Как воды меняют земную поверхность: Как текучие воды изменяют поверхность суши?

Содержание

Как текучие воды изменяют поверхность суши?

Вода — одна из самых мощных сил в природе. Она способна как помогать человеку в его хозяйственной деятельности, так и разрушать все на своем пути, изменяя до неузнаваемости рельеф местности. Рассмотрим значение текучих вод для формирования внешнего облика поверхности земли.

Что такое текучие воды

Главной особенностью воды является ее способность двигаться, или течь. Текучими называют любые формы движущейся воды, от самых маленьких ручейков до огромных рек наподобие Нила, Оби, Амазонки и т.д. Все перечисленные формы относятся к пресным водоемам.

Текучие воды распространены повсеместно на планете. Некоторые из них имеют сезонный или временный характер. К этому типу относятся, например, ручьи, образовавшиеся в результате таяния льдов или снега весной. Крупные же формы текучих вод, такие как реки, имеют собственный режим и не прекращают движение никогда, даже в холодный сезон, когда поверхность водоема покрывается льдом.

Влияние текучих вод на облик Земли 

Без преувеличения можно сказать, что внешний вид нашей планеты во многом сформировали текучие воды. Обычно они оказывают три вида влияний на грунт и поверхность:

  1. Эрозия (или разрушение) — наиболее распространённый процесс, сильнее всего влияющий на рельеф и разрушающий его;
  2. Перемещение почвы, грунта и минералов с течением — имеет наибольшее значение для хозяйственной деятельности человека;
  3. Эрозия с перемещением.

Все перечисленные процессы приводят к тому, что поверхность становится неровной. На ней появляются овраги, обрывы и т.д. Течение подземных вод влияет на формирование пустот (провалов) в грунте, пещер и прочих незаметных сверху изменений. 

Крупные реки благодаря своей текучести образуют долины, которые люди активно используют для своей деятельности. Например, долина Нила с давних лет известна своей плодородностью, поскольку течение приносит туда полезные минералы и питательный слой грунта.

Также в долинах формируются особые экосистемы, где распространяются конкретные виды животных и растут специфические растения.

 

Внешние силы, создающие рельеф

Внешние силы сглаживают формы рельефа, созданные внутренними силами Земли. Разрушая выступающие неровности поверхности, они заполняют осадочными породами впадины. Текучие воды, ледники, ветер, человек создают на суше разнообразные более мелкие формы рельефа.

Выветривание

Одним из главных внешних процессов является выветривание — процесс разрушения и преобразования горных пород.

Само выветривание не приводит к образованию форм рельефа, а лишь превращает твёрдые породы в рыхлые и подготавливает материал к передвижению. Результатом такого передвижения являются различные формы рельефа.

Действие силы тяжести

Под действием силы тяжести породы, разрушенные выветриванием, перемещаются но поверхности Земли с возвышенных участков в более низкие. Каменные глыбы, щебень, песок часто устремляются вниз с крутых горных склонов, порождая обвалы и осыпи.

Под действием силы тяжести возникают оползни и сели. Они переносят огромные массы пород. Оползни представляют собой сползание масс горных пород вниз по склону. Они образуются по берегам водоёмов, на склонах холмов и гор после сильных дождей или таяния снега. Верхний рыхлый слой горных пород становится тяжелее при насыщении водой и сползает по нижнему, не пропускающему воду слою. Ливневые дожди и быстрое таяние снегов также вызывают в горах грязекаменные потоки сели. Они с разрушительной силой движутся вниз по склону, снося всё на своём пути. Оползни и сели приводят к авариям и гибели людей.

Деятельность текучих вод

Важнейший преобразователь рельефа — движущаяся вода, которая выполняет большую разрушительную и созидательную работу. Реки прорезают широкие речные долины на равнинах, глубокие каньоны и ущелья в горах. Небольшие водные потоки создают на равнинах овражно-балочный рельеф.

Текучие поды не только создают углубления на поверхности, но и захватывают обломки горных пород, переносят их и откладывают во впадинах или и собственных долинах. Так из речных наносов вдоль рек формируются плоские равнины

Карст

В тех районах, где близко к земной поверхности залегают легкорастворимые горные породы (известняки, гипс, мел, каменная соль), наблюдаются удивительные природные явления. Реки и ручьи, растворяя горные породы, исчезают с поверхности и устремляются в глубь земных недр. Явления, связанные с растворением горных пород поверхностными и подземными водами, называются карстом. Растворение пород приводит к образованию карстовых форм рельефа: пещер, пропастей, шахт, воронок, иногда заполненных водой. Красивейшие сталактиты (многометровые известковые «сосульки») и сталагмиты («колонны» из известковых наростов) образуют в пещерах причудливые скульптуры.

