Разделы:

Необходимые пояснения.

В 7 классе уроки темы «Литосфера и ее строение» несколько дублируют аналогичную тему в 6 классе. Материал этот сложный, поэтому объяснение его ведется с опорой на знания, полученные в 5 и 6 классах, но на новом уровне. Ученикам даются не готовые формулировки, но усвоение знаний методами анализа, аналогий и поиска. При объяснении материала задействовано много межпредметных связей: биологии, химии, физики. Есть элементы опережающего обучения. Например, понятие «щит», приуроченность полезных ископаемых к определенным формам рельефа и т.д.

Планирование уроков темы 1 «Литосфера и ее строение»

1 урок – Вещественный состав и строение земной коры
2 урок - Дрейф материков и эволюция земной коры.
3 урок – Теория литосферных плит и ее практическое значение. Рельеф Земли.

Обобщающее повторение в форме игры «Географическое лото».

Дополнительный урок (по возможности) – «Камни-самоцветы» дается после 1 урока или после 3 урока совместно с учителем химии и требует обязательной красочно оформленной выставки.

Урок "Вещественный состав и строение земной коры"

Цель урока - сформировать представление об эволюции оболочек Земли и возникновении в процессе эволюции земной коры различного типа и состава.

Оборудование:

1. Коллекция минералов и горных пород.
2. Демонстрационная таблица или слайд «Образование Солнечной системы»
3. Демонстрационные рисунки или слайды «Строение материковой и океанической земной коры».
4. Демонстрационная таблица или слайд «Классификация полезных ископаемых».

Ход урока.

1. Повторение пройденного.

Знания о строении нашей планеты и ее оболочках невозможно получить без правильных представлений и Вселенной. Наша планета Земля – одна из планет Солнечной системы, расположенной во Вселенной. Вспомним материал из курса природоведения 5 класса и физической географии 6 класса.

Что такое Вселенная?

(Это огромное и бесконечное пространство, которое нас окружает)

Что мы называет Галактикой?

(Это звездная система, часть Вселенной)

Как называется наша Галактика?

(Млечный путь)

За что она получила такое название?

(На небе можно разглядеть широкую светящуюся полосу неправильной формы, вид которой напоминал древним людям пролитое молоко)

Сколько звезд расположено в нашей Галактике.

(100 миллионов звезд разных размеров и яркости)

Назовите ближайшую к нам звезду.

(Солнце)

Что называется Солнечной системой?

(Солнце с вращающимися вокруг него планетами)

Чем отличаются планеты от звезд?

(Светят отраженным светом)

Как можно охарактеризовать положение нашей планеты в Солнечной системе?

(Это третья от Солнца планета, расположенная на расстоянии 149 млн. 600 тыс. километров.)

Сколько лет существует Земля как космическое тело?

(Приблизительно 4,5 млрд. лет)

Сколько лет назад сформировалась твердая поверхность планеты?

(Примерно 2 млрд. лет назад)

2. Объяснение нового материала.

• . Существует много гипотез о происхождении планет. Современные представления таковы. Солнечная система образовалась из холодного газово-пылевого облака, имеющего форму диска. При вращении облака его частицы слипались, сгущались и превращались в более крупные тела. Облако уплотнялось. Вместо беспорядочного движения его содержимое начало медленное вращение. В центе облака оформилось в округлое тело основная его масса, из которого вспыхнуло Солнце, вокруг сформировалась Земля и другие планеты. Планеты образовались примерно 5 млрд. лет назад. Наша Земля – первоначально холодная разогревалась изнутри, где сильнее было давление и трение. При повышении температуры в глубине Земли образовался расплав ее вещества.
  Тяжелые вещества расплава скопились в центре, образовав ядро, а легкие – стремились к поверхности. Такое перераспределение вещества вызвало образование оболочек Земли.
  В результате длительных процессов изменения вещества Земли, она, из звездной стадии переходит в планетарную. Именно появление земной коры означает начало нового этапа развития Земли – его называют геологическим этапом. На этом этапе образуются горные породы и минералы. Они, как и все, что нас окружает, состоят из мельчайших частиц, о существовании которых догадались еще в Древней Греции.

• Чтобы хорошо это представить, нам предстоит опять вернуться к тому, что мы проходили в 5 и 6 классах.

Из чего состоят все тела и вещества природы?

(Из атомов и молекул)

Как устроен атом?

(Атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг ядра отрицательно заряженных электронов.)

Чем отличаются атомы друг от друга?

(Массой ядра и количеством электронов)

Как называется определенный вид атомов?

(Химическим элементом)

Для чего атомы объединяются в молекулы?

(Для большей устойчивости)

Как называется соединение разных химических элементов?

(Минералом)

Какие бывают минералы?

(Аморфные и кристаллические. Аморфных или бесформенных минералов очень мало.)

