Geographie. Eine vollständige Anleitung zur Prüfungsvorbereitung. Hauptmedien der Biosphäre: Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre (Boden)

Autonome Bildungseinrichtung der höheren Berufsausbildung

Leningradsky Staatliche Universität Sie. A. S. Puschkin

PRÜFBERICHT

Zu diesem Thema:

Wechselwirkung von Lithosphäre, Hydrosphäre und Atmosphäre.

Philologische Fakultät, 1 Kurs

Aufsicht: Doktor der biologischen Wissenschaften,

Professor Feodor Jefimowitsch Iljin.

Sankt Petersburg-Puschkin

1. Einleitung.

2. Bestandteile der Biosphäre.

3. Wechselwirkung von Atmosphäre, Lithosphäre und Hydrosphäre.

4. Fazit.

5. Quellen.

Einführung.

Umgebung - notwendige Bedingung Leben und Aktivitäten der Gesellschaft. Sie dient als sein Lebensraum, die wichtigste Quelle von Ressourcen, hat großen Einfluss auf die geistige Welt der Menschen.

Die natürliche Umwelt war schon immer die Quelle der menschlichen Existenz. Das Zusammenspiel von Mensch und Natur hat sich jedoch in verschiedenen historischen Epochen verändert, und die Prozesse, die Hydrosphäre, Atmosphäre und Lithosphäre verbinden, sind konstant.

V.V.Dokuchaev, der das Gesetz entdeckt hat geografische Zonierung, stellte fest, dass in der Natur sechs natürliche Komponenten harmonisch miteinander interagieren: Erdkruste der Lithosphäre, atmosphärische Luft, Wasser der Hydrosphäre, Flora und Fauna der Biosphäre sowie der Boden tauschen ständig Materie und Energie miteinander aus.

Die drei Bestandteile der Biosphäre - Hydrosphäre, Atmosphäre und Lithosphäre - sind eng miteinander verbunden und bilden zusammen ein einziges Funktionssystem.

Bestandteile der Biosphäre.

Biosphäre(aus dem griechischen Bios - Leben; Sphaire - Kugel) - die Hülle der Erde, deren Zusammensetzung, Struktur und Energie durch die kombinierte Aktivität lebender Organismen bestimmt werden.

Die Biosphäre umfasst den oberen Teil der Erdkruste (Boden, Muttergestein), eine Reihe von Gewässern (Hydrosphäre) und den unteren Teil der Atmosphäre (Troposphäre und teilweise Stratosphäre) (Abb. 1). Die Grenzen des Lebensbereichs werden durch die für die Existenz von Organismen notwendigen Bedingungen bestimmt. Die obere Grenze der Lebensdauer wird durch die starke Konzentration ultravioletter Strahlen, niedrigen Luftdruck und niedrige Temperaturen begrenzt. In der Zone kritischer ökologischer Bedingungen in einer Höhe von 20 km leben nur niedere Organismen - Sporen von Bakterien und Pilzen. Die hohe Temperatur der Eingeweide der Erdkruste (über 100 °C) begrenzt die untere Grenze des Lebens. Anaerobe Mikroorganismen kommen in einer Tiefe von 3 km vor.

Die Biosphäre umfasst Teile der Hydrosphäre, Atmosphäre und Lithosphäre.

Hydrosphäre- eine der Schalen der Erde. Es vereint alle freien Gewässer (einschließlich Weltozean, Landgewässer (Flüsse, Seen, Sümpfe, Gletscher), Grundwasser), die sich unter dem Einfluss bewegen können Solarenergie und die Schwerkraft, um von einem Zustand in einen anderen zu gelangen. Die Hydrosphäre ist eng mit anderen Schalen der Erde verwandt - der Atmosphäre und der Lithosphäre.

Die Hydrosphäre enthält fast die gesamte Masse an Wasserstoff und Sauerstoff sowie Natrium, Kalium, Magnesium, Bor, Schwefel, Chlor und Brom, deren Verbindungen in natürlichen Gewässern gut löslich sind; 88% der gesamten Kohlenstoffmasse der Biosphäre sind im Wasser der Hydrosphäre gelöst. Das Vorhandensein von in Wasser gelösten Stoffen ist eine der Bedingungen für die Existenz von Lebewesen.

Die Fläche der Hydrosphäre beträgt 70,8% der Erdoberfläche. Der Anteil der Oberflächengewässer in der Hydrosphäre ist sehr gering, aber sie haben eine außergewöhnliche Aktivität (sie ändern sich im Durchschnitt alle 11 Tage), und dies ist der Beginn der Bildung fast aller Süßwasserquellen an Land. Menge frisches Wasser macht 2,5% der Gesamtmenge aus, wobei fast zwei Drittel dieses Wassers in den Gletschern der Antarktis, Grönlands, Polarinseln, Eisschollen und Eisbergen, Berggipfeln enthalten sind. Grundwasser liegt in unterschiedlichen Tiefen vor (bis 200 m und mehr); tiefe unterirdische Grundwasserleiter sind mineralisiert und manchmal salzhaltig. Neben Wasser in der Hydrosphäre selbst, Wasserdampf in der Atmosphäre, Grundwasser in Böden und Erdkruste es gibt biologisches Wasser in lebenden Organismen. Bei einer Gesamtmasse an lebender Materie in der Biosphäre von 1400 Milliarden Tonnen beträgt die Masse des biologischen Wassers 80% oder 1120 Milliarden Tonnen.

Der überwiegende Teil der hydrosphärischen Gewässer konzentriert sich im Weltozean, dem wichtigsten Schließglied des Wasserkreislaufs in der Natur. Es gibt den größten Teil der verdunsteten Feuchtigkeit an die Atmosphäre ab.

Lithosphäre der Erde besteht aus zwei Schichten: der Erdkruste und einem Teil des oberen Erdmantels. Die Erdkruste ist die obere feste Schale der Erde. Die Kruste ist keine einzigartige Formation, die nur der Erde innewohnt, denn ist auf den meisten terrestrischen Planeten der Satellit der Erde - der Mond und die Satelliten der Riesenplaneten: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Nur auf der Erde gibt es jedoch zwei Arten von Krusten: ozeanische und kontinentale.

Ozeanische Erdkruste besteht aus drei Schichten: oberem Sediment, mittlerem Basalt und unterem Gabbro-Serpentinit, der bis vor kurzem zum Basalt gehörte. Seine Mächtigkeit reicht von 2 km in Zonen der mittelozeanischen Rücken bis 130 km in Subduktionszonen, wo die ozeanische Kruste in den Mantel absinkt.

Die Sedimentschicht besteht aus Sand, tierischen Überresten und ausgefällten Mineralien. Seine Basis wird oft von dünnen metallhaltigen Sedimenten überlagert, die nicht entlang des Streichens gehalten werden, wobei Eisenoxide vorherrschen.

Die Basaltschicht im oberen Teil besteht aus tholeiitischen Basaltlaven, die wegen ihrer charakteristischen Form auch Kissenlava genannt werden. Es ist an vielen Stellen neben den mittelozeanischen Rücken freigelegt.

Die Gabbro-Serpentinit-Schicht liegt direkt über dem oberen Mantel.

Kontinentale Kruste, wie der Name schon sagt, liegt unter den Kontinenten der Erde und großen Inseln. Wie die ozeanische kontinentale Kruste besteht sie aus drei Schichten: oberem Sediment, mittlerem Granit und unterem Basalt. Die Dicke dieser Erdkruste erreicht unter jungen Bergen 75 km, unter der Ebene 35 bis 45 km und unter den Inselbögen ist sie auf 20-25 km reduziert.

Die Sedimentschicht der kontinentalen Kruste wird durch Tonablagerungen und Karbonate flacher Meeresbecken gebildet.

Die Granitschicht der Erdkruste entsteht durch das Eindringen von Magma in Risse der Erdkruste. Besteht aus Kieselsäure, Aluminium und anderen Mineralien. In Tiefen von 15-20 km wird oft die Konrad-Grenze gezogen, die die Granit- und Basaltschichten trennt.

Die Basaltschicht wird gebildet, wenn die wichtigsten (basaltischen) Laven auf der Landoberfläche in Zonen des Intraplatten-Magmatismus ausbrechen. Basalt ist schwerer als Granit und enthält mehr Eisen, Magnesium und Kalzium.

Die Gesamtmasse der Erdkruste wird auf 2,8 × 1019 Tonnen geschätzt, was nur 0,473 % der Masse des gesamten Planeten Erde entspricht.

Die unter der Erdkruste liegende Schicht wird als Mantel bezeichnet. Unten ist die Erdkruste vom oberen Erdmantel durch die Grenze von Mohorovicic oder Moho getrennt, die 1909 vom kroatischen Geophysiker und Seismologen Andrei Mohorovicic festgelegt wurde.

Mantel wird durch die Golitsyn-Schicht in eine obere und eine untere geteilt, deren Grenze in einer Tiefe von etwa 670 km verläuft. Innerhalb des oberen Mantels wird die Asthenosphäre unterschieden - eine lamellare Schicht, in der die Geschwindigkeiten seismischer Wellen abnehmen.

Die Lithosphäre der Erde ist in Plattformen unterteilt. Plattformen sind relativ stabile Gebiete der Erdkruste. Sie entstehen anstelle bisher vorhandener Faltstrukturen hoher Mobilität, die sich bei geschlossenen Geosynklinalsystemen bilden, durch deren sukzessive Umwandlung in tektonisch stabile Gebiete.

Lithosphärische Plattformen erfahren vertikale Oszillationsbewegungen: Sie steigen oder fallen. Mit solchen Bewegungen sind Überschreitungen und Rückschritte des Meeres verbunden, die sich in der gesamten Erdgeschichte immer wieder ereignet haben.

In Zentralasien ist die Bildung der Gebirgsgürtel Zentralasiens mit den neuesten tektonischen Bewegungen der Plattformen verbunden: Tien Shan, Altai, Sayan usw. Solche Berge werden wiederbelebt (epiplatform oder epiplatform orogenic Belts oder sekundäre Orogene) genannt. Sie werden während der orrogenetischen Epoche in Gebieten neben den Geosynklinalgürteln gebildet.

