Geografija. Pilnas vadovas, skirtas pasiruošti egzaminui. Pagrindinės biosferos terpės: atmosfera, hidrosfera, litosfera (dirvožemis)

Autonominė aukštojo mokslo institucija profesinis išsilavinimas

Leningradskis Valstijos universitetas juos. A. S. Puškinas

ATASKAITA

šia tema:

Litosferos, hidrosferos ir atmosferos sąveika.

filologijos fakultetas, 1 kursas

Vadovas: Biologijos mokslų daktaras,

Profesorius Fiodoras Efimovičius Iljinas.

Sankt Peterburgas-Puškinas

1. Įvadas.

2. Biosferos komponentai.

3. Atmosferos, litosferos ir hidrosferos sąveika.

4. Išvada.

5. Šaltiniai.

Įvadas.

Aplinka - būtina sąlyga visuomenės gyvenimą ir veiklą. Ji tarnauja kaip jo buveinė, svarbiausias išteklių šaltinis, daro didelę įtaką dvasiniam žmonių pasauliui.

Natūrali aplinka visada buvo žmogaus egzistavimo šaltinis. Tačiau žmogaus ir gamtos sąveika įvairiose istorinėse epochose pasikeitė, o hidrosferą, atmosferą ir litosferą jungiantys procesai yra pastovūs.

V.V.Dokuchajevas, atradęs įstatymą geografinis zonavimas, pažymėjo, kad gamtoje šeši natūralūs komponentai harmoningai sąveikauja tarpusavyje: litosferos žemės pluta, atmosferos oras, hidrosferos vanduo, biosferos flora ir fauna, taip pat dirvožemis nuolat keičiasi medžiaga ir energija.

Trys sudedamosios biosferos dalys - hidrosfera, atmosfera ir litosfera - yra glaudžiai susijusios viena su kita ir sudaro vieną funkcinę sistemą.

Biosferos komponentai.

Biosfera(iš graikų bios - gyvybė; sphaire - kamuolys) - Žemės apvalkalas, kurio sudėtį, struktūrą ir energiją lemia bendra gyvų organizmų veikla.

Biosfera apima viršutinę žemės plutos dalį (dirvožemį, pirminę uolieną), vandens telkinių rinkinį (hidrosferą) ir apatinę atmosferos dalį (troposfera ir iš dalies stratosfera) (1 pav.). Gyvenimo sferos ribas lemia sąlygos, būtinos organizmų egzistavimui. Viršutinę gyvenimo ribą riboja intensyvi ultravioletinių spindulių koncentracija, žemas atmosferos slėgis ir žema temperatūra. Kritinių ekologinių sąlygų zonoje 20 km aukštyje gyvena tik žemesni organizmai - bakterijų ir grybų sporos. Aukšta žemės plutos žarnyno temperatūra (virš 100 ° C) riboja apatinę gyvenimo ribą. Anaerobiniai mikroorganizmai randami 3 km gylyje.

Biosfera apima hidrosferos, atmosferos ir litosferos dalis.

Hidrosfera- vienas iš Žemės kriauklių. Jis sujungia visus laisvus vandenis (įskaitant Pasaulio vandenyną, sausumos vandenis (upes, ežerus, pelkes, ledynus), požeminį vandenį), kurie gali judėti veikiami saulės energija ir traukos jėgos, pereiti iš vienos būsenos į kitą. Hidrosfera yra glaudžiai susijusi su kitais Žemės apvalkalais - atmosfera ir litosfera.

Beveik visa vandenilio ir deguonies masė yra sutelkta hidrosferoje, taip pat natris, kalis, magnis, boras, siera, chloras ir bromas, kurių junginiai lengvai tirpsta natūraliuose vandenyse; 88% visos biosferos anglies masės ištirpsta hidrosferos vandenyse. Vandenyje ištirpusių medžiagų buvimas yra viena iš gyvų būtybių egzistavimo sąlygų.

Hidrosferos plotas yra 70,8% Žemės rutulio paviršiaus. Paviršinių vandenų dalis hidrosferoje yra labai maža, tačiau jie pasižymi išskirtine veikla (jie keičiasi vidutiniškai kas 11 dienų), ir tai yra beveik visų gėlo vandens šaltinių sausumoje susidarymo pradžia. Kiekis šviežio vandens sudaro 2,5% viso vandens, beveik du trečdaliai šio vandens yra Antarktidos, Grenlandijos, poliarinių salų, ledo ir ledkalnių, kalnų viršūnių ledynuose. Požeminis vanduo yra skirtingo gylio (iki 200 m ir daugiau); gilūs požeminiai vandeningieji sluoksniai yra mineralizuoti, o kartais ir druskingi. Be vandens pačioje hidrosferoje, vandens garų atmosferoje, požeminio vandens dirvožemyje ir žemės pluta gyvuose organizmuose yra biologinio vandens. Bendra gyvosios medžiagos masė biosferoje yra 1400 milijardų tonų, biologinio vandens masė yra 80% arba 1120 milijardų tonų.

Vyraujanti hidrosferos vandenų dalis yra sutelkta Pasaulio vandenyne, kuris yra pagrindinė vandens ciklo uždarymo grandis gamtoje. Jis išleidžia didžiąją dalį išgarintos drėgmės į atmosferą.

Žemės litosfera susideda iš dviejų sluoksnių: žemės plutos ir viršutinės mantijos dalies. Žemės pluta yra viršutinis kietas Žemės apvalkalas. Pluta nėra unikalus darinys, būdingas tik Žemei, nes yra daugumoje sausumos planetų, Žemės palydovas - Mėnulis ir milžiniškų planetų palydovai: Jupiteris, Saturnas, Uranas ir Neptūnas. Tačiau tik Žemėje yra dviejų tipų pluta: vandenyno ir žemyninė.

Vandenyno žemės pluta susideda iš trijų sluoksnių: viršutinės nuosėdos, tarpinio bazalto ir apatinio gabroserpentinito, kuris dar visai neseniai buvo įtrauktas į bazaltą. Jo storis svyruoja nuo 2 km vandenyno vidurio keterų zonose iki 130 km subdukcijos zonose, kur vandenyno pluta nugrimzta į mantiją.

Nuosėdų sluoksnį sudaro smėlis, gyvūnų liekanos ir nusodinti mineralai. Jo pagrindą dažnai dengia plonos metalą turinčios nuosėdos, kurios neišlaikomos streiko metu, o vyrauja geležies oksidai.

Viršutinėje dalyje esantį bazalto sluoksnį sudaro tooleitinės bazalto lavos, kurios dėl būdingos formos dar vadinamos pagalvinėmis. Jis eksponuojamas daugelyje vietų greta vandenyno vidurio keterų.

Gabbro-serpentinito sluoksnis yra tiesiai virš viršutinės mantijos.

Kontinentinė pluta, kaip rodo pavadinimas, slypi Žemės žemynuose ir didelėse salose. Kaip ir vandenyno žemyninė pluta, ji susideda iš trijų sluoksnių: viršutinės nuosėdų, vidurinio granito ir apatinio bazaltinio. Šio tipo žemės plutos storis po jaunais kalnais siekia 75 km, po lygumomis-nuo 35 iki 45 km, o po salos lankais sumažėja iki 20–25 km.

Žemyninės plutos nuosėdinį sluoksnį sudaro molio nuosėdos ir seklių jūros baseinų karbonatai.

Granito žemės plutos sluoksnis susidaro dėl magmos įsiskverbimo į žemės plutos įtrūkimus. Susideda iš silicio dioksido, aliuminio ir kitų mineralų. 15-20 km gylyje dažnai nubrėžiama Konrado siena, kuri atskiria granito ir bazalto sluoksnius.

Bazalto sluoksnis susidaro, kai pagrindinė (bazalto) lava išsiveržia ant žemės paviršiaus plokštumos magmatizmo zonose. Bazaltas yra sunkesnis už granitą, jame yra daugiau geležies, magnio ir kalcio.

Apskaičiuota, kad bendra žemės plutos masė yra 2,8 × 1019 tonų, o tai yra tik 0,473% visos Žemės planetos masės.

Sluoksnis po žemės pluta vadinamas mantija. Žemiau žemės plutos nuo viršutinės mantijos skiria Mohorovičiaus arba Moho siena, kurią 1909 m. Nustatė kroatų geofizikas ir seismologas Andrejus Mohorovičius.

Mantija yra padalintas Golitsyno sluoksniu į viršutinį ir apatinį, tarp kurių riba eina maždaug 670 km gylyje. Viršutinėje mantijoje išskiriama astenosfera - lamelinis sluoksnis, kurio viduje mažėja seisminių bangų greitis.

Žemės litosfera yra padalinta į platformas. Platformos yra palyginti stabilios žemės plutos sritys. Jie atsiranda anksčiau egzistavusių didelio judrumo raukšlių struktūrų vietoje, susidarančių uždarius geosinklinines sistemas, jas nuosekliai transformuojant į tektoniškai stabilias sritis.

Litosferos platformos patiria vertikalius svyravimo judesius: kyla arba krinta. Su tokiais judėjimais siejami ne kartą per visą geologinę Žemės istoriją pasitaikę jūros pažeidimai ir regresijos.

Vidurinėje Azijoje Vidurinės Azijos kalnų juostų formavimasis siejamas su naujausiais tektoniniais platformų judesiais: Tien Šanio, Altajaus, Sajano ir kt. Tokie kalnai vadinami atgaivintais (epiplatforminiai arba epiplatforminiai orogeniniai diržai arba antriniai orogenai). Jie susidaro orrogeninės epochos metu vietovėse, esančiose šalia geosinklinių diržų.

