Літосфера - верхня тверда оболонка Землі, поступово з глибиною переходить в сфери з меншою площею речовини. Включає земну кору і верхню мантію Землі. Потужність літосфери 50 - 200 км, в тому числі земної кори - до 50 -75 км на континентах і 5 - 10 км на дні океану. Верхні шари літосфери (до 2 - 3 км, за деякими даними, - до 8,5 км) називаються літобіосферой.

Хімічний склад земної кори представлений в табл. 9.1.

Таблиця 9.1. Хімічний склад земної кори на глибинах 10 - 20 км

природні хімічні сполуки елементів земної кори називаються мінералами. З них складаються численні типи гірських порід. Основними групами гірських порід є магматичні, осадові і метаморфічні.

Людина практично не впливає на літосферу, хоча верхні горизонти земної кори піддаються сильній трансформації в результаті експлуатації родовищ корисних копалин.

Природні ресурси - це тіла і сили природи, які використовуються людиною для підтримки свого існування. До них відносяться сонячне світло, вода, повітря, грунт, рослини, тварини, корисні копалини і все інше, що не створено людиною, але без чого він не може існувати ні як жива істота, ні як виробник.

Природні ресурси класифікують у відповідності з наступними ознаками:

За їх використання - на виробничі (сільськогосподарські і промислові), з охорони здоров'я (рекреаційні), естетичні, наукові та ін .;

За належністю до тих чи інших компонентів природи - на земельні, водні, мінеральні, тваринного або рослинного світу та ін.;

За замінності - на замінні (наприклад, паливно-мінеральні енергетичні ресурси можна замінити вітрової, сонячної енергією) і незамінні (кисень повітря для дихання або прісну воду для пиття замінити нічим);

За вичерпності - на вичерпні і невичерпні.

Наведені вище ознаки дозволяють представити кілька класифікацій природних ресурсів, Кожна з яких має свої переваги і недоліки. Великий інтерес для науки і практики представляє розподіл природних ресурсів за ознакою вичерпності.

Невичерпні (невичерпні) ресурси - кількісно невичерпна частина природних ресурсів (сонячна енергія, морські припливи, поточна вода, атмосфера, хоча при значних забрудненнях вона може переходити в категорію вичерпних).

Вичерпні - ресурси, кількість яких невпинно зменшується в міру їх видобутку або вилучення з природного середовища. Вони в свою чергу діляться на відновлювані (рослинність, тваринний світ, вода, повітря, грунт) і невідновних (мінеральні). Вони можуть бути виснажені як тому, що не заповнюються в результаті природних процесів (мідь, залізо, алюміній і ін.), Так і тому, що їх запаси поповнюються повільніше, ніж відбувається їх споживання (нафта, вугілля, горючі сланці). Тому в майбутньому людству потрібно пошук засобів і методів більш ефективного використання невідновних ресурсів, в тому числі методів переробки вторинної сировини. В даний час використовуються майже всі елементи періодичної системи Д. І. Менделєєва.

Ступінь застосування і переробки численних видів мінеральної сировини визначає прогрес і добробут суспільства. Основними сировинними ресурсами служать метали, вода, мінеральне і органічна сировина. Темпи експлуатації земних надр прискорюються з року в рік. За останні 100 років щорічне споживання вугілля, заліза, марганцю і нікелю збільшилася в 50-60 разів, вольфраму, алюмінію, молібдену і калію в 200 - 1000 разів.

В останні роки зріс видобуток енергетичних ресурсів - нафти, природного газу. Так, в 1991 році в світі було видобуто 3340 млн. Тонн нафти, з них майже 40% припадає на США, Саудівську Аравію і Росію. Природного газу видобуто 2115 млрд. М 3, з них на Росію припадає 38%, на США - близько 24%. Зросла в світі видобуток золота і алмазів.

Сучасна епоха характеризується все зростаючим споживанням мінерально-сировинних ресурсів. Тому виникає проблема більш раціонального використання мінеральних ресурсів, яку можна вирішити наступними методами:

Створення нових високоефективних способів геологічної розвідки корисних копалин, ресурсозберігаючих методів видобутку;

Комплексне використання мінеральної сировини;

Скорочення втрат сировини на всіх етапах освоєння і використання запасів надр, особливо на стадіях збагачення і переробки сировини;

Створення нових речовин, органічний синтез мінеральної сировини.

Крім того, важлива роль в раціональному використанні природних ресурсів належить ресурсозберігаючих технологій, що дозволяє забезпечити перш за все енергетичну ефективність - співвідношення між витрачається енергією і корисним продуктом, одержуваним при цих витратах. Як зазначає Т. Міллер (1993), використовувати високоякісну енергію, видобуту з ядерного палива, в низькоякісну для обігріву осель - «це все одно, що різати масло циркулярною пилкою або бити мух ковальським молотом». Тому основним принципом використання енергії має бути відповідність якості енергії поставленим завданням. Для обігріву осель можна використовувати сонячну енергію, енергію термальних джерел, вітру, що вже застосовується в деяких країнах. На рис. 9.1 (див. На с. 90) показані моделі двох типів суспільства: суспільство одноразового споживання, що створює відходи, і природозберігаючих суспільство.

Другий тип суспільства - це суспільство майбутнього, в основі якого лежить розумне використання енергії та рециркуляції речовини, вторинне використання невідновних ресурсів, а також (що особливо важливо) не повинно відбуватися перевищення порога екологічної стійкості навколишнього середовища. Наприклад, значно простіше і дешевше запобігти потраплянню забруднюючих речовин в природне середовище, ніж намагатися очистити її від цього забруднення. Відходи виробництва, побуту, транспорту і т.д. можуть реально і потенційно використовуватися як продукти в інших галузях народного господарства або в ході регенерації.

Шкідливі відходи повинні піддаватися нейтралізації, а невикористовувані вважаються покидьками. Основні види відходів діляться на побутові, відходи виробництва і виробничого споживання.

1. Побутові (комунальні) тверді (в тому числі тверда складова стічних вод - їх осад) покидьки, які не утилізовані в побуті, що утворюються в результаті амортизації предметів побуту і самого життя людей (включаючи лазні, пральні, їдальні, лікарні та ін.). Для знищення побутових відходів споруджують потужні сміттєспалювальні установки або заводи, які дають електроенергію або пар, що йдуть на обігрів підприємств і житла.

2. Відходи виробництва (промислові) - залишки сировини, матеріалів, напівфабрикатів, що утворилися при виробництві продукції. Вони можуть бути безповоротними (випаровування, угар, усушка) і поворотними, що підлягають переробці. За даними зарубіжних джерел, в країнах ЄЕС 60% побутових відходів піддається захороненню, 33% спалюється і 7% компостується, Що ж стосується промислових і сільськогосподарських відходів, то понад 60 і 95% відповідно піддаються інтенсивної переробці.

3. Відходи виробничого споживання - непридатні для подальшого використання машини, механізми, інструменти та ін. Вони можуть бути сільськогосподарськими, будівельними, виробничими, радіоактивними. Останні вельми небезпечні і потребують ретельного похованні або дезактивації.

В останні роки збільшилася кількість небезпечних (токсичних) відходів, здатних викликати отруєння чи інші ураження живих істот. Це перш за все не використані різні отрутохімікати в сільському господарстві, відходи промислових виробництв, що містять канцерогенні і мутагенні речовини. У Росії до небезпечних відходів відносять 10% від маси твердих побутових відходів, в США - 41%, у Великобританії - 3%, в Японії - 0,3%.

На території багатьох країн є так звані «пастки», тобто давно забуті поховання небезпечних відходів, на яких згодом побудували житлові будинки та інші об'єкти, що дають про себе знати появою дивних захворювань місцевого населення. До таких «пасток» можна віднести і місця проведення ядерних випробувань в мирних цілях. Існуючі проекти (частково реалізовані) поховання, а також підземні ядерні випробування можуть ініціювати так звані «наведені» землетрусу.

Найбільшою трансформації піддається самий верхній, поверхневий горизонт літосфери в межах суші. Земля займає 29,2% поверхні земної кулі і включає землі різної категорії, з яких найважливіше значення має родючий грунт.

Грунт - це поверхневий шар земної кори, який утворюється і розвивається в результаті взаємодії рослинності, тварин, мікроорганізмів, гірських порід і є самостійним природним утворенням. Найважливішим властивістю грунту є родючість - здатність забезпечувати зростання і розвиток рослин. Грунт є гігантською екологічною системою, яка надає, поряд зі Світовим океаном, вирішальний вплив на всю біосферу. Вона бере активну участь у кругообігу речовин і енергії в природі, підтримує газовий склад атмосфери Землі. За допомогою грунту - найважливішого компонента біоценозів - здійснюються екологічні зв'язку живих організмів з літосферою, гідросферою і атмосферою.

Засновником наукового ґрунтознавства є видатний російський вчений В.В. Докучаєв (1846 - 1903), який розкрив сутність грунтоутворювального процесу. До факторів грунтоутворення відносяться материнські (почвообразующие) породи, рослинні і тваринні організми, клімат, рельєф, час, вода (ґрунтова і ґрунтова) і господарська діяльність людини. Розвиток грунту нерозривно пов'язане з материнською породою (граніт, вапняк, пісок, лесовидні суглинки і ін.). Освіта пухкої грунтової маси пов'язано як з процесами хімічного вивітрювання, так і з біологічними - утворенням специфічних органічних речовин (гумусу або перегною) під впливом рослин.

До складу ґрунту входять чотири важливих структурних компонента: мінеральна основа (зазвичай 50 - 60% загального складу грунту), органічна речовина (до 10%), повітря (15 - 25%) і вода (25 - 35%). Структура грунту визначається відносним вмістом в ній піску, мулу та глини. Хімізм грунтів частково визначається мінеральним скелетом, частково - органічною речовиною. Велика частина мінеральних компонентів представлена \u200b\u200bв грунті кристалічними структурами. Переважаючими грунтовими мінералами є силікати.

Велику роль в утриманні води і поживних речовин відіграє особливо численна і важлива група глинистих мінералів, більшість з яких утворюють у воді колоїдну суспензію. Кожен кристал глинистого мінералу містить шари силікату, об'єднані з шарами гідроксиду алюмінію, що володіють постійним негативним зарядом, який нейтралізується катіонами, адсорбованими з ґрунтового розчину. Завдяки цьому катіони НЕ вилуговуються з грунту і можуть обмінюватися на інші катіони з ґрунтового розчину і рослинних тканин. Ця катіонообменная здатність служить одним з важливих індикаторів родючості грунту.

Органічне речовина грунту утворюється при розкладанні мертвих організмів, їх частин, екськретов і фекалій. Кінцевим продуктом розкладання є гумус, що знаходиться в колоїдному стані, подібно глині, і що володіє великою поверхнею частинок з високою катіонообменной здатністю. Одночасно з утворенням гумусу життєво важливі елементи переходять з органічних сполук в неорганічні, наприклад азот в іони амонію, фосфор в ортофосфат-іони, сірка в сульфат-іони. Цей процес називається мінералізацією. Вуглець вивільняється у вигляді СО 2 в процесі дихання.

Грунтовий повітря, так само як грунтова вода, знаходиться в порах між частками ґрунту. Порозность (обсяг пір) зростає в ряду від глин до суглинках і пісках. Між грунтом і атмосферою відбувається вільний газообмін, і в результаті цього повітря обох середовищ має подібний склад, але в повітрі грунту з-за дихання населяють її організмів дещо менше кисню і більше діоксиду вуглецю.

Грунтові частинки утримують навколо себе певну кількість води, яка поділяється на три типи:

Гравітаційна вода, здатна вільно просочуватися вниз крізь ґрунт, що веде до вилуговування, тобто вимивання з грунту різних мінеральних речовин;

Гігроскопічна вода, адсорбує навколо окремих колоїдних частинок за рахунок водневих зв'язків і є найменш доступною для коренів рослин. Найбільший вміст її в глинистих ґрунтах;

Капілярна вода, утримувана навколо грунтових частинок силами поверхневого натягу і здатна підніматися по вузьких порах і канальцям від рівня грунтових вод і є основним джерелом води для рослин (на відміну від гігроскопічної вона легко випаровується).