Atmosphäre- die gasförmige Hülle, die den Planeten Erde, eine der Geosphären, umgibt. Seine innere Oberfläche bedeckt die Hydrosphäre und teilweise die Erdkruste, die äußere grenzt an den erdnahen Teil des Weltraums. Als Atmosphäre wird der Bereich um die Erde bezeichnet, in dem das gasförmige Medium mit der Erde als Ganzes rotiert; Mit dieser Definition geht die Atmosphäre allmählich in den interplanetaren Raum über, in der Exosphäre ab einer Höhe von etwa 1000 km über der Erdoberfläche kann die Grenze der Atmosphäre auch konventionell in einer Höhe von 1300 km gezogen werden.

Die Erdatmosphäre ist durch zwei Prozesse entstanden: die Verdampfung der Substanz kosmischer Körper beim Fallen auf die Erde und die Freisetzung von Gasen bei Vulkanausbrüchen (Entgasung). Erdmantel). Mit der Freisetzung der Ozeane und der Entstehung der Biosphäre veränderte sich die Atmosphäre durch Gasaustausch mit Wasser, Pflanzen, Tieren und deren Zersetzungsprodukten in Böden und Sümpfen.

Derzeit besteht die Erdatmosphäre hauptsächlich aus Gasen und verschiedenen Verunreinigungen (Staub, Wassertröpfchen, Eiskristalle, Meersalz, Verbrennungsprodukte). Die Konzentration der Gase, aus denen die Atmosphäre besteht, ist mit Ausnahme von Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) praktisch konstant.

Schichten der Atmosphäre: 1 Troposphäre, 2 Tropopause, 3 Stratosphäre, 4 Stratopause, 5 Mesosphäre, 6 Mesopause, 7 Thermosphäre, 8 Thermopause

Die Ozonschicht ist ein Teil der Stratosphäre in einer Höhe von 12 bis 50 km (in tropischen Breiten 25-30 km, in gemäßigten Breiten 20-25, in polaren Breiten 15-20), mit hoher Inhalt Ozon, das durch die Einwirkung von ultravioletter Strahlung der Sonne auf molekularen Sauerstoff (O2) entsteht. Gleichzeitig erfolgt mit größter Intensität dank der Prozesse der Sauerstoffdissoziation, deren Atome dann Ozon (O3) bilden, die Absorption des nahen (zum sichtbaren Licht) Teils des Ultravioletten des Sonnenspektrums. Darüber hinaus führt die Dissoziation von Ozon unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung zur Absorption des steifsten Teils davon.

Tab. 1. Hülle der Erde

Name	ATMOSPHÄRE	HYDROSPHÄRE	BIOSPHÄRE
Beschreibung	Die Lufthülle, deren untere Begrenzung entlang der Oberfläche der Hydro- und Lithosphäre verläuft und die obere in einer Entfernung von etwa 1.000 km liegt. Es umfasst die Ionosphäre, Stratosphäre und Troposphäre.	Nimmt 71% der Erdoberfläche ein. Der durchschnittliche Salzgehalt beträgt 35 g / l, die Temperatur reicht von 3-32 ° C. Die Sonnenstrahlen dringen bis zu einer Tiefe von 200 m und ultraviolette Strahlen bis zu 800 m ein.	Umfasst alle lebenden Organismen, die die Atmosphäre, Hydrosphäre und Lithosphäre bewohnen.
Name	LITHOPHÄRE	PYROSPHÄRE	ZENTROSPHÄRE
Beschreibung	Harte Steinschale, 5-80 km hoch.	Die Feuerschale, die sich direkt unter der Lithosphäre befindet.	Sie nennen es auch den Kern der Erde. Es liegt in einer Tiefe von 1800 km. Besteht aus Metallen: Eisen (Fe), Nickel (Ni).

Definition.Lithosphäre - es ist eine harte Schale der Erde, bestehend aus der Erdkruste und der oberen Schicht - dem Mantel. Seine Dicke ist beispielsweise auf den Kontinenten unterschiedlich - von 40-80 km und unter den Meeren und Ozeanen - 5-10 km. Die Zusammensetzung der Erdkruste umfasst acht Elemente (Tabelle 2, Abb. 2-9).

Tab. 2. Zusammensetzung der Erdkruste

Name	Bild	Name	Bild
Sauerstoff (O2)	Reis. 2. Sauerstoff ()	Eisen (Fe)
Silizium (Si)		Magnesium (Mg)
Wasserstoff (H 2)		Kalzium (Ca)
Aluminium (Al)	Reis. 5. Aluminium ()	Natrium (Na)

Die Lithosphäre der Erde ist heterogen. Viele Wissenschaftler glauben, dass es durch Tiefseestörungen in einzelne Teile - Platten - geteilt wird. Diese Platten sind in ständiger Bewegung. Dank der erweichten Schicht des Mantels ist diese Bewegung für eine Person nicht wahrnehmbar, da sie sehr langsam erfolgt. Aber wenn die Platten kollidieren, treten Erdbeben auf, können sich Vulkane bilden, Bergketten... Im Allgemeinen beträgt die gesamte Landfläche der Erde 148 Millionen km 2, von denen 133 Millionen km 2 bewohnbar sind.

Definition.Die Erde- Dies ist die oberste fruchtbare Schicht der Erde, die Lebensraum für viele lebende Organismen ist. Der Boden ist das Bindeglied zwischen Wasserkraft, Litho und Atmosphäre. Die Lithosphäre ist für Pflanzen, Pilze, Tiere und Menschen notwendig, daher ist es so wichtig, sie zu schützen und zu schützen. Betrachten wir die Hauptquellen der Lithosphärenverschmutzung (Tabelle 3, Abb. 10-14).

Tab. 3. Quellen der Lithosphärenverschmutzung

	Beschreibung	Bild
	Wohngebäude und Versorgungsunternehmen, aus dem eine große Menge an Bauschutt, Lebensmittelabfällen, anfällt.	Reis. 10. Müll, Abfall ()
	Negative Auswirkungen werden auch ausgeübt durch Industrieunternehmen weil ihr flüssiger, fester und gasförmiger Abfall in die Lithosphäre gelangt.	Reis. 11. Industrieabfälle ()
	Auswirkung Landwirtschaft, drückt sich in der Belastung mit biologischen Abfällen und Pestiziden aus.	Reis. 12. Landwirtschaftliche Abfälle ()
	Radioaktiver Müll, Als Folge der Tschernobyl-Katastrophe wirken sich die Freisetzungsprodukte und die Halbwertszeit radioaktiver Stoffe nachteilig auf jeden lebenden Organismus aus.	Reis. 13. Radioaktiver Abfall ()
	Autoabgase, die beim Transport entstehen, sich im Boden absetzen und in den Stoffkreislauf gelangen.	Reis. 14. Abgase ()

Abgase enthalten viele Schwermetalle. Wissenschaftler haben das also berechnet die größte Zahl Schwermetalle fallen auf die Böden, die sich in unmittelbarer Nähe von . befinden Autobahnen, in ihnen kann die Konzentration von Schwermetallen 30-mal höher sein als die Norm. Beispiele für Schwermetalle: Blei (Pb), Kupfer (Cu), Cadmium (Cd).

Jeder sollte verstehen, wie wichtig es ist, das Wohnumfeld so sauber wie möglich zu halten. Dazu entwickeln viele Wissenschaftler Methoden zur Schadstoffbekämpfung (Tabelle 4).

Tab. 4. Methoden zur Bekämpfung von Schadstoffen

	Methodencharakteristik
	Organisation zugelassener Deponien, die riesige Flächen einnehmen, und der darauf befindliche Abfall erfordert eine langfristige Verarbeitung unter Beteiligung von Mikroorganismen und Sauerstoff. Dementsprechend werden schädliche Giftstoffe in die Erdatmosphäre freigesetzt. Es führt auch zur Vermehrung von Nagetieren und Insekten, die Überträger von Krankheiten sind.
	Ein effizienterer Weg ist Organisation von Verbrennungsanlagen, obwohl bei der Verbrennung von Abfällen auch Giftstoffe in die Erdatmosphäre freigesetzt werden. Sie versuchten, sie mit Wasser zu reinigen, aber dann gelangen diese Substanzen in die Hydrosphäre.
	Die beste Methode ist Organisation von Abfallverwertungsanlagen, während ein Teil der Abfälle zu Kompost verarbeitet wird, der in der Landwirtschaft verwendet werden kann. Einige der nicht kompostierbaren Stoffe können recycelt werden. Beispiele: Kunststoffe, Glas.

Somit ist die Abfallentsorgung ein Problem für die gesamte Menschheit: sowohl für einzelne Staaten als auch für jeden einzelnen Menschen.

Definition.Hydrosphäre - Wasserschale Land (Schema 1).

Schema 1. Zusammensetzung der Hydrosphäre

95,98% - Meere und Ozeane;

2% - Gletscher;

2% - Grundwasser;

0,02% - Landwasser: Flüsse, Seen, Sümpfe.

Die Hydrosphäre spielt eine entscheidende Rolle im Leben des Planeten. Es speichert Wärme und verteilt sie auf alle Kontinente. Außerdem bilden sich aus der Oberfläche des Weltmeeres gasförmige Wasserdämpfe, die anschließend zusammen mit den Niederschlägen an Land fallen. So interagiert die Hydrosphäre mit der Atmosphäre unter Bildung von Wolken und mit der Lithosphäre, die zusammen mit dem Niederschlag auf den Boden fällt.

Wasser- eine einzigartige Substanz, auf die kein Organismus verzichten kann, da sie an allen Stoffwechselprozessen beteiligt ist. Wasser auf der Erde kann verschiedene Aggregatzustände aufweisen.

Es war einmal im Wasser, dass die allerersten lebenden Organismen geboren wurden. Und auch heute noch stehen alle Lebewesen in enger Beziehung zum Wasser.

Manufaktur- und Industriebetriebe versuchen, sich in unmittelbarer Nähe von Gewässern zu konzentrieren: Flüsse oder große Seen. V moderne Welt Wasser ist der Hauptfaktor, der die Produktion bestimmt und oft daran beteiligt ist.

Die Bedeutung der Hydrosphäre ist gerade jetzt kaum zu überschätzen, da das Wachstum der Wasserversorgung und des Wasserverbrauchs täglich zunimmt. Viele Staaten haben nicht Wasser trinken in der benötigten Menge, daher ist es unsere Aufgabe, das Wasser sauber zu halten.

Betrachten wir die Hauptverschmutzungsquellen der Hydrosphäre (Tabelle 5).

