رسانه اصلی بیوسفر: جو، هیدروسفر، لیتوسفر (خاک). اطلاعات کلی در مورد لیتوسفر

گوشته زمین- پوسته زمین "جامد" که بین پوسته زمین و هسته زمین قرار دارد. 83 درصد از زمین (بدون جو) از نظر حجم و 67 درصد از نظر جرم را اشغال می کند.

از پوسته زمین توسط سطح Mohorovichic جدا می شود، که در آن سرعت امواج لرزه ای طولی به طور ناگهانی از 6.7-7.6 به 7.9-8.2 کیلومتر بر ثانیه در طول انتقال از پوسته به گوشته زمین افزایش می یابد. گوشته توسط سطح (در عمق حدود 2900 کیلومتری) از هسته زمین جدا می شود که در آن سرعت امواج لرزه ای از 13.6 به 8.1 کیلومتر بر ثانیه کاهش می یابد. گوشته زمین به گوشته پایین و بالایی تقسیم می شود. دومی، به نوبه خود، (از بالا به پایین) به زیرلایه، لایه گوتنبرگ (لایه ای با سرعت موج کم لرزه ای) و لایه گلیتسین (گاهی اوقات گوشته میانی نامیده می شود) تقسیم می شود. در پایه گوشته زمین، لایه ای با ضخامت کمتر از 100 کیلومتر مشخص می شود که در آن سرعت امواج لرزه ای با عمق افزایش نمی یابد یا حتی اندکی کاهش می یابد.

فرض بر این است که گوشته زمین از آن دسته از عناصر شیمیایی تشکیل شده است که در هنگام شکل گیری زمین در حالت جامد بوده و یا بخشی از ترکیبات شیمیایی جامد بوده اند. از این عناصر، O، Si، Mg، Fe غالب است. بر اساس مفاهیم مدرن، ترکیب گوشته زمین نزدیک به شهاب سنگ های سنگی در نظر گرفته می شود. از میان شهاب سنگ های سنگی، کندریت ها نزدیک ترین ترکیب را به گوشته زمین دارند. فرض بر این است که نمونه های مستقیم ماده گوشته، قطعات سنگی در میان گدازه های بازالت هستند که به سطح زمین آورده شده اند. آنها همچنین همراه با الماس در لوله های انفجار یافت می شوند. همچنین اعتقاد بر این است که تکه‌های سنگی که توسط لایروبی از پایین شکاف‌های پشته‌های اقیانوس میانی به‌وجود آمده‌اند، ماده گوشته هستند.

یکی از مشخصه های گوشته زمین، ظاهراً انتقال فاز است. به طور تجربی ثابت شده است که در الیوین، تحت فشار بالا، ساختار شبکه کریستالی تغییر می کند، بسته بندی متراکم تری از اتم ها ظاهر می شود، به طوری که حجم ماده معدنی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. در کوارتز، چنین انتقال فاز دو بار با افزایش فشار مشاهده می شود. متراکم ترین اصلاح 65 درجه سانتی گراد چگال تر از کوارتز معمولی است. اعتقاد بر این است که چنین انتقال فازی دلیل اصلی افزایش سرعت امواج لرزه ای در لایه Golitsyn با عمق بسیار سریع است.

مانتو بالایکی از پوسته های کره زمین که مستقیماً در زیر پوسته زمین قرار دارد. با سطحی که در زیر قاره ها در عمق 20 تا 80 کیلومتری (به طور متوسط ​​35 کیلومتر) و در زیر اقیانوس ها در عمق 11-15 کیلومتری از سطح آب قرار دارد، از آخرین موهورویچی جدا می شود. سرعت انتشار امواج لرزه ای (که به عنوان روشی غیرمستقیم برای مطالعه ساختار داخلی زمین استفاده می شود) در انتقال از پوسته زمین به گوشته بالایی در جهش های تقریباً 7 تا 8 کیلومتر بر ثانیه در عمق 400 کیلومتری افزایش می یابد (زمانی که تقسیم آن به بالا، وسط و پایین). منطقه ای در عمق 400 تا 900 کیلومتری لایه گلیتسین نامیده می شود. گوشته بالایی احتمالاً از پریدوتیت های گارنت با مخلوطی در قسمت بالایی اکلوژیت تشکیل شده است.

اکلوژیت یک سنگ دگرگونی متشکل از پیروکسن با محتوای بالای کوارتز و روتیل (یک ماده معدنی حاوی ترکیبی از آهن، قلع، نیوبیم و تانتالم TiO2 - 60٪ تیتانیوم و 40٪ اکسیژن) است.

یک ویژگی ساختاری مهم گوشته بالایی - وجود ناحیه ای با سرعت امواج لرزه ای کم. در ساختار گوشته فوقانی در مناطق مختلف تکتونیکی، به عنوان مثال، در زیر ژئوسنکلین ها و سکوها، تفاوت هایی وجود دارد. در گوشته فوقانی، فرآیندهایی در حال توسعه هستند که منشا پدیده های تکتونیکی، ماگمایی و دگرگونی در پوسته زمین هستند. در بسیاری از فرضیه های زمین ساختی، گوشته بالایی نقش مهمی دارد. به عنوان مثال، فرض بر این است که پوسته زمین از ذوب شدن از ماده گوشته بالایی تشکیل شده است. , که حرکات تکتونیکی با حرکات در گوشته بالایی همراه است. معمولاً اعتقاد بر این است که گوشته زمین تقریباً به طور کامل از الیوین [(Mg, Fe) 2 SiO 4] تشکیل شده است که در آن جزء منیزیم (فورستریت) به شدت غالب است، اما شاید با عمق، نسبت جزء آهن (فایالیت) ) افزایش. سنگ‌نگار استرالیایی رینگ‌وود پیشنهاد می‌کند که گوشته زمین از سنگی فرضی تشکیل شده است که او آن را پیرولیت نامید و از نظر ترکیب با مخلوطی از 3 قسمت پریودیت و 1 قسمت بازالت مطابقت دارد. محاسبات نظری نشان می دهد که مواد معدنی در گوشته پایینی زمین باید به اکسید تجزیه شوند. با آغاز دهه 70 قرن بیستم، داده هایی نیز ظاهر شد که نشان دهنده وجود ناهمگونی های افقی در گوشته زمین بود.

شکی نیست که پوسته زمین از گوشته زمین جدا شده است. روند تمایز گوشته زمین امروز ادامه دارد. این فرض وجود دارد که هسته زمین به دلیل گوشته زمین در حال رشد است. فرآیندهای پوسته زمین و گوشته زمین ارتباط نزدیکی دارند. به طور خاص، به نظر می رسد انرژی برای حرکات زمین ساختی پوسته زمین از گوشته زمین می آید.

گوشته پایین زمین- بخشی جدایی ناپذیر از گوشته زمین که از اعماق 660 (مرز با گوشته بالایی) تا 2900 کیلومتر امتداد دارد. فشار محاسبه شده در گوشته پایین 24-136 گیگا پاسکال است و مواد گوشته پایینی برای مطالعه مستقیم در دسترس نیست.

در گوشته پایینی لایه ای (لایه D) وجود دارد که در آن سرعت امواج لرزه ای به طور غیرعادی کم و دارای ناهمگونی های افقی و عمودی است. فرض بر این است که با نفوذ رو به بالا آهن و نیکل به سیلیکات ها که توسط این جریان ها ذوب می شوند، تشکیل می شود. این بسیار مهم است، زیرا برخی از محققان بر این باورند که بخش‌هایی از صفحه فرورانش در فاصله 660 کیلومتری از مرز جمع می‌شوند و به طور تصاعدی سنگین‌تر می‌شوند و به هسته فرو می‌روند و در لایه D تجمع می‌یابند.

پوسته زمین- بیرونی ترین پوسته جامد زمین. مرز زیرین پوسته زمین به عنوان فصل مشترک در نظر گرفته می شود که در طی عبور از آن از بالا به پایین، امواج لرزه ای طولی به طور ناگهانی سرعت را از 6.7-7.6 کیلومتر در ثانیه به 7.9-8.2 کیلومتر در ثانیه افزایش می دهد (به سطح موهورویچیک مراجعه کنید). . این نشانه تغییر از یک ماده کمتر الاستیک به یک ماده کشسان تر و متراکم تر است. لایه ای از گوشته بالایی که در زیر پوسته زمین قرار دارد اغلب به عنوان زیر لایه شناخته می شود. همراه با پوسته زمین، لیتوسفر را تشکیل می دهد. پوسته زمین در قاره ها و زیر اقیانوس ها متفاوت است. ضخامت پوسته قاره ای معمولاً 35-45 کیلومتر است ، در مناطق کوهستانی - تا 70 کیلومتر. قسمت بالایی پوسته قاره ای از یک لایه رسوبی ناپیوسته تشکیل شده است که از سنگ های رسوبی و آتشفشانی بدون تغییر یا کمی تغییر یافته در سنین مختلف تشکیل شده است. لایه ها اغلب به صورت چین خورده، پاره شده و در امتداد شکاف جابه جا می شوند. در برخی نقاط (روی سپرها) پوسته رسوبی وجود ندارد. بقیه ضخامت پوسته قاره ای با توجه به سرعت امواج لرزه ای به 2 قسمت با نام های شرطی تقسیم می شود: برای قسمت بالایی - لایه "گرانیت" (سرعت امواج طولی تا 6.4 کیلومتر در ثانیه است) برای قسمت پایین - لایه "بازالت" (6.4 -7.6 کیلومتر در ثانیه). ظاهراً لایه «گرانیت» از گرانیت ها و گنیس ها و لایه «بازالت» از بازالت ها، گابروها و سنگ های رسوبی بسیار دگرگون شده به نسبت های مختلف تشکیل شده است. این 2 لایه اغلب توسط یک سطح کنراد از هم جدا می شوند که در انتقال آن سرعت امواج لرزه ای به طور ناگهانی افزایش می یابد. ظاهراً محتوای سیلیس با عمق در پوسته زمین کاهش می یابد و محتوای اکسیدهای آهن و منیزیم افزایش می یابد. این امر به میزان بیشتری در طول انتقال از پوسته زمین به زیر لایه اتفاق می افتد.