Ґрунти за зовнішніми ознаками різко відрізняються від гірських порід, внаслідок протікають в них фізико-хімічних процесів. Вони включають такі показники, як колір (чорноземи, буроземи, сірі лісові, каштанові і ін.), Структура (зерниста, грудкувата, столбчатая та ін.), Новоутворення (в степах - карбонати кальцію, в напівпустелях - скупчення гіпсу). Товщина грунтового шару в помірних районах на рівнинах не перевищує 1,5 - 2,0 м, в гірських - менше метра.

У грунтовому профілі, де переважають руху ґрунтових розчинів зверху вниз, найчастіше виділяють три головних горизонту:

Перегнійно-акумулятивний (гумусовий) горизонт;

Елювіальний, або горизонт вимивання, що характеризується переважно виносом речовин;

Іллювіальний горизонт, куди з верхніх горизонтів вимиваються речовини (легкорозчинні солі, карбонати, колоїди, гіпс і ін.).

Нижче розташовується материнська (грунтоутворюючих) порода. Типи грунтів характеризуються певною будовою ґрунтового профілю, однотипним напрямком грунтоутворення, інтенсивністю процесу грунтоутворення, властивостей і гранулометричного складу. На території Росії виділено близько 100 типів грунтів. Серед них можна виділити кілька основних типів:

- арктичні і тундрові грунту, Потужність покриву яких становить не більше 40 см. Ці грунти характеризуються перезволоженням і розвитком анаеробних мікробіологічних процесів, поширені на північних околицях Євразії та Північної Америки, островах Північного Льодовитого океану;

- підзолисті ґрунти, В формуванні їх переважне значення має подзолообразовательного процес в умовах помірного вологого клімату під хвойними лісами Євразії та Північної Америки;

- чорноземи поширені в межах лісостепової і степової зон Євразії, формуються в умовах посушливого клімату і наростаючою континентальності, характеризуються великою кількістю гумусу (\u003e 10%) і є найбільш родючим типом грунтів;

- каштанові грунти характеризуються незначним вмістом гумусу (< 4%), формируются в засушливых и экстраконтинентальных условиях сухих степей, широко используются в земледелии, так как обладают плодородием и содержат достаточное количество элементов питания;

- сіро-бурі грунти і сіроземи типові для рівнинних внутрішньоконтинентальних пустель помірного пояса, Субтропічних пустель помірного поясу, субтропічних пустель Азії і Північної Америки, розвиваються в умовах сухого континентального клімату і відрізняються високою засоленностью і малим вмістом гумусу (до 1,0 - 1,5%), низькою родючістю і придатні до землеробства тільки в умовах зрошення;

- червоноземи і жовтоземи формуються в умовах субтропічного клімату під вологими субтропічними лісами, поширені в Південно-Східної Азії, На узбережжі Чорного та Каспійського морів, цей тип ґрунту при сільськогосподарському використанні вимагає внесення мінеральних добрив і захисту грунту від ерозії;

- гідроморфние грунту формуються під впливом атмосферної вологи поверхневих і ґрунтових вод, поширені в лісовій, степовій і пустельній зонах. До них відносяться болотисті і засолені грунти.

Основними хімічними і фізичними властивостями, що характеризують родючість ґрунтів є:

Показники фізичних властивостей грунту - щільність, агрегованість, польова вологоємність, водопроникність, аерація;

Морфологічна будова профілю грунтів - потужність орного горизонту і в цілому гумусового профілю;

Фізико-хімічні властивості ґрунтів - реакція ґрунту, ємність поглинання, склад обмінних катіонів, ступінь насиченості підставами, рівень токсичних речовин - рухомих форм алюмінію і марганцю, показники сольового режиму. Хімічне забруднення грунтів призводить до деградації грунтово-рослинного покриву і зниження ґрунтової родючості.

грунтовий розчин - це розчин хімічних речовин у воді, що знаходиться в рівновазі з твердою і газоподібної фазами грунту і заповнює її поровое простір. Його можна розглядати як однорідну рідку фазу, що має змінний склад. Склад ґрунтового розчину залежить від його взаємодії з твердими фазами в результаті процесів осадження-розчинення, сорбції-десорбції, іонного обміну, комплексоутворення, розчинення газів грунтового повітря, розкладання тваринних і рослинних залишків.

Кількісними характеристиками складу та властивостей ґрунтового розчину служать іонна сила, мінералізовані, електропровідність, окислювально-відновний потенціал, титруемая кислотність (лужність), активності і концентрації іонів, рН. Хімічні елементи можуть перебувати в складі ґрунтового розчину у формі вільних іонів, аквакомплексів, гідроксокомплексів, комплексів з органічними і неорганічними лігандами, у вигляді іонних пар і інших ассоциатов. Грунтові розчини різних типів грунтів мають карбонатний, гідрокарбонатні, сульфатно або хлоридні аніонний склад з переважанням серед катіонів Ca, Mg, K, Na. Залежно від ступеня мінерализованності, яку знаходять як суму сухих солей після випарювання ґрунтового розчину (в мг / л), грунту класифікують на прісні, солонуваті і солоні (табл. 9.2).

Таблиця 9.2. Класифікація природних вод (ґрунтових розчинів) в залежності від їх мінерализованності

Важливою характеристикою ґрунтового розчину є актуальна кислотність, яка характеризується двома показниками: активність іонів Н + (ступінь кислотності) і змістом кислотних компонентів (кількість кислотності). На величину рН ґрунтового розчину впливають вільні органічні кислоти: винна, мурашина, масляна, корична, оцтова, фульвокислоти та інші. З мінеральних кислот велике значення має вугільна кислота, на кількість якої впливає розчинення в грунтовому розчині СО 2.

Тільки за рахунок СО 2 рН розчину може знижуватися до 4 - 5,6. За рівнем актуальною кислотності грунту класифікуються на:

сильнокислі рН \u003d 3-4; слабощелочние рН \u003d 7-8;

кислі рН \u003d 4-5; лужні рН \u003d 8-9;

слабокислі рН \u003d 5-6; Сильно рН \u003d 9-11.

нейтральні рН \u003d 7;

Надлишкова кислотність токсична для багатьох рослин. Зменшення рН ґрунтового розчину викликає збільшення рухливості іонів алюмінію, марганцю, заліза, міді і цинку, що обумовлює зниження активності ферментів і погіршення властивостей протоплазми рослин і веде до пошкодження кореневої системи рослин.

Іонообмінні властивості грунту пов'язані з процесом еквівалентного обміну знаходяться в грунтовому поглинає комплексі катіонів та аніонів взаємодіє з твердими фазами ґрунту розчину. Основна частина обмінних аніонів знаходиться в грунтах на поверхні гідроксидів заліза і алюмінію, які в умовах кислої реакції мають позитивний заряд. В обмінній формі в грунті можуть бути присутніми аніони Cl -, NO 3 -, SeO 4 -, MoO 4 2-, HMoO 4 -. Обмінні фосфат-, арсенат- і сульфат-іони можуть міститися в грунтах в невеликих кількостях, так як ці аніони міцно поглинаються деякими компонентами твердих фаз ґрунту і не витісняються в розчин при впливі інших аніонів. Поглинання аніонів грунтами в несприятливих умовах може призводити до накопичення ряду токсичних речовин. Обмінні катіони знаходяться на обмінних позиціях глинистих мінералів і органічної речовини, їх склад залежить від типу грунтів. У тундрових, підзолистих, бурих лісових ґрунтах, красноземах і жовтоземи серед цих катіонів переважають іони Al 3+, Al (OH) 2+, Al (OH) 2 + і H +. У чорноземах, каштанових грунтах і сероземах обмінні процеси представлені переважно іонами Ca 2+ і Mg 2+, а в засолених грунтах - також іонами Na +. У всіх грунтах серед обмінних катіонів завжди їсти не велика кількість іонів К +. Деякі важкі метали (Zn 2+, Pb 2+, Cd 2+ і ін.) Можуть бути присутніми в грунтах в якості обмінних катіонів.

Для поліпшення грунту в цілях сільськогосподарського виробництва проводять систему заходів, звану меліорацією. До меліорації належать: осушення, зрошення, окультурення пусток, занедбаних земель і боліт. В результаті проведення меліорації втрачено особливо багато водно-болотних угідь, що сприяло процесу вимирання видів. Проведення заходів щодо докорінної меліорації часто призводить до зіткнення інтересів сільського господарства і охорони природи. Рішення про проведення меліорації має прийматися лише після складання комплексного екологічного обґрунтування і порівняння короткострокових вигод з довгостроковими економічними витратами і екологічним збитком. Меліорації супроводжує так зване вторинне засолення грунтів, що відбувається внаслідок штучного зміни водно-сольового режиму, найчастіше при неправильному зрошенні, рідше - при надмірному випасі на луках, при неправильному регулюванні паводків, неправильному осушення території і т.д. Засолення - це накопичення в грунтах легкорозчинних солей. У природних умовах воно відбувається за рахунок випадання солей з засолених грунтових вод або в зв'язку з еоловим привносом солей з морів, океанів і з територій, де широко поширені солоні озера. На зрошуваних масивах істотним джерелом солей можуть бути зрошувальні води і випадання солей в грунтової товщі з мінералізованих ґрунтових вод, рівень яких при зрошенні часто піднімається. При недостатньому дренажі вторинне засолення може мати катастрофічні наслідки, так як великі масиви земель стають непридатними для землеробства через велику накопичення солей в грунтах, що супроводжується забрудненням ґрунтів важкими металами, пестицидами, гербіцидами, нітратами, сполуками бору.

пестицидами є хімічні речовини, Що застосовуються для знищення тих чи інших шкідливих організмів. Залежно від напрямку використання вони поділяються на кілька груп.

1. Гербіциди (діурон, сімазин, атразин, монурон і ін.), Що використовуються для боротьби з бур'янами.

2. альгіцідов (сульфат міді та його комплекси з алканоамінамі, акролеїн та його похідні) - для боротьби з водоростями та іншої водної рослинністю.

3. арборіцидамі (каяфенон, кусагард, фанерон, ТХАН, трісбен, лонтрел і ін.) - для знищення небажаної деревної і чагарникової рослинності.

4. Фунгіциди (цинеб, каптан, фталана, Додін, хлорталоніл, Беном, карбоксин) - для боротьби з грибковими хворобами рослин.

5. бактерицидів (солі міді, стрептоміцин, бронопол, 2-трихлорметил-6-хлорпіридин і ін.) - для боротьби з бактеріями і бактеріальними хворобами.

6. Інсектициди (ДДТ, линдан, дільрін, альдрин, хлорофос, діфос, карбофос та ін.) - для боротьби зі шкідливими комахами.

7. Акарициди (бромпропілат, дикофолу, дінобутон, ДНОК, тетрадіфон) - для боротьби з кліщами.

8. Зооцид (родентициди, ратицидів, авіціди, іхтіоціди) - для боротьби зі шкідливими хребетними - гризунами (миші і щури), птахами і сміттєвої рибою.

9. Лімаціди (метальдегід, метіокарб, тріфенморф, ніклосамід) - для боротьби з молюсками.

10. нематоциди (ДД, ДДБ, трапекс, карбатіоном, тіазон) - для боротьби з круглими хробаками.

11. Афіціди - для боротьби з попелицями.

До пестицидів відносяться також хімічні засоби стимулювання і гальмування росту рослин, препарати для видалення листя (дефоліанти) і підсушування рослин (десиканти).

Власне пестициди (діючі початку) - природні або найчастіше синтетичні речовини, що застосовуються не в чистому вигляді, а у вигляді різних комбінацій з розчинниками і ПАР. Відомо кілька тисяч діючих речовин, постійно використовується близько 500. Асортимент їх постійно оновлюється, що пов'язано з необхідністю створення більш ефективних і безпечних для людей і навколишнього середовища пестицидів, а також розвитком у комах, кліщів, грибів і бактерій резистентності при тривалому застосуванні одних і тих ж пестицидів.