Tab. 5. Verschmutzungsquellen der Hydrosphäre

Tab. 6. Maßnahmen zur Erhaltung sauberen Wassers

Für heute menschlicher Faktor ist das wichtigste Einflussglied auf die Natur, ausnahmslos auf alle Lebewesen. Aber wir dürfen nicht vergessen, dass die Biosphäre ohne uns auskommt, wir aber nicht ohne sie leben können. Wir müssen lernen, im Einklang mit der Natur zu leben, und dafür müssen wir ökologisches Denken pflegen.

Die nächste Lektion wird sich auf die Maßnahmen konzentrieren, die ergriffen werden, um das Leben auf der Erde zu erhalten.

Referenzliste

1. Melchakov L.F., Skatnik M.N., Naturwissenschaft: Lehrbuch. für 3, 5cl. Mittwoch shk. - 8. Aufl. - M.: Bildung, 1992.-- 240 S.: Ill.
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3. Eskov K. Yu. und andere / Hrsg. Wachrusheva A.A. Naturwissenschaft 5. - M.: Balass.

1. Referat.znate.ru ().
2. Miteigi-nemoto.livejournal.com ().
3. Dinos.ru ().

Hausaufgaben

1. Melchakov L. F., Skatnik M. N., Naturwissenschaften: Lehrbuch. für 3, 5cl. Mittwoch shk. - 8. Aufl. -M.: Bildung, 1992. -S. 233, Fragen der Aufgabenstellung. 13.
2. Erzählen Sie uns, was Sie über Methoden im Umgang mit Schadstoffen aus der Lithosphäre wissen.
3. Erzählen Sie uns von den Methoden zur Erhaltung einer sauberen Hydrosphäre.
4. * Erstellen Sie eine Zusammenfassung

Sehr wichtig für die Entwicklung der Biosphäre ist Hydrosphäre(abgeleitet von den griechischen Wörtern hydor - Wasser und spharia - Kugel). Dies ist die diskontinuierliche Wasserhülle der Erde, sie nimmt 70% ein die Erdoberfläche und befindet sich zwischen der Atmosphäre und der festen Erdkruste (Lithosphäre) und ist eine Ansammlung von Ozeanen, Meeren und Oberflächengewässern des Landes. Darüber hinaus umfasst die Zusammensetzung der Hydrosphäre auch Grundwasser, Eis und Schnee der Arktis und Antarktis sowie atmosphärisches Wasser und Wasser in lebenden Organismen. Der Großteil des Wassers der Hydrosphäre konzentriert sich in den Meeren und Ozeanen, den zweiten Platz in Bezug auf das Volumen der Wassermassen nimmt das Grundwasser ein, an dritter Stelle das Eis und der Schnee der arktischen und antarktischen Regionen. Oberflächenwasser Land, atmosphärische und biologisch gebundene Gewässer machen Bruchteile von einem Prozent des gesamten Wasservolumens der Hydrosphäre aus.

Die chemische Zusammensetzung der Hydrosphäre nähert sich der durchschnittlichen chemischen Zusammensetzung von Meerwasser.

Die Erde ist einzigartig, weil sie viel flüssiges Wasser enthält, das eine sehr wichtige Rolle bei der Bildung anderer Merkmale des Planeten spielt. An erster Stelle steht die Fülle des Lebens. Die Hydrosphäre ist essentiell für die Existenz der Biosphäre, da das Leben in der Hydrosphäre entstand und die meisten Pflanzen und Tiere hauptsächlich aus Wasser bestehen.

Die Hydrosphäre spielt eine große Rolle bei der Aufrechterhaltung eines relativ unveränderten Klimas, das es dem Leben ermöglichte, sich mehr als drei Milliarden Jahre lang fortzupflanzen. Fossile Überreste von Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen weisen darauf hin, dass das Leben, das im frühen Präkambrium auftauchte, nicht unterbrochen wurde und sich auf dem Weg der zunehmenden Vielfalt und Verbesserung entwickelte.

Leben erfordert Temperaturen im Bereich von 0 bis 100 o C (die Grenzen der flüssigen Phase des Wassers), was bedeutet, dass die Temperatur während des größten Teils der Geschichte des Planeten relativ konstant war.

Im umfangreichsten Teil der Hydrosphäre – der Ozeanosphäre – werden drei Bereiche unterschieden. In der Oberflächenschicht (bis 100 m Tiefe) gibt es genug Licht für die Photosynthese, hier können Grünpflanzen leben; Der Salzgehalt des Wassers variiert je nach Gebiet. Der Badebereich (von 100 bis 1500 m), wo Licht nur in die oberen Horizonte eindringt, zeichnet sich durch eine schwache mechanische Bewegung des Wassers und einen konstanten Salzgehalt aus. Der Abgrund (tiefer als 1500 m) ist frei von Sonnenlicht... Seine Temperatur überschreitet 4 ° C nicht; es gibt keine Pflanzenorganismen, aber Tiere sind bis in die tiefsten Senken verbreitet.

Oberflächengewässer, die einen relativ geringen Anteil an der Gesamtmasse der Hydrosphäre einnehmen, spielen dennoch eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Biosphäre, da sie die Hauptquelle für Wasserversorgung, Bewässerung und Bewässerung sind. Die Gewässer der Hydrosphäre stehen in ständiger Wechselwirkung mit der Atmosphäre, der Erdkruste (Lithosphäre). Das Zusammenspiel dieser Gewässer und die gegenseitigen Übergänge von einer Art zur anderen bilden einen komplexen Wasserkreislauf in der Biosphäre.

Natürliche Gewässer werden in Oberflächen- und Grundwasser unterteilt. Gleichzeitig ist natürliches Wasser ein komplexes, sich ständig veränderndes System, das mineralische und organische Stoffe in suspendiertem, kolloidalem und wirklich gelöstem Zustand sowie Gase enthält. In suspendiertem Zustand enthalten natürliche Wässer Ton-, Sand-, Gips- und Kalkpartikel, in kolloidalen - verschiedene Substanzen organischen Ursprungs, Kieselsäure, Eisenhydroxid und andere, in einem wirklich gelösten Zustand sind hauptsächlich Mineralsalze, die das Wasser mit Ionen anreichern, in Form von gelösten Gasen - Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff, Methan.

Oberflächengewässer zeichnen sich durch einen hohen Gehalt an unlöslichen Stoffen, insbesondere organischen Verbindungen, aus. Sie enthalten neben Sand- und Tonpartikeln Löss, schluffige Stoffe, verschiedene Karbonatverbindungen, Hydroxide von Aluminium, Mangan und Eisen, hochmolekulare organische Verunreinigungen humosen Ursprungs, teilweise in Form von organomineralischen Komplexen, Plankton etc. Die Größen der suspendierten Partikel variieren von kolloidalen bis zu grob dispergierten Partikeln. Der Gehalt an Schwebstoffen in Oberflächengewässern variiert von mehreren Einheiten bis zu Zehntausenden mg / l.

Grundwasser zeichnet sich im Gegensatz zu Oberflächenwasser durch einen geringen Anteil an organischer Substanz und einen erheblichen Gehalt an Mineralsalzen und teilweise gelösten Gasen (H 2 S, CO 2, CH 4) aus. Bei Vorliegen einer hydraulischen Verbindung zwischen Oberflächen- und Grundwasser zeichnen sich letztere durch eine erhöhte Oxidationsfähigkeit aus. Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Tiefe des Grundwassers und dem Grad seiner Mineralisierung. Grundwasser zeichnet sich oft durch eine erhebliche Härte und einen hohen Gehalt an Eisen, Mangan und Fluor aus.

1.5. Lithosphäre, ihre Zusammensetzung und Struktur

Lithosphäre(abgeleitet von den griechischen Wörtern Lithos - Stein und Spharia - Kugel) - die äußere Kugel der harten Schale der Erde, die eine große Stärke hat und ohne klare Grenze in die darunter liegende Schicht übergeht - die Asthenosphäre (aus dem Griechischen asthenes - schwach ). Die Substanz der Asthenosphäre kann zähflüssig oder plastisch fließen. Offenbar finden in der Asthenosphäre Prozesse statt, die horizontale und vertikale Bewegungen großer Bereiche der Erdkruste verursachen. Die Dicke der Lithosphäre reicht von 50-200 km. Der obere Teil der Lithosphäre bildet die Erdkruste und der untere Teil den oberen Teil des Erdmantels. Die Grenze zwischen diesen Teilen der Lithosphäre wird durch einen Sprung in der Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von longitudinalen und transversalen elastischen seismischen Wellen (die sogenannte Mohorovichich-Grenze oder Oberfläche M) bestimmt.

Unter Erdkruste versteht man üblicherweise die Sialithülle (bestehend hauptsächlich aus Siliziumdioxid und Aluminium) der Erde mit einer durchschnittlichen Dichte von etwa 2,7 g/cm3. Die Erdkruste, die im Gegensatz zur Hydrosphäre eine durchgehende Hülle unseres Planeten darstellt, zeichnet sich durch horizontale und vertikale Heterogenität aus. Anhand geophysikalischer Daten zur Dichteänderung der Erdkrustenmaterie von oben nach unten werden folgende Schichten unterschieden: Sediment, Granit, Basalt. Ihre durchschnittliche Dichte beträgt 1,8-2,5; 2,5-2,75; 2,75-3,0 g/cm 3 bzw. Die durchschnittliche Dichte der unter der Kruste liegenden Substanz beträgt 3,1-3,3 g / cm 3.

Sedimentschicht hauptsächlich bestehend aus unveränderten oder leicht veränderten Sedimentgesteinen (Tone, Sandsteine, Konglomerate, Kalksteine, Dolomite, Gips usw.), die an der Erdoberfläche durch Umlagerung von Verwitterungsprodukten und Zerstörung von älteren Gesteinen, chemische und mechanische Ausfällungen aus Wasser entstanden sind , die lebenswichtige Aktivität von Organismen. Die Dicke der Sedimentschicht ist äußerst variabel: an einigen Stellen fehlt sie, an einigen Stellen erreicht sie eine Dicke von 15-25 km. Seine durchschnittliche Dicke ist innerhalb der Kontinente viel größer als die der Ozeane. Das Gesamtvolumen der Sedimentschicht beträgt etwa 10 % des Volumens der gesamten Erdkruste, wobei der Großteil der Gesteinsbestandteile auf Kontinente und Schelf fällt.