Деятельность ветра

На открытых безлесных пространствах ветер перемещает гигантские скопления песчаных или глинистых частиц, создавая эоловые формы рельефа (Эол бог покровитель ветра в  древнегреческой мифологии). Большинство песчаных пустынь мира покрыто барханами песчаными холмами.  Иногда они достигают высоты 100 метров. Сверху бархан имеет вид серпа.

Двигаясь с большой скоростью, частички песка и щебня обрабатывают каменные глыбы подобно наждачной бумаге. Этот процесс идёт быстрее у поверхности земли, где песчинок больше.

В результате деятельности ветра могут накапливаться плотные отложения из пылеватых частиц.
Такие однородные пористые породы серовато-жёлтого цвета называются лёссами.

Деятельность ледников

Ледники формируют особый ледниковый рельеф. Двигаясь по поверхности суши, они сглаживают скалы, выпахивают котловины, перемещают разрушенные горные породы. Отложения этих пород образуют моренные холмы и гряды. При таянии ледников из принесённого водой песка формируются песчаные равнины — зандры. Котловины, образованные ледниками, часто заполняются водой, превращаясь в ледниковые озёра.

Деятельность человека

Большую роль в изменении рельефа играет человек. Особенно сильно изменены его деятельностью равнины. Люди издавна селятся на равнинах, они строят дома и дороги, засыпают овраги, сооружают насыпи. Человек изменяет рельеф при добыче полезных ископаемых: выкапываются огромные карьеры, насыпаются холмы-терриконы — отвалы пустой породы.

Масштабы человеческой деятельности могут быть сравнимы с природными процессами. Например, реки вырабатывают свои долины, вынося горные породы, а человек строит сопоставимые по размерам каналы.

Формы рельефа, созданные человеком, называются антропогенными. Антропогенное изменение рельефа происходит с помощью современной техники и довольно быстрыми темпами.

Движущаяся вода и ветер выполняют огромную разрушительную работу, которая называется эрозией (от латинского слова erosio разъедание). Эрозия земель — природный процесс. Однако он усиливается в результате хозяйственной деятельности людей: распашки склонов, вырубки лесов, неумеренного выпаса скота, прокладки дорог. Только за последние сто лет эрозии подверглась третья часть всех обрабатываемых земель мира. Наибольших масштабов эти процессы достигли в крупных земледельческих районах России, Индии, Китая и США.

Внутренние и внешние силы


Услуги специалиста

ВНУТРЕННИЕ СИЛЫ ЗЕМЛИ

Движение литосферных плит приводит к образованию складчатых областей, прогибов, растяжений в земной коре. Тектонические движения приводят к расколам земной коры, появлению разрывных нарушений её пластов и образованию складок. По линиям разломов поднимаются и опускаются участки поверхности. Вулканизм создаёт свои особые формы рельефа. Землетрясения могут катастрофически изменить уже созданный рельеф.

ВНЕШНИЕ СИЛЫ ЗЕМЛИ

Деятельность внешних сил в целом ведет к разрушению горных пород, слагающих земную поверхность, и сносу продуктов разрушения с высоких мест на более низкие. Этот процесс называется денудацией. Снесённый материал накапливается в низких местах — долинах, котловинах, впадинах. Этот процесс называется аккумуляцией — прим. от geoglobus.ru. Разрушение горных пород вблизи поверхности Земли под действием разных факторов — выветривание подготавливает материал для перемещения.

Особенно велика роль воды, попавшей в трещины, почти всегда имеющиеся в горных породах. Замерзая, она расширяет, раздвигает края трещины; оттаивая, вытекает из неё, унося с собой разрушенные частицы.

Ветер, перенося песок с места на место, не только расширяет трещины, но и шлифует их, обтачивает поверхности скал, создавая причудливые фигуры. Там, где ветер стихает, в ветровой «тени», например за скалой или за кустарником, песок накапливается. Создаётся новая форма рельефа, которая со временем даст начало бархану — песчаному холму. Такие образования называют эоловыми формами рельефа, по имени древнегреческого бога Эола, повелителя ветров.