Основними характеристиками пестицидів є активність по відношенню до цільових організмам, вибірковість дії, безпечність для людей і навколишнього середовища. Активність пестицидів залежить від їх здатності проникати в організм, пересуватися в ньому до місця дії і пригнічувати життєво важливі процеси. Вибірковість залежить від відмінностей в біохімічних процесах, ферментів і субстратів у організмів різних видів, а також від застосовуваних доз. Екологічна безпека пестицидів пов'язана з їх вибірковістю і здатністю зберігатися якийсь час в середовищі, не втрачаючи своєї біологічної активності. Багато пестициди токсичні для людей і теплокровних тварин.

Хімічні сполуки, що застосовуються в якості пестицидів, відносяться до наступних класів: фосфороорганічні з'єднання, хлорпохідні вуглеводні, карбаматів, хлорфенольного кислоти, похідні сечовини, аміди карбонових кислот, нітро- і галогенфеноли, дінітроаніліни, нітродіфеніловие ефіри, галогеналіфатіческіе і аліфатичні кислоти, арілоксіалканкарбоновие кислоти, ароматичні і гетероциклічні кислоти, похідні амінокислот, кетони, п'яти- і шестичленні гетероциклічні сполуки, триазин і ін.

Застосування пестицидів в сільському господарстві сприяє підвищенню його продуктивності і зниження втрат, однак пов'язане з можливістю залишкового потрапляння пестицидів в продукти харчування і екологічною небезпекою. Наприклад, накопичення пестицидів в грунті, потрапляння їх в грунтові та поверхневі води, порушення природних біоценозів, шкідливий вплив на здоров'я людей і фауну.

Найбільшу небезпеку становлять стійкі пестициди і їх метаболіти, здатні накопичуватися і зберігатися в природному середовищу до декількох десятків років. При певних умовах з метаболітів пестицидів утворюються метаболіти другого порядку, роль, значення і вплив яких на навколишнє середовище у багатьох випадках залишаються невідомими. Наслідки надмірного застосування пестицидів можуть бути найнесподіванішими, а головне, біологічно непередбачуваними. Тому за асортиментом і технікою застосування пестицидів встановлений жорсткий контроль.

Пестициди вражають різні компоненти природних систем: зменшують біологічну продуктивність фітоценозів, видове різноманіття тваринного світу, знижують чисельність корисних комах і птахів, а в кінцевому підсумку становлять небезпеку і для людини. Підраховано, що 98% інсектицидів і фунгіцидів, 60 - 95% гербіцидів не досягають об'єктів пригнічення, а потрапляють в повітря і воду. Зооциди створюють в грунті мляву середу.

Пестициди, що містять хлор (ДДТ, гексахлоран, діоксин, дібензфуран і ін.), Відрізняються не тільки високою токсичністю, а й надзвичайної біологічну активність і здатність накопичуватися в різних ланках харчового ланцюга (табл. 9.3). Навіть у незначних кількостях пестициди пригнічують імунну систему організму, підвищуючи, таким чином, його чутливість до інфекційних захворювань. У більш високих концентраціях ці речовини надають мутагенну і канцерогенну дію на організм людини. Тому останнім часом найбільше застосування знаходять пестициди з низькими нормами витрати (5-50 г / га), поширення набувають безпечні синтетичні феромони і інші біологічні методи захисту.

Таблиця 9.3. Біологічне посилення ДДТ (по П. Ревелль, Ч. Ревелль, 1995)

Світове виробництво пестицидів близько 5 млн. Тонн. Зростання обсягів застосування пестицидів пояснюється тим, що екологічно безпечніші альтернативні методи захисту рослин слабо відпрацьовані, особливо в області боротьби з бур'янами. Все це обумовлює особливу актуальність детального і всебічного вивчення та прогнозування всіляких змін, що виникають в біосфері під впливом цих речовин. Необхідна розробка ефективних заходів щодо попередження небажаних наслідків інтенсивної хімізації, або з управління функціонуванням екосистем в умовах забруднення.

Для підвищення врожайності культурних рослин в грунт вносять неорганічні і органічні речовини, Звані добривами. У природному біоценозі панує природний круговорот речовин: мінеральні речовини, що забираються рослинами з грунту, після відмирання рослин знову повертаються в неї. Якщо ж в результаті відчуження врожаю для власного споживання або на продаж система порушується, стає необхідним застосування добрив.

Добрива поділяють на мінеральні, здобуті з надр, промислово отримані хімічні сполуки, містять основні елементи харчування (азот, фосфор, калій) і важливі для життєдіяльності мікроелементи (мідь, бор, марганець і ін.), А також органічні складові (перегній, гній , торф, пташиний послід, компости та ін.), що сприяють розвитку корисної мікрофлори грунту і підвищують її родючість.

Однак часто добрива вносять в кількостях, що не збалансованих зі споживанням сільськогосподарськими рослинами, тому вони стають потужними джерелами забруднення грунтів, сільськогосподарської продукції, ґрунтових ґрунтових вод, а також природних водойм, річок, атмосфери. Застосування надлишкових мінеральних добрив може мати такі негативні наслідки:

Зміна властивостей ґрунтів при тривалому внесення добрив;

Внесення великих кількостей азотних добрив призводить до забруднення грунтів, сільськогосподарської продукції та прісних вод нітратами, а атмосфери - оксидами азоту. Все сказане стосується і фосфорних добрив;

Мінеральні добрива служать джерелом забруднення грунтів важкими металами. Найбільш забруднені важкими металами фосфорні добрива. Крім того, фосфорні добрива є джерелом забруднення іншими токсичними елементами - фтором, миш'яком, природними радіонуклєїда (ураном, торієм, радієм). Значна кількість важких металів потрапляє в ґрунти і з органічними добривами (торфом, гноєм), за рахунок високих доз (у порівнянні з мінеральними) внесення.

Переудобреніе призводить до високих змістів нітратів у питній воді та деяких культурах (коренеплодах і листових овочах). Самі по собі нітрати відносно нетоксичні. Однак бактерії, що мешкають в організмі людини, можуть перетворювати їх в набагато більш токсичні нітрити. Останні здатні реагувати в шлунку з амінами (наприклад з сиру), утворюючи досить канцерогенні нітрозоаміни. Друга небезпека підвищених доз нітритів пов'язана з розвитком ціанозу (грудничковая метгемоглобінемія або синюшність) у грудних і маленьких дітей. Гранично допустимі кількості (ГДК) нітратів для людини, за рекомендацією ВАО, не повинні перевищувати 500 мг N - NO 3 - в добу. Всесвітня організація охорони здоров'я (ВООЗ) допускає вміст нітратів в продуктах до 300 мг на 1 кг сирого речовини.

Таким чином, надмірне залучення з'єднань азоту в біосферу вельми небезпечно. Щоб знизити негативні наслідки, доцільно використовувати спільне внесення органічних і мінеральних добрив (при зменшенні норми мінеральних і збільшенні частки органічних добрив). Необхідно забороняти внесення добрив по снігу, з літаків, скидати відходи тваринництва в навколишнє середовище. Доцільно розробляти форми азотних добрив з невеликою швидкістю розчинення.

Для запобігання забруднення грунтів і ландшафтів різними елементами, В результаті внесення добрив, слід застосовувати комплекс агротехнічних, агролісомеліоративних та гідротехнічних прийомів в поєднанні з інтенсифікацією природних механізмів очищення. До таких прийомів можна віднести полезахисних агротехніку, мінімальну обробку грунтів, вдосконалення асортименту засобів хімізації, мало - і мікрооб'ємні внесення добрив разом з насінням, оптимізацію строків і доз внесення. Крім того, цьому сприятиме створення агролісомеліоративних систем і організація системи хімічного контролю за складом мінеральних добрив, вмістом важких металів і токсичних сполук.

план

Земна кора (материкова, океанічна, перехідна).

Головні складові частини земної кори - хімічні елементи, мінерали, гірські породи, геологічні тіла.

Основи класифікації магматичних гірських порід.

Земна кора (материкова, океанічна, перехідна)

На підставі даних глибинних сейсмічних зондувань в товщі земної кори виділяється ряд шарів, що характеризуються різними швидкостями проходження пружних коливань. З цих шарів три вважаються основними. Самий верхній з них відомий як осадова оболонка, середній - гранітно-метаморфічних і нижній - базальтовий (рис.).

Мал. . Схема будови кори і верхньої мантії, включаючи тверду літосферу

і пластичну астеносферу

осадовий шар складний в основному найбільш м'якими, пухкими і більш щільними (за рахунок цементації пухких) породами. Осадові породи зазвичай розташовуються у вигляді пластів. Потужність осадового шару на поверхні Землі дуже непостійна і змінюється від декількох м до 10-15 км. Є ділянки, де осадовий шар повністю відсутній.

Гранітний-метаморфічний шар складний в основному магматичними і метаморфічними породами, багатими алюмінієм і кремнієм. Місця, де відсутня осадовий шар і гранітний шар виходить на поверхню називають кристалічними щитами (Кольський, Анабарський, Алданский і ін.). Потужність гранітного шару 20-40 км, місцями цей шар відсутній (на дні Тихого океану). За даними вивчення швидкості сейсмічних хвиль щільність порід біля нижньої межі від 6,5 км / сек до 7,0 км / сек різко змінюється. Ця межа гранітного шару, що відокремлює гранітний шар від базальтового отримала назву кордони Конрада.

базальтовий шар виділяється в підставі земної кори, присутній повсюдно, потужність його коливається від 5 до 30 км. Щільність речовини в базальтовому шарі - 3,32 г / см 3, за складом він відрізняється від гранітів і характеризується значно меншим вмістом кремнезему. У нижньої межі шару спостерігається стрибкоподібне зміна швидкості проходження поздовжніх хвиль, що говорить про різку зміну властивостей порід. Ця межа прийнята за нижню межу земної кори і названа кордоном Мохоровичича, про що говорилося вище.

У різних частинах земної кулі земна кора різнорідна як за складом, так і за потужністю. Типи земної кори - материкова або континентальна, океанічна та перехідна. Океанічна кора займає близько 60%, а континентальна близько 40% земної поверхні, що відрізняється від розподілу площі океанів і суші (71% і 29% відповідно). Це пов'язано з тим, що межа між розглянутими типами кори проходить по континентальному підніжжя. Мілководні моря, такі як, наприклад, Балтійське і Арктичні моря Росії, відносяться до Світового океану лише з географічної точки зору. В області океанів виділяють океанічний тип, Що характеризується малопотужним осадовим шаром, під яким розташовується базальтовий. Причому, океанічна кора значно молодше континентальної - вік першої становить не більше 180 - 200 млн. Років. Земна кора під континентом містить всі 3 шари, має велику потужність (40-50 км) і називається материкової. Перехідна кора відповідає підводного околиці материків. На відміну від континентальної тут різко скорочується гранітний шар і сходить нанівець в океан, а потім йде і скорочення потужності базальтового шару.

Осадовий, гранітний-метаморфічний і базальтовий шари разом утворюють оболонку, яка отримала найменування Сіаль - від слів силіциуму і алюміній. Зазвичай вважають, що в сіаліческой оболонці доцільно ототожнювати поняття про земній корі. Встановлено також, що на всьому протязі геологічної історії земна кора поглинає кисень і до теперішнього вона за обсягом на 91% складається з нього.

Головні складові частини земної кори - хімічні елементи, мінерали, гірські породи, геологічні тіла

Речовина Землі складається з хімічних елементів. В межах кам'яноїоболонки хімічні елементи утворюють мінерали, мінерали складають гірські породи, а гірські породи в свою чергу геологічні тіла. Наші знання про хімії Землі, або інакше геохімії, катастрофічно зменшуються з глибиною. Глибше 15 км наші знання поступово змінюються гіпотезами.