ضخامت پوسته اقیانوسی 5-10 کیلومتر است (به همراه ستون آب - 9-12 کیلومتر). این به سه لایه تقسیم می شود: زیر یک لایه نازک (کمتر از 1 کیلومتر) از رسوبات دریایی، لایه "دوم" با سرعت موج لرزه ای طولی 4-6 کیلومتر بر ثانیه قرار دارد. ضخامت آن 1-2.5 کیلومتر است. احتمالاً از سرپانتینیت و بازالت، احتمالاً با لایه های رسوبی تشکیل شده است. لایه پایین تر، "اقیانوسی"، با ضخامت متوسط ​​حدود 5 کیلومتر، دارای سرعت موج لرزه ای 6.4-7.0 کیلومتر بر ثانیه است. احتمالاً از گابرو تشکیل شده است. ضخامت لایه رسوبات در کف اقیانوس متغیر است، در جاهایی اصلاً وجود ندارد. در منطقه انتقال از خشکی به اقیانوس، یک نوع پوسته میانی مشاهده می شود.

پوسته زمین در معرض حرکت و تغییر مداوم است. در توسعه برگشت ناپذیر خود، مناطق متحرک - ژئوسنکلین - از طریق دگرگونی های طولانی مدت به مناطق نسبتاً آرام - سکوها تبدیل می شوند. تعدادی فرضیه زمین ساختی وجود دارد که روند توسعه ژئوسنکلین ها و سکوها، قاره ها و اقیانوس ها و دلایل توسعه پوسته زمین را به طور کلی توضیح می دهد. شکی نیست که علل اصلی توسعه پوسته زمین در عمق عمیق تر زمین نهفته است. بنابراین، مطالعه برهمکنش بین پوسته زمین و گوشته بالایی از اهمیت خاصی برخوردار است.

پوسته زمین به حالت ایزوستازی (تعادل) نزدیک است: هر چه هر قسمت از پوسته زمین سنگین‌تر یا متراکم‌تر باشد، عمیق‌تر در زیرلایه غوطه‌ور می‌شود. نیروهای زمین ساختی ایزوستازی را می شکنند، اما وقتی ضعیف می شوند، پوسته زمین به حالت تعادل باز می گردد.

شکل 25 - پوسته زمین

هسته زمین -ژئوسفر مرکزی با شعاع حدود 3470 کیلومتر. وجود هسته زمین در سال 1897 توسط زلزله شناس آلمانی E. Wiechert مشخص شد و عمق (2900 کیلومتر) در سال 1910 توسط ژئوفیزیکدان آمریکایی B. Gutenberg تعیین شد. در مورد ترکیب هسته زمین و منشا آن اتفاق نظر وجود ندارد. شاید از آهن (با ترکیبی از نیکل، گوگرد، سیلیکون یا عناصر دیگر) یا اکسیدهای آن تشکیل شده باشد که تحت فشار زیاد خواص فلزی پیدا می کنند. نظراتی وجود دارد که هسته با تمایز گرانشی زمین اولیه در طول رشد آن یا بعد از آن تشکیل شده است (اولین بار توسط ژئوفیزیکدان نروژی V.M. Orovan و دانشمند شوروی A.P. Vinogradov، دهه 60-70 بیان شد).

سطح موهورویچ -سطح مشترک بین پوسته زمین و گوشته زمین سطح موهورویچی از داده های لرزه ای ایجاد شد: سرعت امواج لرزه ای طولی در طول انتقال (از بالا به پایین) از سطح موهورویچی به طور ناگهانی از 6.7-7.6 به 7.9-8.2 کیلومتر افزایش می یابد. / ثانیه، و عرضی - از 3.6-4.2 تا 4.4-4.7 کیلومتر در ثانیه. داده های مختلف ژئوفیزیکی، زمین شناسی و دیگر اطلاعات نشان می دهد که چگالی ماده نیز به طور ناگهانی افزایش می یابد، احتمالاً از 2.9-3 به 3.1-3.5 t/m3. به احتمال زیاد سطح موهورویچ لایه هایی با ترکیب شیمیایی متفاوت را جدا می کند. سطح Mohorovichić به نام A. Mohorovichić که آن را کشف کرد نامگذاری شده است.

از سه ژئوسفر اول، بدون شک نقش اصلی به پوسته زمین تعلق دارد، زیرا جرم کل آن چندین برابر بیشتر از جرم کل دو پوسته دیگر است. بنابراین، داده های مربوط به محتوای نسبی یک یا عنصر شیمیایی دیگر در پوسته زمین را می توان تا حد زیادی به عنوان منعکس کننده محتوای آن در بیوسفر به عنوان یک کل در نظر گرفت.

پوسته سخت بیرونی زمین - پوسته زمین بیش از 99٪ تنها از 9 عنصر اصلی تشکیل شده است: O (47٪)، Si (29.5٪)، Al (8.05٪)، Fe (4.65٪)، کلسیم (2.96). ٪، Na (2.50٪)، K (2.50٪)، منیزیم (1.87٪)، Ti (0.45٪). در کل - 99.48٪. در این میان، اکسیژن مطلقاً غالب است. شما به وضوح می توانید ببینید که چقدر برای سایر عناصر باقی مانده است. این بر حسب وزن است، یعنی بر حسب درصد وزن.

نوع دیگری از ارزیابی وجود دارد - بر اساس حجم (درصد حجم). این با در نظر گرفتن اندازه شعاع اتمی و یونی در ترکیبات معدنی خاص تشکیل شده توسط این عناصر محاسبه می شود. محتویات موجود در پوسته زمین از رایج ترین عناصر در درصد حجمی عبارتند از: O - 93.77٪، K - 2.14٪، Na - 1.60٪، Ca - 1.48٪، Si - 0.86٪، Al - 0.76. ٪ Fe - 0.68٪، Mg - 0.56٪، Ti - 0.22٪.

تفاوت های کاملاً قابل توجهی در توزیع اتم های عناصر شیمیایی بر حسب وزن و حجم آشکار است: در کاهش شدید محتوای نسبی Al و به خصوص Si (به دلیل اندازه کوچک اتم های آنها و برای سیلیکون تا حد زیادی). از یونهای موجود در ترکیبات اکسیژن آن)، حتی به وضوح بر نقش اصلی اکسیژن در لیتوسفر تأکید شده است.

در همان زمان، "ناهنجاری" در محتوای برخی از عناصر در لیتوسفر آشکار شد:

فرو رفتن در فراوانی سبک ترین عناصر (Li، Be، B) با ویژگی های فرآیند سنتز هسته (تشکیل غالب کربن در نتیجه ترکیب سه هسته هلیوم به طور همزمان) توضیح داده می شود. محتویات نسبتاً بالایی از عناصری که محصول واپاشی رادیواکتیو هستند (سرب، بی، و همچنین Ar در میان گازهای بی اثر).

در شرایط زمین، فراوانی دو عنصر دیگر، H و He، به طور غیرعادی کم است. این به دلیل "نوسان" آنها است. هر دوی این عناصر گازی هستند، و علاوه بر این، سبک ترین هستند. بنابراین، هیدروژن اتمی و هلیوم تمایل دارند به لایه‌های بالایی جو حرکت کنند و از آنجا که توسط گرانش زمین نگهداری نمی‌شوند، به فضای بیرونی پراکنده می‌شوند. هیدروژن هنوز به طور کامل از بین نرفته است، زیرا بیشتر آن بخشی از ترکیبات شیمیایی است - آب، هیدروکسیدها، هیدروکربنات ها، هیدروسیلیکات ها، ترکیبات آلی و غیره. و هلیوم که یک گاز بی اثر است، دائماً به عنوان محصول تجزیه رادیواکتیو تشکیل می شود. از اتم های سنگین

بنابراین، پوسته زمین اساساً بسته‌ای از آنیون‌های اکسیژن است که توسط یون‌های سیلیکون و فلز به یکدیگر متصل شده‌اند. تقریباً منحصراً از ترکیبات اکسیژن، عمدتاً آلومینیوم، کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم و سیلیکات آهن تشکیل شده است. در عین حال، همانطور که قبلاً می دانید، حتی عناصر 86.5٪ از لیتوسفر را تشکیل می دهند.

رایج ترین عناصر درشت مغذی نامیده می شوند.

