Građa i sastav zemlje (litosfera).

Zemlja, za razliku od drugih planeta Sunčev sustav, ima jako magnetsko polje, što je povezano s posebnošću njegove geološka građa. Zahvaljujući sondiranju unutrašnjosti Zemlje seizmičkim valovima, bilo je moguće utvrditi da ima građu ljuske i diferenciran kemijski sastav.

Postoje tri glavna koncentrična područja:

Svaka od ljuski Zemlje je otvoreni sustav, koji ima određenu autonomiju i vlastite unutarnje zakonitosti razvoja, ali istovremeno usko međusobno djeluju.

Zemljina kora je gornji sloj tvrda ljuska zemlje.

Prosječna snaga (debljina) Zemljine kore 35 km:

Pod oceanima je 5 - 12 km:

Pod ravnim masivima 30 - 40 km;

Pod planinskim lancima 50 - 70 km.

Zemljina kora čini 3 (tri) sloja:

- "sedimentni";

- "granit";

- "bazalt".

"sedimentni sloj" Sastoji se od sedimentnih stijena nastalih od produkata razgradnje drugih stijena, kao i ostataka mrtvih životinja i biljaka. Ovaj sloj gotovo u potpunosti prekriva površinu Zemlje.

Debljina "sedimentnog sloja" kreće se od 0 do nekoliko kilometara, ali na nekim mjestima doseže 15 - 25 km.

"granitni sloj" ispod oceana nema, na kontinentima je sastavljena od stijena poput granita, kao i gnajsa i drugih metamorfnih stijena.Zemljina kora ovog tipa naziva se kontinentalna. Njegova prosječna snaga:

Ispod ravnica su masivi od oko 10 km;

Pod planinskim lancima raste do 20 - 30 km.

"bazaltni sloj" leži ispod "granita" po kemijskom sastavu odgovara stijenama koje se nazivaju bazalti. Njegova prosječna snaga:

Pod ravnim masivima 25 - 30 km;

Pod planinskim lancima - neznatno se povećava;

U područjima dubokih oceanskih rovova, ispod kilometarskog sloja sedimenata, nalazi se "bazaltni sloj", čija je debljina samo 6 km, a ponegdje i manje.

Zemljina kora se sastoji uglavnom od 8 (osam) kemijskih elemenata: - kisik - 50%; - silicij; - aluminij; - željezo; - kalcij; - magnezij; - natrij; - kalij.

Više od polovice (50%) zemljine kore sastoji se od silicijevog dioksida Sí O 2 i 14 - 15% od aluminijevog oksida AL 2 O 3 u kombinaciji s magnezijem, željezom, kalcijem itd. To je ono na što smo navikli " kameni materijal". Prosječna gustoća Zemljine kore je 5510 kg / m 3 ili 2,6 - 2,9 g / cm 3.

Sastav kore i vanjskih ljuski kontinuirano se ažurira.

Dakle, zbog vremenskih uvjeta i snošenja, tvar površine kontinenta potpuno obnovljena za 80-100 milijuna godina.

Zemljina kora i gornji čvrsti sloj plašta čine takozvanu litosferu od grčkog "lithos" - kamen, "sphere" - sloj.

Debljina litosfere je u prosjeku 100 km, a na kontinentima i ispod oceana razlikuje se i iznosi u prosjeku:

Na kontinentima 25 - 200 km;

Pod oceanima 5 - 100 km.

Dio plašta ispod litosfere naziva se astenosfera. Debljina mu je oko 100 km, vjerojatno se sastoji od rastaljenog kamena. Temperatura plašta u gornjem dijelu astenosfere je 1000 0 C. U odnosu na veličinu cijelog planeta, litosfera nije deblja ljuska od jajeta i iznosi samo 1,5 njegovog volumena ili 0,8% mase.

Litosfera se sastoji od otprilike 15 (petnaest) krutih ploča, od kojih je 6-7 velikih ploča, koje se mogu sudarati, tonuti jedna pod drugu, pomicati jedna na drugu, trljati se jedna o drugu.

Zajedno s pločama može se pomicati i kontinentima. Te se ploče ponekad nazivaju platforme.

litosferna ploča može se formirati:

kontinentalna litosfera;

oceanske litosfere.

Ploče Zemljine kore postupno se kreću u različitim smjerovima relativno sporom brzinom do 5 cm godišnje (naši nokti rastu otprilike istom brzinom).

Rubovi ploča nazivaju se granice. Znanstvenici još nisu proučavali razloge pomicanja ploča.

Konstantna aktivnost astenosfera vodi tektonske ploče u pokretu su:

Približiti se (divergirati); - sudariti se; - divergirati; - pare se; - trljati jedno o drugo.

