Літосфера. Склад і будова грунту

Тема: Проблема літосфери

Лекція №7

Абсолютна шкала

Абсолютна шкала має абсолютний нуль і абсолютну одиницю виміру. Її прикладом може бути числова вісь. Важливою особливістю такої шкали є безрозмірність її одиниці. Це дає змогу не тільки виконувати з показаннями абсолютної шкали всі арифметичні операції, а й використовувати їх як показники ступеневої функції, а також аргументи показникової та логарифмічної функцій.

ПЛАН

1. Склад і будова грунту.

2. Антропогенний вплив на грунт.

3. Ерозія грунту.

4. Охорона земних надр.

ЛІТЕРАТУРА:

1. Джигирей В.С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища: Навч. посіб. – 5-те вид., випр. і доп. / В.С. Джигирей // – К.: Т-во “Знання”, КОО, 2007. – 422 с.

2. Лук’янова Л.Б. Основи екології: Навч. посіб. / Л.Б. Лук’янова // – К.: Вища шк., 2000. – 327 с.: іл.

Літосфера (гр. літос – камінь, твердь) – верхня тверда оболонка планети, до складу якої входять земна кора і верхня частина мантії – розплавлена речовина планети. Товщина літосфери коливається від 0,5-1 км під дном океану, до 50-90 км на суші континентів. Поверхня літосфери – рельєф.

Частиною літосфери є надра, де містяться мінерали – геологічні утворення з близькими хімічними, фізичними властивостями, кристалічними гратками. Сукупності мінералів утворюють гірські породи, які використовують в народному господарстві, - гірничодобувний комплекс, металургія, будівництво. Надра – частина земної кори, яка розташована під поверхнею суші або дном водойм - моря, океану і сягає до глибин, які доступні для геологічного вивчення і освоєння. Через підземні виробки у верхніх шарах земної кори утворилися штучні пустоти. Через це з'явилися додаткові напруги в ній і збільшилася тектонічна активність Землі - почастішали землетруси, зсуви в гірничодобувних регіонах, навіть у містах при неправильній забудові. Дослідженнями встановлено, що до півночі Італії, Греції, через Балкани, південь України, Кавказу, через Каспійське море, Середню Азію з розгалуженням на північ Росії (Тюменський нафто-, газодобувний край) і на Південно-Східну Азію (Японія, Китай, Індонезія) можливі сейсмічні явища великої сили, наприклад у 1999 р. в Туреччині (загинуло 15 тис. людей), на Тайвані - близько 10 тис., пошкоджено два великих міста.

Корисні копалини – природні мінеральні утворення, що використовуються в народному господарстві. За промисловим використанням їх ділять на 4 основні групи: металеві, неметалеві, пальні, гідро- та газомінеральні, а також і підземні води, ропа, лікувальні пелоїди (грязі). З надр планети тільки за останні 20 років добуто 40% вугілля (74 млрд т), 55% заліза (18 млрд т), 70% нафти (58 млрд т), 80% природного газу (30 трлн куб. м). Людство, неприборкане у своїй експансії, щорічно збільшує видобуток корисних копалин, виснажуючи те, що в біосфері накопичувалося протягом мільйонів років.

За швидкістю їх вичерпання виділяють абсолютно вичерпні (руди, вугілля, нафта, природний газ), умовно невичерпні (енергія Сонця, вітру, земного тепла) та відновлювані - кисень, вода, рослини, тварини, люди. Але вже тепер суспільство створило такі умови, з-за яких остання група ресурсів поступово втрачає вказану здатність.

Останнім часом окремо виділяють техногенні родовища. Це місця скупчення великих кількостей промислових відходів - результати видобутку, збагачення і переробки мінеральної сировини, запаси яких оцінені і можуть мати промислове значення.

Через нераціональне використання літосфери суспільством сформувалися її екологічні проблеми. Цьому сприяє видобуток із надр планети величезних мас корисних копалин - понад 600 млрд т за рік, які не завжди раціонально використовуються.

Корисні копалини - це сировина для енергетики (35%), для металургійної (35%) і хімічної (30%) промисловості. На кожну людину в середньому їх припадає по 100 т, але близько 90% від добутої кількості через недосконалі технології видобутку і переробки в різноманітних галузях промисловості губиться, розпорошується в біосфері, отруюючи її.

Тому великою проблемою сучасної видобувної та переробної галузей промисловості є поліпшення технології виробництва, підвищення ефективності використання сировини і продукції з неї, впровадження ресурсозберігаючих технологій. Тільки такі заходи можуть віддалити швидке наближення термінів повного виснаження наземних покладів корисних копалин.

