach skorupy ziemskiej jest już silnie zagospodarowanych.

Jeśli minerały występują na głębokości 20–30 m, bardziej opłaca się usunąć górną warstwę skał za pomocą spychacza i kopalni otwarty droga. Na przykład ruda żelaza wydobywana jest w odkrywce w regionie Kurska, węgiel w niektórych złożach na Syberii.

Pod względem zasobów i produkcji wielu bogactw mineralnych Rosja zajmuje jedno z pierwszych miejsc na świecie (gaz, węgiel, ropa naftowa, ruda żelaza, diamenty).

W tabeli. 7.4 pokazuje związek między strukturą skorupy ziemskiej, topografią i rozmieszczeniem minerałów.

Tabela 7.4

Złoża kopalin w zależności od struktury i powrotu odcinka skorupy ziemskiej i ukształtowania terenu

Hydrosfera

Hydrosfera(z greckiego. hydro- woda i sphaira- kula) - powłoka wodna Ziemi, będąca połączeniem oceanów, mórz i zbiorników wód kontynentalnych - rzek, jezior, bagien itp., wód gruntowych, lodowców i pokrywy śnieżnej.

Woda jako substancja posiada unikalne właściwości, do których należą:

♦ zdolność do rozpuszczania bardzo wielu substancji;

♦ wysoka pojemność cieplna;

♦ przebywanie w stanie ciekłym w zakresie temperatur od 0 do 100°C;

♦ większa lekkość wody w stanie stałym (lód) niż w stanie ciekłym.

Unikalne właściwości wody pozwoliły jej odgrywać ważną rolę w procesach ewolucyjnych zachodzących w powierzchniowych warstwach skorupy ziemskiej, w obiegu materii w przyrodzie oraz być warunkiem powstania i rozwoju życia na Ziemi. Woda zaczyna pełnić swoje geologiczne i biologiczne funkcje w historii Ziemi po utworzeniu hydrosfery.

Hydrosfera składa się z wód powierzchniowych i podziemnych. powierzchnia wody hydrosfery pokrywają 70,8% powierzchni Ziemi. Ich łączna objętość sięga 1370,3 mln km 3, co stanowi 1/800 całkowitej objętości planety, a masę szacuje się na 1,4 h 1018 t. Wody powierzchniowe, czyli wody pokrywające ląd, obejmują Ocean Światowy, wody kontynentalne baseny i lód kontynentalny.

Ocean świata obejmuje wszystkie morza i oceany Ziemi.

Morza i oceany zajmują 3/4 powierzchni lądów, czyli 361,1 mln km2. Większość wód powierzchniowych koncentruje się w Oceanie Światowym - 98%. Ocean światowy jest warunkowo podzielony na cztery oceany: Atlantyk, Pacyfik, Indyjski i Arktyczny. Uważa się, że obecny poziom oceanu został ustalony około 7000 lat temu. Według badań geologicznych wahania poziomu oceanów w ciągu ostatnich 200 milionów lat nie przekroczyły 100 m.

Woda w oceanach jest słona. Średnia zawartość soli wynosi około 3,5% wagowych lub 35 g/l. Ich skład jakościowy jest następujący: w kationach dominują Na+, Mg 2+, K+, Ca 2+, aniony - Cl -, SO 4 2-, Br -, CO 3 2-, F -. Uważa się, że skład soli w oceanach pozostaje niezmienny od czasów paleozoiku - czasu, kiedy na lądzie zaczęło rozwijać się życie, czyli przez około 400 milionów lat.

Kontynentalne zbiorniki wodne są rzeki, jeziora, bagna, zbiorniki wodne. Ich wody stanowią 0,35% całkowitej masy wód powierzchniowych hydrosfery. Niektóre zbiorniki kontynentalne - jeziora - zawierają słoną wodę. Te jeziora mają albo pochodzenie wulkaniczne, albo reprezentują izolowane pozostałości starożytnych mórz, albo powstały na obszarze potężnych złóż rozpuszczalnych soli. Jednak głównie akweny kontynentalne są świeże.

lód kontynentalny stanowią 1,65% całkowitej masy wód powierzchniowych hydrosfery, 99% lodu znajduje się na Antarktydzie i Grenlandii. Całkowita masa śniegu i lodu na Ziemi szacowana jest na 0,0004% masy naszej planety. To wystarczy, aby pokryć całą powierzchnię planety warstwą lodu o grubości 53 m. Według obliczeń, jeśli ta masa się stopi, to poziom oceanu podniesie się o 64 m.

Skład chemiczny wód powierzchniowych hydrosfery jest w przybliżeniu równy średniemu składowi wody morskiej. Spośród pierwiastków chemicznych przeważa tlen (85,8%) i wodór (10,7%). Wody powierzchniowe zawierają znaczną ilość chloru (1,9%) i sodu (1,1%). Odnotowuje się znacznie wyższą niż w skorupie ziemskiej zawartość siarki i bromu.

Hydrosfera wód gruntowych zawierać główny zapas świeża woda. Przyjmuje się, że całkowita objętość wód gruntowych wynosi około 28,5 mld km 3. To prawie 15 razy więcej niż w oceanach. Uważa się, że to wody gruntowe są głównym zbiornikiem, który uzupełnia wszystkie zbiorniki wód powierzchniowych. Podziemną hydrosferę można podzielić na pięć stref.