Granitschicht besteht hauptsächlich aus magmatischen Gesteinen der Granitgruppe (reich an Kieselsäure) und metamorphen Gesteinen, die durch starke Veränderungen (hauptsächlich unter Einwirkung von hoher Temperatur und Druck) von Sediment- und Eruptivgesteinen gebildet wurden. Es kommt oft in den Entwicklungsgebieten der ältesten Schichten unseres Planeten an die Erdoberfläche. Die Dicke der Schicht erreicht manchmal 25-30 km.

Basaltschicht ist wahrscheinlich überwiegend komplex mit basischen, d.h. relativ armes Siliziumdioxid, basaltartige Gesteine ​​und metamorphe Gesteine. Seine Dicke ist wie die der darüber liegenden Schichten instabil. Unter den Kontinenten erreicht es 30 km, während es unter dem Ozean 2-3 bis 10-15 km reicht.

Die Biosphäre umfasst nur den obersten Teil der Erdkruste, und die untere Grenze der Biosphäre ist undeutlich, da die Prävalenz lebender Organismen von der Grenze der Lithosphäre zur Atmosphäre und Hydrosphäre in das Erdinnere stark abnimmt. Eine deutliche Wanderung des Lebens wird nur in einer Tiefe von mehreren zehn Metern festgestellt, jedoch erreichen Mikroorganismen mit unterirdischen Gewässern viel größere Tiefen in der Größenordnung von 2-3 km. Es gibt vereinzelte Fälle, in denen Mikroorganismen in ölführenden Wässern und Ölen gefunden werden, die bei Bohrungen aus Tiefen von ca. 4,5 km gewonnen werden. Die Position des Randes kann stark variieren je nach geologische Struktur Gelände, hydrogeologische Bedingungen und geothermischer Gradient. Der geothermische Gradient charakterisiert den Temperaturanstieg der Gesteine ​​der Erdkruste mit Vertiefung alle 100 m. An verschiedenen Stellen hat er einen ungleichen Wert, normalerweise im Bereich von 0,5-1 bis 20 ° C, und beträgt im Durchschnitt etwa 3 o C. Die Haupt physikalischer Faktor Temperatur, die die Grenzen der Aktivität von Mikroorganismen in der Erdkruste bestimmt. Die überwiegende Mehrheit der Mikroorganismen kann einem langen Aufenthalt bei Temperaturen nahe 100 ° C nicht standhalten, daher wird die untere Grenze der Biosphäre als die Tiefe angesehen, in der die Temperatur nahe 100 ° C liegt. In Wirklichkeit ist die Ausbreitung des Lebens nicht begrenzt nur durch Temperaturbedingungen, sondern auch durch andere Faktoren und stößt aufgrund der Temperaturerhöhung nicht immer an die Grenze.

1.6. Boden: Eigenschaften, Eigenschaften

Pedosphäre- eine komplexe, spezifische biogene Hülle der Erde, die sich auf dem Land der Kontinente und den flachen Gewässern von Meeren und Seen befindet. Es spielt die Rolle der Geomembran der Erde, ähnlich den Funktionen von Biomembranen von lebenden Organismen. Es ist eine Art Haut der Erde, durch die ein ständiger Austausch von Materie und Energie zwischen den Geosphären des Planeten - der Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre und lebenden Organismen der Biosphäre - stattfindet. Der Boden – die Geomembran – reguliert diesen Austausch, indem sie einige Stoffe oder Energieströme passieren lässt und andere reflektiert, verzögert, absorbiert.

Der Boden ist eine besondere natürliche Formation mit einer Reihe von Eigenschaften, die der belebten und unbelebten Natur innewohnen; besteht aus genetisch verwandten Horizonten (bildet ein Bodenprofil), die aus der Umwandlung der Oberflächenschichten der Lithosphäre unter der kombinierten Einwirkung von Wasser, Luft und Organismen resultieren; geprägt von Fruchtbarkeit. Durch komplexe biologische und chemische Wechselwirkungen an der Bodengrenze und obere Schichten Lithosphäre ist die Bildung von Sedimentgesteinen.

Die Bodenhülle entstand durch das Zusammenwirken der geophysikalischen Hüllen des Planeten, sie ist ein Produkt der Verarbeitung von Urgesteinen und Organismen. Der Boden hat Fruchtbarkeit entwickelt, d.h. die Fähigkeit, Pflanzen zu produzieren.

Der Begründer der klassischen Bodenkunde, VV Dokuchaev, hat den Boden folgendermaßen definiert: Es ist ein besonderer naturgeschichtlicher Körper, der die obere lose Schale der Erdkruste bildet, die unter der kombinierten Wirkung von Elementen der physikalisch-geographischen Umgebung und Organismen.

Der Boden ist vertikal heterogen. Es ist ein Komplex von Horizonten, die sich in physikalischen Eigenschaften, Farbe, allgemeinem Aussehen usw. Die Gesamtheit der genetischen Bodenhorizonte wird zum Begriff „Bodenprofil“ zusammengefasst.

Jeder Boden hat sein eigenes charakteristisches Profil, d.h. die Abfolge und Beschaffenheit der Horizonte. Die genetischen Horizonte des Bodens sind eng miteinander verbunden und sind das Produkt chemischer und physikalischer Interaktion, Akkumulation, Migration und Differenzierung von Materie während der Bodenbildung. Die Anzahl, Kombination, Schwere und Eigenschaften dieser Horizonte sind stabil und Charakteristische Eigenschaften für bestimmte Bodenarten und -arten.

Die Dicke des Bodenprofils hängt von den Bedingungen der Bodenbildung und der Dauer des Bodenbildungsprozesses ab. In einem polaren Klima, in dem die Bedingungen für das Leben von Organismen ungünstig sind, niedrige Temperaturen, Permafrost, verzögerte physikalische und chemische Verwitterung von Gesteinen, bilden sich unterentwickelte Böden mit einer Dicke von nicht mehr als 10-20 cm.

In einem heißen, feuchten tropischen Klima, in dem die lebenswichtige Aktivität der Organismen gesteigert wird und die Produkte der Verwitterung und Bodenbildung nicht durch Erosionsprozesse entfernt werden, erreicht die Dicke des Bodens mehrere Dutzend Meter. Sie ist also nicht auf die Ackerschicht beschränkt, sondern wird durch die Tiefe des transformativen Einflusses terrestrischer Klimafaktoren, des Wurzelsystems der Pflanzen und der Bodenfauna bestimmt.

Der Boden hat spezifische physikalische Eigenschaften (die in Gesteinen nicht zu finden sind): Lockerheit, Struktur, Wasserdurchlässigkeit, Wasserrückhaltevermögen, Belüftung und Aufnahmefähigkeit. Aufgrund seiner hohen Dispersion kann der Boden verschiedene Arten von Ionen, Gasen und Dämpfen in einem absorbierten Zustand zurückhalten. Die spezifischen physikalischen Eigenschaften des Bodens schaffen günstige Bedingungen für die Entwicklung von Pflanzenwurzelsystemen und die Besiedelung von höheren und niederen Organismen.

Die wichtigste chemische Eigenschaft des Bodens ist die Anreicherung des Humusprofils im oberen Horizont, ein Produkt des Absterbens von Pflanzen, Bodentieren und Mikroorganismen. Die organische Substanz des Humus dient als stoffliche Grundlage für die lebenswichtige Aktivität der Bodenmikroorganismen. Die Humuszusammensetzung umfasst die wichtigsten Elemente, deren Verbindungen für die Pflanzenernährung notwendig sind: Stickstoff, Phosphor, Kalium usw.

Bodenfeuchtigkeit enthält verschiedene Gase, gelöste Salze, Nährstoffe und Giftstoffe. Die Bodenluft enthält erhöhte Mengen an Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf. Der Boden ist im Gegensatz zum Gestein biogen. Der obere Teil des Bodenprofils ist von einer Masse an Wurzelwerken durchzogen, die kontinuierlich wachsend, absterbend, zerfallend die Lebensgrundlage von Mikroorganismen und Tieren bilden. In 1 Gramm des Bodens des Humushorizonts gibt es Hunderte Millionen und Abermilliarden von Mikroorganismen. Zahlreiche Insekten, grabende Tiere bewohnen den Boden dicht und sind nach dem Absterben eine Quelle organischer Substanz für das Leben von Mikroorganismen. Bodenbakterien und Pilze sind aktiv an der Bildung von Huminstoffen, unspezifischen organischen Verbindungen, spezifischen Enzymen, Antibiotika und manchmal Toxinen beteiligt.

Der Boden ist somit ein mehrphasiges, polydisperses System, bestehend aus mechanischen Elementarteilchen unterschiedlicher Größe, mineralisch oder organisch, Mikroaggregaten, großen Struktureinheiten und deren Gruppen. Ein erheblicher Teil des Bodens (ca. 50%) wird von der festen Phase eingenommen. Der Rest wird durch lebende Materie, Wasser und Luft repräsentiert.

Der Planet Erde besteht aus der Lithosphäre (fest), der Atmosphäre (Lufthülle), der Hydrosphäre (Wasserhülle) und der Biosphäre (Verteilungssphäre lebender Organismen). Zwischen diesen Sphären der Erde besteht aufgrund der Zirkulation von Stoffen und Energie eine enge Beziehung.

Lithosphäre. Die Erde ist eine an den Polen etwas abgeflachte Kugel oder Sphäroid mit einem Umfang am Äquator von etwa 40.000 km.

In der Struktur des Globus werden folgende Schalen oder Geosphären unterschieden: die Lithosphäre selbst (äußere Steinschale) mit einer Dicke von etwa 50 ... 120 km, der Mantel bis in eine Tiefe von 2900 km und der Kern - von 2900 bis 3680 km.

Nach den gebräuchlichsten chemischen Elementen, aus denen die Erdschale besteht, wird sie in die Obersialliten unterteilt, die sich bis zu einer Tiefe von 60 km erstrecken und eine Dichte von 2,8 ... 2,9 g / cm aufweisen, und Simatic, die sich auf eine Tiefe von 1200 km und eine Dichte von 3,0 ... 3,5 g / cm 3. Die Namen „siallitische“ (Sial) und „simatische“ (sima) Schalen stammen aus den Bezeichnungen der Elemente Si (Silizium), Al (Aluminium) und Mg (Magnesium).

