Абиотическая миграция веществ

курсовая работа защищена на отлично! ...

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………4
1. Общие понятия о литосфере……………………………………..……..5
1.1 Состав литосферы……………………………………………….………5
1.2 Строение литосферы…………………………………………….……...6
1.3 Свойства литосферы……………………………………………………7
2. Абиотическая миграция вещества литосферы……………….….…..9
3. Антропогенное воздействие………………………………………….17
3.1 Антропогенное воздействие на литосферу…………………….……17
3.2 Антропогенное воздействие на недра……………………………….24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...26
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………...27

Человек и природа неотделимы друг от друга и тесно взаимосвязаны. Для человека, как и для общества в целом, природа является средой жизни и единственным источником необходимых для существования ресурсов. Природа и природные ресурсы — база, на которой живет и развивается человеческое общество, первоисточник удовлетворения материальных и духовных потребностей людей. Человек – часть природы и как живое существо своей элементарной жизнедеятельностью оказывает ощутимое влияние на природную среду.
Преобразующее влияние человека на природу неизбежно. Вносимые его хозяйственной деятельностью изменения в природу усиливаются по мере развития производительных сил и увеличения массы веществ, вовлекаемых в хозяйственный оборот.
Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связа ны и сопровождаются круговоротом вещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов биогеохимические циклы с участием живого вещества имеют значительно более высокие интенсивность, скорость и количество вовлеченного в оборот вещества.
С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно видоизменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества.
Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX веке в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост. В.И. Вернадский писал: "Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли".Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной (предпринимаемой человеком) деятельности проявляется в истощении природных ресурсов, загрязнения биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов.
В соответствии с плотностью населения меняется и степень воздействия человека на окружающую среду. При современном уровне развития производительных сил деятельность человеческого общества сказывается на биосфере в целом.
Объект исследования: абиотическая миграция веществ в литосфере.
Цель исследования: рассмотреть процесс миграции веществ в литосфере.
Задачи:
1. Дать общее понятие состава литосферы, строение и свойства
2. Дать краткое описание антропогенного воздействия на литосферу.
3.Проанализировать процесс абиотической миграции вещества в литосфере

В аридных ландшафтах речные воды сильно минерализованы, но в силу слабого развития речного стока вынос ионов невелик. В гумидных ландшафтах, напротив, речные воды обильны, но слабо минерализованы. Поэтому зональные различия ионного стока относительно невелики. Для тундры, тайги и пустыни типичны близкие значения модуля ионного стока (Ми, как правило, не выше 10—15 т/км2*год). В зонах широколиственных лесов и лесостепи Ми достигает 20—30 т/км2-год, а в зоне экваториальных лесов он близок к 35 т/км2*год. Более существенны азональные контрасты, связанные с распространением карбонатных и гипсоносных, а также вулканических пород. В таких условиях даже в тайге Ми может составлять 50—80 т/км2*год, а слой химической денудации достигает 0,03—0,05 мм. Наиболее интенсивной химической денудации подвергаются горные карстовые ландшафты, где годовой вынос растворимых солей достигает 100—200 т/км2 и более, аслой денудации — свыше 0,05 мм (в Динарском нагорье — около 0,1 мм, в карстовых ландшафтах Большого Кавказа — до 0,2—0,3 мм).