Kriozon. Obszar lodu. Strefa obejmuje regiony polarne. Jej miąższość szacuje się na 1 km.

strefa ciekłej wody. Obejmuje prawie całą skorupę ziemską.

Strefa wody parowej ograniczone do głębokości 160 km. Uważa się, że woda w tej strefie ma temperaturę od 450°C do 700°C i jest pod ciśnieniem do 5 GPa.

Poniżej, na głębokości do 270 km, znajduje się strefa monomerycznych cząsteczek wody. Pokrywa warstwy wody o temperaturze od 700 °C do 1000 °C i ciśnieniu do 10 GPa.

Hydrosfera Ziemi pełni ważne funkcje: reguluje temperaturę planety, zapewnia obieg substancji, jest integralną częścią biosfery.

Bezpośredni wpływ na regulacja temperatury Warstwy powierzchniowe Ziemi zapewnia hydrosfera ze względu na jedną z ważnych właściwości wody - wysoką pojemność cieplną. Z tego powodu wody powierzchniowe akumulują energię słoneczną, a następnie powoli uwalniają ją do otaczającej przestrzeni. Wyrównanie temperatury na powierzchni Ziemi następuje wyłącznie dzięki obiegowi wody. Ponadto śnieg i lód mają bardzo wysoki współczynnik odbicia: przekracza on średnią dla powierzchni ziemi o 30%. Dlatego na biegunach różnica między energią pochłoniętą a wyemitowaną jest zawsze ujemna, to znaczy energia pochłonięta przez powierzchnię jest mniejsza niż energia wyemitowana. Tak zachodzi termoregulacja planety.

Bezpieczeństwo Jazda rowerem to kolejna ważna funkcja hydrosfery.

Wody hydrosfery parując przedostają się do atmosfery i opadają w postaci opadów, które wnikają w skały, niszcząc je. Więc woda bierze udział w procesach zwietrzenie skały. Fragmenty skał przenoszone są przez płynące wody do rzek, a następnie do mórz i oceanów lub do zamkniętych zbiorników kontynentalnych i stopniowo osadzają się na dnie. Osady te zamieniają się następnie w skały osadowe.

Część soli rozpuszczalnych jest systematycznie usuwana ze składu hydrosfery poprzez ich wytrącanie. Na przykład, gdy rozpuszczone w wodzie jony węglanowe oddziałują z kationami wapnia i magnezu, powstają nierozpuszczalne sole, które opadają na dno w postaci węglanowych skał osadowych. Ważną rolę w wytrącaniu niektórych soli odgrywają organizmy zamieszkujące hydrosferę. Wydobywają poszczególne kationy i aniony z wody morskiej, koncentrując je w swoich szkieletach i muszlach w postaci węglanów, krzemianów, fosforanów i innych związków. Po śmierci organizmów ich twarde skorupy gromadzą się na dnie morskim i tworzą grube warstwy wapieni, fosforytów i różnych skał krzemionkowych. Zdecydowana większość skał osadowych i tak cennych minerałów jak ropa, węgiel, boksyty, różne sole itp. powstała w minionych okresach geologicznych w różnych zbiornikach hydrosfery. Ustalono, że nawet najstarsze skały, których wiek bezwzględny sięga około 1,8 miliarda lat, to silnie zmienione osady powstałe w środowisku wodnym. Woda jest również wykorzystywana w procesie fotosyntezy, w wyniku której powstaje materia organiczna i tlen.

Około 3500 milionów lat temu życie na Ziemi powstało w hydrosferze. Ewolucja organizmów trwała wyłącznie w środowisku wodnym aż do początku ery paleozoicznej, kiedy to około 400 milionów lat temu rozpoczęła się stopniowa migracja organizmów zwierzęcych i roślinnych na ląd. Pod tym względem hydrosfera jest uważana za składnik biosfery. (biosfera- sfera życia, obszar, w którym żyją organizmy żywe).

Opisując funkcje hydrosfery na naszej planecie, V. I. Vernadsky zauważył: „Woda określa i tworzy całą biosferę. Tworzy główne cechy skorupy ziemskiej, aż do powłoki magmowej.

Atmosfera

Atmosfera(z greckiego. atmosfera para, parowanie i sphaira- piłka) - skorupa Ziemi, składająca się z powietrza.

Część powietrze zawiera szereg zawieszonych w nich gazów i cząstek stałych i płynnych zanieczyszczeń - aerozoli. Masę atmosfery szacuje się na 5,157 × 10 15 t. Słup powietrza wywiera nacisk na powierzchnię Ziemi: średnie ciśnienie atmosferyczne na poziomie morza wynosi 1013,25 hPa, czyli 760 mm Hg. Sztuka. Ciśnienie 760 mm Hg. Sztuka. przyrównane do jednostki ciśnienia poza systemem - 1 atmosfera (1 atm.). Średnia temperatura powietrza na powierzchni Ziemi wynosi 15°C, a temperatury wahają się od około 57°C na subtropikalnych pustyniach do -89°C na Antarktydzie.

Troposfera- dolna warstwa atmosfery o wysokości 8-10 km na szerokościach polarnych i do 16-18 km w tropikach. Troposfera charakteryzuje się spadkiem temperatury powietrza wraz z wysokością – wraz z odległością od powierzchni Ziemi na każdy kilometr temperatura spada o około 6°C. Gęstość powietrza gwałtownie spada. Około 80% całkowitej masy atmosfery koncentruje się w troposferze.