Свою лепту в изменение рельефа вносят морские волны и приливы. Они разрушают берега, уносят разрушенный материал и перемещают его на разные расстояния вдоль берега, формируя прибрежные валы и пляжи, постоянно меняют береговую линию.

На поверхности горных ледников и в их толще перемещаются обломки пород, песок, пыль с окрестных скал и склонов долин. При таянии ледника весь этот материал ложится на земную поверхность — прим. от geoglobus.ru. Сама ледяная масса способна оказывать сильное формирующее действие на рельеф. Под её воздействием образуются ледниковые долины корытообразной формы — троги, остроконечные пики — карлинги, огромные насыпные валы — морены.

В последние столетия человек настолько активно влияет на окружающую природную среду, что сам становится мощной внешней силой. Вредные выбросы в атмосферу промышленных предприятий приводят к возникновению кислотных дождей.


Услуги специалиста

Внутренние силы влияющие на формирование рельефа. Изменение рельефа под воздействием внутренних процессов

>> Внутренние (эндогенные) процессы формирования рельефа Земли

§ 2. Внутренние (эндогенные) процессы

формирования рельефа Земли

Рельеф — это совокупность неровностей земной поверхности разного масштаба, называемых формами рельефа.

Складки — волнообразные изгибы пластов земной коры, созданные совместным действием вертикальных и горизонтальных движений в земной коре. Складка, пласты которой выгнуты кверху, называется антиклинальной складкой, или антиклиналью. Складка, пласты которой прогнуты книзу, называется синклинальной складкой, или синклиналью. Синклинали и антиклинали — две основные формы складок. Небольшие и относительно простые по строению складки выражаются в рельефе невысокими компактными хребтами (например, Сунженский хребет северного склона Большого Кавказа).

Более крупные и сложные по строению складчатые структуры представлены в рельефе крупными горными хребтами и разделяющими их понижениями (Главный и Боковой хребты Большого Кавказа). Еще более крупные складчатые сооружения, состоящие из множества антиклиналей и синклиналей, образуют мегаформы рельефа типа горной страны, например Кавказские горы, Уральские горы и т. п. Эти горы называют складчатыми.

Разрывные нарушения (разломы) — это различные нарушения сплошности горных пород, часто сопровождающиеся перемещением разорванных частей относительно друг друга. Простейшим видом разрывов являются единичные более или менее глубокие трещины. Наиболее крупные разрывные нарушения, распространяющиеся на значительную длину и ширину, называют глубинными разломами.

В зависимости от того, как перемещались разорванные блоки в вертикальном направлении, выделяют сбросы и надвиги (рис. 16). Совокупности сбросов и надвигов составляют горсты и грабены (рис. 17). В зависимости от размеров они образуют отдельные горные хребты (например, Столовые горы в Европе) или горные системы и страны (например, Алтай, Тянь-Шань).

В этих горах наряду с грабенами и горстами встречаются и складчатые массивы, поэтому их следует относить к складчато-глыбовым горам.

В случае, когда перемещение блоков горных пород было не только в вертикальном направлении, но и в горизонтальном, образуются сдвиги.

В процессе становления наук о Земле выдвигалось много различных гипотез о развитии земной коры.

В основу теории литосферных плит положено представление, что вся Литосфера разделена узкими активными зонами — глубинными разломами — на отдельные жесткие плиты, плавающие в пластичном слое верхней мантии.

Границы литосферных плит как в местах их разрыва, так и в местах столкновения — это подвижные участки земной коры, к которым приурочены большинство действующих вулканов, где часты землетрясения. Эти участки, являющиеся областями новой складчатости, образуют сейсмические пояса Земли.

Чем дальше от границ подвижных участков к центру плиты, тем более устойчивыми становятся участки земной коры. Москва, например, находится в центре Евразийской плиты, и ее территория считается сейсмически вполне устойчивой.

Вулкан — совокупность процессов и явлений, вызванных внедрением магмы в земную кору и излиянием ее на поверхность. Из глубинных магматических очагов извергаются на землю лава, горячие газы, пары воды и обломки горных пород. В зависимости от условий и путей проникновения магмы на поверхность различают три типа вулканических извержений.

Площадные извержения привели к образованию обширных лавовых плато. Наиболее крупные из них — это плато Декан на полуострове Индостан и Колумбийское плато.