Atmosfera- dujinis apvalkalas, supantis Žemės planetą, vieną iš geosferų. Jo vidinis paviršius dengia hidrosferą ir iš dalies žemės plutą, išorinis ribojasi su beveik kosmoso kosmine žeme. Atmosfera laikoma ta sritis aplink Žemę, kurioje dujinė terpė sukasi kartu su visa Žemė; turint tokį apibrėžimą, atmosfera į tarpplanetinę erdvę pereina palaipsniui, egzosferoje, prasidedančioje maždaug 1000 km aukštyje nuo Žemės paviršiaus, atmosferos ribą taip pat galima tradiciškai nubrėžti 1300 km aukštyje.

Žemės atmosfera atsirado dėl dviejų procesų: kosminių kūnų medžiagos išgarinimo, kai jie patenka į Žemę, ir dujų išsiskyrimo ugnikalnių išsiveržimų metu (degazavimas) žemės mantija). Išsiskleidus vandenynams ir atsiradus biosferai, atmosfera pasikeitė dėl dujų mainų su vandeniu, augalais, gyvūnais ir jų skilimo produktais dirvožemyje ir pelkėse.

Šiuo metu Žemės atmosferą daugiausia sudaro dujos ir įvairios priemaišos (dulkės, vandens lašeliai, ledo kristalai, jūros druskos, degimo produktai). Dujų, sudarančių atmosferą, koncentracija yra praktiškai pastovi, išskyrus vandenį (H2O) ir anglies dioksidą (CO2).

Atmosferos sluoksniai: 1 troposfera, 2 tropopauzė, 3 stratosfera, 4 stratopauzė, 5 mezosfera, 6 mezopauzė, 7 termosfera, 8 termopauzė

Ozono sluoksnis yra stratosferos dalis 12–50 km aukštyje (atogrąžų platumose 25–30 km, vidutinio klimato platumose 20–25, polinėse platumose 15-20), didelis turinys ozonas, susidaręs dėl saulės ultravioletinės spinduliuotės poveikio molekuliniam deguoniui (O2). Tuo pačiu metu su didžiausiu intensyvumu, būtent dėl ​​deguonies disociacijos procesų, kurių atomai vėliau sudaro ozoną (O3), absorbuojama artima (matomai šviesai) saulės spektro ultravioletinių spindulių dalis. . Be to, dėl ozono disociacijos veikiant ultravioletinei spinduliuotei absorbuojama pati standžiausia jo dalis.

Skirtukas 1. Žemės apvalkalas

vardas	ATMOSFERA	HIDROSFERA	BIOSFERA
apibūdinimas	Oro gaubtas, kurio apatinės ribos eina palei hidrosferos ir litosferos paviršių, o viršutinė - maždaug 1000 km atstumu. Tai apima jonosferą, stratosferą ir troposferą.	Užima 71% Žemės paviršiaus. Vidutinis druskingumas yra 35 g / l, temperatūra svyruoja nuo 3-32 ° С. Saulės spinduliai prasiskverbia iki 200 m gylio, o ultravioletiniai - iki 800 m.	Apima visus gyvus organizmus, gyvenančius atmosferoje, hidrosferoje ir litosferoje.
vardas	LITOSFERA	PIROSFERA	CENTROSFERA
apibūdinimas	Kietas, akmeninis apvalkalas, 5-80 km aukščio.	Ugnies apvalkalas, esantis tiesiai po litosfera.	Jie taip pat vadina Žemės šerdį. Jis yra 1800 km gylyje. Susideda iš metalų: geležies (Fe), nikelio (Ni).

Apibrėžimas.Litosfera - tai kietas Žemės apvalkalas, susidedantis iš žemės plutos ir viršutinio sluoksnio - mantijos. Jo storis skiriasi, pavyzdžiui, žemynuose - nuo 40-80 km, o po jūromis ir vandenynais - 5-10 km. Žemės plutos sudėtį sudaro aštuoni elementai (2 lentelė, 2-9 pav.).

Skirtukas 2. Žemės plutos sudėtis

vardas	Vaizdas	vardas	Vaizdas
Deguonis (O 2)	Ryžiai. 2. Deguonis ()	Geležis (Fe)
Silicis (Si)		Magnis (Mg)
Vandenilis (H 2)		Kalcis (Ca)
Aliuminis (Al)	Ryžiai. 5. Aliuminis ()	Natris (Na)

Žemės litosfera yra nevienalytė. Daugelis mokslininkų mano, kad giliavandeniai lūžiai ją padalija į atskirus gabalus - plokštes. Šios plokštės nuolat juda. Dėl suminkštėjusio mantijos sluoksnio šis judesys žmogui nepastebimas, nes jis vyksta labai lėtai. Tačiau kai plokštės susiduria, įvyksta žemės drebėjimai, gali susidaryti ugnikalniai, kalnynai... Apskritai, bendras Žemės sausumos plotas yra 148 milijonai km 2, iš kurių 133 milijonai km 2 yra tinkami gyventi.

Apibrėžimas.Dirvožemis- Tai yra aukščiausias derlingas žemės sluoksnis, kuris yra daugelio gyvų organizmų buveinė. Dirvožemis yra jungtis tarp vandens, vandens ir atmosferos. Litosfera yra būtina augalams, grybeliams, gyvūnams ir žmonėms, todėl labai svarbu ją saugoti. Panagrinėkime pagrindinius litosferos taršos šaltinius (3 lentelė, 10-14 pav.).

Skirtukas 3. Litosferos taršos šaltiniai

	apibūdinimas	Vaizdas
	Gyvenamieji pastatai ir komunalinės paslaugos, iš kurių yra daug statybinių atliekų, maisto atliekų.	Ryžiai. 10. Šiukšlės, atliekos ()
	Neigiamą poveikį taip pat daro pramonės įmonės nes jų skystos, kietos ir dujinės atliekos patenka į litosferą.	Ryžiai. 11. Pramonės atliekos ()
	Poveikis Žemdirbystė, išreiškiama tarša biologinėmis atliekomis ir pesticidais.	Ryžiai. 12. Žemės ūkio atliekos ()
	Radioaktyviosios atliekos, dėl Černobylio katastrofos radioaktyviųjų medžiagų išsiskyrimo ir pusinės eliminacijos periodo produktai neigiamai veikia bet kurį gyvą organizmą.	Ryžiai. 13. Radioaktyviosios atliekos ()
	Eismo dūmai, išsiskiriančios iš transporto, kurios nusėda dirvožemyje ir patenka į medžiagų apytaką.	Ryžiai. 14. Išmetamosios dujos ()

Išmetamosiose dujose yra daug sunkiųjų metalų. Taigi, mokslininkai tai apskaičiavo didžiausias skaičius sunkieji metalai patenka į tuos dirvožemius, kurie yra arti greitkeliai, juose sunkiųjų metalų koncentracija gali būti 30 kartų didesnė už normą. Sunkiųjų metalų pavyzdžiai: švinas (Pb), varis (Cu), kadmis (Cd).

Kiekvienas turėtų suprasti, kaip svarbu, kad gyvenamoji aplinka būtų kuo švaresnė. Šiuo tikslu daugelis mokslininkų kuria kovos su teršalais metodus (4 lentelė).

Skirtukas 4. Teršalų kontrolės metodai

	Metodo charakteristika
	Leidžiamų sąvartynų organizavimas, kurie užima didžiulius plotus, o ant jų esančias atliekas reikia ilgai apdoroti, dalyvaujant mikroorganizmams ir deguoniui. Atitinkamai kenksmingos toksiškos medžiagos patenka į Žemės atmosferą. Tai taip pat lemia graužikų ir vabzdžių, kurie yra ligų nešiotojai, dauginimąsi.
	Efektyvesnis būdas yra deginimo įrenginių organizavimas, nors deginant atliekas, į Žemės atmosferą patenka ir toksinų. Jie bandė juos išvalyti vandeniu, bet tada šios medžiagos patenka į hidrosferą.
	Geriausias metodas yra atliekų perdirbimo gamyklų organizavimas, o dalis atliekų perdirbama į kompostą, kuris gali būti naudojamas žemės ūkyje. Kai kurias nekompostuojamas medžiagas galima perdirbti. Pavyzdžiai: plastikas, stiklas.

Taigi atliekų šalinimas yra visos žmonijos problema: tiek atskirų valstybių, tiek kiekvieno žmogaus.

Apibrėžimas.Hidrosfera - vandens apvalkalasŽemė (1 schema).

Schema 1. Hidrosferos sudėtis

95,98% - jūros ir vandenynai;

2% - ledynai;

2% - požeminis vanduo;

0,02% - sausumos vanduo: upės, ežerai, pelkės.

Hidrosfera vaidina lemiamą vaidmenį planetos gyvenime. Jis kaupia šilumą ir paskirsto ją visiems žemynams. Taip pat iš Pasaulio vandenyno paviršiaus susidaro dujiniai vandens garai, kurie vėliau kartu su krituliais iškrenta į sausumą. Taigi hidrosfera sąveikauja su atmosfera, sudarydama debesis ir su litosfera, krinta kartu su krituliais ant žemės.

Vanduo- unikali medžiaga, be kurios negali išsiversti nė vienas organizmas, nes ji dalyvauja visuose medžiagų apykaitos procesuose. Vanduo žemėje gali būti skirtingų agregacijos būsenų.

Kadaise būtent vandenyje gimė pirmieji gyvi organizmai. Ir net šiandien visi gyvi organizmai yra glaudžiai susiję su vandeniu.

