Литосфера

Земля в разрезе: 1. Земная кора (океаническая /1a/ и континентальная /1b/ от 0 до 80 км); 2. Мантия (верхняя мантия, включая астеносферу, и нижняя мантия); 3. Ядро: 3a — внешнее ядро (жидкое); 3b — внутреннее ядро (твердое); 4. Литосфера (земная кора и самая верхняя твердая мантия); 5. Астеносфера

Литосфе́ра — внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных, изверженных и метаморфических пород.

Планета Земля в своём геологическом строении состоит из трех оболочек — земной коры, мантии и ядра. Земная кора — тонкая верхняя оболочка Земли, которая имеет толщину на континентах 40 — 80 км, под океаном — 5 — 10 км и составляет 1 % массы Земли. Мантия и ядро в свою очередь делятся на внутренние и внешние части.

Литосфера включает всю земную кору и часть верхней мантии до астеносферы. Нижняя граница литосферы нечёткая и определяется резким уменьшением вязкости пород, изменением скорости распространения сейсмических волн и увеличением электропроводности пород. Толщина литосферы на континентах и под океанами различается и составляет в среднем соответственно 25 — 200 и 5 — 100 км.

Состав литосферы

Литосфера представлена двумя типами разрезов, что отражается двумя основными видами поверхности Земли разных уровней (океанов со средней глубиной 3800 м и континентов со средней высотой 875 м), которые существовали в течение всего геологического времени.

Основная часть литосферы состоит из извержённых магматических пород (95 %), среди которых на континентах преобладают граниты и гранитоиды, а в океанах — базальты. Подавляющая часть земной поверхности — это равнины континентов и океанического дна. Континенты окружены шельфом — мелководной полосой глубиной до 200 м и средней шириной около 80 км, которая после резкого обрывистого изгиба дна переходит в континентальный склон (уклон меняется от 15 — 17 до 20 — 30°). Склоны постепенно выравниваются и переходят в абиссальные равнины (глубины 3,7 — 6,0 км). Наибольшие глубины (9 — 11 км) имеют океанические желоба, подавляющее большинство которых расположено на северной и западной окраинах Тихого океана.

Глубинные толщи литосферы, которые исследуют геофизическими методами, имеют достаточно сложное и ещё недостаточно изученное строение, так же, как мантия и ядро Земли. Но уже известно, что с глубиной плотность пород возрастает, и если на поверхности она составляет в среднем 2,3 — 2,7 г/см³, то на глубине около 400 км — 3,5 г/см³, а на глубине 2900 км (граница мантии и внешнего ядра) — 5,6 г/см³. В центре ядра, где давление достигает 3,5 тыс. т/см², она увеличивается до 13 — 17 г/см³. Установлен также и характер роста глубинной температуры Земли. На глубине 100 км она составляет примерно 1300 К, на глубине около 3000 — 4800 км, а в центре земного ядра — 6900 К.

Подавляющая часть вещества Земли находится в твёрдом состоянии, но на границе земной коры и верхней мантии (глубины 100—150 км) залегает толща смягченных, тестообразных горных пород. Эта толща (100—150 км) называется астеносферой. Учёные-геофизики считают, что в разреженном состоянии могут находиться и другие участки земли (за счёт разуплотнения, активного радиораспада пород и других процессов), в частности, зона внешнего ядра. Внутреннее ядро находится в металлической фазе, но относительно его вещественного состава единого мнения на сегодня нет.

С точки зрения использования литосферы в антропогенной деятельности выделяют два самых главных компонента — земную кору (недра) и почвы. Наибольшее влияние человек оказывает именно на земную кору.

Земная кора

Земная кора — тонкая верхняя оболочка Земли, которая имеет толщину на континентах 40 — 80 км, под океанами — 5 — 10 км и составляет всего около 1 % массы Земли. Восемь элементов — кислород, кремний, водород, алюминий, железо, магний, кальций, натрий — образуют 99,5 % земной коры. На континентах кора трехслойная: осадочные породы укрывают гранитные, а гранитные залегают на базальтовых. Под океанами кора «океанического», двухслойного типа; осадочные породы залегают просто на базальтах, гранитного слоя нет. Различают также переходный тип земной коры (островодужные зоны на окраинах океанов и некоторые участки на материках, например, Чёрное море). Наибольшую толщину земная кора имеет в горных районах (под Гималаями — более 75 км), среднюю — в районах платформ (под Западно-Сибирской низиной — 35 — 40 км, в пределах Русской платформы — 30 — 35 км), а наименьшую — в центральных районах океанов (5 — 7 км).

С различными породами земной коры, как и с её тектоническими структурами, связаны различные полезные ископаемые: горючие, металлические, строительные, а также такие, что являются сырьём для химической и пищевой промышленности.

Почвы

Профиль почвы: O (0" −2"): органический; A (2" −10"): поверхностный; B (10" −30"): подпочвенный; C (30" −48"): субстрат

В верхней части континентальной земной коры развиты почвы (грунты), значение которых для человека трудно переоценить.

