Литосфера. Последствия антропогенного воздействия на геологическую среду

1.

Лекция
ЛИТОСФЕРА.
ПОСЛЕДСТВИЯ АНТРОПОГЕННОГО
ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ
СРЕДУ

2.

Структура материала по теме
1. Формирование Земли.
2. Внутреннее строение Земли.
3. Литосфера, литосферные плиты.
4. Особенности геофизических и
геохимических аномалий. Особенности
воздействия аномалий на живые организмы
5. Антропогенное воздействие на
геологическую среду
2

3. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ Большая часть сведений о глубинном строении Земли получена косвенными геофизическими методами

Основаны на изучении физических полей:
гравитационного, магнитного, электрического,
упругих колебаний (сейсмического, или
акустического), термического (теплового),
ядерных излучений (радиационного).
Получаемая информация позволяет определять
местонахождение геологических структур,
рудных тел, водоносных горизонтов и т. п.,

4. Внутреннее строение Земли

ЗЕМНАЯ КОРА (образовалась из верхней мантии при охлаждении
магмы)
- океаническая 5-7 км
- материковая 30-35 км
ПОВЕРХНОСТЬ МОХОРОВИЧИЧА ( раздел Мохо), 1200 град
МАНТИЯ
- верхняя 30-670 км ( 400км под материком и 100-150км под
океаном- АСТЕНОСФЕРА- слой, выполняющий функцию “смазки”
для жестких литосферных плит)
СЛОЙ ГОЛИЦИНА
- нижняя 670-2900 км
СЛОЙ ГУТЕНБЕРГА, 3500 град.
ЯДРО
- внешнее (2900-5100км) жидкое, 4000град
- внутреннее ( 5100- 6378км), от 5000 до 10000 град.

5. Внутреннее строение Земли

6.

Литосфера (камень+сфера),
– верхняя каменная оболочка Земли, включающая в
себя всю земную кору и
верхнюю часть мантии до
астеносферы (Баррел)

7.

В составе земной коры
(0,5% от массы Земли)
выделяются три основных слоя:
1)«осадочный»
2)«гранитный»
3)«базальтовый»

8.

9.

Строение земной коры
Нижняя граница земной коры –
граница Мохоровичича (Мохо),
на глубине от 7 до 30 км, где
скачкообразно возрастают
скорости сейсмических волн
Верхняя граница -определяется
границей с атмосферой и дном
Мирового океана

10.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗЕМНОЙ КОРЫ
(кларки):
- кислород – около 47%,
- кремний – 30%,
- алюминий – 8%,
- железо – 5%,
- кальций, натрий, калий, магний – по 23% каждый.
На долю этих восьми элементов
приходится 99% массы земной коры

11. Распределение элементов в земной коре

• Закон всеобщего рассеяния
• Закон Ферсмана –с усложнением атомного
ядра(его утяжелением) кларки элементов
уменьшаются
• В земной коре преобладают элементы с
четными порядковыми номерами
Среди соседних элементов у четных всегда
кларки выше, чем у нечетных (итал. Оддо,
америк. Гаркис)

12. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗЕМНОЙ КОРЫ

13.

Границы литосферных плит

14.

Около 200 млн лет назад существовал
единый суперконтинент - Пангея

15.

Признаками динамических
изменений в литосфере являются
вулканы и землетрясения

16.

• Геофизико-геохимическая функция литосферы.
Эта функция определяется как свойство геофизических и геохимических
полей (неоднородностей) природного и антропогенного происхождения,
способное влиять на состояние биоты и здоровье человека.
16

17.

• Вся земная поверхность состоит из мозаично распределенных неких
усредненных значений разнообразных химических элементов и
физических параметров среды. Участки с высоким содержанием
химических элементов, сильно отличающимся от геохимического
фона, называются участками с геохимической аномалией.
17

18.

• Выделяются естественные геофизические
поля – магнитное, гравитационное,
геотермическое и искусственно
возбужденные электрические поля
постоянных токов и геофизические
аномалии. Геохимические и геофизические
аномалии в оболочках Земли нередко
называют геопатогенными зонами, хотя
трактовка данного термина до сих пор
неоднозначна.

19.

• Геопатогенез – совокупность геолого-геофизических
условий, сопутствующих развитию патогенных
отклонений в живых организмах.