Gamintojai ir pramonės įmonės stengiasi susitelkti arti vandens telkinių: upių ar didelių ežerų. V šiuolaikinis pasaulis vanduo yra pagrindinis veiksnys, lemiantis gamybą, ir dažnai joje dalyvauja.

Hidrosferos svarbą vargu ar galima pervertinti, ypač dabar, kai vandens tiekimo ir vandens suvartojimo augimo tempas didėja kiekvieną dieną. Daugelis valstijų neturi geriamas vanduo reikiamu kiekiu, todėl mūsų užduotis yra išlaikyti švarų vandenį.

Panagrinėkime pagrindinius hidrosferos taršos šaltinius (5 lentelė).

Skirtukas 5. Hidrosferos taršos šaltiniai

Skirtukas 6. Švaraus vandens išsaugojimo priemonės

Šiandienai žmogiškasis faktorius yra pagrindinė įtaka gamtai, visiems be išimties gyviesiems organizmams. Tačiau neturime pamiršti, kad biosfera gali apsieiti be mūsų, bet mes negalime be jos gyventi. Turime išmokti gyventi harmonijoje su gamta, o tam turime ugdyti ekologinį mąstymą.

Kita pamoka bus skirta priemonėms, kurių imamasi siekiant išsaugoti gyvybę Žemėje.

Bibliografija

1. Melchakovas L.F., Skatnik M.N., Gamtos mokslas: vadovėlis. už 3, 5 kl. trečiadienis shk - 8 -asis leidimas. - M.: Švietimas, 1992.- 240 p.: Iliustr.
2. Pakulova V. M., Ivanova N. V. Gamta: negyva ir gyva 5. - M.: Bustard.
3. Eskovas K.Yu. ir kiti / red. Vakhrusheva A.A. Gamtos mokslas 5. - M.: Balass.

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

Namų darbai

1. Melchakovas L.F., Skatnik M.N., Gamtos mokslas: vadovėlis. už 3, 5 kl. trečiadienis shk - 8 -asis leidimas. - M.: Švietimas, 1992. - p. 233, užduoties klausimai. 13.
2. Pasakykite mums, ką žinote apie litosferos teršalų valdymo praktiką.
3. Papasakokite apie švarios hidrosferos išsaugojimo būdus.
4. * Paruoškite santrauką

Labai svarbus biosferos vystymuisi hidrosfera(kilęs iš graikų kalbos žodžių hydor - vanduo ir sfarija - sfera). Tai yra nepertraukiamas Žemės vandens apvalkalas, jis užima 70 proc. žemės paviršiaus ir yra tarp atmosferos ir kietos žemės plutos (litosferos) ir yra vandenynų, jūrų ir sausumos paviršinių vandenų rinkinys. Be to, hidrosferos sudėtis taip pat apima Arkties ir Antarkties požeminį vandenį, ledą ir sniegą, taip pat atmosferos vandenį ir gyvų organizmų vandenį. Didžioji dalis hidrosferos vandens yra sutelkta jūrose ir vandenynuose, antrąją vietą pagal vandens masių tūrį užima požeminis vanduo, trečią vietą užima Arkties ir Antarkties regionų ledas ir sniegas. Paviršiaus vanduo sausumos, atmosferos ir biologiškai surišti vandenys sudaro procentą viso hidrosferos vandens tūrio.

Hidrosferos cheminė sudėtis artėja prie vidutinės cheminės jūros vandens sudėties.

Žemė yra unikali, nes joje yra daug skysto vandens, kuris vaidina labai svarbų vaidmenį formuojant kitas planetos ypatybes. Svarbiausias iš jų yra gyvenimo gausa. Hidrosfera yra būtina biosferos egzistavimui, nes gyvybė atsirado hidrosferoje, o daugumą augalų ir gyvūnų sudaro vanduo.

Hidrosferos vaidmuo yra puikus išlaikant santykinai nepakitusį klimatą, kuris leido gyvybei daugintis daugiau nei tris milijardus metų. Iškastinės gyvūnų, augalų ir mikroorganizmų liekanos rodo, kad ankstyvuoju ikikambriumi atsiradęs gyvenimas nebuvo nutrauktas ir vystėsi didėjančios įvairovės ir tobulėjimo keliu.

Gyvenimui reikalinga temperatūra nuo 0 iki 100 o C (skystos vandens fazės ribos), o tai reiškia, kad temperatūra beveik visą planetos istoriją buvo gana pastovi.

Didžiausioje hidrosferos dalyje - okeanosferoje - išskiriamos trys sritys. Paviršiniame sluoksnyje (iki 100 m gylio) yra pakankamai šviesos fotosintezei, čia gali gyventi žali augalai; vandens druskingumas skiriasi priklausomai nuo vietovės. Batikinė zona (nuo 100 iki 1500 m), kur šviesa prasiskverbia tik į viršutinius horizontus, išsiskiria silpnu mechaniniu vandens judėjimu ir pastoviu druskingumu. Duobės plote (giliau nei 1500 m) nėra saulės spindulių... Jo temperatūra neviršija 4 ° C; nėra augalų organizmų, tačiau gyvūnai yra plačiai paplitę iki giliausių depresijų.

Paviršiniai vandenys, užimantys palyginti nedidelę visos hidrosferos masės dalį, vis dėlto vaidina svarbų vaidmenį vystant biosferą, nes yra pagrindinis vandens tiekimo, drėkinimo ir laistymo šaltinis. Hidrosferos vandenys nuolat sąveikauja su atmosfera, žemės pluta (litosfera). Šių vandenų sąveika ir abipusis perėjimas iš vienos rūšies į kitą sudaro sudėtingą vandens ciklą biosferoje.

Natūralūs vandenys yra suskirstyti į paviršinius ir požeminius. Tuo pačiu metu natūralus vanduo yra sudėtinga, nuolat kintanti sistema, kurioje yra mineralinių ir organinių medžiagų, suspenduotų, koloidinių ir tikrai ištirpusių, taip pat dujų. Sustingusios būklės natūraliuose vandenyse yra molio, smėlio, gipso ir kalkių dalelių, koloidinėse - įvairios organinės kilmės medžiagos, silicio rūgštis, geležies hidroksidas ir kitos, tikrai ištirpusios yra daugiausia mineralinės druskos, praturtinančios vandenį jonais, ištirpusių dujų pavidalu - anglies dioksidas, vandenilio sulfidas, metanas.

Paviršiniams vandenims būdingas didelis netirpių medžiagų, ypač organinių junginių, kiekis. Be smėlio ir molio dalelių, juose yra loso, dumblo medžiagų, įvairių karbonato junginių, aliuminio, mangano ir geležies hidroksidų, didelės molekulinės koncentracijos huminės kilmės organinių priemaišų, kartais organinių mineralų kompleksų, planktono ir kt. suspenduotų dalelių skiriasi nuo koloidinių iki šiurkščiai disperguotų dalelių. Suspensuotų kietųjų dalelių kiekis paviršinio vandens šaltiniuose svyruoja nuo kelių vienetų iki dešimčių tūkstančių mg / l.

Požeminis vanduo, priešingai nei paviršinis, išsiskiria nedideliu organinių medžiagų kiekiu ir dideliu mineralinių druskų kiekiu, o kartais ir ištirpusiais dujomis (H 2 S, CO 2, CH 4). Esant hidrauliniam ryšiui tarp paviršinio ir požeminio vandens, pastarieji pasižymi padidėjusiu oksidavimusi. Tarp požeminio vandens gylio ir jo mineralizacijos laipsnio yra tiesioginis ryšys. Požeminis vanduo dažnai pasižymi dideliu kietumu ir dideliu geležies, mangano ir fluoro kiekiu.

1.5. Litosfera, jos sudėtis ir struktūra

Litosfera(kilęs iš graikų kalbos žodžių lithos - akmuo ir sfarija - sfera) - išorinė kieto Žemės apvalkalo sfera, turinti didelę jėgą, be aiškios ribos pereinanti į pagrindinį sluoksnį - astenosferą (iš graikų astenų - silpna) ). Astenosferos medžiaga gali klampiai arba plastiškai tekėti. Matyt, astenosferoje vyksta procesai, dėl kurių dideli žemės plutos plotai juda horizontaliai ir vertikaliai. Litosferos storis svyruoja nuo 50 iki 200 km. Viršutinė litosferos dalis sudaro žemės plutą, o apatinė - viršutinę Žemės apvalkalo dalį. Riba tarp šių litosferos dalių nustatoma šokinėjant išilginių ir skersinių elastinių seisminių bangų sklidimo greičio kitimui (vadinamoji Mohorovičiaus riba arba paviršius M).

Žemės pluta paprastai suprantama kaip Žemės sialitas (daugiausia sudarytas iš silicio dioksido ir aliuminio), kurio vidutinis tankis yra apie 2,7 g / cm 3. Žemės pluta, kuri, priešingai nei hidrosfera, yra ištisinis mūsų planetos apvalkalas, pasižymi horizontaliu ir vertikaliu nevienalytiškumu. Remiantis geofiziniais duomenimis apie žemės plutos medžiagos tankio pokyčius iš viršaus į apačią, išskiriami šie sluoksniai: nuosėdos, granitas, bazaltas. Jų vidutinis tankis yra 1,8-2,5; 2,5-2,75; Atitinkamai 2,75-3,0 g / cm 3. Vidutinis žievės pagrindo medžiagos tankis yra 3,1-3,3 g / cm 3.