Трещинные извержения происходят по трещинам иногда большой протяженности. В настоящее время вулканизм этого типа проявляется в Исландии и на дне океанов в районе срединных океанических хребтов.

Извержения центрального типа связаны с определенными участками, как правило, на пересечении двух разломов и происходят по сравнительно узкому каналу, который называется жерло. Это наиболее распространенный тип. Вулканы, образующиеся при таких извержениях, называются слоистыми, или стратовулканами. Они имеют вид конусообразной горы, на вершине которой находится кратер.

Примеры таких вулканов: Килиманджаро в Африке, Ключевская Сопка, Фудзияма, Этна, Гекла в Евразии.

«Тихоокеанское огненное кольцо» . Около 2/3 вулканов Земли сосредоточены на островах и берегах Тихого океана. Самые мощные извержения вулканов и землетрясения имели место именно в этом регионе: Сан-Франциско (1906), Токио (1923), Чили (1960), Мехико (1985).

Остров Сахалин, полуостров Камчатка и Курильские острова, находящиеся на самом востоке нашей страны, — звенья этого кольца.

Всего на Камчатке насчитывается 130 потухших вулканов и 36 действующих. Самый большой вулкан — Ключевская Сопка. На Курильских островах находится 39 вулканов. Для этих мест характерны разрушительные землетрясения, а для окружающих морей — моретрясения, тайфуны, вулканы и цунами.

Цунами в переводе с японского — «волна в бухте». Это волны гигантских размеров, порожденные землетрясением или моретрясением. В открытом океане они почти незаметны для судов. Но когда путь цунами преграждает материк и острова, волна обрушивается на сушу с высоты, достигающей 20 метров. Так, в 1952 г. такая волна полностью разрушила дальневосточный город Северокурильск.

Горячие источники и гейзеры тоже связаны с вулканизмом. На Камчатке в знаменитой Долине гейзеров действуют 22 крупных гейзера.

Землетрясения также являются проявлением эндогенных земных процессов и представляют собой внезапные подземные удары, сотрясения и смещения пластов и блоков земной коры.

Изучение землетрясений . На сейсмических станциях ученые исследуют эти грозные явления природы, пользуясь специальными приборами, ищут способы их предсказания. Один из таких приборов — сейсмограф — был изобретен в начале XX в. русским ученым Б. В. Голицыным. Название прибора произошло от греческих слов сейсмо (колебание), графо (пишу) и говорит о его назначении — записывать колебания Земли.

Землетрясения могут быть разной силы. Ученые договорились определять эту силу по международной 12-балль- ной шкале с учетом степени повреждения зданий и изменений рельефа Земли. Приведем фрагмент этой шкалы (табл. 5).

Таблица 5

Землетрясения сопровождаются подземными толчками, следующими один за другим. Место, где в недрах земной коры происходит толчок, носит название гипоцентр. Место на земной поверхности, расположенное над гипоцентром, называется эпицентром землетрясения.

Землетрясения вызывают образование трещин на земной поверхности, смещение, опускание или поднятие отдельных блоков, оползни; наносят ущерб хозяйству и приводят к гибели людей.

Максаковский В.П., Петрова Н.Н., Физическая и экономическая география мира. — М.:Айрис-пресс, 2010. — 368с.:ил.

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки










Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цель: раскрыть учащимся представления о внутренних (эндогенных) и внешних (экзогенных) процессах как о необходимом условии развития рельефа, научить самостоятельно выявлять причинно-следственные связи, показать непрерывность развития рельефа, выявить особо опасные природные явления, причины возникновения.

Оборудование: физическая и тектоническая карты России; карта новейших тектонических движений; интерактивная доска; наглядно-иллюстрационный материал о селях, эрозионной деятельности рек и оврагов, оползнях и других экзогенных процессах; диафильм «Формирование рельефа».

ХОД УРОКА

1. Организационныймомент

2. Повторениеизученного материала.

– Найдите на физической карте основные равнины и горы. Где они расположены?
– Выделите основные черты рельефа нашей страны. Дайте оценку строения поверхности с точки зрения возможностей хозяйственного освоения территории. Как вы думаете, чем отличается жизнь людей в горах и на равнине?
– Приведите примеры влияния рельефа на особенности природы нашей страны.
– Равнины России относят к величайшим в мире. С какими равнинами земного шара их можно сравнить по величине и строению?