Американський хімік Ф.В. Кларк спільно з Г.С. Вашингтоном, почавши на початку минулого століття аналіз різних порід (5159 зразків) опублікував дані про середні змістах близько десяти найбільш поширених елементів в земній корі. Франк Кларк виходив з того положення, що тверда земна кора до глибини 16 км складається на 95% з вивержених порід і на 5% з осадових порід, утворених за рахунок вивержених. Тому для підрахунку Ф.Кларк використовував 6000 аналізів різних гірських порід, взявши їх середнє арифметичне. Надалі ці дані доповнювалися середніми даними змістів інших елементов.Оказалось, що найбільш поширеними елементами земної кори є (мас.%): O - 47,2; Si - 27,6; Al - 8,8; Fe - 5,1; Ca - 3,6; Na - 2,64; Mg - 2,1; K - 1,4; H - 0,15, що в сумі становить 99,79%. Ці елементи, (крім водню), а також вуглець, фосфор, хлор, фтор і деякі інші називають породообразующими або петрогенних.

Згодом ці цифри неодноразово уточнювалися різними авторами (табл.).

Порівняння різних оцінок складу земної кори континентів,

Середні масові частки хімічних елементів у земній корі отримали назву за пропозицією академіка А. Е. Ферсмана кларков. Останні дані по хімічному складу сфер Землі зведені в наступну схему (рис).

Все речовина земної кори і мантії складається з мінералів, різноманітних за формою, будовою, складом, поширеності та властивостями. В даний час виділено понад 4000 мінералів. Точну цифру назвати неможливо тому, що щорічно число мінеральних видів поповнюється 50-70 найменуваннями мінеральних видів. Наприклад, на території колишнього СРСР відкрито близько 550 мінералів (в музеї ім. А.Е.Ферсман зберігається 320 видів), з них більше 90% в ХХ столітті.

Мінеральний склад земної кори виглядає наступним чином (об.%): Польові шпати - 43,1; піроксени - 16,5; олівін - 6,4; амфіболи - 5,1; слюди - 3,1; глинисті мінерали - 3,0; ортосілікати - 1,3; хлорити, серпентини - 0,4; кварц - 11,5; кристобалит - 0,02; тридимит - 0,01; карбонати - 2,5; рудні мінерали - 1,5; фосфати - 1,4; сульфати - 0,05; гідроксиди заліза - 0,18; інші - 0,06; органічна речовина - 0,04; хлориди - 0,04.

Ці цифри, звичайно ж, дуже відносні. В цілому, мінеральний склад земної кори найбільш строкатий і багатий в порівнянні зі складом глибших геосфер і метеоритів, речовини Місяця і зовнішніх оболонок інших планет земної групи. Так на місяці виявлено 85 мінералів, а в метеоритах - 175.

Природні мінеральні агрегати, що складають самостійні геологічні тіла в земній корі називаються гірськими породами. Поняття «геологічне тіло» - це різномасштабних поняття, воно включає обсяги від кристала мінералу до континентів. Кожна гірська порода утворює в земній корі об'ємне тіло (шар, лінза, масив, покрив ...), що характеризується певним речовим складом і специфічним внутрішнім будовою.

У російську геологічну літературу термін «гірська порода» був введений в кінці ХVIII століття Василем Михайловичем Севергиним. Вивчення земної кори показало, що вона складена різними гірськими породами, які за походженням можна розділити на 3 групи: магматичні або вивержені, осадові і метаморфічні.

Перш, ніж перейти до опису кожної з груп гірських порід в окремо, необхідно зупинитися на їх історичних взаєминах.

Прийнято вважати, що спочатку земну кулю представляв розплавлене тіло. З цього первинного розплаву або магми, і утворилася шляхом охолодження тверда земна кора, на початку служіння цілком магматическими гірськими породами, які слід розглядати як історично найбільш давню групу гірських порід.

Лише в більш пізню фазу розвитку Землі могли виникати породи іншого походження. Це стало можливим після виникнення будь-яких зовнішніх її оболонок: атмосфери, гідросфери, біосфери. Первинні магматичні породи під їх впливом і сонячної енергії руйнувалися, зруйнований матеріал переміщався водою і вітром, сортувалося і знову цементувати. Так виникли осадові породи, які є вторинними по відношенню до магматичних, за рахунок яких вони утворилися.

Матеріалом для утворення метаморфічних порід служили як магматичні породи, так і осадові. В результаті різних геологічних процесів відбувалося опускання великих ділянок земної кори, в межах цих ділянок йшло накопичення осадових порід. Нижні частини товщі в ході цих опускань потрапляють на все більші глибини в область високих температур і тисків, в область проникнення з магми різних парів і газів і циркуляції гарячих водяних розчинів, привносять в породи нові хімічні елементи. Підсумком цього і є метаморфізм.

Поширення цих порід неоднаково. Підраховано, що літосфера на 95% складена магматичними і метаморфічними породами і тільки 5% складають осадові породи. На поверхні розподіл дещо інше. Осадовими породами вкрито 75% земної поверхні і тільки 25% припадає на частку магматичних і метаморфічних порід.

Земна кора - тонка верхня оболонка Землі, яка має товщину на континентах 40-50 км, під океанами -5-10 км і становить всього близько 1% маси Землі.

Вісім елементів - кисень, кремній, водень, алюміній, залізо, магній, кальцій, натрій - утворюють 99,5% земної кори.

На континентах кора тришарова: осадові породи вкривають гранітні, а гранітні залягають на базальтових. Під океанами кора «океанічного», двошарового типу; осадові породи залягають просто на базальтах, гранітного пласта немає. Розрізняють також перехідний тип земної кори (острівний-дугові зони на околицях океанів і деякі ділянки на материках, наприклад).

Найбільшу товщину земна кора має в гірських районах (під Гімалаями - понад 75 км), середню - в районах платформ (під Західно-Сибірської низиною - 35-40, в межах Російської платформи - 30-35), а найменшу-в центральних районах океанів (5-7 км).

Переважна частина земної поверхні - це рівнини континентів і океанічного дна Континенти оточені шельфом - мілководній смугою глибиною до 200 г і середньою шириною близько SO км, яка після різкого обривчасті вигину дна переходить в континентальний схил (ухил змінюється від 15-17 до 20-30 ° ). Схили поступово вирівнюються і переходять в Абісальна рівнини (глибини 3,7-6,0 км). Найбільші глибини (9-11 км) мають океанічні жолоби, переважна більшість яких розташована на північній і західній околицях.

Земна кора формувалася поступово: спочатку був сформований базальтовий шар, потім - гранітний, осадовий шар продовжує формуватися і в даний час.

Глибинні товщі літосфери, які досліджують геофізичними методами, мають досить складну і ще недостатньо вивчене будову, також, як мантія і ядро \u200b\u200bЗемлі. Але вже відомо, що з глибиною щільність порід зростає, і якщо на поверхні вона становить в середньому 2,3-2,7 г / см3, то на глибині близько 400 км - 3,5 г / см3, а на глибині 2900 км ( межа мантії і зовнішнього ядра) - 5,6 г / см3. У центрі ядра, де тиск досягає 3,5 тис. Т / см2, вона збільшується до 13-17 г / см3. Встановлено також і характер зростання глибинної температури Землі. На глибині 100 км вона становить приблизно 1300 К, на глибині близько 3000 км -4800 К, а в центрі земного ядра - 6900 К.

Переважна частина речовини Землі перебуває в твердому стані, але на кордоні земної кори і верхньої мантії (глибини 100-150 км) залягає товща пом'якшених, тістоподібних гірських порід. Ця товща (100-150 км) називається астеносферой. Геофізики вважають, що в розрідженому стані можуть перебувати й інші ділянки Землі (за рахунок розущільнення, активного радіораспада порід і т.п.), зокрема - зона зовнішнього ядра. Внутрішнє ядро \u200b\u200bзнаходиться в металевій фазі, але щодо його речового складу єдиної думки на сьогодні немає.

Положення земної кори між мантією і зовнішніми оболонками - атмосферою, гідросферою і біосферою - обумовлює вплив на неї зовнішніх і внутрішніх сил Землі.

Будова земної кори неоднорідне (рис. 19). Верхній шар, потужність якого коливається від 0 до 20 км, складний осадовими породами - піском, глиною, вапняками і ін. Це підтверджують дані, отримані при вивченні оголень і керна свердловин, а також результати сейсмічних досліджень: породи ці пухкі, швидкість проходження сейсмічних хвиль невелика.

Мал. 19.Будова земної кори

Нижче, під материками, розташований гранітний шар,складений породами, щільність яких відповідає щільності граніту. Швидкість проходження сейсмічних хвиль в цьому шарі, як і в гранітах, становить 5,5-6 км / с.

Під океанами гранітний шар відсутній, а на материках в деяких місцях він виходить на денну поверхню.

Ще нижче розташований шар, в якому сейсмічні хвилі поширюються зі швидкістю 6,5 км / с. Ця швидкість характерна для базальтів, тому, незважаючи на те що шар складний різними породами, його називають базальтовим.

Кордон між гранітним і базальтовим верствами називається поверхнею Конрада . Цьому розділу відповідає стрибок швидкості сейсмічних хвиль від 6 до 6,5 км / с.

Залежно від будови і потужності виділяють два види кори - материковуі океанічну.Під материками кора містить всі три шари - осадовий, гранітний і базальтовий. Її потужність на рівнинах сягає 15 км, а в горах збільшується до 80 км, утворюючи «коріння гір». Під океанами гранітний шар у багатьох місцях взагалі відсутній, і базальти покриті тонким чохлом осадових порід. У глибоководних частинах океану потужність кори не перевищує 3-5 км, а нижче залягає верхня мантія.

Мантія.Це проміжна оболонка, розташована між літосферою і ядром Землі. Нижня її межа проходить приблизно на глибині 2900 км. На мантію припадає більше половини обсягу Землі. Речовина мантії знаходиться в перегрітому стані і відчуває величезний тиск вищерозміщених літосфери. Мантія має великий вплив на процеси, що відбуваються на Землі. У верхній мантії виникають магматичні осередки, утворюються руди, алмази та інші копалини. Звідси ж на поверхню Землі надходить внутрішнє тепло. Речовина верхньої мантії постійно і активно переміщається, викликаючи рух літосфери і земної кори.

Ядро.У ядрі розрізняють дві частини: зовнішню, до глибини 5 тис. Км, і внутрішню, до центру Землі. Зовнішнє ядро \u200b\u200bрідке, так як через нього не проходять поперечні хвилі, внутрішнє - тверде. Речовина ядра, особливо внутрішнього, сильно ущільнений і по щільності відповідає металам, тому його і називають металевим.

До фізичних властивостей Землі відносять температурний режим (внутрішню теплоту), щільність і тиск.

Внутрішня теплота Землі.За сучасними уявленнями Земля після її утворення була холодним тілом. Потім розпад радіоактивних елементів поступово розігрівав її. Однак в результаті випромінювання тепла з поверхні в навколоземний простір відбувалося її охолодження. Утворилися відносно холодна літосфера і земна кора. На великій глибині і сьогодні високі температури. Зростання температур з глибиною можна спостерігати безпосередньо у глибоких шахтах і свердловинах, при виверженні вулканів. Так, що виливається вулканічна лава має температуру 1200-1300 ° C.

На поверхні Землі температура постійно змінюється і залежить від припливу сонячного тепла. Добові коливання температур поширюються до глибини 1-1,5 м, сезонні - до 30 м. Нижче цього шару лежить зона постійних температур, де вони завжди залишаються незмінними і відповідають середньорічним температурам даної місцевості на поверхні Землі.

Глибина залягання зони постійних температур в різних місцях неоднакова і залежить від клімату і теплопровідності гірських порід. Нижче цієї зони починається підвищення температур, в середньому на 30 ° C через кожні 100 м. Однак величина ця непостійна і залежить від складу гірських порід, наявності вулканів, активності теплового випромінювання з надр Землі. Так, в Росії вона коливається від 1,4 м в П'ятигорську до 180 м на Кольському півострові.