Stratosfera położonych na wysokościach przeciętnie od 10–15 km do 50–55 km od powierzchni Ziemi. Stratosfera charakteryzuje się wzrostem temperatury wraz z wysokością. Wzrost temperatury wynika z absorpcji krótkofalowego promieniowania słonecznego, głównie UV (ultrafioletowego), przez ozon w tej warstwie atmosfery. Jednocześnie w dolnej części stratosfery, do poziomu około 20 km, temperatura zmienia się nieznacznie wraz z wysokością, a nawet może nieznacznie spadać. Wyżej temperatura zaczyna rosnąć, początkowo powoli, ale znacznie szybciej od poziomu 34–36 km. W górnej części stratosfery, na wysokości 50–55 km, temperatura dochodzi do 260270 K.

Mezosfera- warstwa atmosfery położona na wysokości 55–85 km. W mezosferze temperatura powietrza spada wraz ze wzrostem wysokości, od około 270 K na dolnej granicy do 200 K na górnej granicy.

Oprócz gazów powietrze zawiera aerozol atmosferyczny, czyli bardzo drobne cząstki stałe i płynne zawieszone w powietrzu. Aerozol powstaje w wyniku życiowej aktywności organizmów, działalności gospodarczej człowieka, erupcji wulkanicznych, wznoszenia się pyłu z powierzchni planety iz pyłu kosmicznego, który przedostaje się do górnych warstw atmosfery.

Skład powietrza atmosferycznego do wysokości około 100 km jest na ogół stały w czasie i jednorodny w różnych rejonach Ziemi. Jednocześnie zawartość zmiennych składników gazowych i aerozoli nie jest taka sama. Powyżej 100-110 km cząsteczki tlenu, dwutlenku węgla i wody ulegają częściowemu rozkładowi. Na wysokości około 1000 km zaczynają dominować lekkie gazy - hel i wodór, a jeszcze wyżej atmosfera ziemska stopniowo zamienia się w gaz międzyplanetarny.

para wodna jest ważnym składnikiem powietrza. Do atmosfery przedostaje się poprzez parowanie z powierzchni wody i wilgotnej gleby, a także transpirację przez rośliny. Względna zawartość pary wodnej w powietrzu waha się w pobliżu powierzchni Ziemi od 2,6% w tropikach do 0,2% na szerokościach polarnych. Wraz z odległością od powierzchni Ziemi ilość pary wodnej w powietrzu atmosferycznym gwałtownie spada, a już na wysokości 1,5–2 km zmniejsza się o połowę. W troposferze wraz ze spadkiem temperatury dochodzi do kondensacji pary wodnej. Kiedy para wodna skrapla się, tworzą się chmury, z których spadają opady w postaci deszczu, śniegu, gradu. Ilość opadów, które spadają na Ziemię jest równa ilości wody wyparowanej z powierzchni Ziemi. Nadmiar pary wodnej nad oceanami jest przenoszony na kontynenty przez prądy powietrzne. Ilość pary wodnej transportowanej w atmosferze z oceanów na kontynenty jest równa objętości rzeki wpływającej do oceanów.

Głównym źródłem ciepła dla atmosfery jest powierzchnia Ziemi. Powietrze atmosferyczne dość dobrze przepuszcza promienie słoneczne na powierzchnię ziemi. Promieniowanie słoneczne wnikające do Ziemi jest częściowo pochłaniane przez atmosferę - głównie przez parę wodną i ozon, ale zdecydowana większość dociera do powierzchni ziemi.

Całkowite promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni Ziemi jest od niej częściowo odbijane. Ilość odbicia zależy od współczynnika odbicia określonego obszaru powierzchni ziemi, tzw. albedo.Średnie albedo Ziemi wynosi około 30%, natomiast różnica między wartościami albedo wynosi od 7–9% dla czarnoziemu do 90% dla świeżo opadłego śniegu. Po podgrzaniu powierzchnia ziemi uwalnia promienie cieplne do atmosfery i ogrzewa jej dolne warstwy. Oprócz głównego źródła energii cieplnej atmosfery - ciepła powierzchni ziemi, ciepło przedostaje się do atmosfery w wyniku kondensacji pary wodnej, a także poprzez pochłanianie bezpośredniego promieniowania słonecznego.

Nierównomierne nagrzewanie się atmosfery w różnych rejonach Ziemi powoduje nierównomierny rozkład ciśnienia, co prowadzi do ruchu mas powietrza po powierzchni Ziemi. Masy powietrza przemieszczają się z obszarów wysokiego ciśnienia do obszarów niskiego ciśnienia. Ten ruch mas powietrza nazywa się wiatr. W określonych warunkach prędkość wiatru może być bardzo duża, do 30 m/s lub więcej (ponad 30 m/s – już Huragan).

Stan dolnej warstwy atmosfery w danym miejscu i czasie dany czas nazywa pogoda. Pogoda charakteryzuje się temperaturą powietrza, opadami, siłą i kierunkiem wiatru, zachmurzeniem, wilgotnością powietrza i ciśnieniem atmosferycznym. Pogoda zależy od warunków cyrkulacji atmosferycznej i położenia geograficznego obszaru. Jest najbardziej stabilny w tropikach i najbardziej zmienny na średnich i wysokich szerokościach geograficznych. Charakter pogody, jej sezonowa dynamika zależy od klimat na tym terytorium.

