Таблица 1. Химический состав Земли

Диаграмма 1. Состав Земли.

Сравнение состава Земли в целом с составом земной коры (см.выше) показывает резкое увеличение в первом доли тяжелых элементов - железа и никеля, что обусловлено влиянием ядра. Приведенные в табл.4 элементы в Земле распространены в виде химических соединений, в самородном виде они встречаются крайне редко.

Ядро Земли имеет, по всей вероятности, железо-никелевый состав, близкий к составу сидеролитов. Содержание железо-никелевого сплава составляет 84-92%, а остальную часть занимают оксиды железа. Переходный слой от внешнего ядра к субъядру может состоять из сернистого железа - троилита FeS.

Мантия образовалась в результате дифференциации первичного вещества по плотности. Железо и никель, опустившись, сконцентрировались в ядре, а в мантии накопилось относительно легкое вещество - пиролит. В составе мантии отсутствует металлическое железо, но ее состав определяется содержанием оксидов кремния, магния, алюминия и кальция. Хондриты по составу занимают промежуточное положение между первичным веществом Земли и пиролитом. Из-за высокого содержания кремния и магния мантию иногда называют симатической оболочкой.

Процесс дифференциации вещества мантии продолжается и в настоящее время. Так, в астеносфере происходит выплавление базальта из пиролита, способного выделить до 25% базальта. После выплавления более легкого базальта, поднимающегося вверх к земной коре, вещество верхней мантии теряет часть SiO2; по составу эта часть пиролита соответствует ультраосновным породам - перидотиту, пироксениту, дуниту. Граница базальта и ультраосновных пород характеризуется резким изменением плотности и сейсмической скорости. Эта граница собственно и есть раздел между корой и мантией - граница Мохоровичича. Дифференциация затрагивает, по-видимому, не только астеносферу, но и нижележащий слой Голицына, к которому приурочены локальные очаги плавления и очаги глубокофокусных землетрясений.

Земная кора, по современным представлениям, является результатом дифференциации вещества мантии. Базальтовый слой, характеризующийся сплошным распространением на Земле, как указывалось выше, выплавляется из пиролита в астеносфере, откуда базальт медленно поднимается вверх к коре в виде огромных масс каплевидной формы - астенолитов.

1.3. История геологической оболочки.

1.3.1 Геологическая хронология.

В результате изучения строение земной коры и истории развития жизни появилась возможность разделить всю геологическую историю на ряд отрезков времени и составить по данным абсолютного и относительного возраста шкалу геологического времени - геохронологическую шкалу. Геологическая история развития Земли началась с архейской эры. Общий возраст Земли определяется в 5 - 5.5 млрд. лет. Каждому отрезку времени геологической истории соответствует толща пород, которая образовалась на протяжении этого отрезка времени. Геологическая история делится на 6 эр, соответственно, толща пород земной коры разделяется на шесть групп. Каждая эра делится на периоды (системы пород), период - на эпохи (отделы пород), эпохи - на века (ярусы пород). Каждый отрезок времени и соответствующая ему толща пород получила свое название и индекс. Индексы, отражающие возраст и условия образования пород, используют для геологических карт и разрезав, которые широко применяют в инженерной геологии.

1.3.2. История понятия.

Представление о географической оболочке как о «наружной сфере земли» введено русским метеорологом и географом И. П. Броуновым (1910). Современное понятие разработано и введено в систему географических наук А. А. Григорьевым (1932). Наиболее удачно история понятия и спорные вопросы рассмотрены в трудах И. М. Забелина.

Понятия, аналогичные понятию географической оболочки, есть и в зарубежной географической литературе ("земная оболочка" А. Гетнера и Р. Хартшорна, "геосфера" Г. Кароля и др.). Однако там географическая оболочка рассматривается обычно не как природная система, а как совокупность природных и общественных явлений.

1.3.3. Происхождение земли.

Вопрос о происхождении Земли так и до конца и не выяснен. Существует множество гипотез образования Солнечной системы, в частности Земли. Познакомимся с несколькими из них.

Более 100 лет была признана гипотеза Канта-Лапласса, согласно которой солнечная система образовалась из раскаленной, газо-подобной туманности, вращавшийся вокруг оси, а Земля в начале была в жидком состоянии, а потом стала твердым телом.

