Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Програма економічного, соціального та культурного розвитку міста Алчевськ на 2008 рік (далі – Програма)розробляється відповідно до Методичних рекомен...полностью>>
'Документ'
В современных условиях уровень развития экономики, ее конкурентные преимущества определяются накопленным и реализованным человеческим капиталом. Прио...полностью>>
'Учебно-методический комплекс'
Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего образования, утвержденным Министерством обр...полностью>>
'Документ'
Дебют Polo GTI мощностью 180 л. с., с уменьшенным на 25 % расходом топлива, максимальной скоростью 229 км/ч и 7-ступенчатой коробкой передач DSG в баз...полностью>>

Современные особенности экологических функций литосферы

Главная > Лекция
Сохрани ссылку в одной из сетей:

Лекция 3

Современные особенности экологических функций литосферы

Рассматривая техногенно-природный этап развития экологи­ческих функций литосферы, можно выделить ряд присущих толь­ко ему особенностей, обуславливающих индивидуальность и экологическую значимость этого интервала времени. Отметим здесь три таких особенности.

Первой основной отличительной чертой является краткос­рочность протекания, измеряемая физическим временем по­рядка 200 лет. Как следствие этого в целом ряде районов Земли активнейшим образом проявился антропогенный фактор в трансформации экологических функций литосферы. И хотя в целом для планеты Земля энергетика природных процессов вы­ше по сравнению с техногенными (см. табл. 1), локально за столь короткий период эффект техногенного воздействия может превышать природный.

Еще одной особенностью техногенно-природного этапа явля­ется высокая динамика развития экологических функций лито­сферы, тесно связанная с индустриальной, научно-технической и военной деятельностью и резким ростом населения. Экологическим следствием этих процессов стало прогрессирующее загрязнение продуктами жизнедеятельности природных сред, в том числе и верхних гори­зонтов литосферы, огромное по объему изъятие минерально­-сырьевых ресурсов (и геологического пространства. Особенно контрастно эти процессы проявляются в локальном и региональном плане, тяготея к индустриально развитым и добы­вающим странам и территориям. Годовое количество добываемо­го человечеством из литосферы вещества уже более 40 лет превы­шает аналогичный показатель, производимый биотой сухопутных экосистем (рис. 4). наконец, техногенно-природный этап развития экологи­ческих функций литосферы как в теоретическом, так и в практи­ческом аспектах может быть антропогенно регулируемым путем принятия согласованных управляющих решений и нормативно­го законодательства. Это его принципиальное отличие от сугубо природного по своему генезису, этапа развития экологических функций литосферы.

2. Саморегуляция в развитии экологических функций литосферы

Одной из важнейших особенностей литосферы, связанных с :реализацией ее экологических функциях, является способность литосферы к саморегуляции системы и поддержание определеннго уровня напряженно-деформированного состояния горизонтов литосферы на протяжении исторических отрезков времени, содержания различных элементов в приповерхностных сферах Земли, обеспечивающего деятельность биоты. Сказанное справедливо как для каж­дой из экологической функции литосферы, так и их совокупности.

Наиболее ярким примером саморегуляции ресурсной экологической функции литосферы является­ возобновление в физическом времени ресурсов подземных вод, солей в самоосадочных озерах, а по данным последних иссле­дований и жидких углеводородов. Как пишут Б.А.Соколов и В.Е.Хаин (2002), в местах перекрытия риф­ов осадочными отложениями по периферии океанов, где метан и водород, выделяемые в гидротермах рифтовых зон, не рассеваются в водах открытого океана, углеводороды могут накапливаться в осадочных толщах и формировать в них нефтегазо­вые месторождения. При этом, главным фактором преобразо­вания СН4, Н2 и H2S в более сложные углеводороды, по-видимому ­ является жизнедеятельность аэробных бактерий. Важно под­черкнуть, что «кормовой» базой таких органических углеводородов яв­ляются абиогенные СН4, Н2 и H3S.

О.Г. Сорохтиным, А.Ю Леиным, И.Е. Баланюком приводится классический пример современного накопления углеводородов в осадочных толщах над рифтовой зоной В Калифорнийском заливе кулисообразно расположенные рифтовые зоны перекрыты слоем осадков мощностью около 400-500 м. Благодаря тепловой конвекции, эти осадки активно промываются океани­ческими водами и горячими гидротермами, питающими собой обильную бактериальную флору, как в самой осадочной толще, та к и на ее поверхности. Об этом, в частности, свидетельствуют обильные бактериальные массы, окружающие собой выходы горячих и теплых гидротерм. Кроме того, из океанических вод Ка­лифорнийского залива в осадочный бассейн также поступает органическое вещество. В результате осадочная толща бассейна в местах разгрузки гидротерм содержит жидкие нафтоиды, концентрация которых достигает 3-4%. В составе этих нафтоидов содержится около 65% алифатических УВ, 15% ароматических УВ и 20% асфальтенов.