Pod klimat rozumiane są jako najczęściej powtarzające się cechy pogodowe dla danego obszaru, które utrzymują się przez długi czas. Są to cechy uśrednione przez 100 lat - temperatura, ciśnienie, opady itp. Pojęcie klimatu (z greckiego. Klima- plandeka) pochodzi ze starożytnej Grecji. Już wtedy rozumiano, że warunki pogodowe zależą od kąta padania promieni słonecznych na powierzchnię Ziemi. Wiodącym warunkiem ustanowienia określonego klimatu na danym terenie jest ilość energii na jednostkę powierzchni. Zależy to od całkowitego promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię Ziemi oraz od albedo tej powierzchni. Tak więc w rejonie równika iw pobliżu biegunów temperatura zmienia się nieznacznie w ciągu roku, aw regionach podzwrotnikowych i średnich szerokościach geograficznych roczna amplituda temperatury może osiągnąć 65 °C. Główne procesy kształtujące klimat to wymiana ciepła, wymiana wilgoci i cyrkulacja atmosferyczna. Wszystkie te procesy mają jedno źródło energii – Słońce.

Atmosfera jest warunkiem sine qua non wszystkich form życia. Najważniejsze dla życia organizmów są następujące gazy wchodzące w skład powietrza: tlen, azot, para wodna, dwutlenek węgla, ozon. Tlen jest niezbędny do oddychania przez zdecydowaną większość żywych organizmów. Azot, przyswajany z powietrza przez niektóre mikroorganizmy, jest niezbędny do mineralnego odżywiania roślin. Źródłem wody na lądzie jest para wodna kondensująca i wytrącająca się w postaci opadów atmosferycznych. Materiałem wyjściowym do procesu fotosyntezy jest dwutlenek węgla. Ozon pochłania twarde promieniowanie UV, szkodliwe dla organizmów.

Zakłada się, że współczesna atmosfera ma pochodzenie wtórne: powstała po zakończeniu formowania się planety około 4,5 miliarda lat temu z gazów uwalnianych przez stałe powłoki Ziemi. W historii geologicznej Ziemi atmosfera pod wpływem różnych czynników uległa znacznym zmianom w swoim składzie.

Zachodzące zmiany stanu atmosfery – wzrost stężenia gazów cieplarnianych, dziury ozonowe, zanieczyszczenie powietrza – to globalne problemy środowiskowe naszych czasów.

Litosfera jest jednym z najważniejszych elementów środowiska geologicznego, charakteryzującym się aktywnością geodynamiczną i składem, z którym ludzkość mierzy się w każdej minucie. Funkcja zasobów litosfery jest zdeterminowana przez zasoby mineralne, organomineralne i organogeniczne, które biorą udział w jej strukturze. Są niezbędne do życia i aktywności bioty, pełniąc rolę jednego ze składników ekosystemów, a także życia. społeczeństwo. Zasoby litosfery obejmują następujące aspekty: zasoby niezbędne do życia bioty; zasoby niezbędne do życia i działalności społeczeństwa ludzkiego; zasoby jako przestrzeń geologiczna niezbędna do zasiedlenia i istnienia bioty oraz społeczeństwa ludzkiego. Jeśli dwa pierwsze aspekty są związane z zasobami mineralnymi Ziemi, to drugi dotyczy wyłącznie przestrzeni geologicznej, która obejmuje przypowierzchniowe i powierzchniowe części litosfery.

Zasoby mineralne należą do kategorii zasobów wyczerpalnych, a zdecydowana większość z nich jest nieodnawialna. Odgrywają pierwszorzędną rolę w życiu społeczeństwa ludzkiego, determinując jego poziom materialny i naukowo-techniczny. Od czasów starożytnych stale rosła liczba surowców mineralnych oraz wielkość ich wydobycia i wykorzystania. W paleolicie wydobycie surowców ograniczało się tylko do tych skał, które mogły być surowcem do produkcji narzędzi kamiennych. Później w sferę działalności zaczęto angażować rudy metali - najpierw cynę i miedź, a potem żelazo. Dynamika wydobycia i wykorzystania surowców mineralnych dramatycznie wzrosła w ciągu ostatniego stulecia. W oparciu o istniejące prognozy do połowy XXI wieku zaczną się wyczerpywać rezerwy wielu rodzajów surowców mineralnych. Zasoby litosfery niezbędne do życia bioty reprezentowane są przez skały i minerały, do których należą pierwiastki chemiczne z szeregu biofilnego, niezbędne do wzrostu i rozwoju organizmów, kudyuryty - substancja mineralna kudyurów, która jest mineralnym pokarmem litofagów, oraz wody gruntowe. Węgiel, tlen, azot, wodór, wapń, fosfor, siarka, potas, sód i szereg innych pierwiastków są potrzebne organizmom w znacznych ilościach, dlatego nazywane są makrobiogennymi. Pierwiastki mikrobiogenne dla roślin to Fe, Mn, Cu, Zn, B, Si, Mo, CI, V, Ca, które zapewniają procesy fotosyntezy, metabolizm azotu i funkcje metaboliczne. Zwierzęta wymagają tych samych pierwiastków, z wyjątkiem boru. Część z nich otrzymuje od producentów żywności, a część - ze związków mineralnych i wody naturalne. Ponadto zwierzęta (konsumenci pierwszego i drugiego rzędu) wymagają dodatkowo selenu, chromu, niklu, fluoru, jodu itp. Pierwiastki te w niewielkich ilościach są niezbędne dla aktywności organizmów i wykonywania funkcji biogeochemicznych.

