Основные стадии почвообразовательного процесса
Литосфера Земли. Физико-химические процессы в почве
Литосфе́ра - твёрдая оболочка Земли.
К важнейшим научным открытиям начала 20-го века, безусловно, следует отнести вывод о наличии на Земле концентрических оболочек различной плотности. На основании данных о скорости прохождения сейсмических волн земные недра разделяют на ряд слоев (слайд 3). Верхний слой (слой А) - это земная кора - твердая внешняя оболочка Земли. При переходе от земной коры к внутренней оболочке (слой В) происходит скачкообразное изменение в распространении сейсмических волн. Эта граница получила название раздела Мохоровича. По современным данным, глубина залегания поверхности Мохоровича, а, следовательно, и толщина земной коры, изменяется от 6 км под дном океана до 70 км в горных районах.
Расположенную ниже поверхности Мохоровича толщу называют внутренней оболочкой, или мантией Земли. Ей соответствуют слои В, С, Д, на схеме (слайде 3). Мантия Земли почти в 40 раз толще земной коры и простирается до глубины 2900 км. Слои В и С отличаются по скорости прохождения сейсмических волн друг от друга и от слоя Д. Они образуют верхнюю мантию. Слои Е, F, G входят в состав ядра Земли: слой Е (2900-4980 км) - внешнее ядро, слой F (4980-5120 км) - переходная зона ядра и слой G (5120-6370 км) - внутреннее ядро.
Установлено, что плотность земного вещества с глубиной возрастает. На этом основании предполагается, что в составе мантии преобладают более тяжелые химические элементы, такие, как железо, хром, магний. Резкое изменение плотности вещества на границе мантии и ядра, вероятно, связано с изменением фазового состояния, или, возможно, химического состава преобладающего вещества. Однако до настоящего времени нет единого мнения о химическом составе внутренней оболочки ядра, и отсутствует единая теория глубинного строения и развития Земли.
|
|
|
Наиболее изученной частью Земли является ее верхний слой - земная кора (слайд 4). Среднее содержание химических элементов в земной коре впервые определил американский геохимик Ф. Кларк. Более сорока лет он работал над этой проблемой и несколько раз опубликовывал все более подробные сведения о составе земной коры. В честь Ф. Кларка, первым занявшегося этой трудоемкой работой, А.Е. Ферсман предложил называть кларком среднее содержание элементов в земной коре, на Земле в целом или в других природных телах, выраженное в процентах. Анализы большого числа горных пород (слайд 5) показывают, что земная кора более чем на 99% состоит всего из девяти химических элементов. Кислород, кремний и алюминий являются главными элементами земной коры. На их долю приходится 84,55% ее массы. Но еще более поразительная картина получается при сравнении объемных кларков элементов, рассчитанных на основании данных В. Гольдшмидта об ионных радиусах. В этом случае, на кислород приходится 91,97% всего объема, и земная кора предстает перед исследователем в виде сплошного кислородного каркаса, в пустотах которого располагаются катионы кремния и других элементов. Остальные 80 элементов, встречающиеся в земной коре, или изоморфно входят в кристаллические решетки, образованные главными элементами земной коры, или остаются в твердом кристаллическом веществе в неупорядоченном, рассеянном состоянии.
|
|
|
Рассеянные элементы распределены в земной коре очень неравномерно. Поэтому для характеристики распространенности элементов в отдельных участках земной коры недостаточно только среднего содержания элемента. Для количественной оценки распределения химических элементов в земной коре В.И. Вернадский ввел понятие кларк концентрации Кк:
Кк = А/К ,
где А - содержание элемента в данном регионе (масс.%); К - кларк элемента в земной коре (масс.%).
Многочисленные анализы проб земной коры позволяют выделить территории, различающиеся уровнем содержания определенных элементов. Такие территории называют геохимическими провинциями. Так, например, районы Уральских гор, характеризующиеся повышенным содержанием меди, хрома, никеля и других элементов, следует отнести к уральской геохимической провинции.
|
|
|
В пределах провинций также имеются участки, различающиеся содержанием рассеянных элементов. Это так называемый геохимический фон элементов.