Понятно, что это частный случай саморегуляции в накоплении жидких углеводородов, несопоставимый с объемом их техногенного извлечения. Однако факт саморегуляции в возобновлении ресурсов имеет место.

Саморегуляция качества ресурса геологического пространства происходит постоянно во времени за счет самоочищения почвенно- грунтовой толщи от загрязнителей, а также при регрессиях- трансгрессиях мирового океана и внутренних морей. С этими геологическими процессами связано и количественное соотношение площадей «море-суша»,

Саморегуляция геодинамической экологической функции литосферы проявляется в обмене веществом и разгрузке напряжений. В рамках Земли и ее экосферы происходит циркуляционное. движение вещества большой «геологический» круговорот, объединяющий разрушение и снос горных пород с аккумуляцией и трансформацией продуктов разрушения. «Любой глобальный круговорот вещества состоит из запасов (резервуаров) и потоков (Голубев, 1999, с. 45). Первыми являются литосфера и океаны.

Так, суммарный объем перемещаемых пород с континентов в океаны (объем твердого стока) в третичное время оценивается в 40-50' 1014 г/год, а в плейстоцене 100. 1014 г/год (Гаррелс, Макзи, 1974). В ХХ столетии он возрос до 240 . 1014 г/год (1 км3/год). Это природный фон, природная динамика процессов, связанная с проявлением новейшего тектонического этапа и наглядный пример регуляции тектонических поднятий, усиление процессов денудации пород и сноса в депрессии продуктов выветривания. По сути, рассматриваемое явление - природное нивелирование, выравнивание рельефа. Проявление таких эндогенных процессов как вулканизм и землетрясения следует рассматривать не только как катастрофическое геологическое явление для биоты, но и как регулятор напряженного состояния глубинных сфер Земли, механизм сбро­са напряжений и сохранение нашей планеты в состоянии, равновесном для жизни биоты. В последнем случае (сброс напряже­ний) эндогенные процессы можно квалифицировать и как природный регулятор состояния геофизических полей, а, следова­тельно, и геофизической экологической функции литосферы.

Эффекты саморегуляции геохимической экологической функции литосферы наиболее контрастно проявляются при рассмо­трении балансовых характеристик химических и биохими­ческих циклов различных элементов и соединений. Это можно видеть на примере углекислого газа, который боль­шинством исследователей считает основным «виновником» глобального потепления климата и разрушения озонового слоя, понятно, что любые колебания давления углекислого газа в атмосфере по закону Генри вызывают соответствующие изменения концентрации СО2 в океанических водах и наоборот. Постоянство парциального давления углекислоты в атмосфере обусловлено реакциями с участием углекислоты и депонированием ее в карбонатных толщах. Это например переход оливина в серпентин и анортита в каолин, реакции имеющие место в зоне эндо- и гипергенеза. По данным О.Г.Сорохтина ­и др.(2001), через океаническую кору с водой океанов проходит около 2,32* 1014 г/год углекисло­ты и 6,21* 1015 г/год SO4. Почти весь этот углекислый газ при гидратации базальтов, габброидов и пород серпентенитового слоя связывается в карбонатах или восстанавливается до метана. А результат - накопление карбонатных толщ и сульфидных руд -накопительное развитие ресурсной функции.

Скорость установления нового равновесия в содержании углекислоты в океанических водах измеряется периодами от первых до сотен тысяч лет. Баланс углекислоты в атмосфере связан с расходованием ее на разложение си­ликатных и карбонатных минералов, с выносом ионов кальция, магния и НСОз. в океан, где они осаждаются в виде карбонатов, связывая около 100.106 тонн углерода в год. Возврат углерода в ат­мосферу происходит в результате магматических и метаморфи­ческих процессов.

До появления техногенного источника, дегаза­ция недр была одним из основных факторов, сохраняющих ба­ланс атмосферной СО2 (Общий объем СО2, выбрасыва­емый наземными и подводными вулканами, оценивается В.М. Красиловым по минимуму в 130-175.106 тонн в год. Скорее всего, эта цифра суще­ственно занижена, т.к. только одна Этна выбрасывает 25.106 тонн в год, что составляет порядка 10-15% от приведенной интеграль­ной суммы выбросов.