Для багатьох регіонів вже характерні екстремальні відхилення в погоді - бурі, торнадо, цунамі, повені, посухи, активізація вулканічної діяльності, дисбаланс атмосферних процесів. Прикладом може бути Західна Європа, де напередодні 2000 р. відбувся ураган з інтенсивними опадами, внаслідок чого загинуло на території Іспанії, Франції, Італії більше як 100 людей. Урагану такої сили тут ніколи не було, бо швидкість вітру сягала до 220 км за годину.

Через надмірне використання органічних видів палива порушився вуглецевий баланс біосфери, одного з основних у біосфері, що теж сприяє біосферним катаклізмам.

Через це рівновага між синтезом і витратою органічних речовин на суші розбалансована. Поки люди брали з біосфери не більш 1% запасів органічних речовин - деревини, вугілля, нафти, газу, вона зберігала стаціонарність. Тепер біосфера перейшла в кризовий, не рівноважний стан. Підрахунки показують: розвіданих запасів вугілля вистачить на 600 років, нафти - на 90, природного газу - на 50, урану - на 60 років. Ці дані свідчать про обмеженість розвіданих запасів корисних копалин, без яких робота сучасної промисловості неможлива. В результаті сформувалася мінерально-сировинна криза. Хоча не виключена можливість, що можуть бути виявлені нові поклади.

Грунт – рихлий поверхневий пласт земної кори, створений у результаті довготривалого впливу на літосферу атмосфери, води, тварин і рослин. Тобто, грунт – це багатофазне полідисперсне природне тіло. Дисперсна природа грунтів зумовлює наявність між "каркасними" частинками пустот або пор, що заповненні водою чи повітрям, чи одночасно тим і іншим. У грунтознавстві ці компоненти прийнято називати фазами. Система, що складається з однієї речовини, може бути одночасно і фазою, якщо її фізичні властивості повсюди будуть однорідними (водне тіло, що повністю замерзло). Така система – гомогенна (однорідна). Але система, що складається з однієї хімічної речовини, може бути і гетерогенною (неоднорідною), якщо її фізичні властивості в різних частинах будуть різними (суміш води та льоду: хімічно – однорідна, але фізично – гетерогенна). Однофазною може бути і система, що складається з декількох речовин (розчини солей у воді: фізично – гомогенна, але хімічно – неоднорідна). Тому можна стверджувати, що грунтова вода з розчиненими у ній речовинами є рідкою фазою. Грунтове повітря буде називатись газовою фазою. Тверді частинки об'єднуються за своїми подібними властивостями щодо густини та твердості у тверду фазу.

Тверда фаза грунту – це його основа (матриця), яка формується в процесі грунтоутворення з материнської гірської породи, у значній мірі зберігає її склад та властивості. Це полідисперсна й полі-компонентна система, що утворює твердий каркас грунту. Вона складається з первинних і вторинних мінералів, органічних залишків, частково розкладених і перетворених у гумус. Показниками, які характеризують тверду фазу, а як наслідок, і грунт, є гранулометричний (механічний), хімічний і мінералогічний склад, складення, структура й пористість.

Рідка фаза грунту (грунтовий розчин) – це вода в грунті з розчиненими мінеральними й органічними сполуками. Це динамічна фаза, яка має дуже важливе значення для грунтоутворення. Під її впливом відбуваються майже всі елементарні грунтові процеси Г.М. Висоцький назвав грунтовий розчин "кров'ю землі". Вона заповнює весь поровий простір. Уміст і властивості грунтового розчину залежать від водно-фізичних властивостей грунту та його стану в даний момент згідно з умовами грунтового та атмосферного зволоження при даній погоді. Рідка фаза є основним фактором диференціації грунтового профілю, оскільки саме з вертикальними та горизонтальними водними потоками відбувається пересування по грунтовій товщі продуктів локального педогенезу (у вигляді суспензій та істинних чи колоїдних розчинів).

Газова фаза грунту – це грунтове повітря, яке заповнює вільні від води пори. У зв'язку з біологічними процесами склад грунтового повітря відрізняється від атмосферного. Рідка й газова фази грунту є антагоністами, тому перебувають у динамічній рівновазі. Чим вологіший грунт, тим він менш аерований, і навпаки.

Жива фаза грунту – це сукупність організмів, які населяють грунт і беруть безпосередню участь у грунтоутворенні. До складу грунтової біоти входять бактерії, актиноміцети, гриби, водорості, тварини геобіонти (найпростіші, комахи, черви та інші представники фауни, що постійно живуть у грунті), а також кореневі системи живих рослин. Проте об'єднання всіх цих організмів у "живу" фазу умовне, оскільки всі ці організми теж складаються з твердої, рідкої та газової фази.

Завдяки тісному взаємозв'язку між фазами грунт функціонує як єдина система. Співвідношення між об'ємами та масами твердої, рідкої та газоподібної фаз визначає умови прояву грунтової родючості, залежить від грунтових і кліматичних умов, а також від характеру рослинного покриву. Досить впливовий і антропогенний фактор. Ідеальні екологічні умови створюються, коли об'єм твердої фази грунту складає 50%, а рідкої й газової – по 25% відповідно.