عناصری که محتوای آنها صدم درصد یا کمتر است، عناصر خرد نامیده می شوند. این مفهوم نسبی است، زیرا یک عنصر خاص می تواند در یک محیط یک عنصر خرد باشد، و در محیطی دیگر، می تواند به عنوان پایه طبقه بندی شود، یعنی. عناصر درشت (به عنوان مثال، Al در موجودات یک عنصر کمیاب و در لیتوسفر یک عنصر درشت، آهن در خاک یک عنصر درشت و در موجودات زنده یک عنصر کمیاب است).

برای نشان دادن مقدار محتوای یک عنصر خاص در یک محیط خاص، از مفهوم "کلارک" استفاده می شود. این اصطلاح با نام F.U همراه است. کلارک، ژئوشیمیدان آمریکایی، که اولین کسی بود که بر اساس مواد تحلیلی گسترده، محاسبه میانگین محتویات عناصر شیمیایی در انواع مختلف سنگ ها و در کل سنگ کره را انجام داد. به یاد سهم خود، A.E. فرسمن در سال 1924 پیشنهاد کرد که میانگین محتوای هر عنصر خاص در یک محیط مادی خاص را کلارک این عنصر شیمیایی بنامیم. واحد کلارک g/t است (زیرا استفاده از مقادیر درصد در کلارک کم بسیاری از عناصر ناخوشایند است).

سخت ترین کار تعیین کلارک برای لیتوسفر به عنوان یک کل است، زیرا ساختار آن بسیار است.

در داخل سنگ ها، تقسیم سیلیکات ها به اسیدی و بازی انجام می شود.

غلظت Li، Be، Rb، TR، Ba، Tl، Th، U و Ta در اسیدی نسبتاً بالاست.

موارد اصلی عبارتند از Cr، Sc، Ni، V، Co، Pt.

ما ترتیب کلارک های عناصر مختلف را طبق V.F می دهیم. بارابانوف:

بیش از 10000 گرم در تن - O، Si، Al، Fe، Ca، Mg، Na، K.

1000-10 000 - منگنز، Ti.

100-1000 - C، F، P، S، Cl، Rb، Sr، Zr، Ba.

10-100 - Pb، Th، Y، Nb، La، Ce، Nd، Li، B، N، Sc، V، Cr، Co، Ni، Cu، Zn، Ga.

1-10 - Eu، Dy، Ho، Er، Yb، Hf، Ta، W، Tl، U، Ge، As، Br، Mo، Sn، Sc، Pm، Sm، Be.

0.1-1.0 - Cd، Bi، In، Tu، I، Sb، Lu.

0.01-0.1 - Ar، Se، Ag، Hg.

0.001-0.01 - Re، Os، Ir، Ru، Rh، Pd، Te، Pt، He، Au.

با توجه به این درجه بندی، عناصری با کلارک بالای 1000 گرم در تن به عنوان عناصر ماکرو شناخته می شوند. آنهایی که کلارک کمتری دارند عناصر کمیاب هستند.

حسابداری کلارک مطمئناً برای درک صحیح از نظم فرآیندهای مهاجرت عناصر شیمیایی ضروری است. توزیع متفاوت عناصر در طبیعت برای بسیاری از آنها پیامد اجتناب ناپذیری دارد، وجود تفاوت های قابل توجه در رفتار آنها در شرایط آزمایشگاهی و در طبیعت. با کاهش کلارک، غلظت فعال عنصر کاهش می‌یابد و رسوب یک فاز جامد مستقل از محلول‌های آبی و سایر روش‌ها برای تشکیل گونه‌های معدنی مستقل غیرممکن می‌شود. بنابراین، توانایی تشکیل کانی مستقل نه تنها به خواص شیمیایی عنصر، بلکه به کلارک آن نیز بستگی دارد.

مثال ها: S و Se از نظر شیمیایی آنالوگ کامل هستند و رفتار آنها در فرآیندهای طبیعی متفاوت است. S عنصر اصلی بسیاری از فرآیندهای طبیعی است. سولفید هیدروژن نقش مهمی در فرآیندهای شیمیایی که در رسوبات کف و در اعماق پوسته زمین رخ می دهد، در تشکیل رسوبات تعدادی از فلزات ایفا می کند. گوگرد مواد معدنی مستقل (سولفیدها، سولفات ها) را تشکیل می دهد. سلنید هیدروژن نقش مهمی در فرآیندهای طبیعی ندارد. سلنیوم به عنوان ناخالصی در مواد معدنی تشکیل شده توسط عناصر دیگر در حالت پراکنده است. تفاوت بین K و Cs، Si و Ge مشابه است.

یکی از مهم ترین تفاوت های بین ژئوشیمی و شیمی این است که ژئوشیمی فقط آن دسته از فعل و انفعالات شیمیایی را در نظر می گیرد که در شرایط طبیعی خاص تحقق می یابد. علاوه بر این، حسابداری برای کلارک ها (حداقل سفارشات آنها) از این نظر یک نیاز اولیه برای هر ساختار ژئوشیمیایی است.

فازهای معدنی مستقل و حتی کاملاً معمولی از تعدادی از عناصر با کلارک کم وجود دارد. دلیل آن این است که مکانیسم هایی در طبیعت وجود دارد که امکان اطمینان از تشکیل غلظت های بالا از عناصر خاص را فراهم می کند که در نتیجه محتوای آنها در برخی مناطق می تواند چندین برابر بیشتر از موارد کلارک باشد. بنابراین، علاوه بر کلارک عنصر، باید مقدار غلظت آن را در مقایسه با محتوای کلارک نیز در نظر گرفت.

غلظت کلارک نسبت محتوای یک عنصر شیمیایی در یک ماده طبیعی خاص (سنگ و غیره) به کلارک آن است.

نمونه هایی از ضرایب غلظت برخی عناصر شیمیایی در ذخایر معدنی آنها: Al - 3.7; منگنز - 350; مس - 140; Sn - 250; روی - 500; Au-2000.

بر این اساس، عناصر با کلارک کم به دو گروه کیفی متفاوت از قبل برای شما شناخته شده تقسیم می شوند. آنهایی که توزیع آنها با مقادیر بالای QC مشخص نمی شود نامیده می شوند پراکنده شده است(Rb، Ga، Re، Cd و غیره). قادر به تشکیل غلظت های بالا با مقادیر CC بالا - نادر(Sn، Be، و ​​غیره).

تفاوت در مقادیر CC به دست آمده به دلیل نقش متفاوت عناصر خاص در تاریخ فعالیت مادی و فنی بشر است (از زمان های قدیم، فلزات شناخته شده با کلارک کم Au، Cu، Sn، Pb، Hg، Ag. ... - و رایج تر Al، Zr ...).

نقش مهمی در فرآیندهای غلظت و پراکندگی عناصر در پوسته زمین توسط ایزومورفیسم ایفا می کند - خاصیت عناصر برای جایگزینی یکدیگر در ساختار کانی. ایزومورفیسم توانایی عناصر شیمیایی با خواص مشابه برای جایگزینی یکدیگر در مقادیر مختلف در شبکه های کریستالی است. البته این ویژگی نه تنها ریز عناصر است. اما دقیقاً برای آنها، به ویژه برای عناصر پراکنده، است که به عنوان عامل اصلی در نظم توزیع آنها اهمیت پیشرو می یابد. بین ایزومورفیسم کامل - زمانی که عناصر قابل تعویض می توانند در هر نسبتی جایگزین یکدیگر شوند (که فقط با نسبت محتویات این عناصر در سیستم محدود می شود) و ناقص - زمانی که جایگزینی فقط تا حد معینی امکان پذیر باشد، تمایز قائل می شود. به طور طبیعی، هر چه خواص شیمیایی نزدیکتر باشد، ایزومورفیسم کاملتر است.

بین ایزومورفیسم هم ظرفیتی و هم شکلی غیر ظرفیتی تمایز گذاشته می شود.

وجه اشتراک نوع پیوند شیمیایی چیزی است که شیمیدانان آن را درجه یونیته - کووالانسی می نامند. مثال: کلریدها و سولفیدها هم شکل نیستند، اما سولفات ها با منگنات ها هم شکل هستند.

مکانیسم ایزومورفیسم ایزووالانت.یکنواختی فرمول شیمیایی ترکیبات تشکیل شده و شبکه کریستالی تشکیل شده. یعنی اگر روبیدیم به طور بالقوه قادر به تشکیل ترکیباتی با عناصر مشابه پتاسیم باشد و ساختار بلوری چنین ترکیباتی از همان نوع باشد، آنگاه اتم های روبیدیم می توانند جایگزین اتم های پتاسیم در ترکیبات آن شوند.

تقسیم عناصر شیمیایی به عناصر درشت و خرد و دومی به عناصر کمیاب و پراکنده اهمیت زیادی دارد، زیرا در طبیعت همه عناصر شیمیایی ترکیبات مستقلی را تشکیل نمی دهند. این ویژگی عمدتاً برای عناصر با کلارک بالا یا با کلارک کم است، اما قادر به تشکیل غلظت های محلی (یعنی نادر) هستند.