• Иногда кристаллы в земной коре вырастают крупные и красивые. У нас еще будет возможность поговорить об этих уникальных образованиях. Чаще же при разглядывании камней мы видим в общей массе отдельные мелкие «зернышки», отличающиеся по цвету, блеску, шероховатости и т. д. Это отдельные минералы образуют горные породы. Итак, отличие минералов от горных пород в том, что минералы – это однородные по составу и строению части горных пород , а горные породы – чаще всего неоднородны и состоят из различных минералов.

Породы, слагающие земную кору, имеют разный возраст. Самые древние -3,7 – 3,8 млрд. лет - были обнаружены в Антарктиде.
Первичная земная кора была очень тонкой. Из расплавов под земной корой изливалась магма, вырывались газы и водяной пар. Формировалась атмосфера. Когда температура на поверхности Земли опустилась ниже 100 градусов, начали выпадать первые дожди.

• Рассмотрим схему 1 на стр. 9 «Классификация горных пород».

Как вы думаете, образование каких горных пород происходило в начале геологической стадии развития Земли?

(Магматических)

Действительно, из верхней части мантии происходило образование базальтового слоя земной коры. Схема №1 напоминает вам, что магматические породы делятся на глубинные и излившиеся.
- К какому типу магматических пород относятся базальты?

(Излившихся)

• Давайте рассмотрим образцы базальта. Они имеют темный цвет и однообразную структуру. Излившиеся базальты застывали быстро. Газ и водяной пар из них выделились, остались железо и магний, поэтому они тяжелые. Базальтовый слой составил основание земной коры, ее первый этаж.
• Если же магма прорывала образовавшуюся земную кору и остывала в глубинах Земли, то остывание происходило по-другому: путем перераспределения вещества. Молекулы успевали «устроиться» рядом с себе подобными - появлялись минералы в виде кристаллов. Образовавшаяся порода в таком случае однородной выглядеть уже не будет.
• Сейчас я покажу вам одну из самых распространенных кристаллических горных пород.

Вспомните, как называется горная порода, название которой переводится как «зернистая».

(Гранит)

К какому типу магматических горных пород можно отнести гранит?

(Глубинные)

Граниты, поднявшиеся из глубины, могли образовывать поднятия в виде куполов. Одно из таких поднятий мы с вами найдем при изучении Австралии. Это очень красивая гора – Айерс Рок. При разрушении магматических горных пород образовались осадочные. При изменении под действием температуры, давления и горячих растворов магмы магматические и осадочные породы превращались в метаморфические – измененные.

• - С помощью схемы 1 на стр. 9 вспомните и назовите группы осадочных пород земной коры.

(Обломочные, глинистые, органические, химические)

Назовите метаморфические горные породы, которые я вам продемонстрирую, и скажите, из каких пород они образовались.

(Гнейс – из гранита, мрамор – из известняка.)

• Уже на ранней стадии формирования земной коры наметилось ее различие в материковой и океанической части. Материковая и океаническая земная кора образовались из одного и того же вещества мантии, а различия между ними образовались в результате из-за разности в их выплавлении.

Вода, образовавшаяся в результате обращения пара в жидкость, скапливалась там, где земная кора образовывала впадины и была тоньше. Наиболее устойчивые участки коры, состоящие из магматических и метаморфических горных пород, сцементированные внедряющейся магмой, образовывали ядра будущих материков.

• Рассмотрим рис. 1 на стр. 10 и ответим на вопросы поставленной перед нами географической задачи:

Определите различия в количестве слоев земной коры материков и океанов.

(Земная кора материков – базальтовый слой, гранитный слой, осадочный слой. Земная кора океанов – базальтовый слой, осадочный слой).

Как отличается толщина земной коры материков и океанов?

(Земная кора материков толще океанической)

Назовите толщину материковой и океанической земной коры, пользуясь информацией на стр. 8 учебника.

(5- 10 км в океанах и от 30 до 80 км на материках)

Глядя на рисунок 1 стр. 10, объясните, что называется земной корой и что – литосферой.

(Земная кора – верхняя твердая оболочка Земли. Литосфера – оболочка Земли, включающая в себя земную кору и часть верхней мантии).

• Границей между земной корой и мантией служит раздел Мохо.Он назван по имени хорватского ученого – сейсмолога Мохоровичича, который его открыл.

Верхнюю часть мантии объединяют вместе с земной корой, потому что она обладает свойствами твердого тела. Раздел между верхней и нижней мантией происходит по слою, названному астеносферой. Это частично расплавленное и потому менее плотное вещество, по которому происходит скольжение верхнего твердого вещества. Она – основной источник магмы.
Астеносфера расположена на глубине 100-250 км под материками и 50-100 км под океанами.
В земной коре обоих типов происходило образование полезных ископаемых – образований, которые человек использует в хозяйственной деятельности. Полезные ископаемые можно разделить как горные породы – по происхождению: на магматические, осадочные и метаморфические. Можно разделить их по принципу использования человеком.