Знаючи радіус Землі, можна підрахувати, що в центрі її температура повинна досягати 200 000 ° C. Однак при такій температурі Земля перетворилася б на розпечений газ. Прийнято вважати, що поступове підвищення температур відбувається тільки в літосфері, а джерелом внутрішнього тепла Землі служить верхня мантія. Нижче зростання температур сповільнюється, і в центрі Землі вона не перевищує 50 000 ° C.

Щільність Землі.Чим щільніше тіло, тим більше маса одиниці його обсягу. Еталоном щільності прийнято вважати воду, 1 см 3 якої важить 1 г, т. Е. Щільність води дорівнює 1 г / с 3. Щільність інших тіл визначається відношенням їх маси до маси води такого ж об'єму. Звідси зрозуміло, що всі тіла, що мають щільність більше 1, тонуть, менше - плавають.

Щільність Землі в різних місцях неоднакова. Осадові породи мають щільність 1,5-2 г / см 3, а базальти - більше 2 г / см 3. Середня щільність Землі становить 5,52 г / см 3 - це в 2 з гаком рази більше щільності граніту. У центрі Землі щільність що складають її порід зростає і становить 15-17 г / см 3.

Тиск всередині Землі.Гірські породи, що знаходяться в центрі Землі, відчувають шалений тиск з боку верхніх шарів. Підраховано, що на глибині всього лише 1 км тиск становить 10 4 гПа, а у верхній мантії воно перевищує 6 * 10 4 гПа. лабораторні експерименти показують, що при такому тиску тверді тіла, наприклад мармур, згинаються і можуть навіть текти, т. е. набувають властивостей, проміжні між твердим тілом і рідиною. Такий стан речовин називають пластичним. Даний експеримент дозволяє стверджувати, що в глибоких надрах Землі матерія знаходиться в пластичному стані.

Хімічний склад Землі.У Землі можна знайти все хімічні елементи таблиці Д. І. Менделєєва. Однак кількість їх неоднаково, розподілені вони вкрай нерівномірно. Наприклад, в земній корі кисень (О) становить понад 50%, залізо (Fе) - менше 5% її маси. Підраховано, що базальтовий і гранітний шари складаються в основному з кисню, кремнію і алюмінію, а в мантії зростає частка кремнію, магнію і заліза. В цілому ж прийнято вважати, що на 8 елементів (кисень, кремній, алюміній, залізо, кальцій, магній, натрій, водень) припадає 99,5% складу земної кори, а на всі інші - 0,5%. Дані про склад мантії і ядра носять гаданий характер.

Земна кора тільки здається нерухомою, абсолютно стійкою. Насправді ж вона робить безперервні і різноманітні рухи. Деякі з них відбуваються дуже повільно і не сприймаються органами чуття людини, інші, наприклад землетрусу, носять обвальний, руйнівний характер. Які ж титанічні сили надають руху земну кору?

Внутрішні сили Землі, джерело їх походження. Відомо, що на кордоні мантії і літосфери температура перевищує 1500 ° C. При цій температурі матерія повинна або розплавитися, або перетворитися в газ. При переході твердих тіл в рідке або газоподібний стан обсяг їх повинен збільшуватися. Однак цього не відбувається, так як перегріті породи знаходяться під тиском верхніх шарів літосфери. Виникає ефект «парового котла», коли прагне розширитися матерія тисне на літосферу, приводячи її в рух разом із земною корою. При цьому чим вище температура, тим сильніше тиск і тим активніше рухається літосфера. Особливо сильні осередки тиску виникають в тих місцях верхньої мантії, де концентруються радіоактивні елементи, розпад яких розігріває складають породи до ще більш високих температур. Рухи земної кори під дією внутрішніх сил Землі називають тектонічними. Ці рухи поділяють на коливальні, складкообразовательние і розривні.

Коливальні рухи.Ці рухи відбуваються дуже повільно, непомітно для людини, тому їх ще називають віковимиабо епейрогеніческімі.В одних містах земна кора піднімається, в інших - опускається. При цьому нерідко підняття змінюється опусканням, і навпаки. Простежити за цими рухами можна тільки по тим «слідах», які залишаються після них на земній поверхні. Наприклад, на узбережжі Середземного моря, поблизу Неаполя, знаходяться руїни храму Серапіса, колони якого проточила морськими молюсками на висоті до 5,5 м над рівнем сучасного моря. Це служить безумовним доказом того, що храм, побудований в IV ст., Побував на дні моря, а потім відбулося його підняття. Зараз цю ділянку суші знову опускається. Нерідко на узбережжях морів вище їх сучасного рівня знаходяться ступені - морські тераси, створені колись морським прибоєм. На майданчиках цих ступенів можна знайти залишки морських організмів. Це свідчить про те, що майданчики терас колись були дном моря, а потім берег піднявся і море відступило.

Опускання земної кори нижче 0 м над рівнем моря супроводжується настанням моря - трансгрессией,а підняття - його відступом - регресією.В даний час в Європі підняття відбуваються в Ісландії, Гренландії, на Скандинавському півострові. Спостереженнями встановлено, що область Ботнічної затоки піднімається зі швидкістю 2 см на рік, т. Е. На 2 м в сторіччя. Одночасно з цим відбувається опускання території Голландії, Південній Англії, Північної Італії, Причорноморській низовині, узбережжя Карського моря. Ознакою опускання морських узбереж служить освіту морських заток в гирлових ділянках річок - естуарієв (губ) і лиманів.

При піднятті земної кори і відступі моря морське дно, складене осадовими породами, виявляється сушею. Так утворюються великі морські (первинні) рівнини:наприклад, Західно-Сибірська, Туранська, Північно-Сибірська, Амазонська (рис. 20).

Мал. 20.Будова первинних, або морських, пластових рівнин

Складкообразовательние руху.У тих випадках, коли пласти гірських порід досить пластичні, під дією внутрішніх сил відбувається зминання їх в складки. Коли тиск направлено по вертикалі, породи зміщуються, а якщо в горизонтальній площині - стискаються в складки. Форма складок буває найрізноманітнішою. Коли вигин складки спрямований вниз, її називають синкліналей, вгору - антикліналь (рис. 21). Утворюються складки на великих глибинах, т. Е. При високих температурах і великому тиску, а потім під дією внутрішніх сил вони можуть бути підняті. так виникають складчасті гориКавказькі, Альпи, Гімалаї, Анди і ін. (Рис. 22). У таких горах складки легко спостерігати там, де вони оголені і виходять на поверхню.

Мал. 21.синклінальні (1) і антиклинальная (2) складки

Мал. 22.складчасті гори

Розривні руху.Якщо гірські породи недостатньо міцні, щоб витримати дію внутрішніх сил, в земній корі утворюються тріщини - розломи і відбувається вертикальне зміщення гірських порід. Безнадійні ділянки називають грабенамі,а піднялися - горстами(Рис. 23). Чергування жменю і грабенів створює глибові (відроджені) гори.Прикладами таких гір служать: Алтай, Саянські, Верхоянский хребет, Аппалачі в Північній Америці і багато інших. Відроджені гори відрізняються від складчастих як за внутрішньою будовою, так і за зовнішнім виглядом - морфології. Схили цих гір часто стрімкі, долини, як і вододіли, широкі, плоскі. Пласти гірських порід завжди зміщені відносно один одного.

Мал. 23.Відроджені тваринний брилові гори

Безнадійні ділянки в цих горах, грабени, іноді заповнюються водою, і тоді утворюються глибокі озера: наприклад, Байкал і Телецкое в Росії, Танганьїка і Ньяса в Африці.

При подальшому підвищенні температури в надрах Землі гірські породи, незважаючи на високий тиск, розплавляються, утворюючи магму. При цьому виділяється багато газів. Це ще більше збільшує і обсяг розплаву, і його тиск на навколишні породи. В результаті дуже щільна, насичена газами магма прагне туди, де тиск менше. Вона заповнює тріщини в земній корі, розриває і піднімає пласти складають її порід. Частина магми, не досягнувши земної поверхні, застигає в товщі земної кори, утворюючи магматичні жили і лаколіти. Іноді ж магма виривається на поверхню, і відбувається її виверження в вигляді лави, газів, вулканічного попелу, уламків гірських порід і застиглих згустків лави.

Вулкани.У кожного вулкана є канал, по якому відбувається виверження лави (рис. 24). це жерло,яке завжди закінчується воронкоподібним розширенням - кратером.Діаметр кратерів коливається від кількох сотень метрів до багатьох кілометрів. Наприклад, діаметр кратера Везувію - 568 м. Дуже великі кратери називають кальдерами. Наприклад, кальдера вулкана Узон на Камчатці, яку заповнює озеро Кроноцкоє, досягає 30 км в поперечнику.

Форма і висота вулканів залежать від в'язкості лави. Рідка лава швидко і легко розтікається і не утворює гори конусоподібної форми. Прикладом може служити вулкан Килауза на Гавайських островах. Кратер цього вулкана є округле озеро діаметром близько 1 км, заповнене клекоче рідкої лавою. Рівень лави, як і вода в чаші джерела, то опускається, то піднімається, Випліскуючись через край кратера.

Мал. 24.Вулканічний конус в розрізі

Більш широко поширені вулкани з в'язкою лавою, яка, остигаючи, утворює вулканічний конус. Конус завжди має шарувату будову, яке свідчить про те, що виливу відбувалися багаторазово, а вулкан виростав поступово, від виверження до виверження.

Висота вулканічних конусів коливається від декількох десятків метрів до декількох кілометрів. Наприклад, вулкан Аконкагуа в Андах має висоту 6960 м.

Гор-вулканів, що діють і вимерлих, налічується близько 1500. Серед них такі гіганти, як Ельбрус на Кавказі, Ключевська Сопка на Камчатці, Фудзіяма в Японії, Кіліманджаро в Африці і багато інших.

Велика частина діючих вулканів розташована навколо Тихого океану, Утворюючи Тихоокеанське «вогняне кільце», і в Середземноморським-Індонезійському поясі. Тільки на Камчатці відомо 28 діючих вулканів, а всього їх більше 600. Поширені діючі вулкани закономірно - всі вони приурочені до рухливих зон земної кори (рис. 25).

Мал. 25.Зони вулканізму і землетрусів

В геологічному минулому Землі вулканізм був більш активним, ніж тепер. Крім звичайних (центральних) вивержень відбувалися тріщинні виливи. З гігантських тріщин (розломів) в земній корі, що простягаються на десятки і сотні кілометрів, лава викидалася на земну поверхню. Створювалися суцільні або плямисті лавові покриви, вирівнюють рельєф місцевості. Товща лави досягала 1,5-2 км. так утворилися лавові рівнини.Прикладом таких рівнин служать окремі ділянки Среднесибирского плоскогір'я, центральній частині плоскогір'я Декан в Індії, Вірменське нагір'я, плато Колумбія.

Землетруси.Причини землетрусів бувають різні: виверження вулканів, обвали в горах. Але найбільш сильні з них виникають в результаті рухів земної кори. Такі землетруси називають тектонічними.Зароджуються вони зазвичай на великій глибині, на кордоні мантії і літосфери. Місце зародження землетрусу називається гипоцентромабо вогнищем.На поверхні Землі, над гипоцентром, знаходиться епіцентрземлетрусу (рис. 26). Тут сила землетрусу найбільш велика, а при видаленні від епіцентру вона слабшає.

Мал. 26.Гіпоцентр і епіцентр землетрусу

Земна кора здригається безперервно. Протягом року спостерігається понад 10 000 землетрусів, але більшість з них настільки слабка, що не відчувається людиною і фіксується тільки приладами.

Сила землетрусів вимірюється в балах - від 1 до 12. Потужні 12-бальні землетруси бувають рідко і носять катастрофічний характер. При таких землетрусах відбуваються деформації в земній корі, утворюються тріщини, зсуви, скиди, обвали в горах і провали на рівнинах. Якщо вони відбуваються в густонаселених місцях, то виникають великі руйнування і численні людські жертви. найбільшими землетрусами в історії є Мессинской (1908), Токійське (1923), Ташкентський (1966), Чилійський (1976) і Спітакський (1988). У кожному з цих землетрусів загинули десятки, сотні і тисячі людей, а міста були зруйновані майже вщент.