Грунт являє собою ієрархічно побудовану природну систему, яка складається з морфологічних елементів різного рівня. Це природні тіла всередині грунту, які мають чіткі або дифузні границі, а також свої специфічні форму та властивості.

Морфологічними елементами грунту є генетичні горизонти, структурні агрегати, новоутворення, включення і пори. Різняться вони між собою за формою і зовнішніми властивостями – морфологічними ознаками. Як ми здатні відрізняти своїх друзів з натовпу за певними морфологічними ознаками, так і грунти різняться між собою за зовнішнім виглядом, що дає унікальну можливість діагностувати напрямок грунтоутворення на рівні типу чи підтипу та класифікувати грунти без проведення лабораторних досліджень.

Морфологічними ознаками грунтів є форма елементів, характер їх меж, забарвлення, гранулометричний склад, взаємне розташування й співвідношення в просторі твердих часток і зв'язаних із ними пор, характер поверхні, щільність, твердість, деякі фізичні властивості (липкість, пластичність) тощо. Головною рисою, що їх об'єднує, є легкість у візуальному визначенні. Розділ грунтознавства, який вивчає морфологічні ознаки грунту, називається морфологією грунтів. Морфологія грунтів – це сконцентроване відображення генезису, історії розвитку грунту. Оскільки грунт постійно знаходиться в процесі розвитку, в ньому постійно проходять зміни, в тому числі й у морфологічних ознаках. Зауважимо, що морфологічні ознаки консервативні і повільно змінюються в часі.

Морфологічна організація грунту як природного тіла складається з п'яти рівнів.

І рівень – грунтовий профіль, тобто вертикальна послідовність горизонтів.

II рівень – грунтові горизонти – шари, на які диференціюється вихідна материнська гірська порода (грунтоутворююча порода) у процесі педогенезу.

Грунтовий горизонт також не є однорідним. Він складається з морфологічних елементів III рівня – морфонів. Це внутрішньогоризонтні морфологічні елементи, відокремлені тріщинами або натічними потоками верхнього матеріалу, який складається зі структурних відокремлень. Крім того, у ролі морфонів виступають включення й новоутворення. Однорідний грунтовий горизонт може являти собою єдиний морфон, який не поділяється на структурні відокремлення. Наприклад, суцільний глейовий горизонт (G1) не поділяється на морфони, оскільки він виступає фактично одним морфоном. Отже, виділення морфонів у межах генетичного горизонту можливе не в усіх грунтах і не в усіх горизонтах.

На IV рівні морфологічної організації виділяються грунтові агрегати (педи, структурні відокремлення), на які грунт розпадається в межах генетичних горизонтів або їх морфонів. Грунтові агрегати можуть бути різних порядків (наприклад, брили, які складаються з крупних призм, що поділяються на горіхуваті відокремлення), проте всі вони складають один морфологічний рівень.

Будова педів теж дуже складна. Вони сформовані з мікроагре-гатів (мінеральних, органічних та органо-мінеральних), первинних "механічних елементів", включаючи мінеральні зерна, мікроконкреції, та з інших мікроскопічних новоутворень.

V рівень морфологічної організації грунтів – їх мікробудова, яку можна виявити та дослідити лише за допомогою мікроскопа на надтонких зрізах, шліфах. Його вивченням займається мікроморфологія грунтів. Основна особливість мікроморфології в тому, що дослідник у роботі завжди має справу з грунтом у непорушеному стані, тобто едафотоп розглядається як єдине ціле, в якому в деталях проглядаються всі складові в їх характерних формах і взаємному розташуванні. У мікроморфологічній будові немає нічого випадкового, тому мікроморфолог має змогу діагностувати початкові стадії будь-яких процесів, прояв яких на макроморфологічному рівні ще не спостерігається. За мікроморфологією майбутнє у питаннях діагностики Грунтоутворення.

Розглядаючи грунт як природне тіло, необхідно розмежовувати такі поняття:

Будова грунту – специфічне для кожного грунтового типу сполучення генетичних горизонтів, яке складає грунтовий профіль.

Складення грунту – фізичний стан грунтового матеріалу, який обумовлює взаємне розміщення та співвідношення в просторі твердих частинок.

Структурність грунту – здатність його розпадатись в природному стані при механічній дії на агрегати визначеного розміру й форми.

Структура грунту – взаємне розміщення в грунтовому тілі структурних відокремлень (агрегатів) визначеної форми та розмірів.

Склад грунту – співвідношення (масове або об'ємне) компонентів грунтового матеріалу, яке виражається у відсотках від його загальної маси чи об'єму. Розрізняють фазовий, агрегатний, мікроагрегатний, гранулометричний, мінералогічний та хімічний склад грунту.

Дата добавления: 2014-01-04