Геохимия ландшафта (1-19)

Экзамен (19.01.00)

Темы

1. История и основные концепции геохимии ландшафта.

2. Современные направления.

3. Представление об элементарном ландшафте.

4. Распространение элементов в земной коре. Кларки. Концентрация и рассеяние.

5. Миграции элементов. Факторы миграции. Основные параметры миграции. Виды миграции.

6. Водная миграция элементов.

7. Биогенная миграция элементов.

8. Воздушная миграция элементов. Механическая миграция элементов. Техногенная миграция элементов.

9. Геохимические барьеры. Классификация барьеров.

10. Классификация геохимических ландшафтов по Перельману. Ландшафтно-геохимические карты.

11. Геохимия лесных ландшафтов.

12. Геохимия аридных ландшафтов.

13. Ландшафтно-геохимические системы. Каскадные ландшафтно-геохимические системы, катены.

14. Антропогенное воздействие на ландшафты. Источники воздействия. Техногенные геохимические аномалии.

15. Загрязнение основных депонирующих сред (снег, почва).

16. Геохимия городских ландшафтов.

17. Геохимия аквальных ландшафтов. Оценка техногенного загрязнения природных вод.

18. Геохимия прибрежных ландшафтов.

19. Геохимия агроландшафтов.

1. История и основные концепции геохимии ландшафта

Геохимия ландшафта – наука о закономерностях миграции, рассеяния и концентрации атомов в ландшафте (М. А. Глазовская).

Геохимия ландшафта возникла в 1930-40-е годы на стыке трех наук – геохимии (Вернадский, Ферсман, Голдшмидт), почвоведения (Докучаев) и учения о ландшафте (возникло в 1920-30-е годы). Базовой наукой для развития геохимии ландшафта была геохимия, которая, по определению Вернадского, изучает историю атомов в земной коре.

В античности человечеству было известно 19 химических элементов, в 18 в. – 28 элементов (были открыты H, As, Bi, Hg и др.). 19 в. – период бурного развития представлений о свойствах веществ, были получены новые элементы, всего стал известен 51 элемент. Среди основных достижений науки этого времени следует назвать 1) получение Берцелиусом элементов Th, Sc, Ti, Zr; 2) развитие агрохимии, химии растений – Либих, Дюма, Буссенго; 3) развитие химии земной коры – Бишоф, Брейтгаут; 4) представления о спектральном анализе химических элементов – определении элементов по спектрам - Кирхгоф, Буизен, 1859; 5) открытие Периодического закона, предсказание по нему элементов Sc и др. – Менеделеев; 6) вычисление средних содержаний элементов в горных породах – Кларк (1889).

Рождение геохимии как науки относится к началу XX в. В. И. Вернадский (1863-1945) в бытность свою заведующим кафедры минералогии МГУ (1908-1911) установил безминеральное существование элементов (рассеянные формы) в земной коре. Согласно закону Вернадского-Кларка, все элементы есть везде, но в разных концентрациях. Вернадский также занимался изучением содержания элементов в биосфере. А. Е. Ферсман (1883-1945) впервые в 1911 г. прочел курс лекций по геохимии. Он является автором двухтомного труда “Геохимия”.

Активная эксплуатация сырьевых ресурсов способствовало развитию геохимии руд. В. М. Гольдшмидт (1887-1947) занимался геохимией минералов, кристаллохимией. Он впервые стал объяснять геохимические процессы различными ионными радиусами элементов (для живого вещества это не верно).

В 1920-е годы появилось представление о комплексной природной системе – ландшафте. Возникла проблема изучения закономерностей распространения химических элементов в различных природных компонентах и ландшафтах в целом. Таким образом в начале 30-х гг. появилась геохимия ландшафта.

Основоположник геохимии ландшафта Б. Б. Полынов сформулировал представление об элементарных ландшафтах, катенах. Полынов применял системный подход к решению прикладных проблем (например, он занимался вопросами использования засушливых земель Нижнего Поволжья). Возникали вопросы о химических свойствах почв на различных элементах рельефа, на различных породах и т. д. Активное земледельческое освоение земель субтропиков заставляло изучать особенности системы почва-растение и более сложных систем, например, почва – порода – растение. Полынов умер в 1952 г.

Дальнейшее развитие геохимии ландшафта было связано с проблемами поиска рудных месторождений, при котором активно стали применяться геохимические методы (например, представления об ореолах рассеяния в породах, грунтовых водах и атмосфере). А. И. Перельманом была разработана схема обзорного ландшафтно-геохимического районирования территории СССР для геохимических поисков. Перельман также сформулировал два основных принципа использования геохимии в поиске полезных ископаемых: 1) принцип дифференциации методики поисков применительно к конкретным геохимическим ландшафтам; 2) принцип историзма. В связи с этим стало развиваться новое направление – палеогеохимия ландшафтов (Лукашев, Касимов). Большой вклад в развитие геохимии ландшафта внесла М. А. Глазовская (занималась изучением геохимии техногенных ландшафтов и др.).

2. Современные направления в геохимии ландшафта

1. Геохимия природных ландшафтов.

   1. Геохимия слабоизученных типов ландшафтов (тундра и лесотундра, мерзлотная тайга, горные степи);

   2. Геохимия и тектоника (газовое и метальное дыхание Земли, зоны разломов);

   3. Глобальные и региональные природные изменения (колебания климата, гумидизация, аридизация, поднятие уровня Каспийского моря и др.);

2. Геохимия техногенных ландшафтов;

   1. Геохимия городских ландшафтов (природная обусловленность, геохимический диссонанс, геохимическая оценка городов);

   2. Геохимия горнопромышленных ландшафтов (нефтегазовые, угольные, рудные);

   3. Геохимия агроландшафтов, мелиоративные ландшафты;

   4. Геохимия линейных ландшафтов (дороги, трубопроводы);

   5. Геохимия искусственных соединений в ландшафтах (радионуклиды, пестициды, ландшафты в районах падения космических ракет и др.).