4. Изучениеновогоматериала (Презентация )

(Слайд 1) Поверхность Земли постоянно, хотя и очень медленно, изменяется в результате взаимодействия внутренних и внешних процессов. Рельеф, который мы видим на территории нашей страны сейчас, есть результат такого взаимодействия в течение последнего геологического отрезка времени. Особенно сильно отразились на современном рельефе важнейшие события четвертичного периода: новейшие тектонические движения, древние оледенения, наступания морей.(Слайд 2)

Среди внутренних (эндогенных) процессов наибольшее влияние на рельеф оказали в четвертичное время новейшие тектонические движения и вулканизм. Эндогенные процессы – рельефообразующие процессы, происходящие главным образом в недрах Земли и обусловленные ее внутренней энергией, силой тяжести и силами, возникающими при вращении Земли.

Как внутренние силы Земли влияют на рельеф?

Новейшие (неотектонические) движения . (Слайд 3) Высота современных горных хребтов, возвышенностей, низменностей и межгорных котловин в значительной мере обусловлена амплитудой (размахом) тектонических движений неоген-четвертичного времени. Эти движения носят название новейших тектонических (неотектонических). (Слайд 4) Почти вся территория нашей страны испытывала в это время поднятие. Но северная окраина азиатской части России опустилась и была затоплена водами морей Северного Ледовитого океана. Опускались и заполнялись рыхлыми отложениями и некоторые участки низких равнин (центральные районы Западно-Сибирской равнины, Прикаспийская низменность). Размах новейших движений на платформах измеряется десятками и сотнями метров. В более подвижных складчатых областях амплитуда новейших тектонических движений измеряется километрами.

Землетрясения . (Слайд 5) Свидетельством продолжающихся в настоящее время тектонических движений служат землетрясения.
Наиболее частые и сильные землетрясения наблюдаются на Камчатке, Курильских островах, в горах Прибайкалья. Подвержены значительным землетрясениям Большой Кавказ, юго-восточная часть Алтая, Тыва и низовье Лены.

Вулканизм . (Слайд 6) Действующие вулканы в нашей стране есть лишь на Камчатке и Курильских островах, где мощные процессы смятия горных пород в складки и создания молодых горных сооружений активно продолжаются и поныне. Здесь насчитывается около 60 действующих и в 3 раза больше – потухших вулканов. Почти всё время какие-то из вулканов находятся в деятельном состоянии. Временами раздаются мощные взрывы, сопровождающие извержения вулкана, из кратера вырываются и текут по склонам потоки раскаленной лавы. При соприкосновении лавы со снегами и ледниками образуются грязевые потоки. Тучи пепла поднимаются вверх на несколько километров, а при ветре образуют огромные шлейфы. Больших бед вулканы Курил и Камчатки пока не причинили, но это – неуправляемая сила, и трудно предсказать, какие сюрпризы они готовят.
Следы недавнего вулканизма встречаются и в других районах нашей страны. Лавовые плато и конусы потухших вулканов есть на Кавказе (Эльбрус и Казбек), в Забайкалье и на Дальнем Востоке.
Извержения вулканов и землетрясения приносят людям неисчислимые бедствия, являются катастрофой для многих, живущих в подверженных им районах. Вулканы и землетрясения издавна вызывали у людей суеверный страх, порождали веру в сверхъестественные силы. Предотвратить эти явления человек не в состоянии. Но, зная об их приближении, можно избежать человеческих жертв и уменьшить наносимый ими ущерб. Поэтому большое значение имеет изучение вулканов и землетрясений и их предсказывание. В Петропавловске-Камчатском в этой целью создан Институт вулканологии.

Среди внешних (экзогенных) процессов формирования рельефа наибольшее влияние на его современный облик оказали древние оледенения, деятельность текучих вод и в районах, покрывавшихся морскими водами, – деятельность моря.
Экзогенные процессы – процессы, вызванные внешними силами Земли.