• Рассмотрите классификацию на схеме 2 стр. 9.

Приведите примеры горных пород каждой группы.

(Топливные – нефть, газ, уголь.
Строительные – песок, глина, гранит, базальт.
Рудные – соединения железа, алюминия, меди и др. с неметаллами
Химическое сырье – соли, апатиты, фосфориты).

К полезным ископаемым относят как некоторые горные породы, так и минералы.
- Как вы думаете, что из перечисленного чаще встречается в недрах земли?

(Горные породы)

Действительно, в природе, где происходит круговорот вещества и энергии, взаимодействие и взаимопроникновение молекул и атомов, минералы встретить труднее. Особенно ценятся минералы, которые образовали крупные кристаллы. Некоторые кристаллы очень красивы. Бывают красивы и сочетания кристаллов в горных породах, выглядящие в виде различных линий и расцветок. Такие горные породы и минералы образуют особую группу полезных ископаемых – поделочные и драгоценные камни.

3. Закрепление пройденного.

• Расположите перечисленные процессы в нужной последовательности.

Образование газового облака во Вселенной, разогрев недр в результате сближения частиц и нарастании сил трения, появление базальтовых пород, образование ядра планеты, вращение и сгущение газового облака, образование сгустков будущих планет и Солнца в центре облака, появление гранитов, формирование мантии и первичной тонкой земной коры, появление осадочных пород.

(Образование газового облака во Вселенной, вращение и сгущение газового облака, образование сгустков будущих планет и Солнца в центре облака, разогрев недр в результате сближения частиц и нарастании сил трения, образование ядра планеты, формирование мантии и первичной тонкой земной коры, появление базальтовых пород, появление гранитов, появление осадочных пород).

• Где и почему следует искать осадочные полезные ископаемые – на возвышенностях или в понижениях? Поясните ответ.

(Осадочные породы накапливались в понижениях, поэтому в месте древних прогибов следует искать осадочные полезные ископаемые)

• Правда ли то, что магматические полезные ископаемые есть в любом месте, только не везде их можно достать? Поясните ответ.

(Так как магматический слой земной коры есть в любом месте, то теоретически, везде есть магматические полезные ископаемые. Только «добраться» к ним через многокилометровый слой осадков трудно. Надо искать места неглубоко залегания)

• Может ли одно и то же полезное ископаемое находиться как в форме минерала, так и в составе горной породы?

(Конечно. Например кварц входит в состав как горной породы – гранита, так может быть в виде минералов. Красивые и прозрачные кристаллы кварца называют горным хрусталем).

• Может ли минерал быть искусственным?

(Если минерал – это соединение разных химических элементов, то такое соединение можно создать искусственным путем. Первый искусственно созданный кристалл назвали фианитом. Сейчас научились выращивать разные кристаллы. Например, большинство рубинов в современных украшениях выращены искусственно).

4. Домашнее задание:

1. Выписать в тетрадь определения:

• минерал
• горная порода
• земная кора
• литосфера
• географическая оболочка

При желании сделать пояснительные рисунки к выписанным определениям.

1. Узнать название ювелирных и поделочных камней, которые хранятся дома у вас или у ваших знакомых. Расспросить, что им известно о свойствах камней, которые они надевают в виде украшений.

5. Литература.

1. Герасимова Т. П. «Общая география. Учебник для 10 класса». С-Пб. «Спец. Лит». 2001
2. Детская энциклопедия. Земля. М. «Педагогика». 1971
3. Крылова О. В. «Материки и океаны. Учебник для 7 класса». М. «Просвещение». 2002.
4. Кондратьев Б. А. Метревели П. М. «Уроки географии». М. «Просвещение» 1985
5. Музафаров В. Г. «Основы геологии». М. «Просвещение». 1982
6. Сухов П. В. «География. Учебник для 8 класса» М. «Просвещение». 1991.
7. Ушаков С. А., Ясаманов Н. А. «Дрейф материков и климаты Земли». М. «Мысль». 1984

Одной из важных тем при изучении географии считается состав и строение литосферы, которая оказывает значительно влияние на жизнь людей.

Понятие литосферы

Самой верхней и твердой оболочкой, состоящей из близких по составу к гранитам пород, является литосфера. Точно толщина литосферы еще не определена, многие считают, что толщина составляет 60-30 км, многие, что она равна 90-100 км.

К литосфере имеет определенное отношение и земная кора, особенно к верхней и твердой ее части. Зачастую к литосфере также относят рудную, базальтовую и гранитную оболочки - более мощные слои, их толщина может составлять около 1200 км.