Химические элементы в земной коре находятся преимущественно в виде химических соединений. Однородные по составу и строению природные химические соединения или однородные структуры, возникающие при различных химических и физико-химических процессах в земной коре, принято называть минералами. В земной коре минералы встречаются в твердом, жидком и газообразном состоянии. Основную массу составляют твердые минералы. Каждый минерал характеризуется внутренней однородностью, определенными физическими свойствами и признаками, по которым один минерал можно отличить от других.
В природе минералы находятся чаще всего в виде комплексных минеральных агрегатов - горных пород, образующих самостоятельные геологические тела более или менее постоянного минералогического и химического состава. В настоящее время известно около 3000 минералов, и ежегодно открываются все новые их разновидности. Однако, лишь около 100 минералов имеют сравнительно большое практическое значение, и только 30 из них могут быть отнесены к породообразующим минералам (слайд 8). В зависимости от условий образования горные породы принято делить на три главные группы: магматические, осадочные и метаморфические. Магматические породы возникают при затвердевании магматического расплава на поверхности или в глубинах земной коры. При этом образуются глубинные - интрузивные породы, - и поверхностные - эффузивные. Осадочные породы образуются путем отложения материала разрушенных или растворенных горных пород любого генезиса, как на суше, так и в море. Осадочные породы залегают слоями.
|
|
|
Метаморфические породы формируются путем преобразования магматических или осадочных пород в глубинах земной коры под воздействием высоких температур и больших давлений.
Верхний слой земной коры (до глубины 16 км) на 95% сложен из магматических пород. Осадочные породы составляют лишь 1% от массы этого слоя земной коры, метаморфические породы – 4%.
На слайде 9 представлено классификация магматических пород связанная с содержанием в них диоксида кремния или кремниевой кислоты. В связи с высоким содержанием диоксида кремния (кремниевой кислоты) граниты относят к кислым породам, диорит - к средним, габбро - к основным, а перидотит - к ультраосновным.
Процесс разрушения минералов и горных пород на поверхности Земли обычно называют выветриванием, хотя ветер к этому почти никакого отношения не имеет. А.Е.Ферсман в 1922 году предложил другое название этого процесса - гипергенез. Оно построено из древнегреческих слов «гипер» (сверх) и «генезис» (происхождение).
В настоящее время под выветриванием, или гипергенезом, понимают сумму процессов преобразования твердого вещества земной коры на поверхности суши под влиянием воды, воздуха, колебаний температуры и жизнедеятельности организмов. Сущность этих процессов заключается в перегруппировке атомов и образовании новых устойчивых к условиям земной поверхности соединений.
Различают два типа выветривания: физическое, или механическое и химическое.
Физическое выветривание приводит к чисто механическому разрушению пород. Частые изменения температуры, морозное выветривание с образованием морозоустойчивых трещин и солевое растрескивание пород (возникновение трещин под давлением кристаллов образующихся солей) обуславливают разрыхление структуры и распад пород на минеральные зерна.
Химическое выветривание - разрыхление коренных пород под действием кислорода воздуха, диоксида углерода, воды, органических кислот, сопровождающееся изменением их состава.
Часто выделяют еще третий тип выветривания - биологическое (или органогенное). Но этот процесс связан либо с физическим действием (например, давление корней), либо с химическим воздействием (например, воздействие органических кислот, выделяемых корнями растений).
В зависимости от климатической зоны, времени года и местных условий процессы выветривания различных типов протекают с различной интенсивностью.
Слой вещества, лежащий поверх горных пород земной коры - это особое природное образование, играющее очень важную роль в наземных экосистемах. Это слой –почва. Она является связующим звеном между биотическим и абиотическим факторами биогеоценоза (слайд12).