Древние оледенения. (Слайд 7) Общее поднятие суши, изменения очертаний материка Евразии и похолодание климата на земном шаре привели к возникновению в четвертичное время покровного оледенения.
Всего было 3-4 эпохи оледенения. Центрами оледенения служили горы Скандинавии, Полярный Урал, Путорана и горы Таймыра. Отсюда лед распространялся на прилежащие территории.
Двигаясь, ледник очень сильно изменил поверхность Земли. Из центра оледенения он уносил с собой вмерзшие в нижние слои льда камни, как мощным бульдозером, снимал с поверхности рыхлые наносы (песок, глину, щебень) и даже довольно крупные камни. Ледник сглаживал и закруглял скалы, оставляя на них глубокие продольные царапины (штрихи).
В более южных районах, где происходило таяние льда, на равнинах отлагался принесенный материал – морена. Морена состоит из перемешанных песка, глины, мелких обломков твердых горных пород и крупных камней (валунов) и образует на поверхности моренные холмы. Там, где проходил край ледника, мощность морены оказалась особенно большой и возникли конечно-моренные гряды. Так как было несколько оледенений и границы их не совпадали, то возникло несколько конечно-моренных гряд.
При таянии ледников образовывались огромные массы воды, которые перемывали морену, переносили и отлагали песчаный материал, выравнивая поверхность. Так были созданы на пониженных участках по окраинам ледника водно-ледниковые равнины.
Созданные древним оледенением формы рельефа лучше всего выражены на Русской равнине, где мощность ледника была наибольшей.
Значительным было древнее оледенение горных районов. Следами его являются острые пикообразные вершины и долины с крутыми склонами и широким дном (троги), в том числе и там, где нет современного горного оледенения.

Деятельность моря. По берегам морей Северного Ледовитого океана на территории России встречаются неширокие полосы морских отложений. Ими сложены плоские приморские равнины, возникшие при наступлении морей в послеледниковое время. В юго-восточной части Русской равнины морскими отложениями сложена обширная Прикаспийская низменность. В Четвертичное время здесь неоднократно происходило наступание моря. В эти периоды Каспий через Кумо-Манычскую впадину соединился с Черным морем.

Деятельность текучих вод. (Слайд 8) Текучие воды постоянно изменяют поверхность суши. Продолжается их рельефообразующая деятельность и в настоящее время. Процессы разрушения горных пород и почв текучими водами (эрозионные процессы) особенно энергичны в районах с большим количеством осадков и значительными уклонами поверхности.
Эрозионный рельеф в особенности характерен для гор и возвышенностей. Во всех горных районах преобладает эрозионный рельеф. Густая сеть горных ущелий и глубоких речных долин расчленяет склоны хребтов.
На равнинах, в областях, не подвергавшихся древнему оледенению, эрозионное расчленение поверхности продолжалось в течение всего четвертичного периода. Здесь образовалась разветвленная система речных долин, балок и глубоких оврагов, расчленяющих водораздельные поверхности (Среднерусская, Приволжская возвышенности).
Текучие воды не только расчленяют поверхность, создавая эрозионный рельеф, но и отлагают продукты разрушения в долинах рек и на пологих склонах. Особенно много материала переносят реки. Плоские равнины, созданные речной аккумуляцией (накоплением наносов рек), тянутся полосами вдоль русел рек. Особенно характерны они для низких равнин и межгорных котловин. Большие площади эти формы занимают на Западно-Сибирской равнине.

Процессы, вызванные действием силы тяжести. (Слайд 9) В районах с сильно расчлененным рельефом большую роль в преобразовании рельефа играет действие силы тяжести. Оно вызывает перемещение обломков горных пород вниз по склонам и накопление их на пологих и вогнутых склонах и предгорьях. В горах при большой крутизне склонов часто происходит перемещение больших масс крупного обломочного материала: каменных глыб и щебня. Возникают обвалы и осыпи. Иногда эти процессы происходят и на равнинах, на крутых склонах речных долин и оврагов.

При неглубоком залегании водоупорных пород и особенно при чередовании водоносных и водоупорных слоев происходит соскальзывание переувлажненных верхних пластов по водоупору. Возникают оползни.
Оползнем называют смещение (сползание) масс горной породы вниз по склону под действием силы тяжести.
Оползневой рельеф характеризуется бугристой поверхностью, переувлажненностью понижений между буграми. Оползневые процессы усиливаются при землетрясениях, подмывании оползневых склонов водотоками, выпадении обильных осадков и т. д.
Оползни могут разрушать дома и транспортные магистрали, снести сады и посевы сельскохозяйственных культур. Иногда оползни влекли за собой человеческие жертвы. В густонаселенных районах оползни приносят государству большой ущерб.
Изменение рельефа особенно быстро происходит в районах, сложенных рыхлыми породами. Твердые горные породы более устойчивы, но и они постепенно разрушаются. Большую роль в этом играют процессы выветривания. Подготовленный выветриванием материал затем перемещается под действием силы тяжести, воды и ветра, а освобожденная от него поверхность горных пород вновь подвергается выветриванию.
При накоплении большого количества продуктов выветривания в понижениях на склонах гор, а иногда и возвышенностей и выпадении обильных осадков возникают водокаменные и грязекаменные потоки – сели , движущиеся с большой скоростью и разрушающие всё на своем пути.