U slučaju sudara.

oceanske ploče

Jedna od oceanskih ploča ide ispod druge i, otapajući se, tone u plašt i on se upija. Magma juri gore kroz litosferu i lanac se formira blizu granice na ploči koja se nalazi na vrhu vulkani.

U blizini silazne ploče - Marijanske brazde - formira se depresija oko 11 km duboko u Tihom oceanu.

Kontinentalne ploče.

Tamo gdje se dvije ploče sudare frontalno.

Na granici između oceanske i kontinentalne ploče, oceanska ploča "ponira" ispod kontinentalne, stvarajući duboku depresiju ili rov na površini.

Zaranjajući dublje u plašt, ploča se počinje topiti. Kora gornje ploče je stisnuta i na njoj odrasti, neki od njih predstavljaju planine, vulkane u slučaju trenja ploča.

Trljaju se bočno, krećući se ili u suprotnom smjeru ili u istom smjeru, ali različitim brzinama.

Na granicama ovih ploča litosfera nije uništena.

Potresi mogu ići bilo gdje gdje se stijene kreću duž rasjeda u Zemljinoj kori, ali jaki potresi obično se javljaju u dobro definiranim zonama. Najčešće se javljaju u vulkanskim zonama, na primjer, u "vatrenom prstenu" tihi ocean.

U slučaju divergencije ili konvergencije litosfernih ploča.

Ako je prije zemlja bila jedan kontinent, koji se dijelio na moderne kontinenta, zatim su se posljednjih 40 tisuća godina kontinenti počeli ujedinjavati. Dakle, Afrika se sve više približava Europi.

Ovaj proces uzrokuje rast Alpa i Pireneja, kao i ozbiljne potrese u Italiji, Grčkoj, Turskoj.

Mediteran se smanjuje.

Znanstvenici sugeriraju da je kao rezultat konvergencije Sjevera i Južna Amerika prema Aziji preko Tihog oceana, Atlantik proširit će se.

Kroz nekoliko stotina milijuna godina, može nastati novi kontinent, Amerika - Azija.

Plašt (od grčkog "mantion" - pokrivač, ogrtač) je međuljuska između Zemljine kore i jezgre, koja se nalazi na dubini od 6 - 70 do 2900 km i čini glavni volumen planeta.

Masa plašta je 31% Zemljine.

Plašt ima složena struktura i dijeli se na:

- gornji od 6 - 70 do 100 - 300 km - u njemu nastaju središta potresa dubokog žarišta. Zovu je astenosfera;

- prosjek od 100 - 300 do 950 km;

- niže 950 - 2900 km.

Plašt tvore različiti silikatni spojevi, koji se temelje na siliciju.

Tvari plašta mogu biti od čvrste do tekuće rastaljene i amorfne - plastične Države. To je polutekuća - poluviskozna rastaljena masa.

Ovisno o snazi ​​(dubini) Zemlje povećava se:

Tlak i gustoća stijena;

Temperatura im raste.

Izvori unutarnje toplinske energije Zemlje još uvijek su nedovoljno proučeni. Glavni su:

Radioaktivni raspad elemenata;

Preraspodjela materijala po gustoći u plaštu, koja je popraćena oslobađanjem značajne količine topline, jezgra planeta je najvjerojatnije glavni izvor Zemljine unutarnje energije, opskrbljujući toplinom plašt.

Jezgra je poput "divovskog kotla" bez zidova, u kojem su "poravnane" komponente drugih geosfera.

Gušće tvari (u usporedbi sa Zemljinom korom) ostaju u plaštu.

Njegova gustoća varira od – 3,3 g/cm 3 u blizini gornjeg plašta na dubini od 50 – 980 km do 5,5 g/cm 3 na dubini od 950 – 2900 km.

Pritisak na gornjoj granici plašta je oko 900.000 kPa ili 9000 atm, a na donjoj granici oko 140 milijuna kPa ili 1,4 milijuna atm.

Primivši srdačno od jezgre plašt se zagrijava od 800 0 C na vrhu do 2250 0 C na dubini od 2900 km.

Zemljina jezgra

Jezgra zauzima središnji dio Zemljinog geoida, čini 68% mase Zemlje i podijeljena je na dva dijela:

vanjski;

Unutarnji.

vanjska jezgra nalazi se u intervalu 2900 - 5100 km. Ne postoji jasna granica između vanjske i unutarnje jezgre. Pretpostavlja se da se vanjska jezgra sastoji od željeza (52%) i tekuća smjesa krute tvari nastale od željeza i sumpora (48%). Talište takve smjese procjenjuje se na približno 3200 0 C. Tvar vanjske jezgre je "naizgled" u tekućem stanju, ali njezina gustoća doseže 9,9 - 12,2 g/cm 3 . Pritisak na donjoj granici vanjske jezgre doseže preko 300 milijuna kPa ili 3 milijuna atm.