Второй важный выходной ионно-солевой поток связан с глубинным подземным стоком, который образуется в результате инфильтрации растворов в глубокие водоносные горизонты, залегающие ниже уровня местных базисов речного стока. В областях питания артезианских бассейнов таким путем происходит интенсивный вынос солей из ландшафта. В аридных областях, где практически отсутствует речной сток, глубинный сток служит важнейшим фактором удаления растворимых веществ из ландшафта. Согласно Н. Ф. Глазовскому, в аридном регионе Средней Азии и Казахстана область глубинного выноса солей занимает 1,4 млн. км2, т. е. треть всей территории. Модуль ионного глубинного стока колеблется в пределах этой области (куда входят в основном горы и предгорья) от 0,1 до 800 т/км2*год (средняя — 11,4 т/км2*год). Наиболее высокие величины характерны для конусов выноса предгорной полосы. Существенную роль в миграции водорастворимых солей играют воздушные потоки. С поверхности суши соли попадают в атмосферус пылью, а также при испарении и транспирации. Главными поставщиками атмосферных ионов служат аридные ландшафты. По расчетам Н. Ф. Глазовского, из аридной области Казахстана и Средней Азии путем испарения и транспирации в атмосферу поступает 7 млн. т солей в год (средний модуль выноса составляет 1,64 т/км2*год), а с пылью (без учета дефляции солончаков) за пределы области выноса, составляющей около 3 млн. км2, уходит около 5 млн. т. Но больше всего солей (12—120 млн. т в год) выдувается с поверхности солончаков (модуль выноса — 100-1000 т/км2*год).Потеря вещества из ландшафта может частично компенсироваться за счет входных потоков, причем на фоне общей для суши убыли существуют ландшафты с положительным балансом твердого материала в результате его гравитационного и эолового перераспределения или выноса из глубинных толщ земной коры. Взвешенные наносы не полностью выносятся в океан, часть их откладывается в русле, а многие реки при впадении в океан образуют дельты. У некоторых крупных рек (Миссисипи, Хуанхэ, Меконг, Иравади и др.) дельтырастут со скоростью 50—100 м в год. Во внутриконтинентальных областях разгрузка потоков механического переноса обломочного материала приводит к образованию предгорных шлейфов, конусов выноса, слепых дельт и т. п.Для некоторых ландшафтов имеет значение эоловый привнес материала. В Казахстане и Средней Азии область положительного баланса атмосферной пыли занимает, согласно Н. Ф. Глазовскому, 1,2 млн. км2, а модуль осаждения пыли составляет 5—10 т/км2*год. В горах по мере нарастания высот поступление пыли увеличивается; в высокогорьях, по некоторым данным, оно достигает около 150 т/км2*год.Один из главных факторов поступления вещества в ландшафтную оболочку — вулканизм. При извержении одного из вулканов Исландии в 1783 г. излилось 12 км3 лавы, покрывшей территорию в 56 км2. Во время других сильных извержений лава покрывала площади в сотни км2, ее отдельные потоки достигали длины 50—60 км. Если излияния лав имеют преимущественно локальное (реже региональное) значение, то выбросы обломочного магматического материала — пирокластов, особенно вулканического пепла, могут оказывать глобальный эффект. Правда, этот эффект проявляется не столько в аккумуляции твердого материала, сколько в запыленности атмосферы и тем самым влиянии на тепловой баланс. Тем не менее осаждение пепла чувствительно сказывается на обширных пространствах. В той же Исландии при сильных извержениях слой пепла покрывает всю площадь острова. Объем пирокластов, извергаемых современными вулканами, примерно в 6 раз больше объема лав. Излияния лав и отложение пирокластического материала приводят к уничтожению почвенно-растительного покрова и нарушению нормального функционирования ландшафта. После такого воздействия формирование геосистем как бы начинается заново. Одно из наглядных проявлений подобных процессов — сложный профиль почв вулканических ландшафтов Камчатки, с несколькими погребенными гумусовыми горизонтами.В глобальном балансе вещества некоторую роль играет поступление метеоритов и космической пыли, приблизительно оцениваемое в 10 млн. т в год. Если обратиться к источникам поступления в ландшафты наиболее активной, водорастворимой части твердого вещества, то основным из них следует считать атмосферные осадки. Соли атмосферных осадков, выпадающих над сушей, имеют различное происхождение — как внешнее (океаническое, вулканическое), так и внутреннее (поступают при испарении и транспирации, а также путем вымывания из пылевых частиц, выноса из солончаков). Выделить долю солей, образующихся в атмосферных осадках за счет местного круговорота веществ, в отличие от привнесенных извне, практически не представляется возможным. Бесспорно то, что по мере удаления от морских побережий в глубь суши минерализация осадков увеличивается — от 10 г/л и менее до 20—30 и более (в Средней Азии —до 40—70 г/л). Одновременно изменяется состав ионов: в приокеанических районах преобладают С1- и Nа+ , в континентальных —НСОз- SО2-4,Са2+, Мg2+. Впрочем, возрастание участия SО2-4 связывается главным образом с влиянием техногенных выбросов.