بودن در طبیعت در حالت انتشار و در همه جا (فقط در غلظت های مختلف) از ویژگی های همه عناصر شیمیایی است. این واقعیت اولین بار توسط V.I. ورنادسکی، و نام قانون پراکندگی عناصر شیمیایی را توسط ورنادسکی دریافت کرد. اما بخشی از عناصر علاوه بر شکل پراکنده بودن به شکل دیگری - به شکل ترکیبات شیمیایی - قابلیت حضور در طبیعت را دارند. و عناصر با غلظت کم فقط به صورت پراکنده وجود دارند.

مکانیسم ایزومورفیسم هترو ظرفیتیتا حدودی پیچیده تر برای اولین بار، حضور این نوع ایزومورفیسم در اواخر قرن نوزدهم توجهات را به خود جلب کرد. جی چرمک. او ثابت کرد که فرمول‌های شیمیایی بسیار پیچیده‌ای که برای اکثر ترکیبات معدنی کلاس سیلیکات به‌دست می‌آید، دقیقاً به دلیل هم‌شکلی هترو ظرفیتی است، زمانی که گروه‌های کامل اتم‌ها متقابلاً جایگزین یکدیگر می‌شوند. این نوع ایزومورفیسم برای ترکیبات سیلیکات بسیار مشخص است.

گزینه های دیگر برای یافتن اتم های پراکنده عناصر در پوسته زمین، قرار گرفتن آنها در نقص های شبکه کریستالی، در حفره های آن و همچنین در حالت جاذب روی سطح ذرات دیگر، از جمله ذرات کلوئیدی است.

تأثیرات انسان زایی بر طبیعت در حال حاضر به همه مناطق نفوذ می کند، بنابراین لازم است به طور خلاصه ویژگی های پوسته های منفرد زمین را در نظر بگیریم.

زمین از هسته، گوشته، پوسته، لیتوسفر، هیدروسفر و. با توجه به تأثیر ماده زنده و فعالیت انسان، دو پوسته دیگر پدید آمد - بیوسفر و نوسفر، از جمله تکنوسفر. فعالیت انسان به هیدروسفر، لیتوسفر، بیوسفر و نوسفر گسترش می یابد. اجازه دهید به طور خلاصه به این پوسته ها و ماهیت تأثیر فعالیت های انسانی بر آنها توجه کنیم.

مشخصات کلی جو

پوسته گازی بیرونی زمین. قسمت پایینی با لیتوسفر یا و قسمت بالایی با فضای بین سیاره ای در تماس است. از سه بخش تشکیل شده است:

1. تروپوسفر (قسمت پایین) و ارتفاع آن از سطح 15 کیلومتر است. تروپوسفر تشکیل شده است که چگالی آن با ارتفاع کاهش می یابد. قسمت بالایی تروپوسفر با صفحه ازن در تماس است - لایه ازن 7-8 کیلومتر ضخامت دارد.

صفحه اوزون از رسیدن اشعه ماوراء بنفش سخت یا تشعشعات کیهانی پرانرژی به سطح زمین (لیتوسفر، هیدروسفر) که برای همه موجودات زنده مضر است، جلوگیری می کند. لایه های پایین تروپوسفر - تا 5 کیلومتری از سطح دریا - زیستگاه هوا هستند، در حالی که پایین ترین لایه ها پرتراکم ترین - تا 100 متر از سطح زمین یا. بیشترین تأثیر فعالیت های انسانی، که دارای بیشترین اهمیت اکولوژیکی است، توسط تروپوسفر و به ویژه لایه های زیرین آن تجربه می شود.

2. استراتوسفر - لایه میانی که حد آن ارتفاع 100 کیلومتر از سطح دریا است. استراتوسفر با گاز کمیاب (نیتروژن، هیدروژن، هلیوم و غیره) پر شده است. وارد یونوسفر می شود.

3. یونوسفر - لایه بالایی، عبور از فضای بین سیاره ای. یونوسفر پر از ذرات ناشی از فروپاشی مولکول ها - یون ها، الکترون ها و غیره است. در قسمت پایین یونوسفر، "نورهای شمالی" ظاهر می شود که در مناطقی فراتر از دایره قطب شمال مشاهده می شود.

از نظر اکولوژیکی، تروپوسفر بیشترین اهمیت را دارد.

شرح مختصری از لیتوسفر و هیدروسفر

سطح زمین که در زیر تروپوسفر قرار دارد ناهمگن است - بخشی از آن توسط آب اشغال شده است که هیدروسفر را تشکیل می دهد و بخشی نیز خشکی است که لیتوسفر را تشکیل می دهد.

لیتوسفر - پوسته سخت بیرونی کره زمین که توسط سنگ ها تشکیل شده است (از این رو نام - "ریخته گری" - سنگ). از دو لایه تشکیل شده است - قسمت بالایی که توسط سنگ های رسوبی با گرانیت تشکیل شده است و لایه پایینی که توسط سنگ های بازالت جامد تشکیل شده است. بخشی از لیتوسفر توسط آب () و بخشی از آن خشکی است که حدود 30 درصد از سطح زمین را تشکیل می دهد. بالاترین لایه زمین (بیشتر) با یک لایه نازک از سطح حاصلخیز - خاک پوشیده شده است. خاک یکی از محیط های زندگی است و لیتوسفر بستری است که موجودات مختلف روی آن زندگی می کنند.

هیدروکره - پوسته آب سطح زمین است که از مجموع تمام آب های روی زمین تشکیل شده است. ضخامت هیدروسفر در مناطق مختلف متفاوت است، اما میانگین عمق اقیانوس 3.8 کیلومتر و در برخی از فرورفتگی ها تا 11 کیلومتر است. هیدروسفر منبع آب برای همه موجودات زنده روی زمین است، این یک نیروی زمین شناسی قدرتمند است که آب و سایر مواد را به چرخش در می آورد، "گهواره حیات" و زیستگاه موجودات آبزی است. تأثیر انسانی بر روی هیدروسفر نیز بسیار زیاد است و در زیر مورد بحث قرار خواهد گرفت.

مشخصات کلی بیوسفر و نوسفر

از زمان ظهور حیات بر روی زمین، یک پوسته جدید و خاص به وجود آمده است - بیوسفر. اصطلاح "زیست کره" توسط E. Suess (1875) معرفی شد.

بیوسفر (کره حیات) بخشی از پوسته زمین است که موجودات مختلف در آن زندگی می کنند. بیوسفر بخشی (قسمت پایین تروپوسفر)، لیتوسفر (قسمت فوقانی، از جمله خاک) را اشغال می کند و در کل هیدروسفر و قسمت بالایی سطح زیرین نفوذ می کند.

زیست کره را می توان به عنوان پوسته زمین شناسی که توسط موجودات زنده در آن زندگی می کنند نیز تعریف کرد.

مرزهای بیوسفر با وجود شرایط لازم برای عملکرد طبیعی موجودات تعیین می شود. قسمت بالایی بیوسفر توسط شدت تابش ماوراء بنفش و قسمت پایین توسط دمای بالا (تا 100 درجه سانتیگراد) محدود می شود. هاگ های باکتری در ارتفاع 20 کیلومتری از سطح دریا و باکتری های بی هوازی در عمق تا 3 کیلومتری سطح زمین یافت می شوند.

مشخص است که آنها توسط ماده زنده تشکیل شده اند. چگالی بیوسفر با غلظت ماده زنده مشخص می شود. مشخص شده است که بیشترین چگالی بیوسفر مربوط به سطوح زمین و اقیانوس در سطح مشترک بین لیتوسفر و هیدروسفر و جو است. تراکم زندگی در خاک بسیار زیاد است.

جرم ماده زنده در مقایسه با جرم پوسته زمین و هیدروسفر کوچک است، اما نقش بسیار زیادی در فرآیندهای تغییر در پوسته زمین دارد.

بیوسفر مجموع تمام بیوژئوسنوزهای روی زمین است، بنابراین بالاترین اکوسیستم زمین در نظر گرفته می شود. همه چیز در بیوسفر به هم پیوسته و وابسته است. استخر ژنی همه موجودات روی زمین، ثبات نسبی و تجدیدپذیری منابع بیولوژیکی سیاره را تضمین می کند، در صورتی که هیچ دخالت شدیدی در فرآیندهای اکولوژیکی طبیعی توسط نیروهای مختلف زمین شناسی یا طبیعت بین سیاره ای وجود نداشته باشد. در حال حاضر، همانطور که در بالا ذکر شد، عوامل انسانی مؤثر بر بیوسفر، ویژگی یک نیروی زمین شناسی را به خود گرفته است که اگر بشر می خواهد روی زمین زنده بماند، باید به آن توجه کند.

از زمان ظهور انسان بر روی زمین، عوامل انسانی در طبیعت به وجود آمده است که تأثیر آن با توسعه تمدن تشدید می شود و پوسته خاص جدیدی از زمین به وجود آمده است - نووسفر (حوزه زندگی هوشمند). اصطلاح "نووسفر" برای اولین بار توسط E. Leroy و T. Ya. de Chardin (1927) معرفی شد و در روسیه برای اولین بار در آثار وی توسط V.I. Vernadsky (دهه 30-40 قرن XX) استفاده شد. در تفسیر اصطلاح «نووسفر» دو رویکرد وجود دارد:

1. «نووسفر قسمتی از بیوسفر است که در آن فعالیت اقتصادی انسان انجام می شود». نویسنده این مفهوم LN Gumilyov (پسر شاعر A. Akhmatova و شاعر N. Gumilyov) بود. این دیدگاه در صورتی صحیح است که لازم باشد فعالیت انسان در بیوسفر را مشخص کرد تا تفاوت آن با فعالیت موجودات دیگر نشان داده شود. چنین مفهومی "حس باریک" جوهره نوسفر را به عنوان پوسته زمین مشخص می کند.