Нерідко Гіпоцентр знаходиться під океаном. Тоді виникає руйнівна океанічна хвиля - цунамі.

Одночасно з внутрішніми, тектонічними процесами на Землі діють процеси зовнішні. На відміну від внутрішніх, що охоплюють всю товщу літосфери, вони діють тільки на поверхні Землі. Глибина їх проникнення в земну кору не перевищує декількох метрів і лише в печерах - до кількох сотень метрів. Джерелом походження сил, що викликають зовнішні процеси, служить теплова сонячна енергія.

Зовнішні процеси дуже різноманітні. До них відносяться вивітрювання гірських порід, робота вітру, води і льодовиків.

Вивітрювання.Воно поділяється на фізичне, хімічне та органічне.

фізичне вивітрювання- це механічне роздроблення, подрібнення гірських порід.

Відбувається воно при різкій зміні температури. При нагріванні порода розширюється, при охолодженні - стискається. Так як коефіцієнт розширення різних мінералів, що входять в породу, неоднаковий, процес її руйнування посилюється. Спочатку порода розпадається на великі брили, які з плином часу подрібнюються. Прискореного руйнування породи сприяє вода, яка, проникаючи в тріщини, замерзає в них, розширюється і розриває породу на окремі частини. Найбільш активно фізичне вивітрювання діє там, де відбувається різка зміна температури, а на поверхню виходять тверді магматичні породи - граніт, базальт, сиеніти і т. Д.

хімічне вивітрювання- це хімічний вплив на гірські породи різних водних розчинів.

При цьому, на відміну від фізичного вивітрювання, відбуваються різноманітні хімічні реакції, А внаслідок цього зміна хімічного складу та, можливо, утворення нових гірських порід. Діє хімічне вивітрювання повсюдно, але особливо інтенсивно протікає в легкорозчинних породах - вапняках, гіпсах, доломітах.

органічне вивітрювання являє собою процес руйнування гірських порід живими організмами - рослинами, тваринами і бактеріями.

Лишайники, наприклад, оселився на скелях, істачівают їх поверхню виділяється кислотою. Коріння рослин також виділяють кислоту, а крім того, коренева система діє механічно, як би розриваючи породу. дощові черв'яки, Пропускаючи через себе неорганічні речовини, Перетворять породу і покращують доступ в неї води і повітря.

Вивітрювання і клімат.Всі види вивітрювання протікають одночасно, але діють з різною інтенсивністю. Залежить це не тільки від порід, що, але і головним чином від клімату.

В полярних країнах найбільш активно проявляється морозне вивітрювання, в помірних - хімічне, в тропічних пустелях - механічне, у вологих тропіках - хімічне.

Робота вітру.Вітер здатний руйнувати гірські породи, переносити і відкладати їх тверді частинки. Чим сильніший вітер і чим частіше він дме, тим більшу роботу він здатний виробляти. Там, де на поверхню Землі виходять скелясті оголення, вітер бомбардує їх піску, поступово стираючи і руйнуючи навіть найтвердіші породи. Менш стійкі породи руйнуються швидше, виникають специфічні, еолові форми рельєфу - кам'яні мережива, еолові гриби, стовпи, вежі.

У піщаних пустелях і по берегах морів і великих озер вітер створює специфічні форми рельєфу - бархани і дюни.

бархани - це рухливі піщані пагорби серповидної форми. Навітряну схил їх завжди пологий (5-10 °), а подветренний - крутий - до 35-40 ° (рис. 27). Освіта барханів пов'язано з гальмуванням вітрового потоку, що несе пісок, яке відбувається через будь-яких перешкод - нерівностей поверхні, каменів, кущів і т. Д. Сила вітру слабшає, і починається відкладення піску. Чим постояннее вітри і чим більше піску, тим швидше зростає бархан. Найбільш високі бархани - до 120 м - виявлені в пустелях Аравійського півострова.

Мал. 27.Будова бархани (стрілкою показано напрямок вітру)

Пересуваються бархани за напрямком вітру. Вітер жене піщинки по пологому схилі. Досягнувши гребеня, вітрової потік завихряется, швидкість його зменшується, піщинки випадають і скочуються по крутому підвітряного схилу. Це обумовлює переміщення всього бархани зі швидкістю до 50-60 м в рік. Пересуваючись, бархани можуть засипати оазиси і навіть цілі селища.

На піщаних пляжах розвіваються піски утворюють дюни.Вони тягнуться вздовж берега у вигляді величезних піщаних гряд або пагорбів заввишки до 100 м і більше. На відміну від брехунів вони не мають постійної форми, але також можуть пересуватися в напрямку від пляжу в глиб суші. Для того щоб зупинити рух дюн, висаджують деревно-чагарникові рослини, в першу чергу сосни.

Робота снігу і льоду.Сніг, особливо в горах, виконує значну роботу. На схилах гір накопичуються величезні маси снігу. Час від часу вони зриваються зі схилів, утворюючи снігові лавини. Такі лавини, рухаючись з величезною швидкістю, захоплюють уламки скель і захоплюють вниз, змітаючи все на своєму шляху. За грізну небезпеку, яку несуть снігові лавини, їх називають «білою смертю».

Твердий матеріал, який залишається після танення снігу, утворює величезні кам'янисті горби, що перегороджують і заповнюють міжгірські западини.

Ще більшу роботу виконують льодовики.Вони займають на Землі величезні площі - понад 16 млн км 2, що становить 11% площі суші.

Розрізняють льодовики материкові, або покривні, і гірські. материкові льодизаймають величезні площі в Антарктиді, Гренландії, на багатьох полярних островах. Товщина льоду материкових льодовиків неоднакова. Наприклад, в Антарктиді вона досягає 4000 м. Під дією величезної ваги лід сповзає в море, обламується, і утворюються айсберги - крижані плавучі гори.

У гірських льодовиківрозрізняють дві частини - галузі харчування або накопичення снігу і танення. Накопичується сніг в горах вище снігової лінії.Висота цієї лінії в різних широтах неоднакова: чим ближче до екватора, тим вище снігова лінія. У Гренландії, наприклад, вона лежить на висоті 500-600 м, а на схилах вулкана Чимборасо в Андах - 4800 м.

Вище снігової лінії сніг накопичується, ущільнюється і поступово перетворюється на лід. Лід має пластичними властивостями і під тиском горішніх мас починає ковзати по схилу вниз. Залежно від маси льодовика, його насиченості водою і крутизни схилу швидкість руху коливається від 0,1 до 8 м на добу.

Рухаючись по схилах гір, льодовики виорюють вибоїни, згладжують виступи скель, розширюють і поглиблюють долини. Уламковий матеріал, який льодовик захоплює при своєму русі, при таненні (відступі) льодовика, залишається на місці, утворюючи льодовикову морену. Морена - це купи уламків скель, валунів, піску, глини, залишені льодовиком. Розрізняють морени донні, бічні, поверхневі, серединні і кінцеві.

Гірські долини, за якими будь-коли проходив льодовик, легко відрізнити: у цих долинах завжди виявляються залишки морен, а форма їх нагадує корито. Такі долини називають трогами.

Робота текучих вод.До текучим водам ставляться тимчасові дощові потоки і талі снігові води, струмки, річки і підземні води. Робота текучих вод з урахуванням фактора часу грандіозна. Можна сказати, що весь образ земної поверхні в тій чи іншій мірі створений плинної водою. Все текучі води об'єднує те, що вони виробляють три види робіт:

- руйнування (ерозію);

- перенесення продуктів (транзит);

- відношення (акумуляцію).

В результаті утворюються різноманітні нерівності на поверхні Землі - яри, борозни на схилах, обриви, долини річок, піщані і галькові острова і т. Д., А також порожнечі в товщі гірських порід - печери.

Дія сили тяжіння.Всі тіла - рідкі, тверді, газоподібні, що знаходяться на Землі, - притягуються до неї.

Сила, з якою тіло притягується до Землі, називається силою тяжіння.

Під дією цієї сили всі тіла прагнуть зайняти найнижче становище на земній поверхні. В результаті виникають водні потоки в річках, дощові води просочуються в товщу земної кори, обрушуються снігові лавини, рухаються льодовики, вниз по схилах переміщаються уламки гірських порід. Сила тяжіння - необхідна умова дії зовнішніх процесів. В іншому випадку продукти вивітрювання залишалися б на місці їх утворення, покриваючи, як плащем, що пролягають нижче породи.

Як ви вже знаєте, Земля складається з безлічі хімічних елементів - кисню, азоту, кремнію, заліза і т. Д. Поєднуючись між собою, хімічні елементи утворюють мінерали.

Мінерали.Велика частина мінералів складається з двох або декількох хімічних елементів. Дізнатися, скільки елементів міститься в мінералі, можна по його хімічною формулою. Наприклад, галит (кухонна сіль) складається з натрію і хлору і має формулу NCl; магнетит (магнітний залізняк) - з трьох молекул заліза і двох кисню (F 3 O 2) і т. д. Деякі мінерали утворені одним хімічним елементом, Наприклад: сірка, золото, платина, алмаз і ін. Такі мінерали називають самородними.У природі відомо близько 40 самородних елементів, на частку яких припадає 0,1% маси земної кори.

Мінерали можуть бути не тільки твердими, але і рідкими (вода, ртуть, нафта), і газоподібними (сірководень, вуглекислий газ).

Більшість мінералів мають кристалічну будову. Форма кристала для даного мінералу завжди постійна. Наприклад, кристали кварцу мають форму призми, Галіт - форму куба і т. Д. Якщо кухонну сіль розчинити у воді, а потім викристалізувати, то новоутворені мінерали придбають кубічну форму. Багато мінерали мають здатність рости. Розміри їх коливаються від мікроскопічних до гігантських. Наприклад, на острові Мадагаскар знайдений кристал берилу довжиною 8 м і діаметром 3 м. Вага його становить майже 400 т.

За освітою все мінерали поділяються на кілька груп. Одні з них (польовий шпат, кварц, слюда) виділяються з магми при її повільному охолодженні на великих глибинах; інші (сірка) - при швидкому охолодженні лави; треті (гранат, яшма, алмаз) - при високих температурах і тиску на великих глибинах; четверті (гранати, рубіни, аметисти) виділяються з гарячих водних розчинів в підземних жилах; п'яті (гіпс, солі, бурий залізняк) утворюються при хімічному вивітрюванні.

Всього в природі налічується більше 2500 мінералів. Для їх визначення і вивчення велике значення мають фізичні властивості, до яких відносять блиск, колір, колір риси, т. Е. Сліду, що залишається мінералом, прозорість, твердість, спайність, злам, питома вага. Наприклад, у кварцу форма кристалів призматична, блиск скляний, спайности немає, злам раковістий, твердість 7, питома вага 2,65 г / см 3, рис чи має; у Галіт форма кристала кубічна, твердість 2,2, питома вага 2,1 г / см 3, блиск скляний, колір білий, спайність досконала, смак солоний і т. д.

З мінералів найбільш відомі і широко поширені 40-50, які називають породообразующими (польовий шпат, кварц, кам'яна сіль і ін.).

Гірські породи.Дані породи являють собою скупчення одного або декількох мінералів. Мармур, вапняк, гіпс складаються з одного мінералу, а граніт, базальт - з декількох. Всього в природі налічується близько 1000 гірських порід. Залежно від походження - генезису - гірські породи поділяються на три основні групи: магматичні, осадові і метаморфічні.

Магматичні породи.Утворюються при охолодженні магми; кристалічної будови, Не мають шаруватості; не містять залишків тварин і рослин. Серед магматичних порід розрізняють глибинні і вилилися. глибинні породиутворилися в глибині земної кори, де магма знаходиться під великим тиском і її охолодження відбувається дуже повільно. Прикладом глибинної породи може служити граніт - найбільш поширена кристалічна порода, що складається в основному з трьох мінералів: кварцу, польового шпату і слюди. Колір гранітів залежить від кольору польового шпату. Найчастіше вони сірі або рожеві.