S tekućem stanju Vanjska jezgra povezana je s idejama o prirodi zemaljskog magnetizma, vjerujući da Zemljino magnetsko polje potječe iz dubine planeta. Magnetno polje je promjenjivo. Položaj magnetskih polova mijenja se iz godine u godinu. Uvjerljivi eksperimenti su pokazali da je tijekom proteklih 80 milijuna godina došlo ne samo do promjene jakosti polja, već i do višestrukog sustavnog preokretanja magnetizacije, uslijed čega su sjeverni i južni magnetski pol Zemlje promijenili mjesta.

Vjeruje se da je uzrok ove pojave masa tekuće jezgre, koja se kreće rotacijom Zemlje oko svoje osi.

unutarnja jezgra nalazi se u intervalu 5100 - 6371 km. i vjerojatno je u čvrstom stanju, a njegova gustoća doseže 13,6 g/cm 3, a tlak u središtu Zemlje doseže 350 milijuna kPa ili 3,5 milijuna atm.

Pretpostavlja se da se jezgra sastoji od željeza (80%) i nikla (20%), što je identično sastavu željezni meteoriti. Ova legura, pod pritiskom zemljine unutrašnjosti, treba imati temperaturu u rasponu od 2250 0 - 5000 0 C.

Litosfera je vanjska posebno jaka ljuska planete Zemlje, uglavnom od čvrste tvari. Po prvi put je pojam "litosfere" definirao znanstvenik J. Burrell. Do 1960-ih, litosfera je bila sinonim za pojam " Zemljina kora“, vjerovalo se da je to jedan te isti koncept. No, kasnije su znanstvenici dokazali da litosfera uključuje i gornji sloj plašta, koji ima debljinu od nekoliko desetaka kilometara. Karakterizira ga smanjenje viskoznosti tla i povećanje električne vodljivosti minerala. Ova je okolnost omogućila da se smatra da je litosfera prilično složena u sastavu i strukturi Zemljine ljuske.

U strukturi litosfere mogu se razlikovati i relativno pokretne platforme i stabilna područja. Interakcija žive i mineralne tvari odvija se na površini, t.j. u tlu. Nakon raspadanja organizama, ostaci prelaze u stanje humusa (černozem). Sastav tla uglavnom se sastoji od minerala, živih bića, plinova, vode i tvari organske prirode. Od minerala koji čine litosferu nastaju stijene, kao što su:

• magmatski;
• Sedimentni;
• metamorfne stijene.

Oko 96% strukture litosfere čine stijene. Zauzvrat, iznutra stijene izdvajaju se sljedeći minerali: granit, diarit i difuzivi čine 20,8% ukupnog sastava, dok gabro bazalti čine 50,34%. Škriljac čini 16,9%, ostalo su sedimentne stijene poput škriljevca i pijeska.

U kemijskom sastavu litosfere mogu se razlikovati sljedeći elementi:

• kisik, to maseni udio u sastavu čvrste ljuske Zemlje bilo je 49,13%;
• Aluminij i silicij činili su po 26%;
• željezo je bilo 4,2%;
• udio kalcija u litosferi je samo 3,25%;
• natrij, magnezij, kalij činili su otprilike 2,4% svaki;
• neznatan udio u strukturi činili su elementi kao što su ugljik, titan, klor i vodik, čiji su se pokazatelji kretali od 1 do 0,2%.

Zemljina kora sastoji se uglavnom od raznih minerala koji su nastali pomoću magmatskih stijena. raznim oblicima. Danas je stvrdnuti sloj ugrađen u koncept "zemljine kore" Zemljina površina iznad seizmičke granice. U pravilu se granica nalazi na različitim razinama, gdje postoje oštre fluktuacije u očitanjima seizmičkih valova. Ovi valovi nastaju tijekom raznih vrsta potresa. Znanstvenici razlikuju dvije vrste zemljine kore: kontinentalnu i oceansku.

kontinentalna kora zauzima otprilike 45% zemljine površine, dok ga ima više visoka snaga, visoki napon nego oceanski. Pod debljinom planina, njegova dužina je 60-70 km. Kora se sastoji od bazalta, granita i sedimentnih slojeva.

oceanske kore tanji od kontinentalnog. Sastoji se od bazaltnog i sedimentnog sloja, plašt počinje ispod bazaltnog sloja. U pravilu, topografija oceanskog dna ima složenu strukturu. Osim uobičajenih oblika reljefa, razlikuju se oceanski grebeni. Upravo na tim mjestima dolazi do formiranja bazaltnih slojeva iz plašta. Tokovi lave nastaju u rasjednim točkama koje prolaze duž središnjeg dijela grebena, koji služi za formiranje bazalta. U osnovi, grebeni se uzdižu iznad oceanskog dna nekoliko tisuća kilometara, zbog čega se zone grebena smatraju najnestabilnijim u smislu seizmičkih pokazatelja.