In einer Tiefe von 1200 bis 2900 km befindet sich eine Zwischenkugel mit einer Dichte von 4,0 ... 6,0 g / cm 3. Diese Schale wird "Erz" genannt, da darin in eine große Anzahl enthält Eisen und andere Schwermetalle.

Tiefer als 2900 km liegt der Erdkern mit einem Radius von etwa 3500 km. Der Kern besteht hauptsächlich aus Nickel und Eisen und hat eine hohe Dichte (10 ... 12 g/cm 3).

Von physikalische Eigenschaften Die Erdkruste ist heterogen, sie wird in kontinentale und ozeanische Typen unterteilt. Die durchschnittliche Dicke der kontinentalen Kruste beträgt 35 ... 45 km, das Maximum beträgt bis zu 75 km (unter den Bergketten). In seinem oberen Teil liegen bis zu 15 km dicke Sedimentgesteine. Diese Gesteine ​​haben sich über einen langen Zeitraum gebildet. geologische Perioden als Folge der Ersetzung der Meere durch Land, des Klimawandels. Unter den Sedimentgesteinen befindet sich eine Granitschicht mit einer durchschnittlichen Dicke von 20 ... 40 km. Die größte Dicke dieser Schicht befindet sich in den Regionen junger Gebirge, sie nimmt zur Peripherie des Kontinents ab und es gibt keine Granitschicht unter den Ozeanen. Unter der Granitschicht befindet sich eine 15 ... 35 km dicke Basaltschicht, die aus Basalten und ähnlichen Gesteinen besteht.

Die ozeanische Kruste hat weniger Kraft als auf dem Festland (5 bis 15 km). Die oberen Schichten (2 ... 5 km) bestehen aus Sedimentgestein und die unteren (5 ... 10 km) aus Basalt.

Die materielle Grundlage der Bodenbildung sind Sedimentgesteine ​​an der Oberfläche der Erdkruste, magmatische und metamorphe Gesteine ​​haben einen geringen Anteil an der Bodenbildung.

Der Großteil der Gesteine ​​wird von Sauerstoff, Silizium und Aluminium (84,05 %) gebildet. Wenn wir diesen drei Elementen noch fünf weitere hinzufügen - Eisen, Kalzium, Natrium, Kalium und Magnesium, machen sie insgesamt 98,87 % der Gesteinsmasse aus. Die restlichen 88 Elemente machen etwas mehr als 1% der Masse der Lithosphäre aus. Trotz des geringen Gehalts an Mikro- und Ultramikroelementen in Gesteinen und Böden sind viele von ihnen jedoch von großer Bedeutung für das normale Wachstum und die normale Entwicklung aller Organismen. Gegenwärtig wird dem Gehalt an Mikroelementen im Boden große Aufmerksamkeit geschenkt, sowohl im Zusammenhang mit ihrer Bedeutung für die Pflanzenernährung als auch im Zusammenhang mit der Problematik des Bodenschutzes vor chemischer Belastung. Die Zusammensetzung der Elemente in Böden hängt hauptsächlich von ihrer Zusammensetzung im Gestein ab. Der Gehalt einiger Elemente in Gesteinen und den darauf gebildeten Böden ändert sich jedoch etwas. Dies ist sowohl auf die Nährstoffkonzentration als auch auf den Verlauf des Bodenbildungsprozesses zurückzuführen, bei dem einige Basen und Kieselsäure relativ abnehmen. Die Böden enthalten also mehr als die Lithosphäre, Sauerstoff (55 bzw. 47%), Wasserstoff (5 bzw. 0,15%), Kohlenstoff (5 bzw. 0,1%), Stickstoff (0,1 bzw. 0,023%).

Atmosphäre. An der Grenze der Atmosphäre wird die Schwerkraft durch die Fliehkraft der Erdrotation kompensiert. Über den Polen befindet es sich in einer Höhe von etwa 28.000 km und über dem Äquator - 42.000 km.

Die Atmosphäre besteht aus einem Gemisch verschiedener Gase: Stickstoff (78,08 %), Sauerstoff (20,95 %), Argon (0,93 %) und Kohlendioxid (0,03 Vol.-%). Außerdem enthält die Luft geringe Mengen an Helium, Neon, Xenon, Krypton, Wasserstoff, Ozon usw., die insgesamt etwa 0,01% ausmachen. Außerdem enthält die Luft Wasserdampf und etwas Staub.

Die Atmosphäre besteht aus fünf Hauptschalen: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Ionosphäre, Exosphäre.

Troposphäre- Die untere Schicht der Atmosphäre hat eine Dicke von 8 ... 10 km über den Polen, in gemäßigten Breiten - 10 ... 12 km und in äquatorialen Breiten - 16 ... 18 km. Die Troposphäre enthält etwa 80 % der Masse der Atmosphäre. Hier befindet sich fast der gesamte Wasserdampf der Atmosphäre, es bilden sich Niederschläge und es treten horizontale und vertikale Luftbewegungen auf.

Stratosphäre erstreckt sich von 8 ... 16 bis 40 ... 45 km. Es umfasst etwa 20 % der Atmosphäre, Wasserdampf ist darin fast nicht vorhanden. In der Stratosphäre befindet sich eine Ozonschicht, die ultraviolette Strahlung der Sonne absorbiert und lebende Organismen auf der Erde vor dem Tod schützt.

Mesosphäre erstreckt sich in einer Höhe von 40 bis 80 km. Die Dichte der Luft in dieser Schicht ist 200-mal geringer als die der Erdoberfläche.

Ionosphäre befindet sich in 80 km Höhe und besteht hauptsächlich aus geladenen (ionisierten) Sauerstoffatomen, geladenen Stickoxidmolekülen und freien Elektronen.

Exosphäre stellt die äußeren Schichten der Atmosphäre dar und beginnt in einer Höhe von 800 ... 1000 km von der Erdoberfläche. Diese Schichten werden auch Streukugel genannt, da sich hier Gasteilchen mit hoher Geschwindigkeit bewegen und ins All entweichen können.

Atmosphäre ist einer der unersetzlichen Faktoren des Lebens auf der Erde. Die Sonnenstrahlen, die durch die Atmosphäre gehen, werden gestreut und teilweise auch absorbiert und reflektiert. Vor allem Wasserdampf und Kohlendioxid absorbieren Wärmestrahlen. Unter dem Einfluss der Sonnenenergie bewegen sich Luftmassen, das Klima entsteht. Aus der Atmosphäre fallender Niederschlag ist ein Faktor bei der Bodenbildung und eine Lebensquelle für pflanzliche und tierische Organismen. Das in der Atmosphäre enthaltene Kohlendioxid wird bei der Photosynthese grüner Pflanzen in organische Substanz umgewandelt, Sauerstoff dient der Atmung von Organismen und den in ihnen ablaufenden oxidativen Prozessen. Der Wert von atmosphärischem Stickstoff ist groß, der von stickstofffixierenden Mikroorganismen aufgenommen wird, als Bestandteil der Pflanzenernährung dient und an der Bildung von Eiweißstoffen beteiligt ist.

Unter dem Einfluss der atmosphärischen Luft treten Verwitterung von Gesteinen und Mineralien sowie Bodenbildungsprozesse auf.

Hydrosphäre. Der größte Teil der Erdoberfläche wird vom Weltozean eingenommen, der zusammen mit Seen, Flüssen und anderen Gewässern auf der Erdoberfläche 5/8 seiner Fläche einnimmt. Alle Gewässer der Erde, die sich in den Ozeanen, Meeren, Flüssen, Seen, Sümpfen sowie in unterirdischen Gewässern befinden, bilden die Hydrosphäre. Von den 510 Millionen km 2 der Erdoberfläche fallen 361 Millionen km 2 (71%) auf den Weltozean und nur 149 Millionen km 2 (29%) - auf das Land.

Die Oberflächengewässer des Landes sind zusammen mit den Gletschern etwa 25 Millionen km 3 , also 55-mal kleiner als das Volumen des Weltozeans. Die Seen enthalten etwa 280.000 km 3 Wasser, etwa die Hälfte davon sind Süßseen und die andere Hälfte sind Seen mit unterschiedlichem Salzgehalt. Die Flüsse enthalten nur 1,2 Tausend km 3, das sind weniger als 0,0001% der gesamten Wasserversorgung.

Das Wasser offener Stauseen befindet sich in ständiger Zirkulation, die alle Teile der Hydrosphäre mit der Lithosphäre, Atmosphäre und Biosphäre verbindet.

Die Luftfeuchtigkeit nimmt aktiv am Wasseraustausch teil, mit einem Volumen von 14.000 km 3 bildet sie 525.000 km 3 Niederschlag, der auf die Erde fällt, und das gesamte Volumen der Luftfeuchtigkeit ändert sich alle 10 Tage oder 36 Mal im Jahr.

Die Verdunstung von Wasser und die Kondensation von Luftfeuchtigkeit sorgen für die Verfügbarkeit von Süßwasser auf der Erde. Etwa 453.000 km 3 Wasser verdunsten jährlich von der Oberfläche der Ozeane.

Ohne Wasser wäre unser Planet eine nackte Steinkugel ohne Erde und Vegetation. Über Millionen von Jahren zerstörte Wasser Gesteine, verwandelte sie in Müll und trug mit dem Auftauchen von Vegetation und Tieren zur Bodenbildung bei.

Biosphäre. Die Biosphäre umfasst die Landoberfläche, die unteren Schichten der Atmosphäre und die gesamte Hydrosphäre, in der lebende Organismen weit verbreitet sind. Nach den Lehren von V. I. Vernadsky wird die Biosphäre als die Hülle der Erde verstanden, deren Zusammensetzung, Struktur und Energetik durch die Aktivität lebender Organismen bestimmt werden. VI Wernadskij wies darauf hin, dass "auf der Erdoberfläche keine chemische Kraft existiert, die dauerhafter und daher mächtiger ist als lebende Organismen als Ganzes". Das Leben in der Biosphäre entwickelt sich in Form einer außergewöhnlichen Vielfalt von Organismen, die den Boden, die untere Atmosphäre und die Hydrosphäre bewohnen. Dank der Photosynthese grüner Pflanzen wird Sonnenenergie in Form von organischen Verbindungen in der Biosphäre gespeichert. Der ganze Satz lebender Organismen sorgt für Migration chemische Elemente in Böden, Atmosphäre und Hydrosphäre. Unter dem Einfluss lebender Organismen finden in Böden Gasaustausch, Oxidations- und Reduktionsreaktionen statt. Die Entstehung der Atmosphäre als Ganzes hängt mit der Gasaustauschfunktion von Organismen zusammen. Bei der Photosynthese wurde freier Sauerstoff gebildet und in der Atmosphäre angereichert.