Состав литосферы: химические элементы

Исследовать литосферу можно только в области суши, благодаря этому географы изучают состав и строение земной коры. На данный момент, есть возможность исследовать области, которые относятся к поверхности земной коры вплоть до больших глубин. Это происходит за счет естественных обнажений, который можно найти по берегам морей, рек и сильно разрушенных гор.

Поэтому состав и строение земной коры известен приблизительно до глубины 16 км. А о тех слоях, которые находятся намного глубже, мы можем лишь догадываться. Специальные гравиметрические исследования и изучение сейсмических явлений позволяет нам строить догадки по этому поводу.

Земная кора в основном состоит из пород магматического происхождения - это около 90 %. Граниты пользуются наибольшим распространением, именно из них сложена верхняя и твердая часть земной коры. Но химический состав гранитов существенно отличается от магматических пород, являющихся результатами современных извержений.

Первая группа пород носит название сиалических - в них содержится большое количество кремния и алюминия. Для второй группы характерно содержание большого количества магния - это симатические породы. Породы из первой группы имеют меньший удельный вес.

Благодаря многочисленным исследованиям, стало понято, что поверхностная часть литосферы - та часть, которая доступна для изучения людям, главным образом состоит из сиалических пород. А те слои, которые находятся намного глубже - это породы симатические.

Следует помнить, что большая часть поверхности литосферы скрыта от человеческих глаз океанами и морями. Поэтому состав и строение литосферы относится лишь к тем участкам, которые находятся на суше.

Также породы, из которых состоит литосфера можно разделить на три основные группы. Породы, которые произошли от расплавленных магматических масс, относят к первой группе. Это - базальт, диорит и гранит, их общее название - магматические породы .

Вторая группа состоит из осадочных пород , которые образовались путем осаждения материалов из воды и воздуха. К ним относятся песчаник, известняк и глинистый сланец. Третья группа - это породы, испытавшие сильные изменения под влиянием высокой температуры и давления. Их называют метаморфическими , в состав входит мрамор, гнейс и графит. Такие изменения также могли испытать и магматические, и осадочные породы.

• 1.Вещественный состав и строение литосферы

• 2. Гипотеза дрейфа материков

• 3.Теория литосферных плит

• 4.Явления, происходящие на границе литосферных плит

• 5.Теория литосферных плит и ее практическое применение

Вещественный состав земной коры

• Верхняя твердая оболочка Земли - земная кора - состоит из горных пород, а горные породы состоят из минералов. Толщина земной коры изменяется от 5 до 1 О км в океанах и от 30 до 80 км на материках.

Горные породы и полезные ископаемые

• Классификация полезных ископаемых

Строение литосферы

• Земная кора и верхняя часть мантии, обладающая свойствами твердого тела, составляют литосферу

Гипотеза дрейфа материков

• Гипотеза – это обоснованное предположение о причинах существования каких-либо явлений или событий, или предположение о взаимосвязях между разными явлениями и событиями в природе и обществе.

• Гипотеза может оказаться истинной или ложной

• Этапы развития гипотезы :

• 1-й этап. Выделение фактов , которые не укладываются в известное знание и которые необходимо объяснить.

• 2-й этап . Формулирование гипотезы (т.е. предположения), которая объясняет эти факты.

• 3-й этап. Выделение новых следствий из содержания гипотезы. Их объяснение, сравнение, сопоставление с результатами наблюдений, с другими известными фактами.

• 4-й этап . Превращение гипотезы в достоверное знание или в научную теорию.

Гипотеза дрейфа материков

• А.Вегенер считал, что строение берегов Южной Америки и Африки подтверждает истинность его гипотезы

Области распространения древнего оледенения

• Еще в начале 20 века геоглоги обнаружили следы крупного покровного оледенения, которое было на земле в палеозойскую эру, т.е. 280-250 млн лет назад. Обработанные ледником горные породы были обнаружены на очень отдаленных друг от друга территориях, в жарких экваториальных и тропических широтах.

Теория литосферных плит

• Основные положения теории литосферных плит

• 1. Земная кора состоит из крупных блоков, называемых литосферными плитами.

• 2. Литосферные плиты движутся в горизонтальном направлении.

• 3. Границы литосферных плит проходят в океанах по срединно-океаническим хребтам, а на материках – по горным поясам.

• Научная теория –это система знаний о взаимосвязях между явлениями природы и обществом, о о существующих природных закономерностях.

Явления, происходящие на границах плит

• Существует два основных типа взаимодействия литосферных плит: расхождение и столкновение

Расхождение литосферных плит в зоне срединно-океанических хребтов. Центральная часть срединно-океанического хребта обычно рассечена ущельем в несколько десятков километров шириной и до 1,5 км глубиной. Вдоль этого ущелья проходит расхождение литосферных плит. В образовавшуюся щель поднимается магма. Образуется новая земная кора, и океаническое ложе расширяется. Например, дно Атлантическогно океана расширяется со скоростью 2-2,5 см в год.