Долгие годы почва рассматривалась лишь как разрушенная выветриванием разновидность горных пород, или как нанос, либо как рыхлый пахотный слой, в котором находятся корни растений. Термины земля" и "почва" были равнозначны.
Лишь в 1874 году великий русский естествоиспытатель Василий Васильевич Докучаев (слайд 13) дал первое научное определение понятия "почва". В.В. Докучаеву принадлежит открытие законов происхождения и географического распространения почв. Он первый показал, что именно в почвах наиболее тесно переплетены и взаимосвязаны геологические и биологические процессы, развивающиеся на поверхности Земли.
Почвенный покров Земли представляет собой тончайшую оболочку планеты на суше и дне мелководий, которая значительно уступает по массе другим геосферам. Однако это хрупкое и легкоранимое природное образование является источником существования множества живых организмов, включая и человека.
Почвенный покров тесно взаимодействует со всеми геосферами: атмосферой, гидросферой, литосферой, а также с биосферой. Процессы, протекающие в почвенном слое, являются частью глобальных и региональных кругооборотов вещества в природе. Поэтому знания о генезисе почв, протекающих в них химических процессах и физических свойствах почв необходимы при рассмотрении вопросов трансформации примесей в окружающей среде и являются неотъемлемой частью представлений о химии окружающей среды.
Процессы выветривания горных пород происходят и происходили на Земле и до появления живых организмов. В то же время, дальнейшее преобразование горных пород, связанное с возникновением, почв всегда протекают только при непосредственном участии живых организмов.
Почвообразованием называется сложный природный процесс преобразования горной породы в качественно новое состояние (слайд 14). Этот процесс протекает при взаимодействии минерального вещества земной коры с живыми организмами и продуктами их жизнедеятельности. Причем такое взаимодействие в земных условиях происходит при прямом и косвенном влиянии других факторов внешней среды. Растительные сообщества извлекают из материнских пород (в дальнейшем - из почв) питательные элементы, синтезируют сложные органические соединения - биомассу, - и возвращают эти соединения в почву в виде отмирающего наземного опада и корней (слайд 15).
Следует различать Процессы выветривания горных пород происходят и происходили на Земле и до появления живых организмов. В то же время, дальнейшее преобразование горных пород, связанное с возникновением, почв всегда протекают только при непосредственном участии живых организмов.
Одним из главных факторов, играющих большую роль в преобразовании этих органических остатков, являются дождевые черви, личинки многочисленных насекомых и микроорганизмы. В процессе питания они измельчают растительную массу, перемещают ее, перемешивая органические и минеральные вещества (слайд 16).
Находясь в тесном взаимодействии между собой и минеральной частью горных пород и почв, живые организмы активно участвуют в малом биологическом кругообороте веществ.
В отличии от большого геологического кругооборота веществ основные положения которого представлены на слайде 17 малый круговорот (слайд 18) приводит к накаплению биогенных элементов (азот, углерод, фосфор, сера и др.) в верхних горизонтах, почвообразующих породах и почвах, происходит образование и дальнейшее развитие почв. Процессы выветривания горных пород происходят и происходили на Земле и до появления живых организмов. В то же время, дальнейшее преобразование горных пород, связанное с возникновением, почв всегда протекают только при непосредственном участии живых организмов.
Основные стадии почвообразовательного процесса
Изменение во времени почвенных признаков можно проследить на слайде 20.
В почвоведении принято выделять следующие основные стадии почвообразовательного процесса (слайд 21):
1. Начальная стадия.
Отсутствуют почвенные признаки.
Незначительные масштабы малого круговорота.
2. Стадия формирования почв.
2 (а). Фаза ускоренного развития.
Рост масштабов малого круговорота.
Формирование почвенных признаков.
2(б). Фаза замедленного развития.
Снижение интенсивности роста масштабов малого кругооборота.
Развитие профилеобразования.
3. Стадия равновесного функционирования.
Стабилизация биогеохимических процессов.
Стабилизация главных признаков почв.
Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 121; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!