Niektóre z wymienionych pierwiastków znajdują się w atmosferze w stanie gazowym, inne są rozpuszczone w wodach hydrosfery lub w stanie związanym w pokrywie glebowej lub litosferze. Rośliny (producenci) wydobywają te pierwiastki w trakcie swojej życiowej działalności bezpośrednio z gleb wraz z glebą i wodami gruntowymi.

Substancje mineralne kudyurów są epizodycznym pożywieniem zwierząt roślinożernych (konsumenci pierwszego rzędu) i wszystkożernych (konsumenci trzeciego rzędu). Spożywają je z pożywieniem co najmniej dwa razy w roku. Kudyury mają za zadanie regulować skład soli organizmu. Są to głównie minerały z grupy zeolitów. Oprócz zeolitów stymulatorami wzrostu roślin, zwierząt i ryb są minerały ilaste, takie jak bentonity, glaukonit i diatomit.

Wody gruntowe są podstawą istnienia bioty, determinują kierunek i prędkość procesy biochemiczne rośliny i zwierzęta.

Surowce mineralne niezbędne do życia i działalności społeczeństwa ludzkiego. Obejmują one wszystkie istniejące minerały, które są wykorzystywane przez ludzkość do produkcji niezbędne materiały i energia. Obecnie z podglebia wydobywa się ponad 200 rodzajów minerałów, a wielkość rocznej produkcji surowców mineralnych sięga około 20 miliardów ton górotworu rocznie. Najważniejsze grupy minerałów i główne kierunki ich wykorzystania przedstawiono na ryc. 8.4.

przestrzeń geologiczna. Polega ona na uznaniu - litosfery za siedlisko bioty (zwierząt grzebających i kopiących oraz mikroorganizmów) oraz inżynieryjno-geologicznej działalności człowieka.

Wraz z tym ocena funkcji zasobów litosfery wiąże się z umieszczaniem w przestrzeni geologicznej pochówków wysoce toksycznych i odpady radioaktywne. Należy pamiętać, że objętości przestrzeni geologicznej nadające się do tych celów są bardzo ograniczone. Coraz bardziej problematyczne staje się znalezienie odpowiedniego i bezpieczne miejsca do utylizacji odpadów oraz składowisk przemysłowych i domowych. Doskonały przykład w związku z tym stała się Japonia, która jest zmuszona do wypełniania obszarów przybrzeżnych obszarów morskich i prowadzenia budowy na glebach masowych. Inne kraje, takie jak Holandia, wykorzystują tamy do ochrony lądu przed zalaniem przez morze. Dlatego nie tylko grunty rolne są cennym zasobem naturalnym, ale także grunty przeznaczone pod budownictwo przemysłowe, cywilne i transportowe mają dużą wartość.

Ryż. 8.4. Schemat wykorzystania głównych zasobów naturalnych litosfery

Litosfera to górna, solidna powłoka planety o grubości od 50 do 200 km, która ma dużą wytrzymałość i przechodzi bez wyraźnej ostrej granicy do leżącej poniżej astenosfery. Od góry litosfera jest ograniczona hydrosferą i atmosferą, które częściowo w nią wnikają. Litosfera jest geologiczną podstawą krajobrazu, gleb, medium wymiany materii i energii z atmosferą i powierzchniową hydrosferą, przez którą w przyrodzie odbywa się obieg wody. Służy jako rezerwuar wód słodkich wchodzących w skład struktury bioty lądowej, zapewniając procesy jej życiowej aktywności. Litosfera to środowisko koncentracji naturalnych surowców mineralnych niezbędnych do funkcjonowania i rozwoju ludzkości jako struktury społecznej. Pod tym względem właściwości litosfery wymagają szczególnej uwagi, przede wszystkim z punktu widzenia jej funkcji geoekologicznych, jako produktu naturalnego i technogenicznego rozwoju górnej części skorupy ziemskiej. Funkcje geoekologiczne litosfery rozumiane są jako cały szereg funkcji, które decydują o jej roli i znaczeniu w podtrzymywaniu życia bioty i społeczeństwa ludzkiego. Wszystkie geoekologiczne relacje funkcjonalne między naturalną i przekształconą technologicznie litosferą z jednej strony a biotą i ludzkością z drugiej można sprowadzić do czterech głównych grup: zasobowej, geodynamicznej, geofizycznej i geochemicznej.