Unter dem Einfluss der Aktivität von Organismen erfolgt die Verwitterung von Gesteinen und die Entwicklung von Bodenbildungsprozessen. Bodenbakterien sind an Entschwefelungs- und Denitrifikationsprozessen unter Bildung von Schwefelwasserstoff, Schwefelverbindungen, N(II)-Oxid, Methan und Wasserstoff beteiligt. Der Aufbau von Pflanzengeweben erfolgt aufgrund der selektiven Aufnahme von Nährstoffen durch Pflanzen. Nach dem Absterben der Pflanzen reichern sich diese Elemente in den oberen Bodenhorizonten an.

In der Biosphäre gibt es zwei in ihrer Zirkulationsrichtung entgegengesetzte Stoffe und Energie.

Der große oder geologische Kreislauf findet unter dem Einfluss der Sonnenenergie statt. Am Wasserkreislauf sind chemische Elemente des Landes beteiligt, die in Flüsse, Meere und Ozeane gelangen und dort zusammen mit Sedimentgesteinen abgelagert werden. Dies ist ein unwiederbringlicher Verlust des Bodens wesentliche Elemente Pflanzenernährung (Stickstoff, Phosphor, Kalium, Calcium, Magnesium, Schwefel) sowie Spurenelemente.

Im System Boden - Pflanzen - Boden findet ein kleiner oder biologischer Kreislauf statt, während Pflanzennährstoffe dem geologischen Kreislauf entzogen und im Humus gespeichert werden. Im biologischen Kreislauf gibt es Kreisläufe aus Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Wasserstoff, die in Pflanzen und Umwelt ständig zirkulieren. Einige von ihnen werden dem biologischen Kreislauf entzogen und gehen unter dem Einfluss geochemischer Prozesse in Sedimentgesteine ​​über oder gelangen in den Ozean. Aufgabe der Landwirtschaft ist es, solche agrotechnischen Systeme zu schaffen, in denen biogene Elemente nicht in den geologischen Kreislauf eintreten, sondern im biologischen Kreislauf fixiert werden und so die Bodenfruchtbarkeit erhalten.

Die Biosphäre besteht aus Biozönosen, die ein homogenes Territorium mit einer Pflanzengemeinschaft desselben Typs sind, zusammen mit der sie bewohnenden Tierwelt, einschließlich Mikroorganismen. Die Biogeozänose zeichnet sich durch ihre charakteristischen Böden, ihren Wasserhaushalt, ihr Mikroklima und ihr Relief aus. Die natürliche Biogeozenose ist relativ stabil, sie zeichnet sich durch eine selbstregulierende Fähigkeit aus. Die in die Biogeozenose einbezogenen Arten passen sich aneinander und an die Umwelt an. Es ist ein komplexer, relativ stabiler Mechanismus, der Veränderungen in der Umwelt durch Selbstregulation widerstehen kann. Wenn Veränderungen in Biogeozänosen ihre Selbstregulierungsfähigkeit übersteigen, kann es zu einem irreversiblen Abbau dieses Ökosystems kommen.

Agrarflächen sind künstlich organisierte Biogeozänosen (Agrobiozönosen). Die effektive und rationelle Nutzung von Agrobiozönosen, ihre Stabilität und Produktivität hängen von der richtigen Organisation des Territoriums, des landwirtschaftlichen Systems und anderer sozioökonomischer Maßnahmen ab. Um eine optimale Wirkung auf Böden und Pflanzen zu gewährleisten, ist es notwendig, alle Zusammenhänge in der Biogeozänose zu kennen und das darin entstandene ökologische Gleichgewicht nicht zu stören.

Mantel der Erde- die Hülle der "festen" Erde, die sich zwischen der Erdkruste und dem Erdkern befindet. Nimmt 83 % der Erde (ohne Atmosphäre) nach Volumen und 67 % nach Masse ein.

Es ist von der Erdkruste durch die Oberfläche von Mohorovichich getrennt, auf der die Geschwindigkeit der longitudinalen seismischen Wellen beim Übergang von der Kruste zum Erdmantel abrupt von 6,7-7,6 auf 7,9-8,2 km / s ansteigt; der Mantel ist vom Erdkern durch die Oberfläche (in einer Tiefe von etwa 2900 km) getrennt, wo die Geschwindigkeit der seismischen Wellen von 13,6 auf 8,1 km / s sinkt. Der Erdmantel ist in einen unteren und einen oberen Mantel unterteilt. Letztere wiederum gliedert sich (von oben nach unten) in das Substrat, die Gutenberg-Schicht (eine Schicht mit geringen seismischen Wellengeschwindigkeiten) und die Golitsyn-Schicht (manchmal auch mittlerer Mantel genannt). Am Boden des Erdmantels wird eine Schicht von weniger als 100 km Dicke unterschieden, in der die Geschwindigkeiten seismischer Wellen mit der Tiefe nicht zunehmen oder sogar leicht abnehmen.

Es wird angenommen, dass der Erdmantel aus denjenigen chemischen Elementen besteht, die sich bei der Entstehung der Erde in einem festen Zustand befanden oder Bestandteil fester chemischer Verbindungen waren. Von diesen Elementen überwiegen: O, Si, Mg, Fe. Nach modernen Konzepten wird die Zusammensetzung des Erdmantels als nahe an der Zusammensetzung angesehen Steinmeteoriten... Von den steinigen Meteoriten sind Chondrite dem Erdmantel am nächsten. Es wird angenommen, dass die direkten Proben des Mantelmaterials Gesteinsfragmente aus der basaltischen Lava sind, die an die Erdoberfläche getragen wurden; sie werden auch zusammen mit Diamanten in Explosionsröhren gefunden. Es wird auch angenommen, dass Gesteinsfragmente, die von einem Bagger aus dem Grund der Risse der mittelozeanischen Rücken erhoben wurden, Mantelmaterial sind.

Phasenübergänge scheinen ein charakteristisches Merkmal des Erdmantels zu sein. Es wurde experimentell nachgewiesen, dass sich in Olivin unter hohem Druck die Struktur des Kristallgitters ändert, eine dichtere Packung der Atome auftritt, so dass das Volumen des Minerals merklich abnimmt. Bei Quarz wird ein solcher Phasenübergang mit steigendem Druck zweimal beobachtet; die dichteste Modifikation ist 65 ° C dichter als gewöhnlicher Quarz. Solche Phasenübergänge werden als Hauptgrund dafür angesehen, dass die Geschwindigkeiten seismischer Wellen in der Golitsyn-Schicht mit der Tiefe sehr schnell zunehmen.

Oberer Mantel eine der Schalen des Globus, die direkt unter der Erdkruste liegt. Es ist vom letzten Mohorovichich durch eine Oberfläche getrennt, die sich unter den Kontinenten in einer Tiefe von 20 bis 80 km (im Durchschnitt 35 km) und unter den Ozeanen in einer Tiefe von 11-15 km von der Wasseroberfläche befindet. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen (als indirekte Methode zur Untersuchung der inneren Struktur der Erde verwendet) steigt mit dem Übergang von der Erdkruste zum oberen Erdmantel quietschend von etwa 7 auf 8 km / s wird in einer Tiefe von 900 km (bei der Unterteilung des Mantels in Ober- und Untermantel) und in einer Tiefe von 400 km (bei Unterteilung in Ober-, Mittel- und Untermantel) angenommen. Die Zone in einer Tiefe von 400-900 km wird als Golitsyn-Schicht bezeichnet. Der obere Mantel besteht wahrscheinlich aus Granatperidotiten mit einer Beimischung von Eklogit im oberen Teil.

Eklogit ist ein metamorphes Gestein aus Pyroxen mit einem hohen Anteil an Quarz und Rutil (ein Mineral mit einer Beimischung von Eisen, Zinn, Niob und Tantal TiO 2 - 60% Titan und 40% Sauerstoff).

Wichtige Funktion Strukturen des oberen Mantels - das Vorhandensein einer Zone niedriger Geschwindigkeiten von seismischen Wellen. Es gibt Unterschiede in der Struktur des oberen Mantels unter verschiedenen tektonischen Zonen, zum Beispiel unter Geosynklinalen und Plattformen. Im oberen Erdmantel entwickeln sich Prozesse, die die Quelle tektonischer, magmatischer und metamorpher Phänomene in der Erdkruste sind. In vielen tektonischen Hypothesen wird dem oberen Erdmantel eine wichtige Rolle zugeschrieben; zum Beispiel wird angenommen, dass die Erdkruste durch Schmelzen aus dem Material des oberen Erdmantels entstanden ist , dass tektonische Bewegungen mit Bewegungen im oberen Erdmantel verbunden sind usw. Proben des obersten Teils des Erdmantels bestehen hauptsächlich aus ultrabasischen (Peridotit und Pyroxenit) und basischen (Eklogit) Gesteinen. Es wird allgemein angenommen, dass der Erdmantel fast vollständig aus Olivin [(Mg, Fe) 2 SiO 4] besteht, in dem der Magnesiumanteil (Forsterit) stark überwiegt, aber der Anteil des Eisenanteils (Fayalit) mit der Tiefe zunehmen kann . Der australische Petrograf Ringwood vermutet, dass der Erdmantel aus einem hypothetischen Gestein besteht, das er Pyrolith nannte, das in seiner Zusammensetzung einer Mischung aus 3 Teilen Periodit und 1 Teil Basalt entspricht. Theoretische Berechnungen zeigen, dass im unteren Erdmantel Mineralien in Oxide zerfallen sollten. In den frühen 70er Jahren des 20. Jahrhunderts erschienen auch Daten, die auf das Vorhandensein horizontaler Inhomogenitäten im Erdmantel hindeuteten.