U čvrstoj ljusci Zemlje se stalno promatraju kemijski procesi, tijekom kojeg dolazi do razaranja stijena. Ovi se procesi odvijaju pod utjecajem oštrih fluktuacija temperature, vode, kisika i oborina. Iz ovoga možemo zaključiti da je kemijska promjena u zemljinoj kori neraskidivo povezana s drugim ne manje važnim ljuskama zemlje. Obično, kemijske reakcije u litosferi nastaju pod utjecajem komponenti drugih školjki. Većina procesa odvija se uz sudjelovanje vode, minerala, koji mogu djelovati kao komponente oksidacije ili redukcije u kemijskim reakcijama.

Kemijske reakcije u tlu

Tlo je gornji sloj litosfere, igra presudnu ulogu u interakciji svih ljuski Zemlje. To je stanište mnogih živih bića, što nam omogućuje da smatramo da je litosfera neraskidivo povezana s biosferom. Zahvaljujući tlu, odvija se izmjena plinova atmosfere i zemljine kore, te atmosfere i hidrosfere. Značajka kemijskih reakcija u tlu je mogućnost istovremenog odvijanja bioloških, fizikalnih i kemijskih procesa.
Temelj svih kemijskih reakcija u tlu su kisik i voda. Struktura humusa uključuje minerale kao što su kvarc, glina i vapnenac. karakteristično obilježje tlo kao dio litosfere je da sadrži 92 kemijska elementa.

Seizmičke studije pokazuju da tijekom potresa nastaju različiti seizmički valovi koji se šire u stijenama Zemlje različitim brzinama. Najbrži su primarni, ili P-valovi - šire se poput zvučnih valova, s oscilacijama koje se poklapaju sa smjerom širenja ( uzdužni valovi). Najsporiji seizmički valovi, takozvani S-valovi, odn sekundarni, po prirodi oscilacija slični su lakim. Imaju oscilacije okomito na smjer širenja. Godine 1926. jugoslavenski geolog A. Mohorovichić otkrio je nagli porast brzina P i S valova na dubini od oko 50 km. Ova linija razdvajanja se zove Mohorovićeva površina, ili, ukratko, Moho. litosfera vremensko zagađenje tla

Zove se ljuska čvrste litosfere koja leži iznad Moho površine zemaljska kora, i moćna školjka koja leži ispod - plašt. Debljina kore ispod kontinenata mnogo je veća nego ispod oceana.

Zemljina kora je sastavljena od magmatskih i sedimentnih stijena, kao i od metamorfnih stijena nastalih od oba.

Stijene su prirodni mineralni agregati određenog sastava i strukture, nastali kao rezultat geoloških procesa i koji se javljaju u zemljinoj kori u obliku neovisnih tijela. Sastav, struktura i uvjeti pojave stijena određeni su osobitostima geoloških procesa koji ih tvore, a koji se odvijaju u određenom okruženju unutar zemljine kore ili na površini zemlje. Ovisno o prirodi glavnih geoloških procesa, razlikuju se tri genetske klase stijena: sedimentne, magmatske i metamorfne.

Magmatski stijene su prirodni mineralni agregati koji nastaju tijekom kristalizacije magme (silikatne, a ponekad i nesilikatne taline) u utrobi Zemlje ili na njezinoj površini. Klasifikacija magmatskih stijena odražava postojanje dvije glavne skupine koje se razlikuju po uvjetima nastanka i pojave: plutonske (duboke) i vulkanske, nastale na površini Zemlje ili blizu nje. Prema sadržaju silicija magmatske stijene se dijele na kisele (SiO 2 - 70_90%), srednje (SiO 2 oko 60%), bazične (SiO 2 oko 50%) i ultrabazne (SiO 2 manje od 40%). Primjeri magmatskih stijena su vulkanska mafička stijena i granit (kisela plutonska stijena).

Sedimentni stijene su one stijene koje postoje u termodinamičkim uvjetima karakterističnim za površinski dio zemljine kore, a nastaju kao posljedica ponovnog taloženja produkata vremenskih uvjeta i razaranja raznih stijena, kemijskih i mehaničkih oborina iz vode, vitalne aktivnosti organizama, ili sva tri procesa istovremeno. Mnoge sedimentne stijene su najvažniji minerali. Primjeri sedimentnih stijena su pješčenici, koji se mogu smatrati nakupinama kvarca, a samim tim i silicijevih (SiO 2) koncentratora, te vapnenci - koncentratori CaO. Minerali najčešćih sedimentnih stijena uključuju kvarc (SiO 2), ortoklas (KAlSi 3 O 8), kaolinit (Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8), kalcit (CaCO 3), dolomit CaMg (CO 3) 2 , itd.