В вулканических районах наблюдаются дожди с минерализацией до 250 мг/л и высоким содержанием SО42-, С1-, Nа+ .Количество солей, выпадающих на земную поверхность с атмосферными осадками, зависит от количества и минерализации последних. Хорошо прослеживаются как зональные, так и секторные и высотно-поясные закономерности. Для тундры и тайги характернывеличины порядка 5—10 т/км2*год (но в Восточной Сибири — менее 5 т/км2*год), широколиственной зоны Западной Европы — около 10, степей и полупустынь — 10—20, пустынь умеренного пояса и экваториальной лесной зоны — 20—30 т/км2*год. С высотой в горах выпадение солей возрастает вследствие увеличения количества осадков. Заметное повышение наблюдается в вулканических районах.Пути дальнейшей миграции ионов, поступающих в ландшафт с атмосферными осадками, разнообразны. Частично (а при слабых дождях — почти полностью) они задерживаются на земной поверхности, откуда ветром могут быть снова вынесены в атмосферу и, таким образом, образовать локальный круговорот. Из просочившихся в почву водных растворов некоторая часть ионов возвращается по капиллярам к поверхности и также участвует в локальном абиотическом круговороте солей (этот случай особенно типичен для аридных ландшафтов). Но большая или меньшая доля солей, содержащихся в почвенных растворах (в том числе атмосферного происхождения), перехватывается корнями растений и вовлекается в биологический круговорот. Наконец, некоторое количество солей выбывает из ландшафтного круговорота и формирует выходные потоки — ионный речной и глубинный сток. Надо заметить, что поступление солей с осадками, как правило, не компенсирует их потери со стоком. Наиболее значительна относительная роль этого источника в ландшафтах, формирующихся на кристаллических породах и на многолетней мерзлоте, где влияние горных пород на минерализацию поверхностных и подземных вод несущественно.В аридных условиях привнес солей извне может происходить и путем непосредственного осаждения в виде пылевых частиц. По расчетам Н. Ф. Глазовского, в Средней Азии и Казахстане область эоловой аккумуляции солей занимает 1,2 млн. км2. За год здесь осаждается 0,003—0,10 т/км2 водорастворимых компонентов в составе пыли и 1 —100 т/км2 солевых частиц из солончаков. Сущеcтвенным источником поступления солей, главным образом хлоридов,служат Каспийское и Аральское моря; ветровой вынос солей из них составляет 2,6 млн. т в год, через 1 км береговой линии Каспия ежегодно переносится на сушу 710 т.В районах разгрузки глубоких подземных вод, особенно в аридных межгорных впадинах, соли привносятся с глубинным стоком. В аридной части территории СССР таким путем водорастворимые вещества, преимущественно хлориды, поступают на площади около 1,9 млн. км2 при среднем модуле 51,6 т/км2*год, способствуя засолению почв и грунтов. В гумидных ландшафтах роль этого фактора значительно меньше, поскольку здесь происходит постоянное промывание почво-грунтов и отток грунтовых вод. Для многих районов области внутреннего стока (предгорные конусы выноса, слепые дельты, разливы, также массивы орошения) важнейшим источником поступления солей (преимущественно гидрокарбонатов) служит речной сток. В конусах выноса, интенсивно поглощающих речные воды, в низовьях таких рек, как Сырдарья, Чу и др., модуль привноса солей, по Н. Ф. Глазовскому, превышает 100 т/км2*год.Надежных данных для суждения о соотношениях входных и выходных потоков по различным конкретным ландшафтам не существует, и можно говорить лишь о некоторых общих закономерностях. В большинстве ландшафтов механический вынос твердого материала преобладает над привносом. Наиболее интенсивной механической денудации подвергаются горные ландшафты, а среди равнинных - возвышенности, сложенные рыхлыми породами (в частности, лёссами) в условиях семигумидного климата и слаборазвитой растительности, а также равнины, подверженные дефляции. Явно положительным балансом твердого вещества отличаются лишь некоторые специфические ландшафты с преобладанием процессов современной аккумуляции: вулканические, дельтовые, низменные аллювиальные равнины гумидных (преимущественно муссонных) областей, подвергающиеся частым наводнениям, подгорные пролювиальные равнины. Относительной сбалансированностью входных и выходных потоков твердого материала характеризуются ландшафты с фундаментом из прочных кристаллических пород. В любых условиях поддержанию баланса способствует мощный растительный покров.