Но уже в 40-х годах XX века О.Ю. Шмидт выдвинул новую гипотезу происхождения солнечной системы и земли, согласно которой солнце захватило одно из главных скоплений галактики, поэтому планеты образовались из холодных, твердых, пылевидных частиц, вращающихся вокруг солнца. Со временем возникла уплотнение сгустков материи давшее начало планетам. По Шмидту Земля была холодной. Разогрев недр начался с момента распада радиоактивных веществ и выделении тепла. Следующая гипотеза гласит, что в недрах солнца протекали ядерные реакции, впоследствии произошло быстрое сжатие и превратилось в отдельные планеты.

2. ЛИТОСФЕРА.

2.1. Основные сведения о литосфере.

Литосфера — это твердая внешняя оболочка Земли, земная кора.

Мощность Земной коры под океаном — 5 – 20 км; под континентом — 70 км. В литосфере выделяют массив горных пород, земную поверхность и почвы.

Почва — это рыхлый поверхностный горизонт суши, способный производить урожай растений. Важ­нейшее свойство почвы — ее плодородие, которое определяется физическими и химическими свойства­ми почвы. Почва — трехфазная среда, включающая твердые, жидкие и газообразные компоненты. Она представляет собой продукт физического, химическо­го и биологического преобразования горных пород, т.е. формируется в результате сложного взаимодействия климата, растений, животных и микроорганизмов. Сама почва постоянно развивается и изменяется, вслед­ствие чего существует большое разнообразие ее типов. В результате перемещения или превращения ве­щества почва расчленяется на отдельные слои, или горизонты, сочетание которых представляет профиль почвы. Во всех типах почв самый верхний горизонт имеет более или менее темный цвет, зависящий от количества органического вещества. Этот горизонт называется гумусовым или перегнойно-аккумулятив­ным. Он может иметь зернистую, комковатую или слоистую структуру. Избыток или недостаток гумуса определяет плодородие почвы, т.к. в нем осуществля­ются сложные обменные процессы, в результате которых образуются элементы питания растений. Выше гумусового горизонта иногда располагает­ся подстилка или дерн, состоящий из разлагающихся растительных остатков и способствующий накопле­нию влаги и питательных веществ в почве, а также влияющий на тепловой и воздушный режимы почвы. Под гумусовым горизонтом обычно залегает А­лоплодородный подзолистый горизонт вымывания (в черноземных и темных почвах этот горизонт отсут­ствует). Еще глубже расположен иллювиальный горизонт (горизонт вмывания), в него вмываются и в нем накапливаются минеральные и органические ве­щества из вышележащих горизонтов. Еще ниже залегает материнская горная подстилающая порода, на которой формируется почва. Все горизонты представляют собой смесь органи­ческих и минеральных элементов. Свыше 50% минерального состава почвы прихо­дится на кремнезем ( Si02), около 1 – 25% — на глинозем ( Al2O3), 1 – 10% — на оксиды железа (Fe2O3), 0,1 – 5% — на оксиды магния, калия, фосфора, кальция (Mg0, К2О, P205, Са0). Органические вещества, поступающие в почву с растительным опадом, включают углеводы (лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза), белковые ве­щества, жиры, а также конечные продукты обмена у растений — воск, смолы, дубильные вещества. Органи­ческие остатки в почве разрушаются (минерализуются) с образованием более простых (вода, диоксид углерода, аммиак и др.) веществ или превращаются в более сложные соединения — перегной, или гумус. Одна из наиболее важных характеристик почвы — ее механический состав, т.е. содержание частиц раз­ной величины. Установлены четыре градации механического состава: песок, супесь, суглинок и гли­на. От механического состава почвы зависят ее водопроницаемость, способность удерживать влагу, проникновение в нее корней растений и др. Кроме того, каждая почва характеризуется плотностью, тепловы­ми и водными свойствами. Большое значение для почвы имеет аэрация, т.е. ее насыщенность воздухом и способность к такому насыщению. Химические свойства почвы зависят от содержа­ния минеральных веществ, которые находятся в ней в виде растворенных ионов. Некоторые ионы являются для растений токсичными, другие — жизненно необхо­димыми. Концентрация ионов водорода (рН) в среднем близка к нейтральному значению. Флора таких почв особенно богата видами. В известковых (рН 8) и засо­ленных почвах (рН 4) развивается только специфическая растительность. Обитающее в почве множество видов растительных и животных организ­мов активно влияет на ее физико-химические характеристики.