Nanosi mulja, prašine i pijeska nastaju uglavnom zbog vremenskih uvjeta – razaranja i promjene čvrste stijene. Ti sedimenti se obično nose rijekama u oceane. NA morska voda potonu na dno, gdje se fizikalnim procesima i kemijskim reakcijama pretvaraju u sedimentne stijene, koje s vremenom ponovno postaju kopno, obično tijekom formiranja planina.

Metamorfna nazvane pasmine, čije glavne značajke ( mineralni sastav, struktura, tekstura) nastaju zbog procesa metamorfizma, dok se znakovi primarnog magmatskog podrijetla djelomično ili potpuno gube. Metamorfne stijene su škriljci, granuliti, eklogiti itd. Tipični minerali za njih su liskun, feldspat i granat. Stijene koje prolaze metamorfizam se transformiraju, težeći kemijskoj ili fizikalnoj ravnoteži s novim temperaturnim i baroskim uvjetima. Uvjeti. Kemijske reakcije koje se odvijaju regulirane su zakonima termodinamike. Dakle, reakcije negativne vrijednosti izobarno-izotermni potencijal (G) praćeni su oslobađanjem vodene pare zbog njezine visoke entropije. Pravilna struktura metamorfnih kompleksa i opća korespondencija sastava mnogih metamorfnih stijena s principima termodinamike potvrđuju da je za metamorfne stijene (iako ne uvijek) postignuta gotovo potpuna kemijska ravnoteža. Za većinu njih tipična je krupnozrnasta struktura (iznimka su škriljci, rogovi itd.).

Tvar zemljine kore sastoji se uglavnom od lakih elemenata (uključujući Fe) i elemenata koji slijede u Periodični sustav za željezo, u količini od samo djelića postotka. Također se primjećuje da elementi s ravnomjernom vrijednošću atomske mase značajno prevladavaju: oni čine 86% Totalna tezina Zemljina kora. Treba napomenuti da je u meteoritima ovo odstupanje još veće i iznosi 92% u metalnim meteoritima i 98% u kamenim.

Prosječni kemijski sastav zemljine kore, prema različitim autorima, prikazan je u tablici 1:

stol 1

Kemijski sastav zemljine kore, mas. %

Njegova analiza omogućuje nam da izvučemo sljedeće važne zaključke:

1) Zemljina kora se sastoji uglavnom od osam elemenata: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K; 2) preostala 84 elementa čine manje od jedan posto mase kore; 3) među najzastupljenijim elementima, posebna uloga u zemljinoj kori pripada kisiku.

Posebna uloga kisika je u tome što njegovi atomi čine 47% mase kore i gotovo 90% volumena najvažnijih minerala koji tvore stijene.

Postoji niz geokemijskih klasifikacija elemenata. Trenutno se sve više razvija geokemijska klasifikacija prema kojoj su svi elementi zemljine kore podijeljeni u pet skupina: litofilni, halkofilni, siderofilni, atmofilni i biofilni (tablica 2).

tablica 2

Varijanta geokemijske klasifikacije elemenata

litofilna - To su elementi stijene. Na vanjskoj ljusci njihovih iona nalazi se 2 ili 8 elektrona. Litofilne elemente je teško svesti u elementarno stanje.

Obično su povezani s kisikom i čine većinu silikata i aluminosilikata. Također se nalaze kao sulfati, fosfati, borati, karbonati i halogenidi.

Kalkofilna elementi su elementi sulfidnih ruda. Na vanjskoj ljusci njihovih iona nalazi se 8 (S, Se, Te) ili 18 (za ostale) elektrona.

U prirodi se javljaju u obliku sulfida, selenida, telurida, kao i u prirodnom stanju (Cu, Hg, Ag, Pb, Zn, As, Sb, Bi, S, Se, Te, Sn).

siderofilna elementi su elementi s dovršavanjem elektroničkih d - i f-ljuske. Pokazuju specifičan afinitet za arsen i sumpor (PtAs 2 , FeAs 2 , NiAs 2 , FeS, NiS, MoS 2 itd.), kao i za fosfor, ugljik i dušik. Gotovo svi siderofilni elementi također se nalaze u izvornom stanju.

Atmofilna elementi su elementi atmosfere. Većina njih ima atome s ispunjenim elektronskim ljuskama (inertni plinovi).

Atmofilni također uključuju dušik i vodik. Zbog visokih ionizacijskih potencijala, atmofilni elementi teško ulaze u spojeve s drugim elementima i stoga su u prirodi (osim H) uglavnom u elementarnom (nativnom) stanju.