2. «نووسفر بیوسفری است که رشد آن توسط ذهن انسان هدایت می شود». این مفهوم به طور گسترده در درک گسترده ای از جوهره نووسفر نشان داده شده است و مفهومی است، زیرا تأثیر ذهن انسان بر بیوسفر می تواند مثبت و منفی باشد، دومی اغلب غالب است. ترکیب نووسفر شامل تکنوسفر است - بخشی از نووسفر که با فعالیت تولیدی انسان مرتبط است.

در مرحله کنونی توسعه تمدن و جمعیت، لازم است به طور منطقی بر طبیعت تأثیر بگذاریم، به طور مطلوب بر آن تأثیر بگذاریم تا کمترین آسیب را به فرآیندهای اکولوژیکی طبیعی وارد کنیم، بیوژئوسنوزهای تخریب شده یا مختل شده و حتی زندگی انسان را به عنوان یک جزء جدایی ناپذیر بازگردانیم. بخشی از بیوسفر فعالیت انسان به ناچار تغییراتی را در جهان اطراف ایجاد می کند، اما با توجه به پیامدهای احتمالی، با پیش بینی اثرات منفی احتمالی، لازم است اطمینان حاصل شود که این پیامدها کمترین مخرب هستند.

شرح مختصری از شرایط اضطراری رخ داده در سطح زمین و طبقه بندی آنها

نقش مهمی در فرآیندهای اکولوژیکی طبیعی توسط شرایط اضطراری که به طور مداوم در سطح زمین ایجاد می شود ایفا می کند. آنها بیوژئوسنوزهای محلی را از بین می برند، و اگر به صورت چرخه ای تکرار شوند، در برخی موارد آنها عوامل محیطی هستند که به فرآیندهای تکاملی کمک می کنند.

شرایطی که در آن عملکرد طبیعی تعداد زیادی از افراد یا بیوژئوسنوز به طور کلی دشوار یا غیرممکن می شود، اورژانس نامیده می شود.

مفهوم "وضعیت های اضطراری" بیشتر در مورد فعالیت های انسانی کاربرد دارد، اما در جوامع طبیعی نیز کاربرد دارد.

از نظر منشأ، موارد اضطراری به طبیعی و انسانی (تکنوژنیک) تقسیم می شوند.

شرایط اضطراری طبیعی در نتیجه پدیده های طبیعی به وجود می آیند. اینها شامل سیل، زلزله، رانش زمین، گل و لای، طوفان، فوران و غیره است.

این یک آزاد شدن ناگهانی انرژی پتانسیل درون زمین است که به شکل امواج ضربه ای و ارتعاشات الاستیک (امواج لرزه ای) است.

زمین لرزه ها عمدتاً به دلیل پدیده های آتشفشانی زیرزمینی، جابجایی لایه ها نسبت به یکدیگر رخ می دهند، اما می توانند در طبیعت نیز ساخته دست بشر باشند و به دلیل ریزش حفاری های معدنی رخ دهند. در هنگام زلزله جابجایی ها، ارتعاشات و ارتعاشات سنگ ها از امواج لرزه ای و حرکات تکتونیکی پوسته زمین رخ می دهد که منجر به تخریب سطح - پیدایش ترک ها، گسل ها و غیره و همچنین وقوع آتش سوزی می شود. تخریب ساختمان ها

زمین لغزش - جابجایی لغزشی سنگ ها به سمت پایین شیب از سطوح شیب دار (کوه ها، تپه ها، تراس های دریایی و غیره) تحت تأثیر گرانش.

در هنگام رانش زمین، سطح زمین آشفته می شود، بیوسنوزها می میرند، سکونتگاه ها از بین می روند و... بیشترین خسارت را لغزش های بسیار عمیق که عمق آن بیش از 20 متر است، ایجاد می کند.

آتشفشان (فورش های آتشفشانی) مجموعه ای از پدیده های مرتبط با حرکت ماگما (توده سنگ مذاب)، گازهای داغ و بخار آب است که از طریق کانال ها یا شکاف های پوسته زمین بالا می روند.

آتشفشان یک پدیده طبیعی معمولی است که باعث تخریب شدید بیوژئوسنوزهای طبیعی می شود، آسیب زیادی به فعالیت اقتصادی انسان وارد می کند و منطقه مجاور آتشفشان ها را به شدت آلوده می کند. فوران های آتشفشانی با سایر پدیده های طبیعی فاجعه بار - آتش سوزی، رانش زمین، سیل و غیره همراه است.

سیلاب‌ها، سیلاب‌های طوفانی کوتاه‌مدت هستند که حجم زیادی شن، سنگریزه، قلوه سنگ و سنگ‌های بزرگ را با خود حمل می‌کنند که ویژگی جریان‌های گل‌سنگ را دارند.

گل و لای از ویژگی های مناطق کوهستانی است و می تواند آسیب قابل توجهی به فعالیت های انسانی وارد کند، باعث مرگ حیوانات مختلف و از بین رفتن جوامع گیاهی محلی شود.

بهمن های برفی بهمن های برفی نامیده می شوند که توده های بیشتری از برف و سایر مواد فله را با خود حمل می کنند. بهمن ها منشا طبیعی و انسانی دارند. آنها آسیب زیادی به فعالیت های اقتصادی انسان وارد می کنند، جاده ها، خطوط برق را تخریب می کنند، باعث مرگ انسان ها، حیوانات و جوامع گیاهی می شوند.

پدیده های فوق که عامل ایجاد شرایط اضطراری هستند، ارتباط تنگاتنگی با لیتوسفر دارند. پدیده های طبیعی که شرایط اضطراری ایجاد می کنند نیز در هیدروسفر امکان پذیر است. اینها شامل سیل و سونامی است.

سیل عبارت است از طغیان نواحی با آب در داخل دره های رودخانه ها، سواحل دریاچه ها، دریاها و اقیانوس ها.

اگر سیل‌ها طبیعتاً دوره‌ای باشند (جزر و مد، جزر و مد)، در این مورد، بیوژئوسنوزهای طبیعی با آنها به عنوان یک زیستگاه تحت شرایط خاص سازگار می‌شوند. اما غالباً سیل غیرمنتظره و با پدیده‌های غیر دوره‌ای فردی همراه است (بارش بیش از حد برف در زمستان شرایطی را برای وقوع سیلاب‌های گسترده ایجاد می‌کند که باعث آبگرفتگی منطقه وسیعی و غیره می‌شود). در هنگام وقوع سیل، پوشش خاک مختل می شود، منطقه ممکن است به دلیل فرسایش انبارهای آنها، مرگ حیوانات، گیاهان و مردم، تخریب سکونتگاه ها و غیره به زباله های مختلف آلوده شود.

امواج گرانشی با قدرت زیاد که در سطح دریاها و اقیانوس ها پدید می آیند.

سونامی علل طبیعی و مصنوعی دارد. زمین لرزه ها، زمین لرزه های دریایی و فوران های آتشفشانی زیر آب به عنوان علل طبیعی و انفجارهای هسته ای زیر آب به عنوان عوامل دست ساز طبقه بندی می شوند.

سونامی باعث مرگ کشتی ها و تصادفات روی آنها می شود که به نوبه خود منجر به آلودگی محیط طبیعی می شود، به عنوان مثال تخریب یک تانکر نفت منجر به آلودگی سطح عظیم آب با لایه نفتی سمی برای پلانکتون ها می شود. اشکال پلارژیک حیوانات (پلانکتون ها موجودات کوچک معلق هستند که در لایه سطحی آب اقیانوس یا سایر بدنه های آبی زندگی می کنند؛ اشکال پلارژیک حیوانات - حیواناتی که به دلیل حرکت فعال آزادانه در ستون آب حرکت می کنند، به عنوان مثال، کوسه ها، نهنگ ها، سفالوپودها؛ ارگانیسم های اعماق دریا - موجوداتی که سبک زندگی اعماق دریا را هدایت می کنند، به عنوان مثال، خرچنگ، خرچنگ گوشه نشین، خارپوستان، جلبک های متصل به پایین و غیره). سونامی باعث اختلاط شدید آب ها، انتقال ارگانیسم ها به یک زیستگاه غیر معمول و مرگ می شود.

همچنین پدیده هایی وجود دارند که باعث ایجاد شرایط اضطراری می شوند. اینها عبارتند از طوفان، گردباد، انواع طوفان.

طوفان - طوفان های استوایی و فرا گرمسیری که در مرکز آن فشار بسیار کاهش یافته است، با وقوع بادهایی با سرعت بالا و قدرت تخریب همراه است.

طوفان های ضعیف، قوی و شدید وجود دارند که باعث بارش باران، امواج دریا و از بین رفتن اجسام خشکی، مرگ ارگانیسم های مختلف می شوند.