Zasobowa funkcja geoekologiczna litosfery determinuje rolę zasobów mineralnych, organicznych i organomineralnych, przestrzeni geologicznej litosfery dla życia bioty i społeczeństwa ludzkiego. Obejmuje zasoby mineralne litosfery niezbędne do życia bioty; surowce mineralne niezbędne dla społeczeństwa ludzkiego jako struktury społecznej; zasoby przestrzeni geologicznej - zasoby powierzchniowe i objętościowe litosfery niezbędne do zasiedlenia i istnienia bioty, w tym człowieka jako gatunku biologicznego i człowieczeństwa jako struktury społecznej. Pierwsze dwa aspekty dotyczą badania i oceny zasobów mineralnych, organicznych i organiczno-mineralnych litosfery, w tym wód podziemnych. Ten ostatni rodzaj zasobów wynika z pojemności geoekologicznej przestrzeni geologicznej, obejmującej przypowierzchniową część litosfery, zarówno w wymiarach powierzchniowych, jak i objętościowych. Zasoby litosfery niezbędne do życia bioty, w tym człowieka jako gatunku biologicznego, reprezentowane są przez cztery składniki: 1) skały, które obejmują elementy serii biofilnej - rozpuszczalne elementy, które są niezbędne dla organizmów i nazywane są elementami biogennymi ; 2) kudyuryty – substancje mineralne kudyurów, stanowiące mineralny pokarm zwierząt – litofagi; 3) wody gruntowe. Pierwiastki i ich związki, które stanowią podstawę szeregu biofilnego i są wymagane przez biotę w dużych ilościach, nazywane są makrobiogenami (węgiel, tlen, azot, wodór, wapń, fosfor, siarka), aw małych ilościach - mikrobiogennymi. Dla roślin to Fe, Mn, Cu, Zn, b, Si, Mo, Cl, V, Ca, które zapewniają funkcje fotosyntezy, metabolizmu azotu i funkcji metabolicznych. Zwierzęta potrzebują zarówno wymienionych pierwiastków (oprócz boru), jak i dodatkowo selenu, chromu, niklu, fluoru, jodu i cyny. Mimo niewielkich ilości wszystkie te pierwiastki są niezbędne do życia biosystemów i wykonywania funkcji biogeochemicznych przez organizmy żywe. Ważny aspekt ze zrozumieniem żywotnej aktywności bioty wiążą się cykle biogeochemiczne. Są to w mniejszym lub większym stopniu zamknięte drogi obiegu pierwiastków chemicznych tworzących protoplazmę komórkową ze środowiska zewnętrznego do organizmu i ponownie wnikają do organizmu. otoczenie zewnętrzne . W takim cyklu materii wyróżnia się dwa fundusze - rezerwę i wymianę. Pierwszym z reguły składnikiem niebiologicznym jest duża masa wolno poruszających się substancji, drugim jest szybka wymiana między organizmami a ich środowiskiem. Na tej podstawie rozróżnia się dwa rodzaje cykli biogeochemicznych: 1) obieg substancji gazowych z funduszem rezerwowym w atmosferze i oceanie; 2) cykl sedymentacyjny z funduszem rezerwowym w skorupie ziemskiej, będący przedmiotem studiów nauk geologicznych. Zawiera takie pierwiastki jak fosfor, żelazo, siarka itp. Substancje mineralne kudyurów są epizodycznym pokarmem roślinożerców i wszystkożernych, spożywanym przez nie dwa razy w roku w celu regulacji składu soli organizmu. Są to głównie minerały z grupy zeolitów. Do tej grupy surowców mineralnych należą tzw. „nietradycyjne” źródła surowców mineralnych, do których należą zeolity, bentonity, poligorskity, glaukonity, diatomit. Wszystkie są stymulatorami wzrostu roślin, zwierząt i ryb. Wody podziemne jako podstawa istnienia bioty nie wymagają wyjaśnienia. Jak zauważył V. I. Vernadsky, „tylko przez 7–10 milionów lat żywa materia przechodzi przez siebie taką ilość wody, która jest równa objętości i ilości Oceanu Światowego”. Surowce mineralne niezbędne do życia i działalności społeczeństwa ludzkiego należą do kategorii zasobów nieodnawialnych i nieodnawialnych, z wyjątkiem słodkich wód podziemnych. Odgrywają szczególnie ważną rolę w rozwoju społeczno-gospodarczym społeczeństwa ludzkiego. W rzeczywistości surowce mineralne są podstawą piramidy, odzwierciedlając społeczno-ekonomiczne i geoekologiczne problemy rozwoju materialnej podstawy współczesnego społeczeństwa. Problemy te są ze sobą powiązane i wspólnie określają rolę funkcji zasobowej litosfery (stan jej bazy surowcowej) w funkcjonowaniu geosystemów o wysokim poziomie organizacji. Obecnie z jelit wydobywa się około 200 rodzajów minerałów, w tym wszystkie elementy układu okresowego pierwiastków, a roczna wielkość światowej produkcji surowców mineralnych sięga około 17-18 miliardów ton górotworu rocznie. Według prognoz niektórych ekonomistów rezerwy wielu rodzajów surowców mineralnych wyczerpią się do 2050 roku, a ołów i cynk wystarczą tylko do początku XXI wieku. Geoekologiczne znaczenie wód podziemnych zależy od objętości i kierunków ich wykorzystania. Główne z nich to: zaopatrzenie w wodę użytkową i pitną, zaopatrzenie w wodę techniczną, nawadnianie gruntów, nawadnianie pastwisk, lecznicze (wykorzystanie wód mineralnych do celów balneologicznych), geotermalne (wykorzystanie wód geotermalnych do ogrzewania i wytwarzania energii elektrycznej), przemysłowe (wykorzystanie wody gruntowe do ekstrakcji szeregu przydatnych składników - jodu, bromu, boru, litu, strontu, soli kuchennej itp. ). Traktując przestrzeń geologiczną jako zasób niezbędny do zasiedlenia i istnienia bioty, można stwierdzić, że i tutaj jej zasoby są ograniczone. Obecnie na naszej planecie zagospodarowano 56% powierzchni lądów. Przestrzeń podziemna litosfery jest intensywnie zagospodarowana na terenach miejskich oraz w miejscach składowania i składowania odpadów niebezpiecznych dla środowiska (toksycznych i radioaktywnych).