Biofilna elementi su elementi koji čine organske komponente biosfere (C, H, N, O, P, S). Od ovih (uglavnom) i drugih elemenata nastaju složene molekule ugljikohidrata, proteina, masti i nukleinskih kiselina. Prosječni kemijski sastav bjelančevina, masti i ugljikohidrata dat je u tablici. 3.

Tablica 8

Prosječni kemijski sastav bjelančevina, masti i ugljikohidrata, mas. %

Trenutno je u raznim organizmima pronađeno više od 60 elemenata. Elementi i njihovi spojevi koji su potrebni organizmima u relativno velikim količinama često se nazivaju makrobiogeni elementi. Elementi i njihovi spojevi, koji su, iako su potrebni za život biosustava, potrebni u iznimno malim količinama, nazivaju se mikrobiogeni elementi. Za biljke je, na primjer, važno 10 elemenata u tragovima: Fe, Mn, Cu, Zn, B, Si, Mo, Cl, W, Co. Prema funkciji, ovi elementi se mogu podijeliti u tri skupine:

• 1. Mn, Fe, Cl, Zn, V - neophodni za fotosintezu;
• 2. Mo, B, Fe - neophodni za metabolizam dušika;
• 3. Mn, B, Co, Cu, Si - neophodni za druge metaboličke funkcije.

Svi ti elementi, osim bora, također su potrebni životinjama. Osim toga, životinjama može biti potreban selen, krom, nikal, fluor, jod, kositar. Između makro- i mikroelemenata nemoguće je povući jasnu i identičnu granicu za sve skupine organizama. V.I.Vernadsky je pokazao da elementi koji su stalno prisutni u živim organizmima obavljaju dobro definirane vitalne funkcije. Njihov sadržaj u organizmima ovisi o kemiji okoliša, biološkim specifičnostima, značajke okoliša organizam itd.

Važna komponenta litosfere su podzemne vode, daju značajan doprinos ukupnoj vodnoj ravnoteži biosfere u cjelini. Nije slučajno da se podzemne vode nazivaju i hidrosferom, nazivajući ih "podzemna hidrosfera". Budući da se radi o podzemne vode ah, prirodno je da njihovu prisutnost, svojstva, rasprostranjenost uvelike određuju svojstva stijena, kao npr poroznost, propusnost, kapacitet vlage, sadržaj vode. Formalno se sve stijene u odnosu na vodu mogu podijeliti na propusne i vodootporne. Međutim, na geološkoj skali prostora i vremena vodootporne stijene ne postoje u prirodi. Čak i takve krute stijene kao što su bazalt i granit daju mikropukotine već uz neznatne seizmičke pokrete.

Voda u stijenama može biti u slobodnom i vezanom stanju. U slobodnom stanju u prostoru između čestica stijena, on se pokorava silama zemaljskog privlačenja (gravitacije) ili se djelomično zadržava u kapilarama stijena silama meniskusa. Slikovito, to se može usporediti sa vodom koja natapa spužvu.

U vezanom stanju, voda u stijenama može biti ili u filmu ili u adsorbiranom obliku, držeći se između zrna stijene adsorpcijskim silama. Govoreći o vezanoj vodi, treba imati na umu dva oblika njezine povezanosti: fizički i kemijski vezanu. Kemijski vezana voda je takozvana voda kristalizacije. Kemijskim silama snažno je povezan s kristalima minerala i dio je minerala. Primjer bi bio plavi vitriol CuSO 4 * 5H 2 O. Fizički vezana voda, zauzvrat, može biti ili snažno vezana za stijene ili labavo vezana.

Čvrsto vezanu vodu drže fizikalni zakoni – ogromni pritisci u crijevima. Slabo vezana voda obavija čestice stijene. Ima visoku viskoznost, može se vrlo sporo kretati po površini čestica stijena, poput tekućine. Na ovu vodu ne utječe gravitacija, a smrzava se ne na nuli, već na minus 1,5°C. Broj fizički i kemijski vezane vode u sastavu minerala ponekad može biti vrlo značajan, dosežući 60 - 65 tež.%.

Važne karakteristike povezane s omjerom stijena i vode su kapacitet vlage i gubitak vode.

kapacitet vlage naziva se sposobnost stijena da sadržavaju i drže određenu količinu vode. Gline imaju visoku vlažnost, fini pijesak ima prosjek, a šljunak slabu. Kapacitet vlage ovisi o veličini čestica: što je njihova veličina manja, to je kapacitet vlage veći.