Столкновение материковых литосферных плит и образование горных хребтов

• Современное расположение материков и океанов – это результат длившегося сотни миллионов лет горизонтального перемещения литосферных плит

Теория литосферных плит и ее практическое значение

• Круговорот веществ- закон развития географической оболочки.

• Вдоль границ литосферных плит земная кора наиболее подвижна

• В пределах Тихоокеанского вулканического кольца находится 80% всех современных действующих вулканов

Сейсмические исследования свидетельствуют о том, что при землетрясениях возникают различные сейсмические волны, распространяющиеся в породах Земли с разными скоростями. Наиболее быстрые из них - первичные, или Р-волны, - распространяются подобно звуковым, с колебаниями, совпадающими с направлением распространения (продольные волны). Наиболее медленные сейсмические волны, так называемые S-волны, или вторичные , по характеру колебаний подобны световым. Они имеют колебания, перпендикулярные к направлению распространения. В 1926 г. югославский геолог А. Мохоровичич обнаружил резкое увеличение скоростей Р и S волн на глубине около 50 км. Эту границу раздела стали называть поверхностью Мохоровичича, или, сокращенно, Мохо. литосфера выветривание загрязнение почва

Оболочку твердой литосферы, лежащую выше поверхности Мохо, принято называть земной корой, а лежащую ниже мощную оболочку - мантией. Мощность коры под континентами значительно больше, нежели под океаном.

Земная кора сложена магматическими и осадочными породами, а также метаморфическими породами, образовавшимися за счет тех и других.

Горные породы - это естественные минеральные агрегаты определенного состава и строения, сформировавшиеся в результате геологических процессов и залегающие в земной коре в виде самостоятельных тел. Состав, строение и условия залегания горных пород обусловлены особенностями формирующих их геологических процессов, которые происходят в определенной обстановке внутри земной коры или на земной поверхности. В зависимости от характера главных геологических процессов различают три генетических класса горных пород: осадочные, магматические и метаморфические.

Магматические горные породы - это естественные минеральные агрегаты, возникающие при кристаллизации магм (силикатных, а иногда и несиликатных расплавов) в недрах Земли или на ее поверхности. Классификация магматических пород отражает существование двух главных групп, различающихся по условиям образования и залегания: плутонических (глубинных) и вулканических, сформировавшихся на поверхности Земли или вблизи нее. По содержанию кремнезема магматические породы делятся на кислые (SiО 2 - 70_90%), средние (SiO 2 около 60%), основные (SiO 2 около 50%) и ультраосновные (SiO 2 менее 40%). Примером магматических пород служат вулканическая основная порода и гранит (кислая плутоническая порода).

Осадочные горные породы - это те породы, которые существуют в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образуются в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно. Многие осадочные породы являются важнейшими полезными ископаемыми. Примерами осадочных пород служат песчаники, которые можно рассматривать как скопления кварца и, следовательно, концентраторы кремнезема (SiO 2), и известняки - концентраторы СаО. К минералам наиболее распространенных осадочных пород относятся кварц (SiО 2), ортоклаз (KAlSi 3 O 8) каолинит (Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8), кальцит (СаСО 3), доломит СаМg(СО 3) 2 и др.

Ил, пыль и песчаные отложения образуются главным образом за счет выветривания - разрушения и изменения твердой породы. Эти отложения обычно переносятся реками в океаны. В морской воде они погружаются на дно, где в результате физических процессов и химических реакций превращаются в осадочные породы, которые со временем вновь становятся сушей, обычно в процессе образования гор.

Метаморфическими называют породы, основные особенности которых (минеральный состав, структура, текстура) обусловлены процессами метаморфизма, тогда как признаки первичного магматического происхождения частично или полностью утрачены. Метаморфические породы - сланцы, гранулиты, эклогиты и др. Типичные для них минералы - слюда, полевой шпат и гранат соответственно. Породы, испытывающие метаморфизм, преобразуются, стремясь к химическому или физическому равновесию с новыми для них температурными и бароическими условиями. Происходящие при этом химические реакции управляются законами термодинамики. Так, реакции с отрицательными значениями изобарно-изотермического потенциала (G) сопровождаются выделением водяного пара из-за его большой энтропии. Закономерное строение метаморфических комплексов и соответствие в целом состава многих метаморфических пород принципам термодинамики служат подтверждением того, что для метаморфических пород достигается (хотя и не всегда) почти полное химическое равновесие. Для большинства из них типична крупнозернистая структура (исключение составляют сланцы, роговики и др.).

Вещество земной коры сложено в основном легкими элементами (по Fe включительно), а элементы, следующие в Периодической системе за железом, в сумме составляют лишь доли процента. Отмечается также, что элементы, имеющие четное значение атомной массы, значительно преобладают: они образуют 86% общей массы земной коры. Следует отметить, что в метеоритах это отклонение еще выше и составляет в металлических метеоритах 92%, в каменных - 98%.