Wpływ działalności gospodarczej człowieka na środowisko geologiczne rośnie z roku na rok i staje się coraz bardziej niekontrolowany. W zależności od wielkości przejawów takich procesów istnieją duże (regionalne), lokalne (obszarowe, ograniczone), liniowe (boczne) i punktowe wpływ antropogeniczny. Z czasem wpływ może być trwały i epizodyczny. W warunkach naturalnych trudno jest wyodrębnić dominujący czynnik wpływu, w większości przypadków obserwuje się efekt łącznego oddziaływania kilku. W zależności od charakteru oddziaływań na środowisko geologiczne wyróżnia się oddziaływania prowadzące z jednej strony do wyczerpywania się jego zasobów (pobór wody na potrzeby wodociągowe, melioracje melioracyjne, wydobycie itp.), a z drugiej strony na pozytywne i negatywne zmiany (sztuczne uzupełnianie rezerw, nawadnianie terenu, powodzie itp.).

Do głównych czynników oddziaływania technogenicznego należą: rolnictwo, przemysł i mieszkalnictwo, górnictwo, gospodarka wodna, transport. Czynniki przemysłowo-mieszkaniowe i górnicze mają istotny wpływ na przebieg rozwoju (dynamikę) środowiska geologicznego. Takie oddziaływanie jest spowodowane przekształceniem rzeźby powierzchni ziemi, różnymi deformacjami górotworu, chemicznym zanieczyszczeniem gleb i wód gruntowych, aktywacją procesów egzogenicznych i sejsmotektonicznych.

Różne czynniki oddziaływania technogenicznego na górną część litosfery prowadzą do naruszenia naturalnego stanu ekologicznego środowiska geologicznego lub zanieczyszczenia jego składników, przede wszystkim gleb i wód gruntowych.

Zaburzenie środowiska geologicznego wynika z fizycznego (mechanicznego, hydrodynamicznego itp.) oddziaływania na masy skalne, w którym ulegają one deformacji i przyczyniają się do rozwoju niekorzystnych, często niebezpiecznych zjawisk. Na przykładzie systemów do zagospodarowania złóż kopalin można zorientować się w głównych procesach i zjawiskach tego rodzaju (tab. 6).

Usuwanie i przemieszczanie dużych objętości skał wynika z faktu, że objętości minerałów w stosunku do mas wydobywanej skały są niewielkie. Dla żelaza i aluminium jest to 15–30%, dla ołowiu i miedzi około 1%, dla srebra i cyny 0,01%, a dla złota i platyny 0,00001%. Pod tym względem imponujące są wielkości hałd, które w skali globalnej wynoszą ponad 1200 km3 dla minerałów kruszcowych, około 100 dla niemetalicznych i około 300 km3 dla paliw. Wydobycie odkrywkowe surowców mineralnych jest średnio 3-4 razy tańsze niż wydobycie kopalni, więc udział górnictwa odkrywkowego wynosi 70%. Średnio odkrywki na świecie pogłębiają się o 5–10 m rocznie, ich maksymalna głębokość wynosi 500–700 m, a wysokości hałd i hałd przekraczają 100 m. Obecnie na terenie znajduje się nawet 1000–1500 hałd. duże baseny węglowe. Tak więc amplitudy reliefu technogenicznego zbliżają się do 1 km. Setki tysięcy hektarów ziemi zostało naruszone przez odkrywkowe wydobycie minerałów, na których ukształtowały się osobliwe krajobrazy kamieniołomów. Nowoczesne pogłębiarki przetwarzają osady produkcyjne w osady aluwialne do głębokości do 50 m. Rocznie technogeniczne krajobrazy stref przemysłowych powiększają się o 35-40 tysięcy hektarów.

Pompowanie wody z odkrywek, często niezbędne do stworzenia warunków do rozwoju złóż, powoduje szereg skomplikowanych procesów na dnach i ścianach odkrywek.

Istnieje wiele sposobów na wydobywanie minerałów.

Wydobywa się surowce mineralne, które znajdują się na powierzchni skorupy ziemskiej lub zalegają płytko w jelitach otwarta droga . Metoda wydobycia odkrywkowego to proces tworzenia wyrobisk w złożu, zwanych wykopami lub kamieniołomami. Rozmiary takich wyrobisk i kamieniołomów zależą od rozległości złoża i głębokości złóż kopaliny. Za pomocą metody otwartej wydobywa się głównie surowce używane do budowy: wapień, piasek, kredę i tym podobne. W otwarty sposób wydobywa się również torf, niektóre rodzaje węgla, a także rudy żelaza i miedzi.

Minerały stałe, które leżą na dużych głębokościach we wnętrzu ziemi, są wydobywane przy użyciu podziemne konstrukcje górnicze. Najczęściej w ten sposób wydobywa się węgiel. Górnicza metoda wydobycia jest uważana za najbardziej niebezpieczną dla życia pracowników takich przedsiębiorstw.

Minerały płynne i gazowe są wydobywane z ziemi wiercąc specjalne studnie, skąd minerały wychodzą na powierzchnię rurami. Do wydobywania minerałów określonego rodzaju stosuje się dodatkowe metody. Na przykład, aby wydobyć sól, rozpuszcza się ją pod ziemią, dostarczając wodę do studni. A surowce, takie jak siarka, są wstępnie topione pod działaniem gorącej pary dostarczanej przez studnię.

