2.4. Литосфера

Литосфера (произошло от греческих слов lithos - камень и spharia - сфера) - внешняя сфера твердой оболочки Земли, включающая земную кору и часть верхней мантии. Она характеризуется площадью, высотой и мощностью.

Сумарная площадь литосферы материков равна 149,14 млн км², в том числе на литосферу Азии приходится 29%, Африки – 20%, Северной Америке – 16%, Южной Америке – 12%, Антарктиды – около 9%, Европы – примерно 7%, Австралии - 6%.

Средняя высота материков колеблется от 300м в Европе до 950м в Азии.

Мощностьлитосферы колеблется в пределах 50-200 км. Она суммируется из толщины земной коры. Земную кору подразделяют на два типа:континентальныйиокеанический, отличающиеся составом слоев. На основании геофизических данных сверху вниз выделяют следующие слои: осадочный, гранитный, базальтовый. Континентальная кора имеет все три слоя, мощность которых достигает 70-75 км при средней мощности 35 км. В океанической коре нет гранитного слоя, ее мощности незначительны: обычно около 5-10 км. В земной коре переходного типа сочетаются черты строения, присущие коре континентального и океанического типов. Она охватывает периферические области океанов, подводные хребты и островные дуги.

Нижняя граница биосферы имеет нечеткий, расплывчатый характер, поскольку распространенность живых организмов от границы литосферы с атмосферой и гидросферой в глубь Земли резко уменьшается. Отчетливая миграция жизни отмечается лишь до глубины в несколько десятков метров, однако с подземными водами микроорганизмы достигают и значительно больших глубин, порядка 2-3 км. Известны единичные случаи нахождения микроорганизмов в нефтеносных водах и нефти, добытых при бурении с глубин около 4,5 км. Основным же физическим фактором, определяющим границы деятельности микроорганизмов в земной коре, является температура. Подавляющее большинство микроорганизмов не выдерживает длительного пребывания при температуре, близкой к 100 ^оС, поэтому нижней границей биосферы считают ту глубину, где температура близка к 100 ^оС. В действительности же распространение жизни ограничено не только температурными условиями, но и другими факторами и не всегда достигает предела, обусловленного возрастанием температуры. Поэтому реальное положение нижней границы биосферы пока точно не определено. Однако абсолютно точно известно, что в состав биосферы входит самый верхний слой литосферы - педосфера, почва.

Почва – поверхностный слой земной коры. Согласно учению В.В. Докучаева, почва представлет собой естественное природное образование, формирующееся под совокупным воздействием климата, растительности, почвообразующих пород, условий рельефа и жизнедеятельности организмов и обладающая плодородием. Для формирования почвы необходимы тысячелетия взаимодействия почвообразующих элементов, и особенно, микроорганизмов.

Почва – незаменимый природный ресурс. Мощность почвы (толщина почвенного покроя), в зависимости от типа колеблется в пределах от нескольких миллиметров до 2…3м при средней величине 18…20 см. Мощность почвенного профиля зависит от условий почвообразования и от продолжительности почвообразовательного процесса. Так, в полярном климате, где неблагоприятные условия для жизнедеятельности организмов, низкие температуры, мерзлота, замедленное физическое и химическое выветривание пород, образуются малоразвитые почвы с мощностью не более 10-20 см.

В условиях жаркого, влажного тропического климата, где жизнедеятельность организмов повышена, а продукты выветривания и почвообразования не удаляются эрозионными процессами, мощность почв достигает десятков метров

В почве происходят различные физические, химические и биологические процессы, она является средой обитания многих живых организмов. Главное свойство почвы – ее плодородие, т.е. способность производить урожай растений, которое определяется наличием в ней гумуса - продукта отмирания растений, почвенных животных и микроорганизмов. В состав гумуса входят важнейшие элементы, соединения которых необходимы для питания растений: азот, фосфор, калий и др.

Минеральную основу почв всех видов составляют глины и кварц.

Экологическое значение почвы состоит в том, что она осуществляет связь живой и неживой природы, атмосферного воздуха, вод и недр. Хозяйственное значение почвы заключается в том, что она является основным средством производства в сельском и лесном хозяйстве.

В процессе человеческой деятельности оказывается многообразное воздействие на почву – сельскохозяйственная обработка, строительство путей сообщения, размещение производственных объектов и т.д. Почва весьма чувствительна к воздействию антропогенных факторов и чаще всего подвержена разрушению.

В ходе деятельности общество использует недра земли.

Недра - часть земной коры, расположенная ниже почвенного слоя и дна водоемов, простирающаяся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения, а также часть поверхности земли, если она содержит запасы полезных ископаемых.

Глубина залегания полезных ископаемых зависит от уровня научно-технического прогресса (в настоящее время Кольская сверхглубокая скважина достигает 13 км).

Приоритетное предназначение недр – состоит в поиске, изучении, разведке и разработке полезных ископаемых. Полезные ископаемые подразделяются на три группы: твердые (металлические и неметаллические руды, нерудные полезные ископаемые, грунты и горные породы), жидкие (минеральные воды) и газообразные. К ресурсам литосферы относятся также запасы энергетического сырья (угля, нефти, природного газа и др.), которые ввиду их особой значимости выделены в группу энергетических ресурсов.

Экологическая функция недр – быть фундаментом земной поверхности. Активное вторжение человека и его технических средств в естественные процессы, идущие в недрах, с целью добычи нефти и газа, интенсивное освоение полезных ископаемых, способы добычи этих полезных ископаемых чреваты опасными последствиями в изменении самой структуры недр, преобразовании природных условий (уровней подземных вод, режимов их движения, что вызывает проседания и сдвиги земной поверхности, образование трещин и провалов), неожиданными и не предполагаемыми землетрясениями, извержениями вулканов и т.д.

Основные экологические проблемы загрязнения литосферы, выделяемые учеными в настоящее время, следующие:

1. опустынивание из-за неправильного исполь­зования земель;

2. расширение площади антропогенных пус­тынь;

3. ветровая и водная эрозия почв;

4. загрязнение почв пес­тицидами, нитратами, токсикантами промышленного производства и другими вредными веществами;

5. снижение плодородия почв до критического уровня;

6. забо­лачивание и вторичное засоление;

7. отчуждения земель для строительства и других целей;

8. активизация оползней, кар­ста, селей, подтопления, мерзлотных и других неблагопри­ятных геологических процессов, негативные изменения при­родных экосистем при освоении недр (нарушения рельефа, выбросы пыли и газа, сдвижение и осадка горных пород и др.);

9. безвозвратные потери огромного количества минераль­ного сырья;

10. повышение стоимости и дефицитности важ­нейших минеральных ресурсов.

Во всем мире проводится огромная работа по охране литосферы, почвы и недр. Основными принципами охраны литосферыдолжны быть следующие.

1. Обязательная рекультивация надземных и подземных выработок после завершения добычи минерального, энергетического и рудного сырья.

2. Реализация мероприятий по нейтрализации вредного воздействия захороняемых отходов на литосферу.

3. При проведении сельскохозяйственной деятельности реализация мероприятий по недопущению эрозии и засоления почв.

4. Выполнение оптимальных архитектурно-планировочных, инженерно-строительных и инженерно-геологических мероприятий по минимизации антропогенных воздействий на застраиваемой территории.