Prinos vode - Ovo je omjer količine vode koju stijena može dati i ukupnog sadržaja vode u njoj. Ovdje je ovisnost inverzna: postotak gubitka vode je veći što su čestice stijene veće. Voda koja ispunjava pore, pukotine i šupljine stijena može biti u njima u sve tri faze - krutoj, tekućoj i plinovitoj, od kojih je prva najtipičnija za zone vječni led. Što se tiče pare, podzemna voda se može kondenzirati u tekućinu i iz tekućine prelaziti u paru. Ona se kreće iz područja sa visoki krvni tlak i temperatura u području s njihovim nižim vrijednostima.

Kretanje gravitacijske podzemne vode odvija se uglavnom na tri načina: fluktuacijom, difuzijom i filtracijom.

fluktuacija naziva se "infuzija" vode u bilo koju posudu u stijenama. Primjerice, u vapnencu, kao rezultat ispiranja, na površini zemlje nastaju lijevci koji se nastavljaju duboko u brojni sustav cijevi, kanala, špilja i šupljina, ponekad čak i špilja. Kišnica i otopljena voda koja teče s površine kroz te lijeve će prodrijeti u stijene. Fluktuacija se javlja pretežno pod utjecajem gravitacije.

Difuzija svodi se na kretanje otopina podzemnih voda s mjesta s višom koncentracijom na mjesta s nižom. Brzina ovog procesa, iako nije velika, ipak je doista primjetna na geološkoj vremenskoj skali. To bi također trebalo uključivati ​​osmozu - polagano prodiranje jedne tekućine u drugu kroz polupropusne pregrade.

Filtriranje- ovo je infiltracija vode kroz male pore stijene. To je put kišnica prodire u pijesak. Filtracija se odvija pod utjecajem gravitacije, a može se odvijati i u smjeru pada tlaka i temperature. Pod utjecajem pritiska stijena i plinova može teći i odozdo prema gore. Što se tiče brzine filtracije, ona je mnogo veća od brzine difuzije i ovisi o mnogim čimbenicima (poroznost stijene, viskoznost Vodena otopina, gradijent tlaka itd.).

Kemijski sastav podzemnih voda

Podzemna voda je prirodna otopina raznih mineralnih soli i nekih organskih spojeva. Integrirana mjera sadržaja minerali služi opća mineralizacija voda-- zbroj topivih tvari izražen u miligramima po litri (mg/l) ili gramima po litri (g/l). Među otopljenim tvarima prevladavaju soli uobičajenih kiselina natrija, kalcija, magnezija. Ove soli određuju glavne pokazatelje kemije vode: tvrdoću, slanost i lužnatost.

Tvrdoća vode određuje se uglavnom prisutnošću kalcijevih bikarbonata CaHCO 3 , sulfata i klorida. Meke vode sadrže do 0,25 g / l soli, tvrde vode - više od 0,25 g / l.

Salinitet vode povezan je sa sadržajem sulfata i klorida kalcija, magnezija, natrija - CaSO 4 , MgSO 4 , Na 2 SO 4 , CaCl 2 , MgCl 2 , NaCl. Alkalnost vode ovisi uglavnom o natrijevom bikarbonatu NaHCCX, a ponekad čak i o Na,CO. - soda. U kemijskoj klasifikaciji podzemnih voda razlikuju se tipovi prema prevladavajućim kationima, koji se zatim dijele u razrede prema sadržaju kationa.

Kemijski sastav i temperatura formacijskih podzemnih voda redovito se mijenjaju s povećanjem dubine njihove pojave.

Slatke vode sadrže soli manje od 0,5 g/l, slane od 1 do 3 g/l, slane vode - više od 50 g/l.

Posebnu skupinu podzemnih voda čine mineralne vode tzv. Imaju različitu mineralizaciju, ali glavno im je svojstvo ljekovito djelovanje. Među njima su najčešći bikarbonat-kalcij-natrij velika količina rastvorena ugljični dioksid(Narzan Mineralne Vode i Transcaucasia), sumporovodikove vode (izvori Matsesta), vode sa specifičnim topljivim organskim spojevima (izvori Ciscarpathia - Truskavets, itd.). Sve ove vode se razlikuju po temperaturnim karakteristikama i hladne su s temperaturom od oko i ispod 20 °C, tople - od 20 do 37 °C, vruće - od 37 do 42 °C i vrlo vruće - iznad 42 °C.

test pitanja

• 1. Vrste seizmičkih valova.
• 2. Razlika između zemljine kore i plašta. Gdje je granica?
• 3. Što su stijene?
• 4. Koja je razlika između kiselih, srednjih, bazičnih magmatskih stijena?
• 5. Analiza elemenata zemljine kore. Geokemijske klasifikacije elemenata.
• 6. Kao rezultat kojih procesa nastaju sedimentne stijene?
• 7. Koja je razlika između čvrsto vezane i slabo vezane vode?
• 8. Što određuje kapacitet vlage i povrat vlage?