Несмотря на несколько разные количественные оценки де­понированного СО2 в карбонатных толщах и океанических во­дах, именно рассмотренные реакции и механизмы саморегуля­ции поддерживают баланс атмосферной и океанической СО2. Следует добавить, что природный процесс саморегуляции в со­держании СО2 в атмосфере происходит не только в океане, но и на континентах. На них в определенные (перигляциальные) эпохи избыток углекислоты депонируется в лессовых толщах (Горшков, 1998).

Не останавливаясь на глобальных круговоротах серы, азота и фосфора, имеющих близкий механизм саморегуляции их со­держания в геосферах Земли и отсылая читателя к соответству­ющим публикациям (Голубев, 1999; Горшков, 1998,2000), отме­тим главное. Процесс саморегуляции экологических свойств и функций литосферы - геологическое явление планетарного масштаба. Однако оно протекает достаточно длительное время- сотни, тысячи лет.

На локальном и региональном уровнях процесс саморегуляции экологических свойств и функций связан с самоочищением под­земных и поверхностных вод, донных осадков и, в меньшей сте­пени, горных пород. По понятным причинам он гораздо активнее протекает в динамически активных средах.

Резюмируя сказанное, отметим, что литосфера и Земля в це­лом - это инерционные, саморегулирующиеся системы, которые за свою многомиллионную геологическую историю развития саморегулировали и поддерживали жизнеобеспечивающие условия существования биоты, соответствующий этому состав атмосферы и экранирующую способность озонового слоя. Сказанное справедливо и в отношении энергетических и вещественных, в том числе, и биохимических круговоротов в природе, тесно связанных с литосферой и ее экологическими свойствами. Они являются контролирующим фактором эволюционного развития экосферы и состояния эколого-геологических условий. Следовательно, эволюционное развитие экологических функций литосферы ее экологических свойств и состояния в своей основе процесс природный, с четкими циклами, обусловленными земным космическими факторами. Без их учета невозможна объективная оценка современного экологического состояния любой территории, в том числе, и техногенно преобразованной.

3. Тектонические процессы как определяющие формирование экологических функций литосферы

Тектонические процессы - ведущие в геологической истории Земли. Именно они обусловили формирование кристаллического «каркаса» литосферы и его расчленение на океанические впадины и континентальные блоки современных очертаний. Деятельность вулканов, землетрясения с очагами на глубине в сотни километров, движения земной коры как в наше время, так и в глубоком геологическом прошлом - все это свидетельствует об активной жизни нашей планеты, о взаимодействии ее оболочек, об изменнии их состава и функций (Трухин и др., 2000).

Естественно что все эти процессы отражались и в формировании экологических функций литосферы, т.к. недра планеты определяют характер развития ее внешних оболочек, а, следовательно, всей области, где появилась и существует жизнь на Земле. Появившиеся в последние годы новые данные позволяют раскрыть проблему природной эволюции экологических функций литосферы с учетом развития тектонических процессов и их функционального воздействии на твердую оболочку Земли.

Тектонические nроцессы и ресурсная экологическая функция литосферы

Этот вопрос имеет два аспекта: 1) формирование минераль­ных, органо-минеральных ресурсов, необходимых для функцио­нирования биоты, и, прежде всего, человеческого сообщества; 2) формирование ресурсов геологического пространства, исполь­зуемого биотой. Они, особенно первый аспект, широко освещены в геологической литературе (Беневольский и др., 1995; Быковер, 1984; Митчел, Гарсон, 1984; Сидоров, 1995; Смирнов, 1984 и др.), поэтому далее сделаем лишь краткие, но необходимые поясне­ния. При этом влияние тектонических процессов в ходе эволю­ции Земли на формирование первой (из ранее названных) соста­вляющей ресурсной экологической функции литосферы рассмо­трим на примере месторождений металлических полезных иско­паемых, используя разработки В.И.Старостина и О.Г.Сорохтина(2003) по эволюционной металлогении.