طوفان‌های گردابی پدیده‌های جوی هستند که با وقوع بادهای شدید با قدرت تخریب زیاد و منطقه وسیعی از توزیع همراه است. برف، گرد و غبار و طوفان های بدون غبار وجود دارد. تلاطم باعث انتقال لایه های بالایی خاک، تخریب آنها، مرگ گیاهان، حیوانات و تخریب سازه ها می شود.

گردبادها شکل گرداب مانندی از حرکت توده های هوا هستند که با ظاهر شدن قیف های هوا همراه است.

قدرت گردبادها بسیار زیاد است، در ناحیه حرکت آنها خاک به طور کامل تخریب می شود، حیوانات می میرند، ساختمان ها تخریب می شوند، اشیا از مکانی به مکان دیگر منتقل می شوند و به اشیاء واقع در آنجا آسیب می رسانند.

علاوه بر پدیده‌های طبیعی که در بالا توضیح داده شد و منجر به بروز شرایط اضطراری می‌شود، پدیده‌های دیگری نیز باعث بروز آن‌ها می‌شوند که عامل آنها فعالیت‌های انسانی است. موارد اضطراری ساخته دست بشر عبارتند از:

1. حوادث حمل و نقل. هنگامی که قوانین راهنمایی و رانندگی در بزرگراه های مختلف (جاده ها، راه آهن، رودخانه ها، دریاها) نقض می شود، وسایل نقلیه، افراد، حیوانات و غیره می میرند. مواد مختلفی وارد محیط طبیعی می شوند، از جمله مواردی که منجر به مرگ موجودات موجود در تمام پادشاهی ها می شود (مانند آفت کش ها و غیره). در نتیجه حوادث حمل و نقل، آتش سوزی و ورود گازها (هیدروژن کلرید، آمونیاک، مواد قابل اشتعال و انفجاری) امکان پذیر است.

2. حوادث در شرکت های بزرگ. نقض فرآیندهای تکنولوژیکی، عدم رعایت قوانین عملکرد تجهیزات، نقص فناوری می تواند باعث انتشار ترکیبات مضر در محیط زیست، ایجاد بیماری های مختلف در انسان و حیوانات، کمک به ظهور جهش در موجودات گیاهی و حیوانی شود. و همچنین منجر به تخریب ساختمان ها و آتش سوزی می شود. خطرناک ترین حوادث در شرکت های با استفاده از. حوادث در نیروگاه های هسته ای (NPP) آسیب زیادی را به همراه دارد، زیرا علاوه بر عوامل آسیب رسان معمول (آسیب مکانیکی، انتشار تک اثر مواد مضر، آتش سوزی)، حوادث در NPP ها با آسیب به منطقه توسط رادیونوکلئیدها، تشعشعات نافذ مشخص می شود. ، و شعاع آسیب در این مورد به طور قابل توجهی از احتمال وقوع حوادث در سایر شرکت ها بیشتر است.

3. آتش سوزی هایی که مناطق وسیعی از جنگل ها یا زمین های تورب را فرا می گیرد. به عنوان یک قاعده، این گونه آتش سوزی ها به دلیل نقض قوانین کنترل آتش، ماهیت انسانی دارند، اما می توانند طبیعتی طبیعی نیز داشته باشند، به عنوان مثال، به دلیل تخلیه رعد و برق (صاعقه). چنین آتش سوزی هایی می تواند ناشی از نقص در خطوط برق نیز باشد. آتش‌سوزی‌ها جوامع طبیعی موجودات زنده را در مناطق وسیعی از بین می‌برد و خسارت اقتصادی زیادی به فعالیت‌های اقتصادی انسان وارد می‌کند.

تمامی پدیده های توصیف شده که ناقض بیوژئوسنوزهای طبیعی بوده و آسیب زیادی به فعالیت های اقتصادی انسان وارد می کنند، نیازمند تدوین و اتخاذ تدابیری برای کاهش تأثیر منفی آنها هستند که در اجرای اقدامات زیست محیطی و مقابله با پیامدهای شرایط اضطراری اجرا می شود.

زمین ساختاری ناهمگن دارد و از پوسته های متحدالمرکز (ژئوسفرها) داخلی و خارجی تشکیل شده است. هسته، گوشته به درونی ها و لیتوسفر (پوسته زمین)، هیدروسفر، جو و پوسته پیچیده زمین - زیست کره - به خارجی ها تعلق دارد.

تعریف کلاسیک پوسته های زمین توسط V.I. ورنادسکی: «... لایه‌های متحدالمرکز کم و بیش منظمی که کل سیاره را می‌پوشانند، با عمق تغییر می‌کنند، در بخش عمودی سیاره و از نظر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاص مشخصه‌ی هر یک، که فقط در ذاتی آن هستند، با یکدیگر متفاوت هستند. ”

لیتوسفر(یونانی "lithos" - سنگ) - پوسته سنگی زمین. از پوسته زمین و قسمت بالایی گوشته (استنوسفر) تشکیل شده است. پوسته زمین از بلوک های بزرگ و محکم مجاور (صفحات لیتوسفر) تشکیل شده است که همانطور که گفته شد روی سطح گوشته "شناور" هستند و به آرامی همراه با آن حرکت می کنند.

سطح لیتوسفر با بی نظمی های قابل توجهی مشخص می شود که برجستگی زمین را تعیین می کند. بزرگ‌ترین شکل‌های زمین عبارتند از فرورفتگی‌های اقیانوسی (فرورفتگی‌های وسیع پر از آب) و توده‌های خشکی بلند (قاره‌ها یا قاره‌ها) - اوراسیا، آفریقا، استرالیا، آمریکای شمالی و جنوبی، قطب جنوب.

پوسته زمین مهمترین منبع برای بشریت است. آن شامل مواد معدنی قابل احتراق(زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، نفت، گاز، شیل نفتی)، سنگ معدن(آهن، آلومینیوم، مس، قلع و غیره) و غیر فلزی(فسفوریت ها، آپاتیت ها و غیره) مواد معدنی، مصالح ساختمانی طبیعی(سنگ آهک، ماسه، شن و غیره).

هیدروکره(یونانی "hydror" - آب) - پوسته آب زمین، شامل تمام آبهایی که در حالت مایع، جامد و گاز هستند. هیدروسفر شامل آب های اقیانوس ها، دریاها، آب های زیرزمینی و آب های سطحی زمین است. مقداری آب در جو و موجودات زنده یافت می شود.
بیش از 96 درصد از حجم هیدروسفر را دریاها و اقیانوس ها، حدود 2 درصد را آب های زیرزمینی، حدود 2 درصد را یخ و برف و حدود 0.02 درصد را آب های سطحی زمین تشکیل می دهد.

هیدروسفر نقش بزرگی در شکل دادن به محیط طبیعی سیاره ما دارد، بر فرآیندهای جوی (گرمایش و خنک کردن توده های هوا، اشباع کردن آنها با رطوبت و غیره) تأثیر می گذارد.

جو(یونانی "اتمس" - بخار) - سومین ژئوسفر زمین، که زیست کره با آن مرتبط است، بالای سطح لیتوسفر و هیدروسفر گسترش می یابد و دارای مرز بالایی تیز نیست (تا ارتفاع 1000 کیلومتر). ، به تدریج به فضای بیرونی حرکت می کند. این پوسته گازی زمین است که از نیتروژن (78.08٪ حجمی)، اکسیژن (20.95٪)، آرگون (0.93٪) و دی اکسید کربن (0.03٪) تشکیل شده است. وضعیت جو تأثیر زیادی بر فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی در سطح زمین و در محیط آبی دارد. برای فرآیندهای زندگی به ویژه مهم است: اکسیژن،برای تنفس و کانی سازی مواد آلی مرده استفاده می شود. دی اکسید کربن،توسط گیاهان سبز در فتوسنتز استفاده می شود. ازن،ایجاد صفحه ای که از سطح زمین در برابر اشعه ماوراء بنفش محافظت می کند. اتمسفر در نتیجه فعالیت های آتشفشانی و کوه سازی قدرتمند شکل گرفت، اکسیژن بسیار دیرتر به عنوان محصول فتوسنتز ظاهر شد.

معمولا جو به عنوان مجموعه ای از لایه ها - تروپوسفر، استراتوسفر و یونوسفر نشان داده می شود.

تروپوسفر که شامل حدود 80 درصد جرم کل جو و تقریباً تمام بخار آب است، تا ارتفاع تقریباً 9 کیلومتر (در قطب ها) - 17 کیلومتر (در خط استوا) گسترش می یابد. نقش آن به ویژه در شکل دادن به محیط طبیعی زمین بسیار زیاد است. در تروپوسفر، حرکات عمودی و افقی جهانی توده های هوا رخ می دهد که تا حد زیادی چرخه آب، انتقال حرارت، انتقال فرامرزی ذرات گرد و غبار و آلودگی را تعیین می کند. بر روی تروپوسفر گسترش می یابد استراتوسفر ، منطقه ای از هوای سرد و کمیاب به ضخامت حدود 20 کیلومتر. گرد و غبار شهاب سنگ به طور مداوم از طریق استراتوسفر می ریزد، غبار آتشفشانی به داخل آن پرتاب می شود و در گذشته، محصولات انفجار هسته ای در جو. در قسمت پایین استراتوسفر، از حد بالایی تروپوسفر تا ارتفاع حدود 50 کیلومتری امتداد دارد. لایه اوزون که با افزایش محتوای ازن مشخص می شود. غلظت ازن در ارتفاعات لایه ازن 15 تا 26 کیلومتری بیش از 100 برابر بیشتر از غلظت آن در سطح زمین است. لایه اوزون تابش خطرناک کیهانی و اشعه فرابنفش خورشید را منعکس می کند. بالای استراتوسفر است مزوسفر و یون کره (ترموسفر ) یک لایه گاز کمیاب از مولکول ها و اتم های یونیزه شده است و در نهایت، اگزوسفر (پوسته بیرونی).