Litosfera- vanjska čvrsta ljuska Zemlje, koja se sastoji od sedimentnih i magmatskih stijena. Trenutno se zemljina kora smatra gornjim slojem čvrstog tijela planeta, koji se nalazi iznad seizmičke granice Mohorovichicha. Površinski sloj litosfera, u kojoj se vrši interakcija žive tvari s mineralnom (anorganskom), je tlo.

Ostaci organizama nakon raspadanja prelaze u humus (plodni dio tla). Komponente tla služe mineralima, organska tvar, živi organizmi, voda, plinovi. Prevladavajući elementi kemijskog sastava litosfere: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

Zemljina kora- najheterogenija ljuska Zemlje, formirana raznim mineralnim asocijacijama u obliku sedimentnih, magmatskih i metamorfnih stijena, raznih oblika pojavljivanja.

Trenutno se zemljina kora shvaća kao gornji sloj čvrstog tijela planeta, koji se nalazi iznad seizmičke granice. Ova se granica nalazi na različitim dubinama, gdje dolazi do oštrog skoka brzine seizmičkih valova koji se javljaju tijekom potresa.

Postoje dvije vrste zemljine kore - kontinentalna i oceanska. Kontinentalni karakterizira dublja seizmička granica. Trenutno se češće koristi termin litosfera, koji je predložio E. Suess, a koji se shvaća kao područje koje je opsežnije od zemljine kore.

Litosfera - ovo je gornja čvrsta ljuska Zemlje, koja ima veću snagu i prelazi u manje izdržljivu astenosferu. Litosfera uključuje zemljinu koru i gornji plašt do dubine od približno 200 km.

Struktura zemljine kore je neujednačena. Planinski sustavi izmjenjuju se s ravnicama na kontinentima. Kontinenti su pak područja zemljine kore izdignuta iznad razine mora. Prostorni raspored kontinenata na planeti V.I. Vernadsky je to nazvao "disimetrijom planeta". Ako se podijeli Zemlja duž pacifičke obale na dvije polovice, dobivate, takoreći, dvije hemisfere: kontinentalnu, gdje su svi kontinenti koncentrirani s Atlantikom i Indijski oceani, i oceanski, koji će zauzeti područje cijelog Tihog oceana. To je zbog strukture i sastava zemljine kore unutar kontinentalne i oceanske hemisfere. različite debljine Zemljina kora na području kontinenata i oceana povezana je s razlikom u sastavu njezinih stijena. Oceanska kora je uglavnom bazaltni materijal, kontinentalni - s materijalom koji je po sastavu blizak granitu. Granitne stijene sadrže više silicijeve kiseline i manje željeza od bazalta.

Opći kemijski sastav zemljine kore određuje nekoliko kemijskih elemenata. Samo osam elemenata: kisik, silicij, aluminij, željezo, kalcij, natrij, magnezij, kalij raspoređeno je u zemljinoj kori u težinskoj količini većoj od 1%. Vodeći, najčešći element zemljine kore je kisik, koji čini gotovo polovicu mase (47,3%) i 92% njenog volumena. Dakle, kvantitativno, zemljina kora je "kraljevstvo kisika" kemijski vezano za druge elemente.

Obilje kemijskih elemenata u zemljinoj kori nije isto i, u određenoj mjeri, ponavlja kozmičko obilje. Prevladavaju svjetlosni elementi četiri serijska broja koji čine prva četiri razdoblja periodnog sustava. Prevlast kisika među kemijskim elementima zemljine kore određuje vodeću važnost raspodjele minerala, čiji je dio. Koristeći podatke o obilju elemenata u zemljinoj kori, moguće je izračunati omjer njezinih sastavnih minerala, koji se obično nazivaju mineralima koji tvore stijene.

Površina kontinenata je 80% zauzeta sedimentnim stijenama, a dno oceana je gotovo u potpunosti ispunjeno svježim sedimentima kao produktima rušenja materijala kontinenata i djelovanja morskih organizama. Zemljina kora je izvorno nastala kao produkt taljenja primarnog plašta, koji je potom prerađivan u biosferi pod utjecajem zraka, vode i aktivnosti živih organizama.

Kontinentalni dio zemljine kore tijekom dugog geološka povijest nalazio se u biosferi, što je ostavilo traga na izgledu, sastavu i rasprostranjenosti sedimentnih stijena i koncentraciji minerala u njima u obliku ugljena, nafte, uljnih škriljaca, silicijskih i ugljičnih stijena, koje su u prošlosti povezivale s vitalnom djelatnošću. organizama. S tim u vezi, kontinentalna kora je izravno povezana sa Zemljinom biosferom.