Солевой баланс в большинстве ландшафтов, в том числе и на территории СССР, также отрицательный, поскольку поступление солей с атмосферными осадками и пылью не может компенсировать их выноса с поверхностным и подземным стоком. Дисбаланс особенно резко выражен в карстовых ландшафтах. Исключение составляют главным образом ландшафты пустынь, приуроченные к внутриконтинентальным бессточным равнинам и впадинам, где поступление солей из атмосферы превышает величину ионного стока, а для многих районов дополнительным фактором засоления служит разгрузка минерализованных речных и подземных вод, формирующихся в соседних горных системах, и отчасти также эоловый привнос солей. В абиотической миграции веществ нередко проявляется ярко выраженная внутриландшафтная контрастность по локальным геосистемам (морфологическим единицам). Плакорные (элювиальные, автономные) фации, для которых единственным источником привноса вещества служат атмосферные осадки и пыль, как правило, характеризуются резким преобладанием выходных потоков над входными. Переходные (транзитные, трансэлювиальные) склоновые фации, при наличии интенсивных сквозных потоков, могут в той или иной степени приближаться к равновесному состоянию. Что касается фаций подчиненных (супераквальных, гидроморфных, аккумулятивных), то для них наиболее типично преобладание локальных входных потоков вещества, они часто служат «геохимическими ловушками», аккумулирующими многие элементы.Абиогенные потоки вещества по своим масштабам сильно уступают биогенным. Суммарный вынос твердого материала реками Земли примерно на порядок меньше ежегодной продукции живого вещества на суше (в сухой массе), а суммарный ионный сток — в 70 раз меньше. Если рассмотреть эти соотношения по основным элементам биофилам, то контраст окажется еще более значительным. Вынос фосфора с ионным стоком в 1000 раз меньше его потребления организмами, азота — в 150, углерода — в 100, калия — в 12 раз; в биологическом круговороте участвует также больше магния, кальция, алюминия, кремния, чем в выходном ионном потоке. По некоторым элементам (например, сера) величины близки, явное преобладание выходных абиогенных потоков наблюдается по элементам, токсичным для большинства организмов — хлору (в 40 раз), натрию, фтору и др.Как уже отмечалось, биологический круговорот отличается высокой степенью замкнутости, и в выходные потоки попадает лишь небольшая часть продуцируемого органического вещества. Мировой сток органического углерода (в составе ионного речного стока) составляет около 1,7 т/км2*год, а сток органического вещества в целом — около 3,8, что составляет лишь несколько более 0,2% ежегодной продукции биомассы. Однако на элементы, выпадающие из биологического круговорота, приходится примерно 20% ионного стока. Основные ионы речных вод лесных ландшафтов — Са2+ и НСО3- — образуются за счет разложения органического вещества. Эти соотношения сильно дифференцируются по ландшафтам, притом они неодинаковы для различных химических элементов. Так, по имеющимся данным для дубово-буково-грабового леса (Бельгия), из годовой суммы поглощаемых минеральных веществ вымываются 8,2%, в том числе N — 1, Са — 3,5, Р — 8,7, К — 25%. Для леса из каменного дуба (юг Франции) соответствующие показатели: 20,5; I, 15; 13 и 51%. По исследованиям В. В. Пономаревой, в ельниках Карельского перешейка из ежегодного поступления с спадом вымывается (в %): N — 3, К — 6, Мg — 8, Са — 11, S — 35.К ландшафтам, у которых наблюдаются минимальные потери органического вещества, относятся луговые степи. Однако здесь можно проследить контрастность по внутриландшафтным (морфологическим) подразделениям. Так, в плакорных фациях на вершинах грив с выходными потоками (в основном поверхностным стоком) из продуцируемого вещества выносится 1,8% С, около 1% N и зольных элементов. В то же время в аккумулятивные фации низинных болот, служащих геохимическими барьерами, дополнительно, за счет внутриландшафтного перераспределения поступает 1,3% С, около 17% зольных элементов и 0,5% N.Помимо частичного выпадения органического вещества из внутриландшафтного биологического круговорота в виде ионов с водным стоком следует отметить еще два специфических типа латеральных потоков органического вещества: 1) механический перенос пыльцы, спор, семян, микроорганизмов ветром, и водными потоками и 2) перенос (который можно назвать биогенно-механическим) вещества животными в виде собственной биомассы, экскрементов, а также семян растений, микроорганизмов. Особенно заметный, хотя и узко локальный эффект оказывает вынос на сушу органического вещества (в том числе десятки и сотни т/км2*год N, Р, К) рыбоядными птицами (залежи гуано, птичьи базары и др.).