При злитті магми на поверхню утворюються ізлівшіеся породи.Вони представляють або спечену масу, що нагадує шлак, або склоподібну, тоді їх називають вулканічним склом. В окремих випадках утворюється дрібнокристалічна порода типу базальту.

Осадові породи.Покривають приблизно 80% всієї поверхні Землі. Для них характерні слоистость і пористість. Як правило, осадові породи є результатом накопичення в морях і океанах залишків відмерлих організмів або знесених з суші частинок зруйнованих твердих порід. Процес накопичення відбувається нерівномірно, тому утворюються шари різної потужності (товщини). У багатьох осадових породах знаходять скам'янілості або відбитки тварин і рослин.

Залежно від місця утворення осадові породи підрозділяють на континентальні і морські. До континентальним породамвідносяться, наприклад, глини. Глини - подрібнений продукт руйнування твердих порід. Вони складаються з найдрібніших чешуйчатообразних частинок, мають здатність вбирати воду. Глини пластичні, водотривких. Колір їх різний - від білого до синього і навіть чорного. Білі глини використовують для виробництва порцеляни.

Континентального походження і широко поширена гірська порода - лес. Це дрібнозернистий, неслоістимі порода жовтуватого кольору, що складається з суміші кварцу, глинистих частинок, вуглекислого вапна і гідратів окису заліза. Легко пропускає воду.

морські породизазвичай формуються на дні океанів. До них відносять деякі глини, піски, гравій.

Велика група осадових біогенних гірських порідутворилася із залишків померлих тварин і рослин. До них відносять вапняки, доломіт і деякі горючі корисні копалини (торф, кам'яне вугілля, горючі сланці).

Особливо широко в земній корі поширений вапняк, що складається з вуглекислого кальцію. У його фрагментах легко можна помітити скупчення дрібних раковин і навіть скелетів невеликих тварин. Колір вапняків різний, частіше сірий.

Мел також утворений з дрібних раковин - мешканців моря. Величезні запаси цієї гірської породи знаходяться в Білгородській області, де по крутих берегах річок можна побачити виходи потужних шарів крейди, що виділяється своєю білизною.

Вапняки, в яких є домішка вуглекислого магнію, називають доломитами. Вапняки мають широке застосування в будівництві. З них виготовляють вапно для штукатурних робіт і цемент. Кращий цемент виготовляють з мергелю.

У тих морях, де раніше мешкали тварини, які мають крем'яні раковини, і росли водорості, що містять кремінь, утворилася гірська порода трепел. Це легка, щільна, зазвичай жовтувата або світло-сіра порода, що є будівельним матеріалом.

До осадових відносять також породи, що утворилися шляхом осадження з водних розчинів(Гіпс, кам'яна сіль, калійна сіль, бурий залізняк і ін.).

Метаморфічні породи.Ця група порід утворилася з осадових і магматичних порід під впливом високих температур, тиску, а також хімічних змін. Так, при дії температури і тиску на глину утворюються глинисті сланці, на пісок - щільні пісковики, а на вапняки - мармур. Зміни, т. Е. Метаморфоз, відбуваються не тільки з осадовими породами, але і з магматичними. Під впливом високих температур і тиску граніт набуває шарувату будову і утворюється нова порода - гнейс.

Висока температура і тиск сприяють перекристалізації порід. З пісковиків утворюється дуже міцна кристалічна порода - кварцит.

Наукою встановлено, що понад 2,5 млрд років тому планета Земля була повністю покрита океаном. Потім під дією внутрішніх сил почалося підняття окремих ділянок земної кори. Процес підняття супроводжувався бурхливим вулканізмом, землетрусами, горотворенням. Так виникли перші ділянки суші - стародавні ядра сучасних материків. Академік В. А. Обручов називав їх «Древнім тім'ям Землі».

Як тільки суша піднялася над океаном, на поверхні її почали діяти зовнішні процеси. Гірські породи руйнувалися, продукти руйнування зносилися в океан і накопичувалися на його околицях у вигляді осадових гірських порід. Товща опадів досягала декількох кілометрів, і під її тиском океанське дно починало прогинатися. Такі гігантські прогини земної кори під океанами називають геосінкліналямі.Освіта геосінкліналей в історії Землі йде безперервно з найдавніших часів по теперішній час. У житті геосінкліналей розрізняють кілька стадій:

– ембріональна- прогин земної кори і накопичення опадів (рис. 28, А);

– дозрівання- заповнення прогину опадами, коли товща їх досягає 15-18 км і виникає радіальне і бічний тиск;

– складчастості- освіту складчастих гір під тиском внутрішніх сил Землі (процес цей супроводжується бурхливим вулканізмом і землетрусами) (рис. 28, Б);

– загасання- руйнування виникли гір зовнішніми процесами і освіту на їх місці залишкової горбистій рівнини (рис. 28).

Мал. 28.Схема будови рівнини, що утворилася в результаті руйнування гір (пунктиром показана реконструкція колишньої гірської країни)

Так як осадові гірські породи в області геосинкліналі є пластичними, то в результаті виниклого тиску вони мнуться в складки. Утворюються складчасті гори, такі як Альпи, Кавказ, Гімалаї, Анди і ін.

Періоди, коли в геосинкліналях йде активне утворення складчастих гір, називають епохами складчастості.В історії Землі відомо кілька таких епох: байкальська, каледонская, герцинская, мезозойська і альпійська.

Процес горотворення в геосинкліналі може охопити і внегеосінклінальние області - області колишніх, нині зруйнованих гір. Так як породи тут жорсткі, позбавлені пластичності, то вони не мнуться в складки, а розбиваються розломами. Одні ділянки піднімаються, інші опускаються - виникають відроджені брилові і тваринний брилові гори. Наприклад, в альпійську епоху складчастості утворилися складчасті гори Памір і відродилися Алтайські і Саянські. Тому вік гір визначають не по часу їх утворення, а за віком складчастого підстави, який завжди позначений на тектонічних картах.

Геосинкліналі, що знаходяться на різних стадіях розвитку, існують і сьогодні. Так, уздовж азіатського узбережжя Тихого океану, в Середземному морі розташована сучасна геосинкліналь, котра переживає стадію дозрівання, а на Кавказі, в Андах і інших складчастих горах завершується процес горотворення; Казахський дрібносопковик - це пенеплен, горбиста рівнина, що утворилася на місці зруйнованих гір каледонской і герцинського складчастості. На поверхню тут виходить підставу древніх гір - дрібні сопки - «гори-свідки», складені міцними магматическими і метаморфічними породами.

Великі ділянки земної кори, які мають порівняно малою рухливістю і рівнинним рельєфом, називають платформами.У підставі платформ, в їх фундаменті, лежать міцні магматичні і метаморфічні породи, які свідчать про колись відбувалися тут процесах гороутворення. Зазвичай фундамент покритий товщею осадових порід. Іноді породи фундаменту виходять на поверхню, утворюючи щити.Вік платформи відповідає віку фундаменту. До древніх (докембрійських) платформ відносяться Східно-Європейська, Сибірська, Бразильська і ін.

Платформи - це в основному рівнини. Вони відчувають переважно коливальні рухи. Однак в окремих випадках на них можливо і освіту відроджених глибових гір. Так, в результаті виникнення Великих африканських розломів відбулося підняття і опускання окремих ділянок стародавньої Африканської платформи і утворилися складки гори і нагір'я Східної Африки, Гори-вулкани Кенія і Кіліманджаро.

Плити літосфери і їх рух.Вчення про геосинкліналях і платформах отримало в науці назву «Фіксизму»,оскільки згідно з цією теорією великі блоки кори зафіксовані на одному місці. У другій половині XX в. багато вчених підтримали теорію мобілізма,в основі якої лежить уявлення про горизонтальних рухах літосфери. Відповідно до цієї ті орії вся літосфера глибинними розломами, що досягають верхньої мантії, розбита на гігантські блоки - літосферні плити. Межі між плитами можуть проходити як по суші, так і по дну океанів. В океанах цими межами зазвичай служать серединні океанічні хребти. У цих областях зафіксовано велику кількість розломів - Рифт, за якими речовина верхньої мантії виливається на дно океану, розтікаючись по ньому. У тих областях, де проходять межі між плитами, нерідко активізуються процеси горотворення - в Гімалаях, Андах, Кордильєрах, Альпах і т. Д. Підстава плит знаходиться в астеносфері, і по її пластичного субстрату плити літосфери, подібно гігантським айсбергам, повільно переміщаються в різних напрямках (рис. 29). Переміщення плит зафіксовано точнейшими вимірами з космосу. Так, африканський і арабський берега Червоного моря повільно віддаляються один від одного, що дозволило деяким вченим назвати це море «зародком» майбутнього океану. Космічні знімки дозволяють простежити і напрямок глибинних розломів земної кори.

Мал. 29.Рух літосферних плит

Теорія мобілізма переконливо пояснює утворення гір, так як для їх виникнення необхідно не тільки радіальне, а й бічний тиск. Там, де стикаються дві плити, одна з них занурюється під іншу, а вздовж кордону зіткнення утворюються «тороси», т. Е. Гори. Цей процес супроводжується землетрусами і вулканізмом.

рельєф - це сукупність нерівностей земної поверхні, що розрізняються по висоті над рівнем моря, походженням і т. П.

Ці нерівності надають неповторний вигляд нашої планети. На формування рельєфу впливають як внутрішні, тектонічні, так і зовнішні сили. Завдяки тектонічним процесам виникають в основному великі нерівності поверхні - гори, нагір'я і т. Д., А зовнішні сили спрямовані на їх руйнування і створення більш малих форм рельєфу - річкових долин, ярів, брехунів і т. Д.

Всі форми рельєфу поділяють на увігнуті (западини, долини річок, яри, балки і т. Д.), Опуклі (горби, гірські хребти, вулканічні конуси і ін.), Просто горизонтальні і похилі поверхні. Розмір їх може бути найрізноманітнішим - від декількох десятків сантиметрів до багатьох сотень і навіть тисяч кілометрів.

Залежно від масштабу виділяють планетарні, макро-, мезо- і мікроформи рельєфу.

До планетарним відносять виступи материків і западини океанів. Материки і океани нерідко є антиподами. Так, Антарктика лежить проти Північного Льодовитого океану, Північна Америка - проти Індійського, Австралія - \u200b\u200bпроти Атлантичного і тільки Південна Америка - проти Південно-Східної Азії.

Глибини океанічних западин коливаються у великих межах. Середня глибина становить 3800 м, а максимальна, зазначена в Маріанської западини Тихого океану, - 11 022 м. Найвища точка суші - гора Еверест (Джомолунгма) досягає 8848 м. Таким чином, амплітуда висот сягає майже 20 км.

Переважаючі глибини в океані - від 3000 до 6000 м, а висоти на суші - менше 1000 м. Високі гори і глибоководні западини займають всього лише частки відсотка поверхні Землі.

Середня висота материків і їх частин над рівнем океану також неоднакова: Північна Америка - 700 м, Африка - 640, Південна Америка - 580, Австралія - \u200b\u200b350, Антарктида - 2300, Євразія - 635 м, причому висота Азії 950 м, а Європи - всього 320 м. Середня висота суші 875 м.

Рельєф дна океану.На дні океану, як і на суші, є різноманітні форми рельєфу - гори, рівнини, западини, жолоби і т. Д. Вони зазвичай мають більш м'які обриси, ніж аналогічні форми рельєфу суші, так як зовнішні процеси протікають тут спокійніше.

У рельєфі океанського дна виділяють:

– материкову мілину,або шельф (полку), -мілководна частина до глибини 200 м, ширина якої в ряді випадків досягає багатьох сотень кілометрів;

– материковий схил - досить крутий уступ до глибини 2500 м;

– ложе океану,яке займає більшу частину дна з глибинами до 6000 м.