Nuosėdinis sluoksnis daugiausia sudarytas iš nepakitusių arba šiek tiek pakitusių nuosėdinių uolienų (molių, smiltainių, konglomeratų, kalkakmenių, dolomitų, gipso ir kt.), susidariusių Žemės paviršiuje dėl oro sąlygų pokyčių ir senų uolienų sunaikinimo, cheminių ir mechaninių kritulių iš vandens , gyvybinė organizmų veikla. Nuosėdų sluoksnio storis yra labai įvairus: kai kur jo nėra, kai kur jis pasiekia 15–25 km storį. Vidutinis jo storis žemynuose yra daug didesnis nei vandenynų. Bendras nuosėdų sluoksnio tūris yra maždaug 10% visos žemės plutos tūrio, o didžioji jo sudedamųjų uolienų dalis patenka į žemynus ir lentynas.

Granito sluoksnis daugiausia susideda iš granito grupės magminių uolienų (gausu silicio dioksido) ir metamorfinių uolienų, susidariusių stipriai keičiantis (daugiausia veikiant aukštai temperatūrai ir slėgiui) nuosėdinėms ir magminėms uolienoms. Jis dažnai patenka į žemės paviršių seniausių mūsų planetos sluoksnių vystymosi srityse. Sluoksnio storis kartais siekia 25–30 km.

Bazalto sluoksnis greičiausiai bus sudėtingas su pagrindiniais, t.y. palyginti prasta silicio dioksido, bazalto tipo uolienose ir metamorfinėse uolienose. Jo storis, kaip ir aukščiau esančių sluoksnių, yra nestabilus. Žemynuose jis siekia 30 km, o po vandenynu-nuo 2-3 iki 10-15 km.

Biosfera apima tik viršutinę žemės plutos dalį, o apatinė biosferos riba yra neaiški, neaiški, nes gyvų organizmų paplitimas nuo litosferos ribos su atmosfera ir hidrosfera smarkiai sumažėja. Ryški gyvybės migracija pastebima tik iki kelių dešimčių metrų gylio, tačiau mikroorganizmai su požeminiais vandenimis pasiekia daug didesnį gylį, maždaug 2-3 km. Yra pavieniai atvejai, kai naftos turinčiuose vandenyse ir naftoje, rastoje gręžiant iš maždaug 4,5 km gylio, randama mikroorganizmų. Sienos padėtis gali labai skirtis priklausomai nuo geologinė struktūra reljefas, hidrogeologinės sąlygos ir geoterminis gradientas. Geoterminis gradientas apibūdina žemės plutos uolienų temperatūros padidėjimą, gilėjant kas 100 m. Įvairiose vietose jis turi nevienodą vertę, paprastai nuo 0,5 iki 20 o C ir vidutiniškai yra apie 3 o C. Pagrindinis fizinis veiksnys temperatūra, kuri lemia mikroorganizmų veiklos žemės plutoje ribas. Didžioji dauguma mikroorganizmų negali atlaikyti ilgo buvimo 100 ° C temperatūroje, todėl apatinė biosferos riba laikoma gyliu, kuriame temperatūra yra artima 100 ° C. Iš tikrųjų gyvybės plitimas yra ribotas ne tik temperatūros sąlygos, bet ir kiti veiksniai, ir ne visada pasiekia ribą dėl temperatūros padidėjimo.

1.6. Dirvožemis: savybės, savybės

Pedosfera- sudėtingas, specifinis biogeninis žemės apvalkalas, esantis žemynų ir seklių jūrų bei ežerų vandenyse. Jis atlieka žemės geomembranos vaidmenį, panašų į gyvų organizmų biomembranų funkcijas. Tai savotiška Žemės oda, per kurią nuolat keičiasi materija ir energija tarp planetos geosferų - atmosferos, hidrosferos, litosferos ir gyvų biosferos organizmų. Dirvožemis - geomembrana - reguliuoja šį mainą, leisdamas kai kurioms medžiagoms ar energijos srautams praeiti, o kitus atspindėti, sulėtinti, sugerti.

Dirvožemis yra ypatingas natūralus darinys, turintis daugybę savybių, būdingų gyvai ir negyvai gamtai; susideda iš genetiškai susijusių horizontų (sudaro dirvožemio profilį), atsirandančius dėl litosferos paviršinių sluoksnių virsmo kartu veikiant vandeniui, orui ir organizmams; būdingas vaisingumas. Dėl sudėtingos biologinės ir cheminės sąveikos prie dirvožemio ir viršutiniai sluoksniai litosfera yra nuosėdinių uolienų susidarymas.

Dirvožemio apvalkalas susidarė dėl planetos geofizinių apvalkalų sąveikos; tai yra pirmapradžių uolienų ir organizmų apdorojimo produktas. Dirvožemyje išsivystė derlingumas, t.y. gebėjimas užauginti augalų derlių.

Klasikinio dirvožemio mokslo įkūrėjas V. V. Dokuchajevas pateikė tokį dirvožemio apibrėžimą: tai ypatingas gamtos istorinis kūnas, formuojantis viršutinį laisvą žemės plutos apvalkalą, susidariusį kartu veikiant fizinės-geografinės aplinkos elementams ir organizmus.

Dirvožemis vertikaliai nevienalytis. Tai horizontų kompleksas, besiskiriantis fizinėmis savybėmis, spalva, bendrąja išvaizda ir kt. Genetinių dirvožemio horizontų visuma sujungta į „dirvožemio profilio“ sąvoką.

Kiekvienas dirvožemis turi savo būdingą profilį, t.y. horizontų seka ir pobūdis. Genetiniai dirvožemio horizontai yra glaudžiai susiję ir yra cheminės ir fizinės sąveikos, kaupimosi, migracijos ir medžiagos diferenciacijos produktas formuojant dirvą. Šių horizontų skaičius, derinys, sunkumas ir savybės yra stabilūs ir būdingų bruožų tam tikrų tipų ir veislių dirvožemiams.

Dirvožemio profilio storis priklauso nuo dirvožemio susidarymo sąlygų ir nuo dirvožemio formavimo proceso trukmės. Taigi, poliariniame klimate, kur sąlygos nepalankios organizmų gyvybei, žema temperatūra, amžinasis įšalas, uždelstas fizinis ir cheminis uolienų oras, susidaro neišvystytas dirvožemis, kurio storis ne didesnis kaip 10–20 cm.

Karštame, drėgname atogrąžų klimate, kur padidėja organizmų gyvybinė veikla, o erozijos procesai nepašalina atmosferos ir dirvožemio susidarymo produktų, dirvožemio storis siekia dešimtis metrų. Taigi jis neapsiriboja ariamu sluoksniu, bet yra nulemtas sausumos klimato veiksnių transformacinės įtakos gylio, augalų šaknų sistemos ir dirvožemio faunos.

Dirvožemis turi specifinių fizinių savybių (kurių nėra uolienose): purumas, struktūra, vandens pralaidumas, vandens sulaikymo, vėdinimo ir absorbcijos pajėgumai. Dėl didelio išsisklaidymo dirvožemis gali absorbuoti įvairių rūšių jonus, dujas ir garus. Dėl specifinių fizinių dirvožemio savybių susidaro palankios sąlygos augalų šaknų sistemoms vystytis ir aukštesniems bei žemesniems organizmams kolonizuoti.

Svarbiausia cheminė dirvožemio savybė yra augalų, dirvožemio gyvūnų ir mikroorganizmų mirties produktas humuso profilio kaupimasis viršutiniame horizonte. Organinė humuso medžiaga yra dirvožemio mikroorganizmų gyvybinės veiklos materialinis pagrindas. Į humuso sudėtį įeina svarbiausi elementai, kurių junginiai yra būtini augalų mitybai: azotas, fosforas, kalis ir kt.

Dirvožemio drėgme yra įvairių dujų, ištirpusių druskų, maistinių medžiagų ir toksiškų medžiagų. Dirvožemio ore yra daugiau anglies dioksido, angliavandenilių ir vandens garų. Dirvožemis, priešingai nei uola, yra biogeninis. Viršutinė dirvožemio profilio dalis yra persmelkta šaknų sistemų masės, kurios nuolat auga, miršta, pūva, yra mikroorganizmų ir gyvūnų gyvenimo pagrindas. 1 grame humuso horizonto dirvožemio yra šimtai milijonų ir milijardų mikroorganizmų. Daugybė vabzdžių, besikasantys gyvūnai tankiai gyvena dirvožemyje ir, išnykę, yra organinių medžiagų šaltinis mikroorganizmų gyvybei. Dirvožemio bakterijos ir grybai aktyviai dalyvauja formuojant humines medžiagas, nespecifinius organinius junginius, specifinius fermentus, antibiotikus ir kartais toksinus.

Taigi dirvožemis yra daugiafazė polidispersinė sistema, susidedanti iš įvairaus dydžio mechaninių elementariųjų dalelių, mineralinių arba organinių, mikroagregatų, didelių struktūrinių vienetų ir jų grupių. Didelę dirvožemio dalį (apie 50%) užima kieta fazė. Likusią dalį sudaro gyva medžiaga, vanduo ir oras.

Žemės planetą sudaro litosfera (kieta), atmosfera (oro apvalkalas), hidrosfera (vandens apvalkalas) ir biosfera (gyvų organizmų pasiskirstymo sfera). Tarp medžiagų ir energijos cirkuliacijos tarp šių Žemės sferų yra glaudus ryšys.

Litosfera. Žemė yra sfera arba sferoidas, šiek tiek suplotas prie polių, o apskritimas ties pusiauju yra apie 40 000 km.

Žemės rutulio struktūroje išskiriami šie apvalkalai arba geosferos: pati litosfera (išorinis akmens apvalkalas), kurios storis yra apie 50 ... 120 km, mantija tęsiasi iki 2900 km gylio ir šerdis - nuo 2900 iki 3680 km.