Es besteht kein Zweifel, dass die Erdkruste aus dem Erdmantel hervorgegangen ist; der Differenzierungsprozess des Erdmantels dauert bis heute an. Es wird vermutet, dass der Erdkern auch durch den Erdmantel wächst. Die Prozesse in der Erdkruste und im Erdmantel hängen eng zusammen; insbesondere scheint die Energie für tektonische Bewegungen der Erdkruste aus dem Erdmantel zu kommen.

Unterer Erdmantel - Komponente Erdmantel, der sich von Tiefen von 660 (Grenze zum oberen Erdmantel) bis 2900 km erstreckt. Der berechnete Druck im unteren Mantel beträgt 24-136 GPa, und das Material des unteren Mantels steht nicht für eine direkte Untersuchung zur Verfügung.

Im unteren Mantel befindet sich eine Schicht (Schicht D), in der die Geschwindigkeit der seismischen Wellen ungewöhnlich niedrig ist und horizontale und vertikale Unregelmäßigkeiten aufweist. Es wird angenommen, dass es durch das aufsteigende Eindringen von Fe und Ni in Silikate entsteht, die durch diese Ströme aufgeschmolzen werden. Dies ist äußerst wichtig, da einige Forscher glauben, dass sich Teile der Subduktionsplatte 660 km von der Grenze entfernt ansammeln, exponentiell schwerer werden und zum Kern sinken und sich in Schicht D ansammeln.

Erdkruste- die oberste der harten Schalen der Erde. Die untere Grenze der Erdkruste ist die Grenzfläche, beim Durchgang von oben nach unten erhöhen seismische Längswellen die Geschwindigkeit abrupt von 6,7-7,6 km / s auf 7,9-8,2 km / s (siehe Mohorovichich-Oberfläche). Dies ist ein Zeichen für den Wechsel von einem weniger elastischen Material zu einem elastischeren und dichteren. Die unter der Erdkruste liegende Schicht des oberen Erdmantels wird oft als Substrat bezeichnet. Zusammen mit der Erdkruste bildet es die Lithosphäre. Die Erdkruste ist auf den Kontinenten und unter dem Ozean unterschiedlich. Die kontinentale Kruste hat normalerweise eine Dicke von 35-45 km, in den Regionen der Bergländer - bis zu 70 km. Der obere Teil der kontinentalen Kruste besteht aus einer diskontinuierlichen Sedimentschicht, die aus unveränderten oder leicht veränderten Sediment- und Vulkangesteinen unterschiedlichen Alters besteht. Die Schichten sind oft zerknittert, zerrissen und entlang der Lücke verschoben. An einigen Stellen (auf Schilden) fehlt die Sedimenthülle. Der Rest der kontinentalen Kruste ist durch seismische Wellengeschwindigkeiten in 2 Teile mit herkömmlichen Namen unterteilt: für den oberen Teil - die "Granit" -Schicht (die Geschwindigkeit von Longitudinalwellen bis zu 6,4 km / s), für den unteren Teil - die " Basalt"-Schicht (6,4 -7,6 km / s). Anscheinend besteht die "Granit"-Schicht aus Graniten und Gneisen und die "Basalt"-Schicht - Basalte, Gabbro und sehr stark metamorphisierte Sedimentgesteine ​​in verschiedenen Anteilen. Diese 2 Schichten werden oft durch die Konrad-Oberfläche getrennt, an deren Übergang die seismischen Wellengeschwindigkeiten sprunghaft ansteigen. Offenbar nimmt der Gehalt an Kieselsäure in der Erdkruste mit der Tiefe ab und der Gehalt an Eisen- und Magnesiumoxiden zu; in noch stärkerem Maße geschieht dies beim Übergang von der Erdkruste zum Substrat.

Die ozeanische Kruste ist 5-10 km dick (zusammen mit der Wassersäule - 9-12 km). Es ist in drei Schichten unterteilt: Unter einer dünnen (weniger als 1 km) Schicht mariner Sedimente liegt die "zweite" Schicht mit P-Wellengeschwindigkeiten von 4-6 km / s; seine Dicke beträgt 1-2,5 km. Es besteht wahrscheinlich aus Serpentinit und Basalt, möglicherweise mit Sedimentzwischenschichten. Die untere, "ozeanische" Schicht mit einer durchschnittlichen Dicke von etwa 5 km hat eine seismische Wellengeschwindigkeit von 6,4 - 7,0 km / s; es ist wahrscheinlich ein komplexer Gabbro. Die Dicke der Sedimentschicht am Meeresgrund ist variabel, an manchen Stellen gibt es überhaupt keine. In der Übergangszone vom Kontinent zum Ozean wird ein intermediärer Krustentyp beobachtet.

Die Erdkruste ist ständigen Bewegungen und Veränderungen unterworfen. In ihrer irreversiblen Entwicklung werden mobile Gebiete – Geosynklinalen – durch langfristige Transformationen in relativ ruhige Gebiete – Plattformen – umgewandelt. Es gibt eine Reihe von tektonischen Hypothesen, die die Entwicklung von Geosynklinalen und Plattformen, Kontinenten und Ozeanen sowie die Gründe für die Entwicklung der gesamten Erdkruste erklären. Zweifellos liegen die Hauptgründe für die Entstehung der Erdkruste in den tieferen Eingeweiden der Erde; Daher ist die Untersuchung der Wechselwirkung von Erdkruste und oberem Erdmantel von besonderem Interesse.

Die Erdkruste befindet sich in der Nähe eines Isostasie-Zustandes (Gleichgewichts): je schwerer, dh dicker oder dichter ein Teil der Erdkruste, desto tiefer taucht er in den Untergrund ein. Tektonische Kräfte stören die Isostasie, aber wenn sie schwächer werden, kehrt die Erdkruste ins Gleichgewicht zurück.

Abbildung 25 - Erdkruste

Der Kern der Erde - zentrale Geosphäre mit einem Radius von etwa 3470 km. Die Existenz des Erdkerns wurde 1897 vom deutschen Seismologen E. Wichert festgestellt, die Tiefe (2900 km) wurde 1910 vom amerikanischen Geophysiker B. Gutenberg bestimmt. Es besteht kein Konsens über die Zusammensetzung des Erdkerns und seinen Ursprung. Vielleicht besteht es aus Eisen (mit einer Beimischung von Nickel, Schwefel, Silizium oder anderen Elementen) oder seinen Oxiden, die unter Hochdruckeinwirkung metallische Eigenschaften annehmen. Es gibt Meinungen, dass der Kern durch Gravitationsdifferenzierung der Primärerde während ihres Wachstums oder später gebildet wurde (erstmals ausgedrückt von dem norwegischen Geophysiker V. M. Orovan und dem sowjetischen Wissenschaftler A. P. Vinogradov, 60-70er Jahre).

Mohorovizische Oberfläche - die Grenze zwischen der Erdkruste und dem Erdmantel Die Oberfläche von Mohorovichich wird nach seismischen Daten festgelegt: Die Geschwindigkeit der longitudinalen seismischen Wellen beim Durchgang (von oben nach unten) durch die Oberfläche von Mohorovichich steigt abrupt von 6,7-7,6 auf 7,9-8,2 km / s , und quer - von 3,6-4,2 bis 4,4-4,7 km / s. Verschiedene geophysikalische, geologische und andere Daten deuten darauf hin, dass auch die Dichte der Materie sprunghaft ansteigt, vermutlich von 2,9-3 auf 3,1-3,5 t/m 3 . Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Oberfläche von Mohorovichich Schichten unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung trennt. Mohorovichich, die Oberfläche ist nach A. Mohorovichich benannt, der sie entdeckt hat.

Von den ersten drei Geosphären spielt zweifellos die Erdkruste die führende Rolle, da ihre Gesamtmasse um ein Vielfaches größer ist als die Gesamtmasse der beiden anderen Schalen. Daher können Daten über den relativen Gehalt des einen oder anderen chemischen Elements in der Erdkruste weitgehend auch als Spiegel seines Gehalts in der gesamten Biosphäre angesehen werden.

Die äußere harte Schale der Erde - die Erdkruste besteht zu über 99% aus nur 9 Grundelementen: O (47%), Si (29,5%), Al (8,05%), Fe (4,65%), Ca (2,96 .) %), Na (2,50%), K (2,50%), Mg (1,87%), Ti (0,45%). Insgesamt - 99, 48%. Von diesen ist Sauerstoff absolut vorherrschend. Man sieht deutlich, wie viel für alle anderen Elemente übrig bleibt. Dies ist in Gewichtsprozent, dh in Gewichtsprozent.

Es gibt eine weitere Möglichkeit der Bewertung - nach Volumen (Volumenprozent). Berechnet unter Berücksichtigung der Größe der Atom- und Ionenradien in bestimmten Mineralverbindungen, die von diesen Elementen gebildet werden. Der Gehalt der gängigsten Elemente in der Erdkruste in Volumenprozent beträgt (nach V.M. Goldschmidt): 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 %.

Ziemlich signifikante Unterschiede in der Verteilung der Atome chemischer Elemente nach Gewicht und Volumen sind offensichtlich: in einem starken Rückgang des relativen Gehalts an Al und insbesondere an Si (aufgrund der geringen Größe ihrer Atome und für Silizium - in noch größerem Ausmaß von Ionen in seinen Sauerstoffverbindungen) wird die führende Rolle des Sauerstoffs in der Lithosphäre noch deutlicher betont.

Gleichzeitig wurden „Anomalien“ im Inhalt einiger Elemente in der Lithosphäre aufgedeckt:

Der „Einbruch“ im Inhalt der leichtesten Elemente (Li, Be, B) erklärt sich durch die Besonderheiten des Nukleosyntheseprozesses (die überwiegende Bildung von Kohlenstoff durch die Kombination von drei Heliumkernen gleichzeitig); relativ hohe Gehalte an Elementen, die radioaktive Zerfallsprodukte sind (Pb, Bi und auch Ar unter den Edelgasen).

Unter den Bedingungen der Erde sind die Gehalte von zwei weiteren Elementen ungewöhnlich niedrig: H und He. Dies liegt an ihrer "Volatilität". Beide Elemente sind Gase und außerdem die leichtesten. Daher neigen atomarer Wasserstoff und Helium dazu, sich in die oberen Schichten der Atmosphäre zu bewegen, und werden von dort, nicht durch die Schwerkraft gehalten, in den Weltraum gestreut. Wasserstoff geht immer noch nicht vollständig verloren, da das meiste davon in chemischen Verbindungen enthalten ist - Wasser, Hydroxiden, Hydrokarbonaten, Hydrosilikaten, organischen Verbindungen usw. Und Helium, ein Inertgas, wird ständig als Produkt des radioaktiven Zerfalls von schweren Atome.