20. Экологические функции литосферы

20

21.

• Антропогенное воздействие на атмосферу
• Техногенными, или антропогенными, воздействиями называют
различные по своей природе, механизму, длительности и
интенсивности влияния, оказываемые деятельностью
человека на объекты литосферы в процессе его
жизнедеятельности и хозяйственного производства.
• Антропогенное воздействие на геологическую среду по
размерам и масштабам проявления вполне сопоставимо с
естественными процессами экзогенной геодинамики.
Разница заключается только в скорости течения
процесса.
21

22.

• Широко распространено заблуждение, что в отличие от
живых организмов, чутко реагирующих на техногенные
воздействия, сама Земля может выдержать техногенные
загрязнения и катастрофы (подземные ядерные взрывы,
захоронение токсичных отходов, хищническую
эксплуатацию недр и т.д.)
• Геологические процессы протекают медленно и
растягиваются на сотни тысяч и миллионы лет, то скорость
воздействия человека на среду укладывается в годы и
стремительно нарастают.

23. Антропогенное воздействие на геологическую среду характеризуется комплексностью проявления:

• техногенное разрушение (дезинтеграция) толщ горных
пород, слагающих геологическую среду.
• перемещение дезинтегрированного материала.
• накопление перемещенного материала (дамбы, плотины,
транспортные артерии, населенные пункты и
промышленные предприятия).

24. Добыча полезных ископаемых

• В ходе добычи и переработки полезных
ископаемых изменяется большой
геологический круговорот, в который
вовлекаются различные системы.
Вследствие этого оказывается большое
воздействие на экологию региона добычи,
и такое воздействие влечет за собой
негативные последствия.
24

25.

• Масштабы добычи полезных ископаемых велики – в
расчете на одного жителя Земли в год добывается до 20
тонн сырья, из которых менее 10% переходит в конечный
продукт, а остальные 90% – отходы. Кроме того при
добыче происходит значительная потеря сырья примерно
30 – 50%, что говорит о неэкономности некоторых видов
добычи, особенно открытого способа.
25

26.

• Добыча жидких и газообразных полезных ископаемых
осуществляются бурением многочисленных скважин на
разные глубины.
26

27.

• В результате антропогенной деятельности толщи
горных пород дезинтегрируются и удаляются из
земных недр: разрушается твердое вещество
верхнего слоя геологического разреза и
нарушается связность его составных частей.
• При этом дробятся и измельчаются некогда
твердые горные породы. При извлечении горных
пород и полезных ископаемых на глубине
возникают наземные и подземные пустоты.

28.

• В результате растет вероятность обвалов, оползней,
разломов близлежащей к руднику территории. Создаются
антропогенные формы рельефа:
• карьеры;
• отвалы;
• терриконы;
• овраги.
28

29.

• К опасным факторам относятся искусственные грунты,
покрывающие уже более 55% площади суши Земли.
• Их распространение неравномерно, в ряде
урбанизированных районов искусственные грунты
покрывают 95 — 100% территории, а их мощность
достигает нескольких десятков метров.
• Особенно сильно этот процесс идет в европейской части
России, на Украине, в Молдавии, Закавказье и на юге
Сибири.
• Среди техногенных грунтов самые опасные те, которые
формируются из различных видов отходов.
29

30.

• Утилизация шлаков — огромная экологическая проблема
всей планеты. Если удаление золы из топок ТЭС
происходит водным способом (гидроудаление), то зола по
пульпопроводу сбрасывается в пруды-отстойники, на дне
которых осаждаются огромные массы искусственных
зологрунтов. В итоге намытыми зологрунтами
покрываются значительные площади, происходит
деградация природных ландшафтов и экосистем.
30

31. Загрязнение литосферы

• Океаническая земная кора
(захоронение химических снарядов,
атомные реакторы подводных лодок,
ледоколов
• Континентальная земная кора
150 млн. кв. км (29% от общей
поверхности земли)
13% культивируемые почвы

32. 2. Создание антропогенных ландшафтов и антропогенного рельефа

• Техногенная деятельность вызывает денудацию земной
поверхности, выравнивание рельефа
• в результате аккумуляции материала создаются
разнообразные аккумулятивные формы рельефа –
мелкогрядовый, холмистый, техногенно-расчлененный,
террасированный.