Pagal labiausiai paplitusius cheminius elementus, sudarančius Žemės apvalkalą, jis yra padalintas į viršutinį sialitinį, kuris tęsiasi iki 60 km gylio ir yra 2,8 ... 2,9 g / cm tankio, ir simatinis, besitęsiantis iki gylis 1200 km, o tankis 3,0 ... 3,5 g / cm 3. Pavadinimai „siallitic“ (sial) ir „simatic“ (sima) apvalkalai kilę iš elementų Si (silicio), Al (aliuminio) ir Mg (magnio) žymėjimų.

1200–2900 km gylyje yra tarpinė sfera, kurios tankis 4,0 ... 6,0 g / cm 3. Šis apvalkalas vadinamas „rūda“, nes jame yra didelis skaičius sudėtyje yra geležies ir kitų sunkiųjų metalų.

Giliau nei 2900 km yra Žemės rutulio šerdis, kurios spindulys yra apie 3500 km. Šerdį daugiausia sudaro nikelis ir geležis, ji turi didelį tankį (10 ... 12 g / cm 3).

Iki fizines savybesžemės pluta yra nevienalytė, ji suskirstyta į žemyninius ir vandenynų tipus. Vidutinis žemyninės plutos storis yra 35 ... 45 km, didžiausias - iki 75 km (po kalnų grandinėmis). Viršutinėje jo dalyje yra iki 15 km storio nuosėdinės uolienos. Šios uolienos susiformavo per ilgą laiką. geologiniai laikotarpiai dėl jūros pakeitimo sausuma, klimato kaitos. Po nuosėdinėmis uolienomis yra granito sluoksnis, kurio vidutinis storis 20 ... 40 km. Didžiausias šio sluoksnio storis yra jaunų kalnų regionuose, jis mažėja žemyno pakraščio link, o po vandenynu nėra granito sluoksnio. Po granito sluoksniu yra 15 ... 35 km storio bazalto sluoksnis, jis sudarytas iš bazaltų ir panašių uolienų.

Vandenyno pluta turi mažiau galios nei žemyninis (5–15 km). Viršutiniai sluoksniai (2 ... 5 km) susideda iš nuosėdinių uolienų, o apatiniai (5 ... 10 km) - iš bazalto.

Materialus dirvožemio susidarymo pagrindas yra nuosėdinės uolienos žemės plutos paviršiuje; magminės ir metamorfinės uolienos nedidelę dalį sudaro dirvožemio formavime.

Didžiąją uolienų dalį sudaro deguonis, silicis ir aliuminis (84,05%). Jei prie šių trijų elementų - geležies, kalcio, natrio, kalio ir magnio - pridėsime dar penkis, tai iš viso jie sudarys 98,87% uolienų masės. Likę 88 elementai sudaro šiek tiek daugiau nei 1% litosferos masės. Tačiau, nepaisant mažo mikro ir ultramikroelementų kiekio uolienose ir dirvožemyje, daugelis jų yra labai svarbūs normaliam visų organizmų augimui ir vystymuisi. Šiuo metu daug dėmesio skiriama mikroelementų kiekiui dirvožemyje tiek dėl jų svarbos augalų mityboje, tiek dėl dirvožemio apsaugos nuo cheminės taršos problemų. Elementų sudėtis dirvožemyje daugiausia priklauso nuo jų sudėties uolienose. Tačiau kai kurių elementų turinys uolienose ir ant jų susidaręs dirvožemis šiek tiek keičiasi. Taip yra dėl maistinių medžiagų koncentracijos ir dirvožemio formavimo proceso eigos, kai santykinai sumažėja bazių ir silicio dioksido. Taigi dirvožemyje yra daugiau nei litosferos, deguonies (atitinkamai 55 ir 47%), vandenilio (5 ir 0,15%), anglies (5 ir 0,1%), azoto (0,1 ir 0,023%).

Atmosfera. Atmosferos riba yra ta, kur traukos jėgą kompensuoja išcentrinė inercijos jėga dėl Žemės sukimosi. Virš polių jis yra maždaug 28 tūkstančių km aukštyje, o virš pusiaujo - 42 tūkst.

Atmosferą sudaro įvairių dujų mišinys: azotas (78,08%), deguonis (20,95%), argonas (0,93%) ir anglies dioksidas (0,03%tūrio). Ore taip pat yra nedidelis kiekis helio, neono, ksenono, kriptono, vandenilio, ozono ir kt., Kurie iš viso sudaro apie 0,01%. Be to, ore yra vandens garų ir šiek tiek dulkių.

Atmosferą sudaro penki pagrindiniai apvalkalai: troposfera, stratosfera, mezosfera, jonosfera, egzosfera.

Troposfera- apatinis atmosferos sluoksnis, kurio storis virš polių yra 8 ... 10 km, vidutinio klimato platumose - 10 ... 12 km, o pusiaujo platumose - 16 ... 18 km. Troposferoje yra apie 80% atmosferos masės. Čia yra beveik visi atmosferos vandens garai, susidaro krituliai ir vyksta horizontalus ir vertikalus oro judėjimas.

Stratosfera tęsiasi nuo 8 ... 16 iki 40 ... 45 km. Jame yra apie 20% atmosferos; vandens garų jame beveik nėra. Stratosferoje yra ozono sluoksnis, kuris sugeria saulės ultravioletinę spinduliuotę ir apsaugo gyvus organizmus Žemėje nuo mirties.

Mezosfera tęsiasi nuo 40 iki 80 km aukštyje. Oro tankis šiame sluoksnyje yra 200 kartų mažesnis nei žemės paviršiaus.

Jonosfera yra 80 km aukštyje ir susideda daugiausia iš įkrautų (jonizuotų) deguonies atomų, įkrautų azoto oksido molekulių ir laisvųjų elektronų.

Eksosferažymi išorinius atmosferos sluoksnius ir prasideda 800 ... 1000 km aukštyje nuo Žemės paviršiaus. Šie sluoksniai taip pat vadinami sklaidos sfera, nes čia dujų dalelės juda dideliu greičiu ir gali išeiti į kosmosą.

Atmosfera- tai vienas iš nepakeičiamų gyvybės Žemėje veiksnių. Saulės spinduliai, praeinantys per atmosferą, yra išsklaidyti, taip pat iš dalies sugeriami ir atsispindi. Ypač vandens garai ir anglies dioksidas sugeria šilumos spindulius. Saulės energijos įtakoje juda oro masės, formuojasi klimatas. Iš atmosferos iškritę krituliai yra dirvožemio susidarymo veiksnys ir augalų bei gyvūnų organizmų gyvybės šaltinis. Atmosferoje esantis anglies dioksidas žaliųjų augalų fotosintezės metu virsta organinėmis medžiagomis, o deguonis tarnauja organizmų kvėpavimui ir juose vykstantiems oksidaciniams procesams. Didelę reikšmę turi atmosferos azotas, kurį fiksuoja azotą fiksuojantys mikroorganizmai, jis yra augalų maistinė medžiaga ir dalyvauja formuojant baltymines medžiagas.

Įtakos atmosferos orui susidaro uolienų ir mineralų bei dirvožemio formavimo procesai.

Hidrosfera. Didžiąją žemės paviršiaus dalį užima Pasaulio vandenynas, kuris kartu su ežerais, upėmis ir kitais žemės paviršiuje esančiais vandens telkiniais užima 5/8 jos ploto. Visi Žemės vandenys, esantys vandenynuose, jūrose, upėse, ežeruose, pelkėse, taip pat požeminiai vandenys sudaro hidrosferą. Iš 510 milijonų km 2 Žemės paviršiaus 361 milijonas km 2 (71%) patenka į Pasaulio vandenyną ir tik 149 milijonai km 2 (29%) - sausumoje.

Paviršiniai sausumos vandenys kartu su ledyniniais yra apie 25 milijonus km 3, tai yra 55 kartus mažiau nei Pasaulio vandenyno tūris. Ežeruose yra apie 280 tūkstančių km 3 vandens, apie pusė jų yra švieži, o kita pusė - įvairaus druskingumo vandenys. Upėse yra tik 1,2 tūkst. Km 3, tai yra, mažiau nei 0,0001% viso vandens tiekimo.

Atvirų rezervuarų vandenys nuolat cirkuliuoja, o tai jungia visas hidrosferos dalis su litosfera, atmosfera ir biosfera.

Atmosferos drėgmė aktyviai dalyvauja vandens mainuose, kurių tūris yra 14 tūkst. Km 3, jis sudaro 525 tūkst. Km 3 kritulių, iškritusių į Žemę, o visas atmosferos drėgmės tūris keičiasi kas 10 dienų arba 36 kartus per metus.

Vandens išgarinimas ir atmosferos drėgmės kondensacija užtikrina gėlo vandens prieinamumą Žemėje. Kasmet iš vandenynų paviršiaus išgaruoja apie 453 tūkst. Km 3 vandens.

Be vandens mūsų planeta būtų plikas akmens rutulys, neturintis dirvožemio ir augmenijos. Milijonus metų vanduo naikino uolas, paversdamas jas šiukšlėmis, o atsiradus augmenijai ir gyvūnams, prisidėjo prie dirvožemio formavimosi.