Почва — это поверхностные слои земной коры, видоизмененные под воздействием живых организмов, прежде всего — зеленых растений, которые отличаются от горных пород составом минеральной массы, значительным содержанием специфических органических веществ (гумуса) и имеют важное отличие — плодородие, то есть способность поставлять растениям необходимые для их роста питательные веществ, воду и воздух. Почвы являются одновременно и результатом жизнедеятельности зеленых растений, и условием их существования.

Почвы — органо-минеральный продукт многолетней (сотни и тысячи лет) совместной деятельности живых организмов, воды, воздуха, солнечного тепла и света, которые являются одними из важнейших природных ресурсов. В зависимости от климатических и геолого-географических условий почвы имеют толщину от 15 — 25 см до 2 — 3 м.

Почвы возникли вместе с живым веществом и развивались под влиянием деятельности растений, животных и микроорганизмов, пока не стали очень ценным для человека плодородным субстратом. Основная масса организмов и микроорганизмов литосферы сосредоточена в почвах, на глубине не более нескольких метров. Живое вещество играет решающую роль в формировании почвы. Без жизни не было бы и почвы. Почвообразование началось только с появлением жизни на Земле. Любая порода, независимо от того, насколько глубоко она разложена и выветрена, ещё не будет почвой. Только длительное взаимодействие материнских пород с живым веществом при определённых климатических условиях создает специфические качества, отличающие почву от горных пород. Почва является аккумулятором тепла и осадков. Наиболее плодородной является почва, способная удерживать наибольшее количество воды.

Современные почвы представляют собой трехфазную систему (разнозернистые твердые частицы, вода и газы, растворенные в воде и порах), которая состоит из смеси минеральных частиц (продукты разрушения горных пород), органических веществ (продукты жизнедеятельности биоты, микроорганизмов и грибов). Почвы играют огромную роль в круговороте воды, веществ и углекислого газа.

Экологическое значение литосферы

Актуальность экологического изучения литосферы обусловлена тем, что литосфера является средой всех минеральных ресурсов, одним из основных объектов антропогенной деятельности (составляющих природной среды), из-за значительных изменений которого развивается глобальный экологический кризис. Нарушения литосферы приводят, как правило, к активизации опасных стихийных природных явлений, таких, как оползни, обвалы, проседания почвы, создание условий для формирования снежных лавин, увеличения поверхностного стока; при этом изменяются условия инфильтрации и движение флюидов в почвах, нарушаются биоценотические взаимосвязи почвенных организмов.

В пределах литосферы периодически происходили и происходят негативные экологические процессы, которые имеют огромное значение для формирования экологических ситуаций в определённом регионе планеты, а иногда приводят к глобальным экологическим катастрофам.

Все процессы, протекающие в литосфере оказывают большое влияние на экологическую ситуацию, складывающуюся на её поверхности, поскольку велика роль литосферы как среды обитания человека и всех наземных организмов. Различные формы движения земной коры влияют на условия жизни организмов и жизнедеятельность мирового сообщества. Совокупность химических процессов, протекающих в земной коре, оказывает значимое влияние на состояние среды обитания живых организмов. Все процессы и явления, сила проявления которых определяется или зависит от строения земной коры и верхних слоёв литосферы, проявляются воздействием на организмы физических факторов.

Земная кора (недра) является источником сырья, используемого людьми в различных целях. Сегодня в мировом сообществе происходит крупномасштабное вмешательство человека в систему водо-, газо- и нефтеносных горизонтов литосферы, расположенных на различных глубинах. Запасы всех полезных ископаемых в недрах Земли не безграничны и относятся к категории не возобновляемых природных ресурсов. Большинство полезных ископаемых значительной мерой уже исчерпаны, особенно богатые на них месторождения верхних горизонтов земной коры.

Земля — наиболее ценное и незаменимое богатство страны является природно-ресурсной базой развития сельского и лесного хозяйства любого государства. Земля — очень широкое понятие. Она — национальное богатство общества, основное средство производства в сельском хозяйстве и пространственный базис, где размещаются все отрасли хозяйства. Земли, являющиеся одним из главных ресурсов планеты, гигантской экологической системой и важнейшим компонентом ландшафтов, играют огромную роль в круговороте химических веществ в биосфере и, вместе с Мировым океаном и атмосферой, оказывает решающее влияние на всю биосферу. Особенной ценностью отличаются почвы, которые являются первоисточником большинства первичных природных процессов и всех материальных благ, поэтому представляют собой незаменимый природный ресурс.

В связи с этим необходимой становится задача разработки принципов рационального использования и охраны всех составляющих литосферы. С целью сохранения земных недр и почв от дальнейшего загрязнения и деградации необходимо проводить комплекс организационно-хозяйственных, технических, агрономических, экономических и правовых мероприятий по предупреждению и устранению последствий негативного воздействия антропогенной деятельности на литосферу.