فرآیندهای جوی ارتباط نزدیکی با فرآیندهای رخ داده در لیتوسفر و پوسته آب دارند، که شاخص آن پدیده های جوی هستند: باران و غیره.

تقریباً تمام فرآیندهای زمین شناسی سطحی (برون زا) به دلیل تعامل جو، لیتوسفر و هیدروسفر معمولاً در بیوسفر اتفاق می افتد.

زیست کره- پوسته بیرونی زمین که شامل: بخشی از جو تا ارتفاع 25-30 کیلومتری (تا لایه اوزون)، تقریباً کل هیدروسفر و قسمت بالایی لیتوسفر (تا عمق 3 کیلومتری) است. ). ویژگی این قسمت ها این است که موجودات زنده ای در آنها زندگی می کنند که ماده زنده سیاره را تشکیل می دهند. فقط موجودات پایین تر به مرزهای بیوسفر می رسند - باکتری ها و نمایندگان پادشاهی ویروس ها. بیوسفر به عنوان یک اکوسیستم جهانی (اکوسفر)، مانند هر اکوسیستمی از یک بخش غیر زنده (هوا، آب، سنگ) و یک بخش زنده یا موجودات زنده ، که شامل کل موجودات زنده ای است که عملکرد اصلی اکوسیستم خود را انجام می دهند - جریان بیوژنیک اتم ها به لطف تغذیه، تنفس، تولید مثل آن. بنابراین، آنها تبادل ماده بین تمام بخش های زیست کره را تضمین می کنند. شرایط لازم برای وجود بیوسفر، وجود آب در حالت مایع و انرژی تابشی خورشید است.

سیاره زمین از لیتوسفر (جسم جامد)، جو (پوسته هوا)، هیدروسفر (پوسته آب) و بیوسفر (کره توزیع موجودات زنده) تشکیل شده است. به دلیل گردش مواد و انرژی، رابطه نزدیکی بین این کره های زمین وجود دارد.

لیتوسفر. زمین یک توپ یا کروی است که در قطب ها تا حدودی مسطح شده است و محیط اطراف استوا حدود 40000 کیلومتر است.

در ساختار کره، پوسته ها یا ژئوسفرهای زیر متمایز می شوند: خود لیتوسفر (پوسته سنگی بیرونی) با ضخامت حدود 50 ... 120 کیلومتر، گوشته تا عمق 2900 کیلومتری و هسته - از 2900 تا 3680 کیلومتر.

با توجه به رایج ترین عناصر شیمیایی که پوسته زمین را تشکیل می دهند، به قسمت بالایی - سیالیتی تقسیم می شود که تا عمق 60 کیلومتری امتداد دارد و دارای چگالی 2.8 ... با چگالی 3.0 ... 3.5 گرم است. /cm 3. نام پوسته‌های سیالیتیک (sial) و سیماتیک (sima) از نام‌گذاری عناصر Si (سیلیکون)، Al (آلومینیوم) و منیزیم (منیزیم) می‌آیند.

در عمق 1200 تا 2900 کیلومتری یک کره میانی با چگالی 4.0 ... 6.0 g/cm 3 وجود دارد. این پوسته "سنگ معدن" نامیده می شود، زیرا حاوی مقدار زیادی آهن و سایر فلزات سنگین است.

عمق بیشتر از 2900 کیلومتر، هسته کره زمین با شعاع حدود 3500 کیلومتر است. هسته عمدتاً از نیکل و آهن تشکیل شده است و چگالی بالایی دارد (10...12 گرم بر سانتی متر مکعب).

با توجه به خواص فیزیکی پوسته زمین ناهمگن است، به دو نوع قاره ای و اقیانوسی تقسیم می شود. ضخامت متوسط ​​پوسته قاره ای 35 ... 45 کیلومتر، حداکثر ضخامت تا 75 کیلومتر (زیر رشته کوه) است. سنگ های رسوبی تا ضخامت 15 کیلومتر در قسمت بالایی آن قرار دارند. این سنگ ها در طول دوره های طولانی زمین شناسی در نتیجه تغییر دریاها توسط خشکی و تغییرات آب و هوایی تشکیل شده اند. در زیر سنگ های رسوبی یک لایه گرانیتی با ضخامت متوسط ​​20 ... 40 کیلومتر وجود دارد. ضخامت این لایه در مناطق کوهستانی جوان بیشتر است، به سمت حاشیه خشکی کاهش می یابد و لایه گرانیتی در زیر اقیانوس ها وجود ندارد. در زیر لایه گرانیت یک لایه بازالت به ضخامت 15 ... 35 کیلومتر وجود دارد که از بازالت ها و سنگ های مشابه تشکیل شده است.

ضخامت پوسته اقیانوسی کمتر از پوسته قاره ای است (از 5 تا 15 کیلومتر). لایه های بالایی (2...5 کیلومتر) از سنگ های رسوبی، و پایین (5...10 کیلومتر) - از بازالت تشکیل شده است.

سنگ های رسوبی واقع در سطح پوسته زمین به عنوان پایه مادی برای تشکیل خاک عمل می کنند؛ سنگ های آذرین و دگرگونی سهم کمی در تشکیل خاک دارند.

توده اصلی سنگ ها از اکسیژن، سیلیکون و آلومینیوم (84.05 درصد) تشکیل شده است. اگر پنج عنصر دیگر به این سه عنصر اضافه شود - آهن، کلسیم، سدیم، پتاسیم و منیزیم، در مجموع به 98.87 درصد از توده سنگ می رسد. 88 عنصر باقی مانده اندکی بیش از 1 درصد از جرم لیتوسفر را تشکیل می دهند. با این حال، علیرغم محتوای کم عناصر میکرو و فوق میکرو در سنگ ها و خاک ها، بسیاری از آنها برای رشد و نمو طبیعی همه موجودات اهمیت زیادی دارند. در حال حاضر توجه زیادی به میزان عناصر ریز در خاک می شود، هم در ارتباط با اهمیت آنها در تغذیه گیاه و هم در ارتباط با مشکلات حفاظت خاک از آلودگی های شیمیایی. ترکیب عناصر در خاک عمدتاً به ترکیب آنها در سنگها بستگی دارد. با این حال، محتوای برخی از عناصر در سنگ ها و خاک های تشکیل شده بر روی آنها تا حدودی متفاوت است. این هم با غلظت مواد مغذی و هم با روند تشکیل خاک مرتبط است که در طی آن کاهش نسبی در تعدادی از بازها و سیلیس رخ می دهد. بنابراین، خاک ها حاوی اکسیژن بیشتری نسبت به لیتوسفر (به ترتیب 55 و 47 درصد)، هیدروژن (5 و 0.15 درصد)، کربن (5 و 0.1 درصد)، نیتروژن (0.1 و 0.023 درصد) هستند.

جو.مرز جو از جایی می گذرد که نیروی گرانش زمین با نیروی گریز از مرکز اینرسی ناشی از چرخش زمین جبران می شود. در بالای قطب ها، در ارتفاع حدود 28 هزار کیلومتری و بالای خط استوا - 42 هزار کیلومتر قرار دارد.

جو از مخلوطی از گازهای مختلف تشکیل شده است: نیتروژن (78.08٪)، اکسیژن (20.95٪)، آرگون (0.93٪) و دی اکسید کربن (0.03٪ حجمی). ترکیب هوا نیز شامل مقدار کمی هلیوم، نئون، زنون، کریپتون، هیدروژن، ازن و غیره است که در مجموع حدود 0.01 درصد را تشکیل می دهند. علاوه بر این، هوا حاوی بخار آب و مقداری گرد و غبار است.

جو از پنج پوسته اصلی تشکیل شده است: تروپوسفر، استراتوسفر، مزوسفر، یونوسفر، اگزوسفر.

تروپوسفر- لایه زیرین جو، دارای ضخامت بالای قطب های 8 ... 10 کیلومتر، در عرض های جغرافیایی معتدل - 10 ... 12 کیلومتر، و در عرض های جغرافیایی استوایی - 16 ... 18 کیلومتر است. حدود 80 درصد از جرم جو در تروپوسفر متمرکز شده است. تقریباً تمام بخار آب موجود در جو در اینجا قرار دارد، بارش تشکیل می شود و هوا به صورت افقی و عمودی حرکت می کند.

استراتوسفراز 8...16 تا 40...45 کیلومتر گسترش می یابد. حدود 20٪ از جو را شامل می شود، بخار آب تقریباً در آن وجود ندارد. لایه ای از ازن در استراتوسفر وجود دارد که اشعه ماوراء بنفش خورشید را جذب می کند و از موجودات زنده روی زمین در برابر مرگ محافظت می کند.