Найбільші глибини відзначені в жолобах,або океанічних западинах,де вони перевищують позначку 6000 м. Жолоби зазвичай простягаються уздовж материків по околицях океану.

У центральних частинах океанів розташовуються серединні океанічні хребти (Рифт): Південно-Атлантичний, Австралійський, Антарктичний і ін.

Рельєф суші.Основні елементи рельєфу суші - це гори і рівнини. Вони утворюють макрорельеф Землі.

гороюназивають височина, що має вершину точку, схили, подошвенную лінію, що піднімаються над місцевістю вище 200 м; піднесення же висотою до 200 м називається пагорбом.Лінійно витягнуті форми рельєфу, що мають гребінь і схили, - це гірські хребти.Хребти розділяються розташованими між ними полонинами.З'єднуючись між собою, гірські хребти утворюють гірські ланцюги.Сукупність хребтів, ланцюгів і долин називають гірським вузлом,або гірською країною,а в побуті - горами.Наприклад, Алтайські гори, Уральські гори і т. П.

Великі ділянки земної поверхні, що складаються з гірських хребтів, долин і високих рівнин, називаються нагорьями.Наприклад, Іранське нагір'я, Вірменське нагір'я і ін.

За походженням гори бувають тектонічними, вулканічними і ерозійними.

тектонічні гориутворюються в результаті рухів земної кори, вони складаються з однієї або безлічі складок, піднятих на значну висоту. Всі найвищі гори світу - Гімалаї, Гіндукуш, Памір, Кордильєри і ін. - складчасті. Для них характерні гострі вершини, вузькі долини (тіснини), витягнуті гребені.

бриловіі тваринний брилові гориутворюються в результаті підняття і опускання блоків (брил) земної кори по площинах розломів. Для рельєфу цих гір характерні плоскі вершини і вододіли, широкі, з плоским дном, долини. Це, наприклад, Уральські гори, Аппалачі, Алтай і ін.

вулканічні гориутворюються в результаті накопичення продуктів вулканічної діяльності.

На поверхні Землі досить широко поширені ерозійні гори,які утворюються в результаті розчленування високих рівнин зовнішніми силами, в першу чергу текучими водами.

По висоті гори підрозділяються на низькі (до 1000 м), середньо-висотні (від 1000 до 2000 м), високі (від 2000 до 5000 м) і високі (вище 5 км).

Висоту гір легко визначити по фізичній карті. По ній же можна визначити, що велика частина гір відноситься до середньо-висотним і високим. Вище 7000 м піднімаються деякі вершини, і всі вони знаходяться в Азії. Висоту більше 8000 м мають всього лише 12 гірських вершин, розташованих в горах Каракорум і Гімалаях. Найвищою точкою планети є гора, або, точніше, гірський вузол, Еверест (Джомолунгма) - 8848 м.

Більшу частину поверхні суші займають рівнинні простору. рівнини - це ділянки земної поверхні, що мають плоский або слабохолмистої рельєф. Найчастіше рівнини злегка похилі.

За характером поверхні рівнини поділяють на плоскі, хвилястіі горбисті,але на великих рівнинах, наприклад Туранської або Західно-Сибірської, можна зустріти ділянки з різними формами рельєфу поверхні.

Залежно від висоти над рівнем моря рівнини поділяються на ниці(До 200 м), піднесені(До 500 м) і високі (плоскогір'я)(Понад 500 м). Піднесені і високі рівнини завжди сильно розчленовані водними потоками і мають горбистий рельєф, ниці часто бувають плоскими. Деякі рівнини розташовані нижче рівня моря. Так, Прикаспійська низовина має висоту 28 м. Нерідко на рівнинах зустрічаються замкнуті улоговини великої глибини. Наприклад, западина Карагіс має позначку 132 м, а западина Мертвого моря - 400 м.

Піднесені рівнини, обмежені крутими уступами, що відділяють їх від навколишньої місцевості, називаються плато.Такі плато Устюрт, Путорана і ін.

плоскогір'я - плосковершінние ділянки земної поверхні, можуть мати значну висоту. Так, наприклад, плоскогір'я Тибет піднімається вище 5000 м.

За походженням виділяють кілька типів рівнин. Значні простори суші займають морські (первинні) рівнини,утворилися в результаті морських регресій. Це, наприклад, Туранська, Західно-Сибірська, Велика Китайська і ряд інших рівнин. Майже всі вони відносяться до великих рівнин планети. Велика частина їх - низовини, рельєф плоский або злегка горбистий.

пластові рівнини - це плоскі ділянки древніх платформ з майже горизонтальним заляганням пластів осадових порід. До таких рівнинах відноситься, наприклад, Східно-Європейська. Рівнини ці здебільшого мають горбистий рельєф.

Невеликі простору в долинах річок займають алювіальні (наносні) рівнини,утворилися в результаті вирівнювання поверхні річковими відкладеннями - аллювием. До цього типу належать рівнини Гангська, Месопотамська, Лабрадорської. Ці рівнини низькі, плоскі, дуже родючі.

Високо над рівнем моря підняті рівнини - лавові покриви(Середньосибірське плоскогір'я, Ефіопське і Іранське нагір'я, плоскогір'я Декан). Деякі рівнини, наприклад Казахський дрібносопковик, утворилися в результаті руйнування гір. Їх називають ерозійними.Ці рівнини завжди піднесені і горбисті. Ці пагорби складені міцними кристалічними породами і являють собою залишки колишніх тут колись гір, їх «коріння».

Грунт- це верхній родючий шар літосфери, що володіє рядом властивостей, властивій живій і неживій природі.

Освіта і існування цього природного тіла не можна уявити без живих істот. Поверхневі шари гірської породи є лише вихідним субстратом, з якого під впливом рослин, мікроорганізмів і тварин утворюються різні види грунтів.

Основоположник грунтознавства російський вчений В. В. Докучаєв показав, що

грунт - це самостійне природне тіло, що утворилося на поверхні гірських порід під впливом живих організмів, клімату, води, рельєфу, а також людини.

Це природне утворення створювалося тисячоліттями. Процесгрунтоутворення починається з поселення на голих скелях, каменях мікроорганізмів. Харчуючись вуглекислим газом, азотом і парами води з атмосфери, використовуючи мінеральні солі гірської породи, мікроорганізми виділяють в результаті життєдіяльності органічні кислоти. Ці речовини поступово змінюють хімічний склад гірських порід, роблять їх менш міцними і в кінцевому підсумку розпушують поверхневий шар. Потім на такий породі поселяються лишайники. Невибагливі до води і поживних речовин, вони продовжують процес руйнування, одночасно збагачуючи породу органічними речовинами. В результаті діяльності мікроорганізмів і лишайників гірська порода поступово перетворюється в субстрат, придатний для заселення рослинами і тваринами. Остаточне перетворення вихідної породи в грунт відбувається за рахунок життєдіяльності цих організмів.

Рослини, поглинаючи з атмосфери вуглекислий газ, а з ґрунту воду і мінеральні речовини, створюють органічні сполуки. Відмираючи, рослини збагачують грунт цими сполуками. Тварини харчуються рослинами і їх залишками. Продукти їх життєдіяльності - екскременти, а після смерті і їх трупи також потрапляють в грунт. Вся маса мертвої органічної матерії, що накопичилася в результаті життєдіяльності рослин і тварин, служить кормовою базою і місцем проживання для мікроорганізмів і грибів. Вони деструктуючих органічні речовини, минерализуют їх. В результаті діяльності мікроорганізмів утворюються складні органічні речовини, складові гумус грунту.

гумус ґрунту - це суміш стійких органічних сполук, що утворюються при розкладанні рослинних і тваринних залишків і продуктів їх життєдіяльності за участю мікроорганізмів.

У грунті відбуваються розпад первинних мінералів і утворення глинистих вторинних мінералів. Таким чином, в грунті протікає круговорот речовин.

вологоємність - це здатність грунту утримувати воду.

Грунт, в якій багато піску, погано утримує воду і має низьку влагоемкостью. Глинистий грунт, навпаки, утримує багато води і володіє високою вологоємністю. У разі рясних опадів вода заповнює всі пори в такому грунті, перешкоджаючи проходженню повітря вглиб. Пухкі, грудкуваті грунту краще утримують вологу, ніж щільні.

вологопроникність - це здатність грунту пропускати воду.

Грунт пронизана дрібними порами - капілярами. По капілярах вода може пересуватися не тільки вниз, але і на всі боки, в тому числі від низу до верху. Чим вище капілярність ґрунту, тим вище її влагопроницаемость, тим швидше вода проникає в грунт і піднімається з глибших шарів вгору. Вода «прилипає» до стінок капілярів і як би повзе вгору. Чим тонше капіляри, тим вище за ним піднімається вода. При виході капілярів на поверхню вода випаровується. Піщані грунти мають високу влагопроницаемостью, а глинисті - низькою. Якщо після дощу або поливу на поверхні грунту утворилася кірка (з безліччю капілярів), вода випаровується дуже швидко. При розпушуванні грунту капіляри руйнуються, це зменшує випаровування води. Недарма розпушування грунту називають сухим поливом.

Грунти можуть мати різну структуру, т. Е. Складатися з різних за формою і величиною грудочок, в які склеєні грунтові частинки. У кращих грунтів, наприклад чорноземів, структура мелкокомковатая або зерниста. За хімічним складом грунту можуть бути багатими або бідними елементами живлення. Показником родючості грунту служить кількість гумусу, так як в ньому є всі основні елементи живлення рослин. Так, наприклад, чорноземні грунти містять до 30% гумусу. Грунти можуть бути кислими, нейтральними і лужними. Найбільш сприятливі для рослин нейтральні грунту. Для зменшення кислотності їх вапнують, а для зменшення лужності в грунт вносять гіпс.

Механічний склад грунтів.За механічним складом грунти поділяються на глинисті, піщані, суглинні і супіщані.

глинисті грунтимають високу вологоємністю і найкраще забезпечені елементами живлення.

піщані грунтималовлагоемкі, добре влагопроницаемостью, але бідні на гумус.

суглинні - найбільш сприятливі за своїми фізичними властивостями для землеробства, з середньою влагоемкостью і влагопроницаемостью, добре забезпечені гумусом.

супіщані - безструктурні грунту, бідні на гумус, добре водо- і повітропроникні. Щоб використовувати такі грунти, необхідно покращувати їх складу, вносити добрива.

Типи грунтів.У нашій країні найбільш поширені такі типи грунтів: тундрові, підзолисті, дерново-підзолисті, чорноземні, каштанові, сероземниє, красноземних і желтоземние.

тундрові ґрунтизнаходяться на Крайній Півночі в зоні вічної мерзлоти. Вони перезволожені і вкрай бідні на гумус.

підзолисті ґрунтипоширені в тайзі під хвойними, а дерново-підзолисті - під хвойно-широколистяними лісами. Широколистяні ліси ростуть на сірих лісових ґрунтах. Всі ці грунти містять достатньо гумусу, добре структуровані.

У лісостеповій та степовій зонах розташовані чорноземні грунти.Вони утворилися під степовою і трав'янистою рослинністю, багаті гумусом. Перегній надає грунті чорний колір. Вони мають міцну структуру і володіють високою родючістю.

каштанові грунтизнаходяться південніше, вони утворюються в більш сухих умовах. Для них характерний брак вологи.

сероземниє грунтухарактерні для пустель і напівпустель. Вони багаті поживними речовинами, але бідні азотом, не вистачає тут і води.

червоноземиі жовтоземиутворюються в субтропіках в умовах вологого і теплого клімату. Вони добре структуровані, досить вологоємні, але мають більш низький вміст гумусу, тому для підвищення родючості в ці грунти вносять добрива.

Для підвищення родючості грунтів потрібно регулювати в них не тільки вміст поживних речовин, а й наявність вологи і аерацію. Орний шар грунту повинен завжди бути пухким для забезпечення доступу повітря до коріння рослин.