Средний химический состав земной коры, по данным разных авторов, приведен в таблице 1:

Таблица 1

Химический состав земной коры, мас. %

Элементы и окислы	Кларк, 1924		Гольдшмидт, 1954	Полдерваатр, 1955	Ярошевский. 1971

Ее анализ позволяет сделать следующие важные выводы:

1) земная кора сложена в основном из восьми элементов: О, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, К; 2) на долю остальных 84 элементов приходится менее одного процента массы коры; 3) среди главнейших по распространенности элементов особая роль в земной коре принадлежит кислороду.

Особая роль кислорода состоит в том, что его атомы составляют 47% массы коры и почти 90% объема важнейших породообразующих минералов.

Имеется ряд геохимических классификаций элементов. В настоящее время получает распространение геохимическая классификация, согласно которой все элементы земной коры делятся на пять групп: литофильные, халькофильные, сидерофильныe, атмофильные и биофильные (табл. 2).

Таблица 2

Вариант геохимической классификации элементов

Литофильные - это элементы горных пород. На внешней оболочке их ионов находится 2 или 8 электронов. Литофильные элементы трудно восстанавливаются до элементарного состояния.

Обычно они связаны с кислородом и составляют основную массу силикатов и алюмосиликатов. Встречаются также в виде сульфатов, фосфатов, боратов, карбонатов и галогенидов.

Халькофильные элементы - это элементы сульфидных руд. На внешней оболочке их ионов располагается 8 (S, Se, Те) или 18 (у остальных) электронов.

В природе встречаются в виде сульфидов, селенидов, теллуридов, а также в самородном состоянии (Сu, Hg, Ag, Pb, Zn, As, Sb, Bi, S, Se, Те, Sn).

Сидерофильные элементы - это элементы с достраивающимися электронными d- и f-оболочками. Они обнаруживают специфическое сродство к мышьяку и сере (PtAs 2 , FeAs 2 , NiAs 2 , FeS, NiS, MoS 2 и др.), а также к фосфору, углероду, азоту. Почти все cидерофильные элементы встречаются также и в самородном состоянии.

Атмофильные элементы - это элементы атмосферы. Большинство из них имеет атомы с заполненными электронными оболочками (инертные газы).

К атмофильным относят также азот и водород. Вследствие высоких потенциалов ионизации атмофильные элементы с трудом вступают в соединения с другими элементами и потому в природе находятся (кроме H) главным образом в элементарном (самородном) состоянии.

Биофильные элементы - это элементы, входящие в состав органических компонентов биосферы (C, Н, N, O, P, S). Из этих (в основном) и других элементов образуются сложные молекулы углеводов, белков, жиров и нуклеиновых кислот. Средний химический состав белков, жиров и углеводов приведен в табл. 3.

Таблица 8

Средний химический состав белков, жиров и углеводов, маc. %

В настоящее время в различных организмах установлено более 60 элементов. Элементы и их соединения, требующиеся организмам в сравнительно больших количествах, часто называют макробиогенными элементами. Элементы же и их соединения, которые хотя и необходимы для жизнедеятельности биосистем, но требуются в крайне малых количествах, называют микробиогенными элементами. Для растений, например, важны 10 микроэлементов: Fe, Mn, Cu, Zn, B, Si, Mo, Cl, W, Co. По функциям эти элементы можно разделить на три группы:

• 1. Mn, Fe, Cl, Zn, V - необходимы для фотосинтеза;
• 2. Mo, B, Fe - необходимы для азотного обмена;
• 3. Mn, B, Co, Cu, Si - необходимы для других метаболических функций.

Все эти элементы, кроме бора, требуются и животным. Кроме того, животным могут требоваться селен, хром, никель, фтор, йод, олово. Между макро- и микроэлементами нельзя провести четкую и одинаковую для всех групп организмов границу. В.И.Вернадский показал, что элементы, постоянно присутствующие в живых организмах, выполняют вполне определенные жизненные функции. Содержание же их в организмах зависит от химизма среды обитания, биологической специфики, экологических особенностей организма и др.

Важным компонентом литосферы являются подземные воды, они вносят существенный вклад в общий водный баланс биосферы в целом. Не случайно подземные воды относят еще и к гидросфере, называя их «подземной гидросферой». Поскольку речь идет о подземных водах, то естественно, что их присутствие, свойства, распределение во многом определяются свойствами пород, такими, как пористость, водопроницаемость, влагоемкость, водоносность. Формально все породы по отношению к воде можно разделить на водопроницаемые и водоупорные. Однако в геологическом масштабе пространства и времени водоупорных пород в природе не существует. Даже такие жесткие породы, как базальт и гранит, дают микротрещины уже при ничтожных подвижках сейсмического порядка.