Nawet przy wydobyciu niektórych metali nieżelaznych woda jest wykorzystywana w działalności wydobywczej, a dokładniej zanieczyszczenia z wód gruntowych. W ten sposób wydobywany jest lit - występuje w wodach gruntowych, gdzie jest rozpuszczany i występuje w wodzie mineralnej w postaci związków. Można również znaleźć złoża wód gruntowych, z których wytrąca się miedź. Uderzającym przykładem jest kopalnia Degtyarsky na Uralu. Miedź rozpuszcza się w wodach gruntowych pod wpływem bakterii, które mogą rozpuszczać związki miedzi z siarką, zamieniając je w siarczan miedzi.

Takie surowce, jak german, zdaniem wielu ekspertów, opłaca się wydobywać z przerobu elektrociepłowni, a dokładniej z ich popiołu.

Każdego roku opracowywane są nowe sposoby wydobywania minerałów. Rozwój nowoczesnych technologii przyczynia się do pojawienia się nowych metod i urządzeń do wydobycia niektórych minerałów.

65. FUNKCJE EKOLOGICZNE LITOSFERY: ZASOBOWE, GEODYNAMICZNE, GEOFIZYCZNE I GEOCHEMICZNE

Od czasów starożytnych ludzie nauczyli się wykorzystywać dla swoich potrzeb część zasobów litosfery i innych skorup Ziemi, co znajduje odzwierciedlenie w nazwach historycznych okresów rozwoju człowieka: „epoka kamienia”, „epoka brązu”, "Epoka żelaza". Obecnie wykorzystuje się ponad 200 różnych rodzajów zasobów. Wszystko Zasoby naturalne powinny być wyraźnie oddzielone od warunków naturalnych.

Zasoby naturalne- są to ciała i siły natury, które na danym poziomie rozwoju sił wytwórczych i wiedzy mogą być wykorzystane do zaspokojenia potrzeb społeczeństwa ludzkiego w postaci bezpośredniego udziału w działalności materialnej.

Pod minerały odnosi się do formacji mineralnych skorupy ziemskiej, które mogą być skutecznie wykorzystywane w działalności gospodarczej człowieka. Rozmieszczenie minerałów w skorupie ziemskiej podlega prawom geologicznym. Zasoby litosfery obejmują paliwa, rudy i minerały niemetaliczne, a także energię ciepło wewnętrzne Ziemia. W ten sposób litosfera pełni jedną z najważniejszych funkcji dla ludzkości - zasób - zaopatrując człowieka w prawie wszystkie rodzaje znanych zasobów.

Oprócz funkcji zasobowej litosfera pełni jeszcze jedną funkcję ważna funkcja- geodynamiczny. Na Ziemi nieustannie zachodzą procesy geologiczne. Wszystkie procesy geologiczne oparte są na różne źródła energia. Źródłem procesów wewnętrznych jest ciepło powstające podczas rozpadu promieniotwórczego i grawitacyjnego różnicowania substancji wewnątrz Ziemi.

Różne ruchy tektoniczne skorupy ziemskiej są związane z procesami wewnętrznymi, tworzącymi główne formy rzeźby terenu - góry i równiny, magmatyzm, trzęsienia ziemi. Ruchy tektoniczne objawiają się powolnymi pionowymi oscylacjami skorupy ziemskiej, powstawaniem fałd skalnych i uskoków tektonicznych. Zmiana ciągle się dzieje wygląd zewnętrzny powierzchnia ziemi pod wpływem procesów litosferycznych i wewnątrzziemskich. Tylko kilka z tych procesów możemy zobaczyć na własne oczy. Należą do nich w szczególności tak groźne zjawiska, jak trzęsienia ziemi i wulkanizm, wywołane aktywnością sejsmiczną procesów wewnątrzziemskich.

Różnorodność składu chemicznego i właściwości fizykochemicznych skorupy ziemskiej leży następna funkcja litosfera - geofizyczna i geochemiczna. Według danych geologicznych i geochemicznych do głębokości 16 km średnia skład chemiczny skały skorupy ziemskiej: tlen - 47%, krzem - 27,5%, glin - 8,6%, żelazo - 5%, wapń, sód, magnez i potas - 10,5%, wszystkie inne pierwiastki stanowią około 1,5%, w tym tytan - 0,6 %, węgiel - 0,1%, miedź - 0,01%, ołów - 0,0016%, złoto - 0,0000005%. Oczywiście pierwszych osiem pierwiastków stanowi prawie 99% skorupy ziemskiej. Spełnienie przez litosferę tej funkcji, nie mniej ważnej niż poprzednie, prowadzi do najefektywniejszego zastosowanie gospodarcze prawie wszystkie warstwy litosfery. W szczególności najcenniejsza pod względem składu i właściwości fizykochemicznych jest górna cienka warstwa skorupy ziemskiej, która ma naturalną żyzność i nazywana jest glebą.

Ekologiczne funkcje litosfery. Definicja, znaczenie i struktura ekologicznej funkcji zasobów litosfery. Średni skład chemiczny rośliny i człowieka, % suchej masy

Zgłoś literówkę

Tekst do wysłania do naszych redaktorów:

Twój komentarz (opcjonalnie):