Судя по фундаментальным работам В.И.Смирнова, В.Е.Хаина, Д.В.Рундквиста, ААМаракушева, АД.Щеглова, Н.Л.Добрецова, Н.А Шило, В.И.Старостина и других исследователей, в истории Земли выделяется три крупных металлогенических эона: архей­ский (4,0-2,6), протерозойский (2,6-0,54) и фанерозойский, или современный, эон (0,54 - 0 млрд. лет), тесно связанные с особенно­стями тектонического развития нашей планеты. В.И.Старостин и О.Г.Сорохтин (2003) предприняли попытку оценить основные закономерности образования во времени металлических полез­ных ископаемых. При этом они приняли в своей работе новый подход - стоимостное выражение разведанных запасов для оцен­ки минерального потенциала различных геологических эпох. Поясняя содержание такого подхода, авторы писали: «Очевид­но, что в таком виде распределение запасов каждого из видов по­лезных ископаемых в Земле, например, золота, должно быть полно­стью подобным его количественному распределению в тоннах. Тоже относится и к другим видам полезных ископаемых данного ти­па, а также и к их сумме (во всяком случае, на качественном уров­не). Поэтому и принятая нами стоимостная оценка распределений полезных ископаемых в общих чертах и качественно, по-видимому, все-таки должна отражать действительную картину.

Для составления искомых распределений вначале производи­лись подсчеты достоверных запасов руд разного возраста или объе­мы их добычи, а затем по современной конъюнктуре сырьевого рынка (с осреднением за 10-20 лет) определялась потенциальная стоимость этих запасов или добытого сырья. После этого, по двум типам полезных ископаемых, соответственно объединяющих ос­новные сидерофильные (Fe, Ni, V, Cr, ", минералы платиновой группы) и халькофильные элементы (Hg, Pb,Zn, Си, Мо, Sn и др.), проводилась оценка их стоимости по геологическим периодам (на интервалах около 100-200 млн. лет), а их сумма за всю геологиче­скую историю Земли по каждому из типов принималась за 100%. В результате удалось, хоть и косвенно, но с единых позиций выявить общие черты в распределении однотипных месторождений и прин­ципиальные различия в распределениях сидерофильных и халько­фильных полезных ископаемых» (Старостин, Сорохтин, 2003, с. 7).

Полученные результаты, показывающие общие закономерно­сти проявления сидерофильных и халькофильных элементов в месторождениях полезных ископаемых и в целом отражающие важнейшие эволюционные изменения в истории Земли, показа­ны на рис….. Результаты привели авторов к следующим выводам: «...железорудные месторождения в максимальных объемах фор­мировались только в раннем протерозое, после выделения земно­го ядра и первое время после этого момента.

Близким к этому распределением оказались и запасы золота за исключением лишь того, что металлогенические импульсы золота более узкие и резко выраженные. Металлогенический потенциал сидерофиль­ных полезных ископаемых в максимальной степени также про­явился в раннем протерозое, но в дальнейшем заметно снизился и вновь несколько повысился только в фанерозое за счет реци­клинга земной коры и активизации рудного вещества более древ­них месторождений. Поведение халькофильных элементов оказа­лось совершенно иным: их проявления в докембрии носили более умеренный характер, зато в фанерозое возникает резкий макси­мум суммарной массы месторождений халькофильных полезных ископаемых, также связанный с рециклингом, но проявленный значительно сильнее, чем у сидерофильных элементов. Послед­нее, вероятно, связано с тем, что сульфиды являются более по­движными соединениями, чем окислы черных металлов.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. 1. Принципы и критерии оценки экологических функций литосферы и состояния эколого-геологических условий

    Лекция
    Проблема выбора, обоснования и ранжирования критериев оценки экологических функций литосферы и состояния эколого-­геологических условий приповерхностной части литосферы, взаи­модействующей с биотой, включая человеческое сообщество,
  2. Экологические функции четвертичных покровных отложений верхнего приобья 25. 00. 36 геоэкология

    Автореферат диссертации
    Научный консультант: доктор геолого-минералогических наук, член- корреспондент Российской академии архитекту- Швецов ры и строительных наук, профессор Геннадий Иванович Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,
  3. Современный город это крупный населенный пункт, жители которого в основном заняты в сферах промышленности, услуг, управления, науки, культуры и др. В 1949 г

    Документ
    Современный город — это крупный населенный пункт, жители которого в основном заняты в сферах промышленности, услуг, управления, науки, культуры и др. В 1949 г.
  4. Учебно-методический комплекс концепции современного естествознания высшее профессиональное образование специальности 030501. 65 Юриспруденция

    Учебно-методический комплекс
    Учебно-методический комплекс одобрен и рекомендован к опубликованию кафедрой Общих гуманитарных и социально-экономических дисциплин протокол от 27 января 2011 года протокол №5
  5. Учебно-методический комплекс концепции современного естествознания высшее профессиональное образование

    Учебно-методический комплекс
    Учебно-методический комплекс одобрен и рекомендован к опубликованию кафедрой Общих гуманитарных и социально-экономических дисциплин протокол от 27 января 2011 года протокол №5

Другие похожие документы..