Вода в породах может находиться в свободном и связанном состоянии. В свободном состоянии в пространстве между частицами пород она подчиняется силам земного притяжения (гравитации) либо частично удерживается в капиллярах пород менисковыми силами. Образно это можно сравнить с водой, пропитывающей губку.

В связанном состоянии вода в породах может быть либо в пленочном, либо в адсорбированном виде, удерживаясь между зернами пород адсорбционными силами. Говоря о связанной воде, следует иметь в виду две формы ее связи: физически связанную и химически связанную. Химически связанная вода - это так называемая кристаллизационная вода. Она прочно связана с кристаллами минералов химическими силами и входит в состав минерала. Примером может служить медный купорос CuSO 4 *5H 2 O. Физически связанная вода, в свою очередь, может быть как прочносвязанной с породами, так и рыхлосвязанной.

Прочносвязанная вода удерживается физическими законами - громадными давлениями в недрах. Рыхлосвязанная вода обволакивает частицы породы. Она обладает повышенной вязкостью, может очень медленно передвигаться по поверхности частиц породы, как жидкость. На эту воду не оказывает влияния гравитация, и замерзает она не при нуле, а при минус 1,5°С. Количество физически и химически связанных вод в составе минерала может быть подчас весьма значительным, достигая 60 - 65 вес.%.

Важными характеристиками, связанными с отношением пород к воде, являются влагоемкость и водоотдача.

Влагоемкостью называют способность горных пород вмещать и удерживать определенное количество воды. Высокой влагоемкостью обладают глины, средней - мелкие пески, слабой - галечники. Влагоемкость зависит от размера частиц: чем меньше их размер, тем больше влагоемкость.

Водоотдача - это отношение количества воды, которое может отдать порода, к общему содержанию воды в ней. Здесь зависимость обратная: процент водоотдачи тем больше, чем крупнее частицы породы. Вода, заполняющая поры, трещины и пустоты пород, может находиться в них во всех трех фазах - твердой, жидкой и газообразной, из которых первая наиболее характерна для зон вечной мерзлоты. В парообразном отношении подземная вода может конденсироваться до жидкости и переходить из жидкости в пар. Она передвигается из областей с повышенными давлением и температурой в области с более низкими их значениями.

Передвижение гравитационных подземных вод происходит главным образом тремя путями: флюацией, диффузией и фильтрацией.

Флюацией называется «вливание» воды в какую-либо емкость в породах. Например, в известняках в результате выщелачивания в земной поверхности образуются воронки, которые продолжаются вглубь многочисленной системой трубок, каналов, каверн и пустот, иногда даже пещер. Стекающая с поверхности дождевая и талая вода через эти воронки будет проникать в породы. Флюация происходит преимущественно под влиянием силы тяжести.

Диффузия сводится к перемещению подземных водных растворов с мест с большей концентрацией в места с меньшей. Скорость этого процесса, хотя и невелика, но все же реально ощутима в геологическом масштабе времени. Сюда же следует отнести и осмос - медленное проникновение одной жидкости в другую через полупроницаемые перегородки.

Фильтрация - это просачивание воды по мелким порам породы. Именно таким образом дождевая вода проникает в песок. Фильтрация протекает под влиянием гравитации, а также может происходить в сторону снижения давления и температуры. Под влиянием давления пород и газов она может протекать и снизу вверх. Что касается скорости фильтрации, то она значительно выше скорости диффузии и зависит от многих факторов (пористости пород, вязкости водного раствора, градиента давления и т. д.).

Химический состав подземных вод

Подземные воды представляют собой природные растворы различных минеральных солей и некоторых органических соединений. Интегрированным показателем содержания минеральных веществ служит общая минерализация вод -- сумма растворимых веществ, выраженная в миллиграммах на литр (мг/л) или граммах на литр (г/л). Среди растворенных веществ преобладают соли распространенных кислот натрия, кальция, магния. Эти соли определяют главные показатели химизма вод: жесткость, соленость и щелочность.

Жесткость вод определяется главным образом присутствием бикарбонатов кальция СаНСО 3 , сульфатов и хлоридов. Мягкие воды содержат до 0,25 г/л солей, жесткие воды -- более 0,25 г/л.

Соленость вод связана с содержанием сульфатов и хлоридов кальция, магния, натрия -- CaSO 4 , MgSO 4 , Na 2 SO 4 , CaCl 2 , MgCl 2 , NaCl. Щелочность вод зависит главным образом от бикарбоната натрия NaHCCX, а иногда даже Na,CO. -- соды. В химической класси-фикации подземных вод типы выделяются по преобладающим катионам, которые затем делятся на классы по содержанию катионов.

Химический состав и температура пластовых подземных вод закономерно меняются по мере возрастания глубины их залегания.