Biosfera. Biosfera apima žemės paviršių, apatinius atmosferos sluoksnius ir visą hidrosferą, kurioje paplitę gyvi organizmai. Remiantis V. I. Vernadskio mokymu, biosfera suprantama kaip Žemės apvalkalas, kurio sudėtį, struktūrą ir energetiką lemia gyvų organizmų veikla. VI Vernadskis pabrėžė, kad „žemės paviršiuje nėra jokios cheminės jėgos, kuri veiktų pastoviau ir todėl būtų galingesnė už gyvus organizmus apskritai“. Gyvybė biosferoje vystosi kaip išskirtinė organizmų įvairovė, gyvenanti dirvožemyje, žemutinėje atmosferoje ir hidrosferoje. Žaliųjų augalų fotosintezės dėka saulės energija biosferoje kaupiama organinių junginių pavidalu. Visas gyvų organizmų rinkinys užtikrina migraciją cheminiai elementai dirvožemyje, atmosferoje ir hidrosferoje. Veikiant gyviems organizmams, dirvožemyje vyksta dujų mainai, oksidacinės ir redukcinės reakcijos. Atmosferos, kaip visumos, kilmė yra susijusi su organizmų dujų mainų funkcija. Fotosintezės metu atmosferoje susidarė laisvas deguonis.

Veikiant organizmų veiklai, vyksta uolienų dūlėjimas ir dirvožemio formavimo procesų vystymas. Dirvožemio bakterijos dalyvauja desulfikacijos ir denitrifikacijos procesuose, susidaro vandenilio sulfidas, sieros junginiai, N (II) oksidas, metanas ir vandenilis. Augalų audiniai statomi dėl selektyvaus augalų maistinių medžiagų įsisavinimo. Augalams mirus, šie elementai kaupiasi viršutiniuose dirvožemio horizontuose.

Biosferoje yra dvi priešingos medžiagų ir energijos apykaitos kryptys.

Didelis arba geologinis ciklas vyksta veikiant saulės energijai. Cheminiai sausumos elementai dalyvauja vandens cikle, kuris patenka į upes, jūras ir vandenynus, kur nusėda kartu su nuosėdinėmis uolienomis. Tai yra nepataisomas nuostolis iš dirvožemio esminiai elementai augalų mityba (azotas, fosforas, kalis, kalcis, magnis, siera), taip pat mikroelementai.

Mažas arba biologinis ciklas vyksta sistemos dirvožemio - augalų - dirvožemyje, o augalų maistinės medžiagos pašalinamos iš geologinio ciklo ir laikomos humuse. Biologiniame cikle yra ciklų, susijusių su deguonimi, anglimi, azotu, fosforu ir vandeniliu, kurie nuolat cirkuliuoja augaluose ir aplinkoje. Kai kurie iš jų yra ištraukiami iš biologinio ciklo ir, veikiami geocheminių procesų, patenka į nuosėdines uolienas arba perkeliami į vandenyną. Žemės ūkio užduotis yra sukurti tokias agrotechnines sistemas, kuriose biogeniniai elementai nepatektų į geologinį ciklą, bet būtų fiksuojami biologiniame cikle, išlaikant dirvožemio derlingumą.

Biosferą sudaro biocenozės, kurios yra vienalytė teritorija, kurioje yra to paties tipo augalų bendrija, kartu su joje gyvenančiu gyvūnų pasauliu, įskaitant mikroorganizmus. Biogeocenozei būdingi būdingi dirvožemiai, vandens režimas, mikroklimatas ir reljefas. Natūrali biogeocenozė yra gana stabili, jai būdingas savireguliacijos gebėjimas. Į biogeocenozę įtrauktos rūšys prisitaiko viena prie kitos ir prie aplinkos. Tai sudėtingas, palyginti stabilus mechanizmas, galintis atsispirti aplinkos pokyčiams per savireguliaciją. Jei biogeocenozių pokyčiai viršija jų savireguliacijos galimybes, tai gali sukelti negrįžtamą šios ekologinės sistemos degradaciją.

Žemės ūkio paskirties žemės yra dirbtinai organizuotos biogeocenozės (agrobiocenozės). Efektyvus ir racionalus agrobiocenozių naudojimas, jų stabilumas ir produktyvumas priklauso nuo teisingo teritorijos organizavimo, ūkininkavimo sistemos ir kitų socialinių bei ekonominių priemonių. Norint užtikrinti optimalų poveikį dirvožemiui ir augalams, būtina žinoti visus biogeocenozės tarpusavio ryšius ir nepažeisti joje susiklosčiusios ekologinės pusiausvyros.

Žemės mantija- „kietos“ Žemės apvalkalas, esantis tarp žemės plutos ir Žemės šerdies. Užima 83% Žemės (išskyrus atmosferą) tūrio ir 67% masės.

Nuo žemės plutos jį skiria Mohorovičiaus paviršius, ant kurio išilginių seisminių bangų greitis pereinant iš plutos į žemės apvalkalą staigiai padidėja nuo 6,7-7,6 iki 7,9-8,2 km / sek .; mantiją nuo Žemės šerdies skiria paviršius (apie 2900 km gylyje), kur seisminių bangų greitis sumažėja nuo 13,6 iki 8,1 km / sek. Žemės mantija yra padalinta į apatinę ir viršutinę. Pastarasis, savo ruožtu, yra padalintas (iš viršaus į apačią) į substratą, Gutenbergo sluoksnį (mažo seisminio bangos greičio sluoksnis) ir Golitsyno sluoksnį (kartais vadinamą vidurine mantija). Žemės mantijos apačioje išskiriamas mažiau nei 100 km storio sluoksnis, kuriame seisminių bangų greitis nepadidėja gyliui ar net šiek tiek sumažėja.

Daroma prielaida, kad Žemės mantiją sudaro tie cheminiai elementai, kurie Žemės formavimosi metu buvo kietoje būsenoje arba buvo kietų cheminių junginių dalis. Iš šių elementų vyrauja: O, Si, Mg, Fe. Remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, manoma, kad Žemės mantijos sudėtis yra artima kompozicijai akmeniniai meteoritai... Iš akmeninių meteoritų chondritai yra arčiausiai Žemės mantijos. Manoma, kad tiesioginiai mantijos medžiagos pavyzdžiai yra uolienų fragmentai tarp bazaltinės lavos, nešami į Žemės paviršių; jie taip pat randami kartu su deimantais sprogimo vamzdeliuose. Taip pat manoma, kad uolienų fragmentai, pakelti dragos iš Vidurio vandenyno keterų plyšių dugno, yra mantijos medžiaga.

Atrodo, kad faziniai perėjimai yra būdingas Žemės mantijos bruožas. Eksperimentiškai nustatyta, kad olivine esant dideliam slėgiui kinta kristalinės gardelės struktūra, atsiranda tankesnė atomų pakavimas, todėl mineralo tūris pastebimai sumažėja. Kvarce toks fazinis perėjimas pastebimas du kartus, didėjant slėgiui; tankiausia modifikacija yra 65 ° C tankesnė nei paprasto kvarco. Tokie fazių perėjimai laikomi pagrindine priežastimi, dėl kurios seisminių bangų greičiai Golitsyno sluoksnyje labai greitai didėja didėjant gyliui.

Viršutinė mantija vienas iš Žemės rutulio kriauklių, tiesiai po žemės pluta. Nuo paskutinio Mohorovičiaus jį skiria paviršius, esantis po žemynais 20–80 km gylyje (vidutiniškai 35 km) ir po vandenynais 11–15 km gylyje nuo vandens paviršiaus. Seisminių bangų sklidimo greitis (naudojamas kaip netiesioginis metodas vidinei Žemės struktūrai tirti) didėja perėjus nuo žemės plutos iki viršutinės mantijos girgždant maždaug nuo 7 iki 8 km / s. manoma 900 km gylyje (kai mantija padalinta į viršutinę ir apatinę) ir į 400 km gylį (dalijant ją į viršutinę, vidurinę ir apatinę). 400–900 km gylyje esanti zona vadinama Golitsyno sluoksniu. Viršutinę mantiją tikriausiai sudaro granato peridotitai su priemaiša viršutinėje „Eclogite“ dalyje.

„Eclogite“ yra metamorfinė uoliena, susidedanti iš pirokseno, kuriame yra daug kvarco ir rutilo (mineralas, kurio sudėtyje yra geležies, alavo, niobio ir tantalo TiO 2 - 60% titano ir 40% deguonies).

Svarbi savybė viršutinės mantijos konstrukcijos - seisminių bangų mažo greičio zonos buvimas. Skirtingose ​​tektoninėse zonose, pavyzdžiui, pagal geosinklinius ir platformas, viršutinės mantijos struktūra skiriasi. Viršutinėje mantijoje vystosi procesai, kurie yra žemės plutos tektoninių, magminių ir metamorfinių reiškinių šaltinis. Daugelyje viršutinės mantijos tektoninių hipotezių yra priskirtas svarbus vaidmuo; pavyzdžiui, daroma prielaida, kad žemės pluta susidarė lydant iš viršutinės mantijos medžiagos , kad tektoniniai judesiai yra susiję su viršutinės mantijos judesiais ir pan. Viršutinės Žemės mantijos dalies pavyzdžiai daugiausia susideda iš ultrabazinių (peridotito ir piroksenito) ir bazinių (eklogito) uolienų. Paprastai manoma, kad Žemės apvalkalą beveik visiškai sudaro olivinas [(Mg, Fe) 2 SiO 4], kuriame stipriai dominuoja magnio komponentas (forsteritas), tačiau geležies komponento (fayalito) dalis gali didėti. . Australų petrografas Ringwoodas teigia, kad Žemės mantiją sudaro hipotetinė uola, kurią jis pavadino pirolitu, kuri savo sudėtimi atitinka 3 dalių periodito ir 1 dalies bazalto mišinį. Teoriniai skaičiavimai rodo, kad žemutinėje Žemės mantijoje mineralai turėtų suskaidyti į oksidus. XX amžiaus 70 -ųjų pradžioje taip pat atsirado duomenų, rodančių, kad Žemės mantijoje yra horizontalių nehomogeniškumų.