33. По степени распространения и по своему происхождению антропогенные формы рельефа и создаваемые руками человека ландшафты

группируются в несколько
типов:
Городской (селитебный) ландшафт характеризуется почти полным
изменением естественного рельефа, сменой положения и
видоизменениями условий деятельности гидросети,
преобразованием почвенного покрова, сооружением
промышленно-хозяйственных и жилых построек, значительным
понижением или повышением уровня грунтовых вод.
Создание городских ландшафтов ведет к необратимым
изменениям в составе атмосферы и климата над городскими
агломерациями.

34.

• На урбанизированных территориях практически
невозможно найти неизмененные участки литосферы или
девственные, неизмененные участки рельефа.
34

35.

• В настоящее время общая протяженность железных дорог
на Земле составляет более 1400 тыс. км., то есть в 3,5 раза
больше, чем расстояние от Земли до Луны.
• И на всем этом протяжении нарушается почвенный
покров, меняются геологические условия прилегающих к
дороге территорий, возникают новые геологические
процессы.
• Протяженность автомобильных дорог в мире еще больше.
Вдоль автотрасс также происходит нарушение
геологических условий. Подсчитано, что при прокладке 1
км. дороги нарушается около 2 га растительного и
почвенного покрова.
35

36. Горно-промышленный ландшафт

• отличается созданием наряду с производственными
зданиями систем обогащения, очистки и складирования
отходов с соответствующей инфраструктурой горнообогатительных комбинатов (ГОК), карьеров, выемок и
шахт, строительством террасированных воронок, иногда
заполненных водой, расположением озер в карьерах и
выемках, внешне сходных с карстовыми озерами.
• Го́рно-обогати́тельный комбина́т (сокращённо ГОК) — комплексное
горное предприятие
по добыче и переработке твёрдых
полезных ископаемых.

37.

• Техногенные отрицательные формы рельефа чередуются
с положительными – отвалами, терриконами, насыпями
вдоль железных и грунтовых дорог.
• Создание горно-промышленного ландшафта влечет за
собой уничтожение древесной растительности. При этом
существенно изменяется не только растительный покров,
но и состав почв.
Пример – ландшафты Донбасса
и Кузбасса, Курской обл.

38. Ирригационно-технический ландшафт

характеризуется наличием системы каналов,
канав и арыков, а также запруд, прудов и
водохранилищ, что существенно меняет режим
поверхностных и особенно грунтовых вод.
Заполнение водохранилищ вызывает
подтопление и заболачивание примыкающих
территорий.
В засушливых регионах этот процесс
сопровождается засолением почв и
образованием солончаковых пустынь.

39.

• Суммарная длина берегов только искусственных
водохранилищ, построенных на территории бывшего СССР к
середине 80-х годов, равнялась длине экватора Земли.
• На всем их протяжении продолжают развиваться различные
геологические процессы (активизация склоновых процессов,
подтопление и т.д.).
• Протяженность магистральных оросительных и судоходных
каналов на территории стран СНГ, также изменяющих
геологическую обстановку, намного больше и составляет
около 3/4 расстояния от Земли до Луны.
39

40. Сельскохозяйственный ландшафт

• на Земле занимает около 15 % площади всей суши.
Создание сельскохозяйственного ландшафта
сопровождается не только выравниванием территории и
удалением находящихся на поверхности мешающих
проведению сельскохозяйственных работ глыб и валунов,
но и засыпкой оврагов, сооружением террасовидных
уступов на склонах гор, дамб и насыпей, защищающих
сельскохозяйственные угодья и хозяйственные постройки
от потоков воды во время половодий и паводков.

41. Военный ландшафт

возникает в процессе ведения военных операций и
крупномасштабных военных учений, а также на
территории военных полигонов различного назначения.
Он характеризуется широким распространением
мелкобугорчатого рельефа, возникающего в результате
образования многочисленных воронок, ложбин и
насыпей от взрывов, противотанковых рвов, окопов,
подземных убежищ.

42.