Пресные воды содержат солей менее 0,5 г/л, соленые от 1 до 3 г/л, рассолы -- более 50 г/л.

Особую группу подземных вод составляют так называемые минеральные воды. Они имеют различную минерализацию, но их главное свойство -- целебное действие. Среди них наиболее распространены бикарбонатно-кальциево-натриевые с большим количеством растворенного углекислого газа (нарзаны Минеральных Вод и Закавказья), сероводородные воды (источники Мацесты), воды со специфическими растворимыми органическими соединениями (источники Предкарпатья -- Трускавец и др.). Все эти воды различаются температурной характеристикой и бывают холодные с температурой около и ниже 20°С, теплые -- от 20 до 37°С, горячие -- от 37 до 42°С и очень горячие -- выше 42°С.

Контрольные вопросы

• 1. Виды сейсмических волн.
• 2. Различие земной коры и мантии. Где граница?
• 3. Что такое горные породы?
• 4. Чем отличаются кислые, средние, основные магматические породы?
• 5. Анализ элементов земной коры. Геохимические классификации элементов.
• 6. В результате каких процессов образуются осадочные горные породы?
• 7. В чем разница между прочносвязанной и рыхлосвязанной водой?
• 8. От чего зависит влагоемкость и влагоотдача?

Геосфе́ры (от греч. гео-Земля, и сфера - шар) - географические концентрические оболочки (сплошные или прерывистые), из которых состоит планета Земля .

Выделяются следующие геосферы:

атмосфера , гидросфера , литосфера , земная кора , мантия и ядро Земли.

Литосфера (от греч. - камень и шар, сфера)- внешняя твердая оболочка Земли, которая включает всю земную кору с частью верхней мантии Земли и состоит из осадочных, изверженных и метаморфических пород. Толщина литосферы на континентах и под океанами различается и составляет в среднем соответственно 25- 200 и 5-100км.

Ниже коры находится мантия , которая отличается составом и физическими свойствами- она более плотная, содержит в основном тугоплавкие элементы. Разделяет кору и мантию граница Мохоровичича , или сокращённо Мохо, на которой происходит резкое увеличение скоростей сейсмических волн . С внешней стороны большая часть коры покрыта гидросферой , а меньшая находится под воздействием атмосферы .

Земную кору составляет сравнительно небольшое число элементов. Около половины массы земной коры приходится на кислород, более 0,25 - на кремний . Всего 18 элементов: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ti, C, Cl, P, S, N, Mn, F, Ba- составляют 99,8 % массы земной коры

Литосфера под океанами и континентами значительно различается. Литосфера под континентами состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев общей мощностью до 80 км. включает твердое минеральное вещество горных пород, в том числе органического происхождения, воду или другие жидкие компоненты (например, жидкие углеводороды), газы, присутствующие в порах и трещинах твердой фазы или растворенные в подземных водах.

Литосфера под океанами состоит в основном из базальтового слоя.

Поверхностная и приповерхностная части литосферыявляются средой обитания человека, всеобщим средством его труда. Здесь он живет и осуществляет хозяйственную деятельность: строит наземные и подземные сооружения, из недр добывает разнообразные твердые, жидкие и газообразные компоненты, проводит мелиорацию земель и т. д.

Решение экологических проблем невозможно без изучения литосферы – внешней оболочки Земли. Литосфера является материальной основой биосферы – сферы живого вещества. Именно в литосфере формируются почвы, ландшафты, биосообщества.

В настоящее время литосфера существенно изменяется в процессе хозяйственной деятельности человека.

18. Рекультивация земель.

Рекультивация земель это:

Искусственное воссоздание плодородия почвы и растительного покрова нарушенное вследствие горных разработок, строительства дорог, плотин и т.д.

Она включает:

Восстановление рельефа (засыпку оврагов, карьеров, уничтожение отвалов горных пород и т. д.;

Восстановление почв и растительности;

Лесовосстановление;

Создание новых ландшафтов.

Выполнение выше перечисленных мероприятий позволяет вернуть не пригодные земли для возделывания сельскохозяйственных культур.

Рекультивация земель - это комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и хозяйственной ценности земель, а также на улучшение условий окружающей среды.

Нарушенными считают земли, утратившие первоначальную природно-хозяйственную ценность и, как правило, являющиеся источником отрицательного воздействия на окружающую среду.

Нарушают земли при выполнении открытых и подземных горных работ, складировании промышленных, строительных и коммунально-бытовых отходов, строительстве линейных сооружений, а также при проведении геологоразведочных, изыскательских, строительных и других работ. При этом, как правило, нарушается почвенный покров, изменяются гидрогеологический и гидрологический режимы, образуется техногенный рельеф, а также происходят другие качественные изменения, ухудшающие экологическую обстановку в целом.