Somit ist die Erdkruste im Wesentlichen eine Packung von Sauerstoffanionen, die durch Silizium- und Metallionen miteinander verbunden sind, d.h. es besteht fast ausschließlich aus Sauerstoffverbindungen, überwiegend aus Silikaten des Aluminiums, Calciums, Magnesiums, Natriums, Kaliums und Eisens. Darüber hinaus machen, wie Sie bereits wissen, sogar Elemente 86,5% der Lithosphäre aus.

Die häufigsten Elemente werden Makronährstoffe genannt.

Elemente, deren Gehalt Hundertstel Prozent oder weniger beträgt, werden als Spurenelemente bezeichnet. Dieses Konzept ist relativ, da ein bestimmtes Element in einer Umgebung ein Spurenelement sein kann und in einer anderen als einfach, d. Makroelemente (Zum Beispiel ist Al in Organismen ein Mikroelement und in der Lithosphäre - ein Makroelement, Eisen in Böden ein Makroelement und in lebenden Organismen - ein Mikroelement).

Der Begriff "clarke" wird verwendet, um den Wert des Inhalts eines bestimmten Elements in einer bestimmten Umgebung anzugeben. Dieser Begriff ist mit dem Namen F.U. Clark, ein US-amerikanischer Geochemiker, der als erster die durchschnittlichen Gehalte an chemischen Elementen in verschiedenen Gesteinsarten und in der Lithosphäre auf der Grundlage von umfangreichem Analysematerial berechnete. In Erinnerung an seinen Beitrag A.E. Fersman schlug 1924 vor, den durchschnittlichen Gehalt eines bestimmten Elements in einer bestimmten materiellen Umgebung als Clarke dieses chemischen Elements zu bezeichnen. Die Maßeinheit für die Clarke ist g / t (da es umständlich ist, bei niedrigen Clarke-Werten vieler Elemente Prozentwerte zu verwenden).

Die meisten herausfordernde Aufgabe ist die Definition von Clarke für die gesamte Lithosphäre, da ihre Struktur sehr stark ist.

Im Inneren von Gesteinen werden Silikate in sauer und basisch unterteilt.

Im Sauren sind die Konzentrationen von Li, Be, Rb, TR, Ba, Tl, Th, U, Ta relativ erhöht.

Die wichtigsten sind Cr, Sc, Ni, V, Co, Pt.

Geben wir die Reihenfolge der Clarks verschiedene Elemente nach V. F. Barabanow:

Mehr als 10.000 ppm - O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

1000-10.000 - Mn, 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.

Nach dieser Abstufung werden Elemente mit einem Gehalt von mehr als 1000 g / t als Makronährstoffe eingestuft. Diejenigen mit unteren Clarkes sind Spurenelemente.

Für ein korrektes Verständnis der Gesetze der Wanderung chemischer Elemente ist die Darstellung von Clarkes zweifellos notwendig. Die unterschiedliche Prävalenz von Elementen in der Natur hat für viele von ihnen unweigerlich das Vorhandensein signifikanter Unterschiede in ihrem Verhalten unter Laborbedingungen und in der Natur zur Folge. Mit abnehmender Clarke nimmt die aktive Konzentration des Elements ab, und es wird unmöglich, dass eine unabhängige feste Phase aus wässrige Lösungen und andere Wege zur Bildung unabhängiger Mineralarten. Daher hängt die Fähigkeit zur unabhängigen Mineralbildung nicht nur von den chemischen Eigenschaften des Elements ab, sondern auch von seiner Clarke.

Beispiele: S und Se sind chemisch vollständige Analoga, und ihr Verhalten in natürlichen Prozessen ist unterschiedlich. S ist ein Schlüsselelement in vielen natürlichen Prozessen. Schwefelwasserstoff spielt eine wichtige Rolle bei Chemische Prozesse in Bodensedimenten und in den Tiefen der Erdkruste, bei der Bildung von Ablagerungen einer Reihe von Metallen. Schwefel bildet eigenständige Mineralien (Sulfide, Sulfate). Selenwasserstoff spielt in natürlichen Prozessen keine wesentliche Rolle. Selen wird als Verunreinigung in Mineralien dispergiert, die von anderen Elementen gebildet werden. Die Unterschiede zwischen K und Cs, Si und Ge sind ähnlich.

Einer der wichtigsten Unterschiede zwischen Geochemie und Chemie besteht darin, dass die Geochemie nur die chemischen Wechselwirkungen berücksichtigt, die unter bestimmten natürlichen Bedingungen auftreten. Darüber hinaus ist die Angabe von Clarkes (zumindest deren Ordnungen) in diesem Sinne eine primäre Voraussetzung für alle geochemischen Konstruktionen.

Es existieren, und sogar recht weit verbreitet, unabhängige Mineralphasen einer Reihe von Elementen mit niedrigen Clarken. Der Grund dafür ist, dass es Mechanismen in der Natur gibt, die es ermöglichen, die Bildung erhöhter Konzentrationen bestimmter Elemente zu gewährleisten, wodurch ihr Gehalt in einigen Bereichen um ein Vielfaches höher sein kann als bei Clarke. Daher muss zusätzlich zum Clarke des Elements der Wert seiner Konzentration im Vergleich zum Clarke-Gehalt berücksichtigt werden.

Die Clark-Konzentration ist das Verhältnis des Gehalts eines chemischen Elements in einem bestimmten spezifischen Naturstoffaggregat ( Felsen usw.) zu seinem Clark.

Beispiele für Konzentrationsfaktoren einiger chemischer Elemente in ihren Erzvorkommen: Al - 3,7; Mn 350; Cu - 140; Sn - 250; Zn - 500; Au - 2000.

Auf dieser Grundlage werden die Elemente mit niedrigen Clarkes in zwei Ihnen bereits bekannte qualitativ unterschiedliche Gruppen unterteilt. Diejenigen, deren Verteilung nicht durch hohe CC-Werte gekennzeichnet ist, werden genannt verstreut(Rb, Ga, Re, Cd usw.). Kann erhöhte Konzentrationen mit hohen CC-Werten bilden - Selten(Sn, Be usw.).

Unterschiede in den erreichten CC-Werten bestimmen die unterschiedliche Rolle bestimmter Elemente in der Geschichte der materiellen und technischen Aktivität der Menschheit (seit der Antike die bekannten Metalle mit niedrigen Clarken Au, Cu, Sn, Pb, Hg, Ag .. . - und häufiger Al, Zr ...).

Isomorphie spielt eine wichtige Rolle bei den Prozessen der Konzentration und Verteilung von Elementen in der Erdkruste - die Eigenschaft von Elementen, sich in der Struktur eines Minerals gegenseitig zu ersetzen. Isomorphismus ist die Fähigkeit chemischer Elemente mit ähnlichen Eigenschaften, sich in variablen Mengen in Kristallgittern gegenseitig zu ersetzen. Natürlich ist es nicht nur für Mikroelemente charakteristisch. Aber gerade für sie, besonders für die verstreuten Elemente, kommt ihm als Hauptfaktor der Regelmäßigkeit ihrer Verteilung eine führende Bedeutung zu. Unterscheiden Sie zwischen perfektem Isomorphismus – wenn austauschbare Elemente sich in jedem Verhältnis (nur durch die Verhältnisse der Inhalte dieser Elemente im System begrenzt) ersetzen können) und unvollkommen – wenn eine Substitution nur bis zu bestimmten Grenzen möglich ist. Je näher die chemischen Eigenschaften sind, desto perfekter ist natürlich der Isomorphismus.

Unterscheiden Sie zwischen Isomorphismus isovalent und heterovalent.

Die Gemeinsamkeit der Art der chemischen Bindung nennen Chemiker den Grad der Ionizität – Kovalenz. Beispiel: Chloride und Sulfide sind nicht isomorph und Sulfate mit Manganaten sind isomorph.

Der Mechanismus des isovalenten Isomorphismus. Einheitlichkeit der chemischen Formel der gebildeten Verbindungen und des gebildeten Kristallgitters. Das heißt, wenn Rubidium potentiell in der Lage ist, Verbindungen mit den gleichen Elementen wie Kalium zu bilden, und die Kristallstruktur solcher Verbindungen vom gleichen Typ ist, dann sind Rubidiumatome in der Lage, Kaliumatome in seinen Verbindungen zu ersetzen.

Die Aufteilung chemischer Elemente in Makro- und Mikroelemente und letztere in seltene und verstreute Elemente ist von großer Bedeutung, da in der Natur nicht alle chemischen Elemente eigenständige Verbindungen bilden. Dies ist hauptsächlich bei Elementen mit hohem Clarke-Anteil oder mit niedrigen, aber lokal hohen Konzentrationen (dh selten) inhärent.

Verstreut und überall (nur in unterschiedlichen Konzentrationen) in der Natur zu sein, ist eine Eigenschaft aller chemischen Elemente. Diese Tatsache wurde zuerst von V.I. Vernadsky, und er erhielt den Namen von Vernadskys Gesetz der Dispersion chemischer Elemente. Einige der Elemente können jedoch neben der verstreuten Form des Vorhandenseins in der Natur in einer anderen Form vorhanden sein - in Form von chemischen Verbindungen. Und Elemente mit geringen Konzentrationen liegen nur in dispergierter Form vor.

Der Mechanismus des heterovalenten Isomorphismus etwas komplizierter. Erstmals machte er Ende des 19. Jahrhunderts auf das Vorhandensein dieser Art von Isomorphie aufmerksam. G. Chermak. Er bewies, dass sehr komplexe chemische Formeln, die für die meisten Mineralverbindungen der Silikatklasse erhalten werden, genau auf heterovalenten Isomorphismus zurückzuführen sind, wenn ganze Gruppen von Atomen sich gegenseitig ersetzen. Dieser Isomorphismus ist sehr typisch für Silikatverbindungen.

Weitere Möglichkeiten zum Auffinden verstreuter Atome von Elementen in der Erdkruste sind deren Lokalisierung in Defekten des Kristallgitters, in seinen Hohlräumen sowie im sorbierten Zustand auf der Oberfläche anderer, auch kolloidaler Partikel.