• ИТОГ
• Если к 1985 году суммарная площадь суши, покрываемая
всеми видами инженерных сооружений (здания, дороги,
водохранилища, каналы и т.п.), составляла около 8%, то к
1990 году она превысила 10%, а в 2000 годах возросла до
15%, то есть приблизилась к величине 1/6 площади суши
Земли.
• Если же сюда прибавить площади, используемые на
Земле под сельское хозяйство, то получится, что этими
видами деятельности затронуто около половины суши
(без Антарктиды).
• При этом надо иметь в виду, что поверхность и подземное
пространство литосферы "осваиваются" очень
неравномерно.
42

43.

• Преобразованные природные ландшафты и созданный антропогенный
рельеф в своем большинстве являются необратимыми и
долгоживущими формами.
• Неблагоприятные экологические последствия некоторых
антропогенных ландшафтов могут быть сведены до минимума
рекультивационными работами.

44.

• Последствия антропогенных изменений состояния геологической
среды
• Инженерно-геологическая деятельность приводит к нарушениям
сложившегося естественного напряженного состояния геологической
среды.
• Деформации массивов и блоков горных пород на глубине и на
поверхности активизируют перемещения блоков по дислокациям,
вызывают опускания земной поверхности, порождают наведенную
сейсмичность (антропогенные землетрясения), рождают горные
удары и внезапные, разрушают инженерные сооружения.

45.

• К стрессовым факторам литосферы еще относится
создание свалок твердых бытовых отходов, загрязнение
промышленными стоками подземных вод и вследствие
этого сокращение запасов на Земле питьевой воды, а
также механическое, термическое, электромагнитное и
другие виды воздействий на верхние слои литосферы.
• Количество коммунальных отходов, приходящихся за год
на одного человека, в некоторых странах достигает
огромных величин , а их утилизация представляет
серьезную проблему во всем мире. В результате
антропогенного воздействия Земля превращается в
гигантскую свалку, литосфера испытывает необратимые
экологические изменения, последствия которых
катастрофичны.
45

46.

• Пока человек не в состоянии предотвратить многие
опасные и катастрофические геологические процессы.
• Однако в арсенале методов инженерной геологии
накоплен огромный научный опыт по прогнозу
геологических и инженерно-геологических процессов,
направленным на инженерную защиту территорий и
снижение ущерба.
• В связи с этим в современных условиях значение
инженерной и экологической геологии в жизни
общества неизменно возрастает.
46

47.

• Таким образом, в обостряющемся на Земле
экологическом кризисе роль различных
геологических и инженерно-геологических
процессов, происходящих в литосфере,
огромна, что необходимо иметь в виду при
решении экологических проблем.
47

48. Педосфера

• Педосфера (почве
нный покров) —
оболочка Земли,
образуемая
почвенным
покровом.

49.

Педосфера
Почва - поверхностный слой земной коры, возникающий в результате
преобразования коры выветривания водой, воздухом и живыми организмами
и обладающий свойством плодородия
Плодородие – качественный признак почвы, резко отличающий ее от
бесплодной, не способной производить урожай растений, горной породы

50.

Представление о почве как самостоятельном
природном теле было сформулировано в конце XIX
века В.В. Докучаевым.
По его образному выражению, почва – зеркало
ландшафта.

51.

52.

Основные типы почв

53.

Географическое распространение основных типов почв

54. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ

• Привнесение в грунты или
возникновение в них новых, не
характерных для них компонентовзагрязнителей (твердых, жидких,
газообразных, биотических или
комплексных), оказывающих вредное
воздействие (прямое или косвенное) на
экосистемы, включая и социальные
(человека)

55.

56.

57. ЗАХЛАМЛЕНИЕ ПОЧВ

• Размещение в неустановленных местах
свалок, смешение с почвой отходов
промышленной и бытовой
деятельности-пластика, древесных
остатков, металлолома, стеклобоя,
строительного мусора

58. РЕЗУЛЬТАТ АНТРОПОГЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

59.

РЕЗУЛЬТАТ АНТРОПОГЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Экологическая функция литосферы выражается в том, что она является
«базовой подсистемой биосферы» , если говорить образно, то вся
континентальная и почти вся морская биота опирается на земную кору.
Например техногенное разрушение минимального слоя горных пород на
суше или шельфе автоматически уничтожает биоценоз. Но, кроме того
литосфера служит основным поставщиком ценных сырьевых ресурсов ,
большая часть которых относится к невозобновимым.

60. Спасибо за внимание!

60