مزوسفردر ارتفاع 40 تا 80 کیلومتری گسترش می یابد. چگالی هوا در این لایه 200 برابر کمتر از چگالی سطح زمین است.

یون کرهدر ارتفاع 80 کیلومتری قرار دارد و عمدتا از اتم های اکسیژن باردار (یونیزه)، مولکول های اکسید نیتریک باردار و الکترون های آزاد تشکیل شده است.

اگزوسفرنشان دهنده لایه های بیرونی جو است و از ارتفاع 800 ... 1000 کیلومتری از سطح زمین شروع می شود. به این لایه‌ها، کره پراکنده نیز می‌گویند، زیرا در اینجا ذرات گاز با سرعت زیادی حرکت می‌کنند و می‌توانند به فضای بیرونی فرار کنند.

جویکی از عوامل ضروری حیات روی زمین است. پرتوهای خورشید که از جو می گذرد، پراکنده می شوند و همچنین تا حدی جذب و منعکس می شوند. بخار آب و دی اکسید کربن پرتوهای گرما را به شدت جذب می کنند. تحت تأثیر انرژی خورشیدی، حرکت توده های هوا رخ می دهد، آب و هوا تشکیل می شود. ریزش نزولات جوی عاملی برای تشکیل خاک و منبع حیات موجودات گیاهی و جانوری است. دی اکسید کربن موجود در اتمسفر در فرآیند فتوسنتز گیاهان سبز به ماده آلی تبدیل می شود و اکسیژن برای تنفس موجودات و فرآیندهای اکسیداتیو رخ می دهد. اهمیت نیتروژن اتمسفر، که توسط میکروارگانیسم های تثبیت کننده نیتروژن جذب می شود، به عنوان یک عنصر تغذیه گیاه عمل می کند و در تشکیل مواد پروتئینی شرکت می کند.

تحت تأثیر هوای اتمسفر، هوازدگی سنگ ها و مواد معدنی و فرآیندهای تشکیل خاک رخ می دهد.

هیدروکره.بیشتر سطح کره زمین را اقیانوس جهانی اشغال کرده است که به همراه دریاچه ها، رودخانه ها و سایر آب های واقع در سطح زمین، 8/5 مساحت آن را به خود اختصاص داده است. تمام آب‌های زمین که در اقیانوس‌ها، دریاها، رودخانه‌ها، دریاچه‌ها، باتلاق‌ها و همچنین آب‌های زیرزمینی قرار دارند، هیدروکره را تشکیل می‌دهند. از 510 میلیون کیلومتر مربع از سطح زمین، 361 میلیون کیلومتر مربع (71 درصد) بر روی اقیانوس جهانی قرار دارد و تنها 149 میلیون کیلومتر مربع (29 درصد) در خشکی است.

آب های سطحی خشکی به همراه آب های یخبندان حدود 25 میلیون کیلومتر مکعب را تشکیل می دهند، یعنی 55 برابر کمتر از حجم اقیانوس جهانی. حدود 280 هزار کیلومتر مکعب آب در دریاچه ها متمرکز شده است که حدود نیمی از آنها دریاچه های شیرین و نیمه دوم دریاچه هایی با آب هایی با درجات مختلف شوری هستند. رودخانه ها فقط 1.2 هزار کیلومتر 3 دارند، یعنی کمتر از 0.0001٪ از کل منبع آب.

آب مخازن باز در گردش دائمی است که تمام قسمت های هیدروسفر را با لیتوسفر، جو و بیوسفر متصل می کند.

رطوبت اتمسفر به طور فعال در تبادل آب نقش دارد، با حجم 14 هزار کیلومتر مکعب، 525 هزار کیلومتر مکعب بارش بر روی زمین تشکیل می دهد و تغییر کل حجم رطوبت جوی هر 10 روز یا 36 بار در طول دوره زمانی رخ می دهد. سال

تبخیر آب و تراکم رطوبت اتمسفر آب شیرین را در زمین فراهم می کند. سالانه حدود 453 هزار کیلومتر مکعب آب از سطح اقیانوس ها تبخیر می شود.

بدون آب، سیاره ما یک توپ سنگی لخت و خالی از خاک و پوشش گیاهی خواهد بود. میلیون ها سال است که آب سنگ ها را از بین برده و آنها را به زباله تبدیل کرده است و با ظهور پوشش گیاهی و حیوانات به روند تشکیل خاک کمک کرده است.

بیوسفر. ترکیب بیوسفر شامل سطح زمین، لایه های زیرین جو و کل هیدروسفر است که موجودات زنده در آن رایج هستند. طبق آموزه های V.I. Vernadsky، بیوسفر به عنوان پوسته زمین شناخته می شود که ترکیب، ساختار و انرژی آن توسط فعالیت موجودات زنده تعیین می شود. V. I. Vernadsky اشاره کرد که "روی سطح زمین هیچ نیروی شیمیایی وجود ندارد که دائماً عمل کند ، بنابراین قوی تر از موجودات زنده به طور کلی." زندگی در بیوسفر به شکل گونه‌ای استثنایی از موجودات زنده در خاک، لایه‌های پایین‌تر جو و هیدروسفر توسعه می‌یابد. به لطف فتوسنتز گیاهان سبز، انرژی خورشیدی به شکل ترکیبات آلی در بیوسفر انباشته می شود. کل مجموعه موجودات زنده مهاجرت عناصر شیمیایی در خاک، اتمسفر و هیدروسفر را تضمین می کند. تحت تأثیر موجودات زنده، واکنش های تبادل گاز، اکسیداتیو و کاهش در خاک رخ می دهد. منشا جو به عنوان یک کل با عملکرد تبادل گاز موجودات مرتبط است. در فرآیند فتوسنتز در جو، تشکیل و تجمع اکسیژن آزاد رخ داد.

تحت تأثیر فعالیت موجودات، هوازدگی سنگ ها و توسعه فرآیندهای تشکیل خاک انجام می شود. باکتری های خاک با تشکیل سولفید هیدروژن، ترکیبات گوگرد، اکسید N(II)، متان و هیدروژن در فرآیندهای گوگرد زدایی و نیترات زدایی نقش دارند. ساخت بافت های گیاهی به دلیل جذب انتخابی عناصر بیوژنیک توسط گیاهان اتفاق می افتد. پس از مرگ گیاهان، این عناصر در افق های بالایی خاک جمع می شوند.

در بیوسفر، دو چرخه مواد و انرژی، مخالف جهت آنها، انجام می شود.

یک چرخه بزرگ یا زمین شناسی تحت تأثیر انرژی خورشیدی رخ می دهد. چرخه آب شامل عناصر شیمیایی زمین است که وارد رودخانه ها، دریاها و اقیانوس ها می شود و در آنجا همراه با سنگ های رسوبی رسوب می کنند. این یک از دست دادن غیر قابل جبران از خاک از مهمترین مواد مغذی گیاه (نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، گوگرد) و همچنین عناصر کمیاب است.

یک چرخه کوچک یا بیولوژیکی در سیستم خاک - گیاهان - خاک اتفاق می افتد، در حالی که مواد مغذی گیاه از چرخه زمین شناسی حذف شده و در هوموس ذخیره می شود. در چرخه بیولوژیکی، چرخه های مرتبط با اکسیژن، کربن، نیتروژن، فسفر و هیدروژن رخ می دهد که به طور مداوم در گیاهان و محیط در گردش هستند. برخی از آنها از چرخه بیولوژیکی خارج شده و تحت تأثیر فرآیندهای ژئوشیمیایی به سنگ های رسوبی می روند و یا به اقیانوس منتقل می شوند. وظیفه کشاورزی ایجاد چنین سیستم های کشاورزی تکنیکی است که در آن عناصر بیوژن وارد چرخه زمین شناسی نشوند، بلکه در چرخه بیولوژیکی ثابت شوند و حاصلخیزی خاک را حفظ کنند.

زیست کره از بیوسنوزها تشکیل شده است که یک قلمرو همگن با همان نوع جامعه گیاهی همراه با دنیای حیوانات ساکن در آن از جمله میکروارگانیسم ها هستند. بیوژئوسنوز با خاک های مشخصه، رژیم آب، میکرو اقلیم و توپوگرافی مشخص می شود. بیوژئوسنوز طبیعی نسبتاً پایدار است، با توانایی خود تنظیمی مشخص می شود. گونه های موجود در بیوژئوسنوز با یکدیگر و محیط سازگار می شوند. این یک مکانیسم پیچیده نسبتا پایدار است که قادر به مقاومت در برابر تغییرات در محیط از طریق خود تنظیمی است. اگر تغییرات در بیوژئوسنوزها از توانایی خود تنظیمی آنها فراتر رود، ممکن است تخریب غیرقابل برگشت این سیستم اکولوژیکی رخ دهد.

اراضی کشاورزی بیوژئوسنوزهای مصنوعی (آگروبیوسنوز) هستند. استفاده مؤثر و منطقی از آگروبیوسنوزها، پایداری و بهره‌وری آنها به سازماندهی مناسب قلمرو، سیستم کشاورزی و سایر فعالیت‌های اجتماعی-اقتصادی بستگی دارد. برای اطمینان از تأثیر بهینه بر خاک و گیاهان، لازم است همه روابط موجود در بیوژئوسنوز را دانست و تعادل اکولوژیکی ایجاد شده در آن را برهم نزند.