Nėra jokių abejonių, kad iš Žemės mantijos atsirado žemės pluta; Žemės mantijos diferenciacijos procesas tęsiasi iki šiol. Yra prielaida, kad Žemės šerdis taip pat auga dėl Žemės mantijos. Procesai žemės plutoje ir Žemės mantijoje yra glaudžiai susiję; visų pirma energija, skirta žemės plutos tektoniniams judesiams, atsiranda iš Žemės mantijos.

Žemutinė mantija - komponentasŽemės mantija, besitęsianti nuo 660 gylio (riba su viršutine mantija) iki 2900 km. Apskaičiuotas slėgis apatinėje mantijoje yra 24-136 GPa, o apatinės mantijos medžiagos negalima tiesiogiai tirti.

Apatinėje mantijoje yra sluoksnis (D sluoksnis), kuriame seisminės bangos greitis yra neįprastai mažas ir turi horizontalių ir vertikalių nelygumų. Manoma, kad jis susidaro didėjant Fe ir Ni skverbimuisi į silikatus, kurie šių srautų metu ištirpsta. Tai labai svarbu, nes kai kurie tyrinėtojai mano, kad subdukcijos plokštės dalys susikaupia 660 km nuo ribos, ir jos tampa eksponentiškai sunkesnės, nusileidžia į šerdį ir kaupiasi D sluoksnyje.

Žemės pluta- viršutiniai kietieji žemės apvalkalai. Žemutinė žemės plutos riba yra sąsaja, einant iš viršaus į apačią, išilginės seisminės bangos staigiai padidina greitį nuo 6,7-7,6 km / s iki 7,9-8,2 km / s (žr. Mohorovičiaus paviršių). Tai ženklas, kad mažiau elastinga medžiaga pasikeičia į elastingesnę ir tankesnę. Viršutinės mantijos sluoksnis, esantis po žemės pluta, dažnai vadinamas substratu. Kartu su žemės pluta ji sudaro litosferą. Žemės pluta skiriasi žemynuose ir po vandenynu. Kontinentinės plutos storis paprastai yra 35–45 km, kalnuotų šalių regionuose - iki 70 km. Viršutinę kontinentinės plutos dalį sudaro nepertraukiamas nuosėdų sluoksnis, sudarytas iš nepakitusių arba šiek tiek pakitusių įvairaus amžiaus nuosėdinių ir ugnikalnių uolienų. Sluoksniai dažnai yra raukšlėti, suplyšę ir išstumti išilgai tarpo. Kai kuriose vietose (ant skydų) nuosėdų apvalkalo nėra. Likusi kontinentinės plutos dalis seisminių bangų greičiu padalinta į 2 dalis su įprastais pavadinimais: viršutinei daliai - „granito“ sluoksnis (išilginių bangų greitis iki 6,4 km / sek.), Apatinei - „ bazalto “sluoksnis (6,4 -7,6 km / s). Matyt, „granito“ sluoksnį sudaro granitai ir gneisai, o „bazalto“ sluoksnį - bazaltai, „Gabbro“ ir labai stipriai metamorfizuotos nuosėdinės uolienos įvairiomis proporcijomis. Šiuos 2 sluoksnius dažnai skiria Konrado paviršius, prie kurio pereinant seisminių bangų greitis staigiai padidėja. Matyt, silicio dioksido kiekis žemės plutoje mažėja didėjant gyliui, o geležies ir magnio oksidų kiekis didėja; dar labiau tai vyksta pereinant nuo žemės plutos prie substrato.

Vandenyno pluta yra 5-10 km storio (kartu su vandens stulpu-9-12 km). Jis suskirstytas į tris sluoksnius: po plonu (mažiau nei 1 km) jūros nuosėdų sluoksniu slypi „antrasis“ sluoksnis, kurio P bangos greitis yra 4–6 km / sek; jo storis 1-2,5 km. Jį tikriausiai sudaro serpentinitas ir bazaltas, galbūt su nuosėdų tarpsluoksniais. Apatinio, „vandenyno“ sluoksnio, kurio vidutinis storis yra apie 5 km, seisminės bangos sklidimo greitis yra 6,4–7,0 km / sek .; tai tikriausiai sudėtingas gabbro. Vandenyno dugne esančių nuosėdų sluoksnio storis yra kintamas, kai kur jo visai nėra. Pereinamojoje zonoje iš žemyno į vandenyną pastebima tarpinė plutos rūšis.

Žemės pluta nuolat juda ir kinta. Negrįžtamai vystantis, mobiliosios zonos - geosinkliniai - per ilgalaikes transformacijas virsta gana ramiomis zonomis - platformomis. Egzistuoja daugybė tektoninių hipotezių, paaiškinančių geosinklinių ir platformų, žemynų ir vandenynų vystymąsi bei visas žemės plutos vystymosi priežastis. Neabejotina, kad pagrindinės žemės plutos vystymosi priežastys slypi gilesniuose žemės viduriuose; todėl ypač domina žemės plutos ir viršutinės mantijos sąveikos tyrimas.

Žemės pluta artima izostazės būsenai (pusiausvyrai): kuo sunkesnė, tai yra, storesnė ar tankesnė bet kuri žemės plutos dalis, tuo giliau ji panardinama į substratą. Tektoninės jėgos sutrikdo išostazę, tačiau kai jos susilpnėja, žemės pluta grįžta į pusiausvyrą.

25 paveikslas - Žemės pluta

Žemės šerdis - centrinė geosfera, kurios spindulys yra apie 3470 km. Žemės šerdies egzistavimą 1897 metais nustatė vokiečių seismologas E. Wichertas, gylį (2900 km) 1910 metais nustatė amerikiečių geofizikas B. Gutenbergas. Nėra sutarimo dėl Žemės šerdies sudėties ir kilmės. Galbūt jį sudaro geležis (su nikelio, sieros, silicio ar kitų elementų priemaiša) arba jos oksidai, kurie veikiami aukšto slėgio įgauna metalines savybes. Yra nuomonių, kad branduolys susiformavo pirminės Žemės gravitacinės diferenciacijos metu jos augimo metu arba vėliau (pirmą kartą tai išreiškė norvegų geofizikas V. M. Orovanas ir sovietų mokslininkas A. P. Vinogradovas, 60–70 m.).

Mohorovicic paviršius - riba tarp žemės plutos ir Žemės mantijos. Mohorovičiaus paviršius nustatytas pagal seisminius duomenis: išilginių seisminių bangų greitis, einant (iš viršaus į apačią) per Mohorovičiaus paviršių, staigiai padidėja nuo 6,7-7,6 iki 7,9-8,2 km / s , o skersai-nuo 3,6-4,2 iki 4,4-4,7 km / s. Įvairūs geofiziniai, geologiniai ir kiti duomenys rodo, kad medžiagos tankis taip pat staigiai didėja, tikėtina, nuo 2,9-3 iki 3,1-3,5 t / m 3. Labiausiai tikėtina, kad Mohorovičiaus paviršius atskiria skirtingų cheminių kompozicijų sluoksnius. Mohorovičius, paviršius pavadintas jį atradusio A. Mohorovičiaus vardu.

Iš pirmųjų trijų geosferų pagrindinis vaidmuo neabejotinai priklauso žemės plutai, nes jos bendra masė yra daug kartų didesnė už bendrą kitų dviejų kriauklių masę. Todėl duomenys apie santykinį vieno ar kito cheminio elemento kiekį žemės plutoje gali būti laikomi didele dalimi, taip pat atspindinčiu jo turinį visoje biosferoje.

Išorinis kietasis Žemės apvalkalas - žemės plutą sudaro daugiau nei 99%tik 9 pagrindiniai elementai: 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%). Iš viso - 99, 48%. Iš jų absoliučiai vyrauja deguonis. Jūs aiškiai matote, kiek liko visiems kitiems elementams. Tai yra pagal svorį, tai yra procentais pagal svorį.

Yra dar viena vertinimo galimybė - pagal tūrį (tūrio proc.). Skaičiuojama atsižvelgiant į atominių ir joninių spindulių dydį specifiniuose mineraliniuose junginiuose, kuriuos sudaro šie elementai. Žemės plutoje labiausiai paplitusių elementų kiekis tūrio procentais yra (pagal V. M. Goldschmidtą): 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%.

Akivaizdūs gana dideli cheminių elementų atomų pasiskirstymo pagal svorį ir tūrį skirtumai: smarkiai sumažėjus santykiniam Al ir ypač Si kiekiui (dėl mažo jų atomų dydžio ir silicio - dar labiau jonų jo deguonies junginiuose) pagrindinis deguonies vaidmuo litosferoje.

Tuo pat metu kai kurių litosferos elementų turinyje buvo atskleistos „anomalijos“:

Lengviausių elementų (Li, Be, B) turinio „kritimas“ paaiškinamas nukleosintezės proceso ypatumais (vyraujantis anglies susidarymas dėl trijų helio branduolių derinio); santykinai daug elementų, kurie yra radioaktyvaus skilimo produktai (Pb, Bi, taip pat Ar tarp inertinių dujų).