Сопоставляя биотические и абиотические потоки вещества в ландшафтах, мы приходим к следующим выводам. По своим масштабам биотические потоки значительно превосходят абиотические. В абиотических потоках доминирует латеральная составляющая, относящаяся к внешним связям геосистем, в биотических — вертикальная составляющая, относящаяся к внутренним связям. Абиотические потоки разомкнуты; входные потоки нескомпенсированы с выходными, последние доминируют, что в целом придает абиотической миграции однонаправленный характер и ведет к потере вещества. Биотические потоки квазизамкнутые, они имеют характер круговоротов и способствуют удержанию вещества в ландшафте, выполняя в нем тем самым стабилизирующую функцию.Антропогенные воздействия3.1 Антропогенное воздействие на литосферуАнтропогенное воздействие на почвыПочва — один из важнейших компонентов окружающей природной среды. Все основные ее экологические функции замыкаются на одном обобщающем показателе — почвенном плодородии. Отчуждая с полей основной (зерно, корнеплоды, овощи и др.) и побочный урожай (солома, листья, ботва и др.), человек размыкает частично или полностью биологический круговорот веществ, нарушает способность почвы к саморегуляции и снижает ее плодородие. Даже частичная потеря гумуса и, как следствие, снижение плодородия, не дает почве возможность выполнять в полной мере свои экологические функции, и она начинает деградировать, т. е. ухудшать свои свойства. К деградации почв (земель) ведут и другие причины, преимущественно антропогенного характера.В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. Причина неустойчивого состояния агроэкосистем обусловлена их упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает оптимальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктивности. И если у природных экосистем биологическая продуктивность обеспечивается действием естественных законов природы, то выход первичной продукции (урожая) в агроэкосистемах всецело зависит от такого субъективного фактора, как человек, уровня его агрономических знаний, технической оснащенности, социально-экономических условий и т. д., а значит, остается непостоянным.Например, в случае создания человеком монокультуры (пшеницы, свеклы, кукурузы и т. д.) в агроэкосистеме нарушается видовое разнообразие растительных сообществ. Агроэкосистем упрощается, объединяется и становится неустойчивой, не способной противостоять биотическому или биотическому экологическому стрессу.Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие:1) эрозия (ветровая и водная);2) загрязнение;3) вторичное засоление и заболачивание;4) опустынивание;5) отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.Эрозия почв (земель)Эрозия почв (от лат. Eros — разъедание) — разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными. К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.Однако настоящим бичом земледелия у нас в стране и в мире остаются водная эрозия (ей подвержены 31% суши) и ветровая эрозия (дефляция), активно действующая на 34% поверхности суши. В США эродировано, т. е. подвержено эрозии, 40% всех сельскохозяйственных земель, а в засушливых районах мира еще больше — 60% от общей площади, из них 20% сильно эродированы.Эрозия оказывает существенное негативное влияние на состояние почвенного покрова, а во многих случаях разрушает его полностью. Падает биологическая продуктивность растений, снижаются урожаи и качество зерновых культур, хлопка, чая и др.Ветровая эрозия (дефляция) почв.Под ветровой эрозией понимают выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром. Интенсивность ветровой эрозии зависит от скорости ветра, устойчивости почвы, наличия растительного покрова, особенностей рельефа и от других факторов. Огромное влияние на ее развитие оказывают антропогенные факторы. Например, уничтожение растительности, нерегулируемый выпас скота, неправильное применение агротехнических мер резко активизируют эрозионные процессы.Различают местную (повседневную) ветровую эрозию и пыльные бури. Первая проявляется в виде поземок и столбов пыли при небольших скоростях ветра.Пыльные бури возникают при очень сильных и продолжительных ветрах. Скорость ветра достигает 20—30 м/с и более. Наиболее часто пыльные бури наблюдаются в засушливых районах (сухие степи, полупустыни, пустыни).