Žemės sąlygomis dar dviejų elementų turinys yra neįprastai mažas: H ir He. Taip yra dėl jų „nepastovumo“. Abu šie elementai yra dujos ir, be to, patys lengviausi. Todėl atominis vandenilis ir helis linkę judėti į viršutinius atmosferos sluoksnius, o iš ten, nelaikomi gravitacijos, išsibarstę kosmose. Vandenilis vis dar nėra visiškai prarastas, nes didžiąją jo dalį sudaro cheminiai junginiai - vanduo, hidroksidai, hidrokarbonatai, hidrosilikatai, organiniai junginiai ir kt. O helis, kuris yra inertinės dujos, nuolat susidaro kaip sunkiųjų atomai.

Taigi žemės pluta iš esmės yra deguonies anijonų, susietų tarpusavyje silicio ir metalo jonais, pakuotė, t.y. Jį sudaro beveik vien tik deguonies junginiai, daugiausia aliuminio, kalcio, magnio, natrio, kalio ir geležies silikatai. Be to, kaip jau žinote, net elementai sudaro 86,5% litosferos.

Dažniausi elementai vadinami makroelementais.

Elementai, kurių turinys yra šimtųjų procentų ar mažesnis, vadinami mikroelementais. Ši sąvoka yra santykinė, nes konkretus elementas gali būti mikroelementu vienoje aplinkoje, o kitoje - pagrindiniu, t.y. makroelementai (Pavyzdžiui, organizmuose Al yra mikroelementas, o litosferoje - makroelementas, geležis dirvožemyje yra makroelementas, o gyvuose organizmuose - mikroelementas).

Terminas „clarke“ naudojamas tam tikro elemento turinio vertei konkrečioje aplinkoje nurodyti. Šis terminas yra susijęs su F.U. Clarkas, amerikiečių geochemikas, kuris, remdamasis plačia analitine medžiaga, pirmasis apskaičiavo vidutinį įvairių elementų ir litosferos cheminių elementų kiekį. Prisiminus jo indėlį A. E. Fersmanas 1924 m. Pasiūlė šio cheminio elemento klare pavadinti vidutinį bet kurio elemento kiekį tam tikroje materialinėje aplinkoje. Klarko matavimo vienetas yra g / t (nes nepatogu naudoti procentines reikšmes esant žemoms daugelio elementų reikšmėms).

Dauguma sudėtinga užduotis yra klaros apibrėžimas visai litosferai, nes jos struktūra yra labai.

Uolienų viduje silikatai skirstomi į rūgštinius ir bazinius.

Rūgštinėje santykinai padidėja Li, Be, Rb, TR, Ba, Tl, Th, U, Ta koncentracija.

Pagrindiniai yra Cr, Sc, Ni, V, Co, Pt.

Suteikime klarkų tvarką įvairių elementų pasak V.F. Barabanovas:

Daugiau nei 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.

Pagal šią gradaciją elementai, kurių aštrumas didesnis nei 1000 g / t, bus priskiriami makroelementams. Tie, kurie turi mažesnius plekšnius, yra mikroelementai.

Clarke'o sąskaita neabejotinai reikalinga norint teisingai suprasti įstatymus, reglamentuojančius cheminių elementų migraciją. Skirtingas elementų paplitimas gamtoje daugeliui iš jų yra neišvengiamas padarinys, kai jų elgesys laboratorinėmis sąlygomis ir gamtoje yra labai skirtingas. Sumažėjus šlakeliui, aktyvi elemento koncentracija mažėja, todėl nepriklausomos kietos fazės nusodinti neįmanoma. vandeniniai tirpalai ir kiti nepriklausomų mineralų rūšių formavimo būdai. Todėl gebėjimas savarankiškai formuotis mineralus priklauso ne tik nuo cheminių elemento savybių, bet ir nuo jo kvapo.

Pavyzdžiai: S ir Se yra chemiškai užbaigti analogai, ir jų elgesys natūraliuose procesuose yra skirtingas. S yra pagrindinis daugelio natūralių procesų elementas. Vandenilio sulfidas vaidina svarbų vaidmenį cheminiai procesai pasitaiko dugno nuosėdose ir žemės plutos gelmėse, susidarant daugelio metalų nuosėdoms. Siera sudaro nepriklausomus mineralus (sulfidus, sulfatus). Vandenilio selenidas neturi reikšmingo vaidmens natūraliuose procesuose. Selenas kaip priemaišos yra išsklaidytas mineraluose, kuriuos sudaro kiti elementai. Skirtumai tarp K ir Cs, Si ir Ge yra panašūs.

Vienas iš svarbiausių geochemijos ir chemijos skirtumų yra tas, kad geochemija atsižvelgia tik į tas chemines sąveikas, kurios atsiranda tam tikromis natūraliomis sąlygomis. Be to, klarkų (bent jų užsakymų) apskaita šia prasme yra pagrindinis bet kokių geocheminių konstrukcijų reikalavimas.

Egzistuoja ir netgi gana plačiai paplitusios nepriklausomos mineralinės fazės, susidedančios iš daugybės elementų, turinčių mažų plyšių. Priežastis yra ta, kad gamtoje yra mechanizmų, leidžiančių užtikrinti padidėjusią tam tikrų elementų koncentraciją, todėl kai kuriose srityse jų kiekis gali būti daug kartų didesnis nei klarko. Todėl, be elemento klarko, būtina atsižvelgti į jo koncentracijos vertę, lyginant su klarko turiniu.

Klarko koncentracija yra cheminio elemento kiekio santykis tam tikrame natūralios medžiagos agregate ( Rokas ir kt.) jo klarišui.

Kai kurių cheminių elementų koncentracijos veiksnių rūdos telkiniuose pavyzdžiai: Al - 3,7; Mn 350; Cu - 140; Sn - 250; Zn - 500; Au - 2000 m.

Remiantis tuo, elementai su mažais plyšiais yra suskirstyti į dvi jums jau žinomas kokybiškai skirtingas grupes. Tie, kurių paskirstymui nėra būdingos didelės CC vertės, vadinami išsibarstę(Rb, Ga, Re, Cd ir kt.). Gali sudaryti padidėjusias koncentracijas su didelėmis CC vertėmis- retas(Sn, Be ir kt.).

Pasiektų CC verčių skirtumai lemia skirtingą tam tikrų elementų vaidmenį žmonijos materialinės ir techninės veiklos istorijoje (nuo senų laikų žinomi metalai su mažomis girliandomis Au, Cu, Sn, Pb, Hg, Ag .. . - ir dažniau Al, Zr ...).

Izomorfizmas vaidina svarbų vaidmenį elementų sutelkimo ir sklaidos procesuose žemės plutoje - elementų savybė pakeisti vienas kitą mineralo struktūroje. Izomorfizmas yra panašių savybių cheminių elementų gebėjimas pakeisti vienas kitą kintamu kiekiu kristalinėse gardelėse. Žinoma, tai būdinga ne tik mikroelementams. Tačiau būtent jiems, ypač išsklaidytiems elementams, ji įgauna pagrindinę reikšmę kaip pagrindinis jų pasiskirstymo reguliarumo veiksnys. Skirkite tobulą izomorfizmą - kai keičiami elementai gali pakeisti vienas kitą bet kokiu santykiu (ribojami tik šių elementų turinio santykio sistemoje), ir netobulu - kai pakeitimas galimas tik iki tam tikrų ribų. Natūralu, kad kuo arčiau cheminės savybės, tuo tobulesnis izomorfizmas.

Atskirti izomorfizmą izovalentinį ir heterovalentinį.

Cheminės jungties tipo bendrumą chemikai vadina joniškumo laipsniu - kovaleniškumu. Pavyzdys: chloridai ir sulfidai nėra izomorfiniai, o sulfatai su manganatais - izomorfiniai.

Izovalentinio izomorfizmo mechanizmas. Susidariusių junginių ir susidariusios kristalinės gardelės cheminės formulės vienodumas. Tai yra, jei rubidis gali sudaryti junginius, turinčius tuos pačius elementus kaip kalis, ir tokių junginių kristalinė struktūra yra to paties tipo, tada rubidžio atomai gali pakeisti savo junginiuose esančius kalio atomus.

Cheminių elementų padalijimas į makro- ir mikroelementus, o pastarieji- į retus ir išsklaidytus, yra labai svarbūs, nes gamtoje ne visi cheminiai elementai sudaro nepriklausomus junginius. Tai daugiausia būdinga elementams, turintiems daug šarmo arba mažai, bet galinčioms lokaliai formuoti dideles koncentracijas (tai yra retai).

Būti gamtoje išsklaidytos būklės ir visur (tik įvairiomis koncentracijomis) yra visų cheminių elementų savybė. Šį faktą pirmą kartą konstatavo V. I. Vernadsky, ir jis gavo Vernadskio cheminių elementų sklaidos įstatymo pavadinimą. Tačiau kai kurie elementai, be išsklaidytos buvimo formos, gamtoje gali būti ir kita forma - cheminių junginių pavidalu. Mažos koncentracijos elementai yra tik išsklaidytos formos.

Heterovalentinio izomorfizmo mechanizmas kiek sudėtingesnis. Pirmą kartą jis atkreipė dėmesį į tokio tipo izomorfizmo buvimą XIX amžiaus pabaigoje. G. Čermakas. Jis įrodė, kad labai sudėtingos cheminės formulės, gautos daugumai silikatų klasės mineralinių junginių, yra būtent dėl ​​heterovalentinio izomorfizmo, kai ištisos atomų grupės viena kitą pakeičia. Šis izomorfizmo tipas yra labai būdingas silikatiniams junginiams.

Kiti variantai, kaip rasti žemės plutoje esančius elementų atomus, yra jų lokalizacija kristalinės gardelės defektuose, jos ertmėse, taip pat sorbuotoje būsenoje kitų dalelių, įskaitant koloidines, paviršiuje.