Эоловые формы рельефа . Эоловые, то есть созданные ветром и названные по имени греческого бога Эола – повелителя ветров, формы рельефа встречаются в засушливых, пустынных районах Прикаспийской низменности, на участках, лишенных растительности и сложенных рыхлыми сыпучими песками. Чаще всего они представлены котловинами выдувания, буграми и барханами – холмами серповидной формы, движущимися со скоростью до 5 м в год.
В южных районах нашей страны – на юге Русской равнины и Западной Сибири, в предгорьях Кавказа, Прибайкалья и Забайкалья – широко распространены рыхлые, пористые горные породы, называемые лёссом. Лёссы – очень ценные почвообразующие породы, на них всегда формируются наиболее плодородные почвы. Однако лёссы легко размываются водой, поэтому в области их распространения часто возникают овраги.

Как человек изменяет рельеф ? (Слайд 10)

Человек в процессе своей хозяйственной деятельности также изменяет рельеф. Он создает такие формы рельефа, как котлованы при открытой разработке полезных ископаемых, достигающие глубины десятков, а иногда и первых сотен метров, железнодорожные насыпи, каналы и т.д.

Для уменьшения скорости современных рельефообразующих процессов, для их предупреждения необходимо соблюдать определенные правила ведения хозяйства в районах, подверженных их действию. В эрозионно опасных районах необходимо залужать приовражные склоны, закреплять вершины растущих оврагов, пахать поперек склона. В районах развития оползневых процессов рекомендуется устраивать водостоки, уменьшающие просачивание осадков, ограничивать нагрузки на грунт при строительных работах.

5. Закрепление изученного материала

– В результате чего изменяется поверхность Земли?
– Назовите известные вам рельефообразующие процессы.
– Какие известные вам явления природы, связанные с образованием гор, вызывали суеверный страх у наших предков?
– Подумайте, для горных или равнинных областей наиболее характерен эрозионный рельеф. Какие породы наиболее подвержены эрозии?
– Какие стихийные природные явления связаны с процессами формирования рельефа?
– Расскажите о распространении стихийных природных явлений по территории страны, объясните его.
– Какие современные рельефообразующие процессы наиболее типичны для вашей местности?

6. Итог урока

Рельефообразование Земли.

Поверхность Земли изменилась в результате взаимодействия внутренних и внешних процессов. К внутренним процессам относятся неотектонические движения, землетрясения и вулканизм.

Рельефообразование Земли

Причины изменения: внешние процессы
Древние оледенения Покровное – 3-4 эпохи с центрами: Скандинавские горы, Полярный Урал, Путорана, горы Таймыра; образование морен, штрихов и борозд. На Русской равнине мощность ледника самая большая.
Деятельность моря По берегам морей неширокие полосы морских отложений (приморские равнины): побережье Северного Ледовитого океана и Прикаспийская низменность.
Деятельность текучих вод Эрозионные процессы в районах с большим количеством осадков, со значительным уклоном поверхности (ущелья, пещеры, речные долины, балки, овраги).
Процессы под действием силы тяжести Обвалы, осыпи, оползни, сели (горные районы)
Деятельность человека Практически вся доступная территории России: котлованы, насыпи, каналы, терриконы, плотины и т.д.

Рельеф России необычайно разнообразен и имеет длительную историю. В его формировании участвуют самые разнообразные силы и процессы, проявляющиеся неодинаково и с различной интенсивностью в разных районах нашей страны

7. Домашнее задание: §8

8. Проверь себя.

Задание для сильных учащихся – Компьютерное тестирование (Приложение 1 ).
Задание для слабых учащихся – Современное развитие рельефа. Интерактивная доска (Приложение 2 ).

Литература

  1. Алексеев А. И. География России: природа и население: учебник для 8 класса. М.: Дрофа, 2009.
  2. Алексеев А. И. Методическое пособие по курсу «География: население и хозяйство России»: Книга для учителя. М.: Просвещение, 2000.
  3. Раковская Э. М. География: природа России: Учебник для 8 класса. М.: Просвещение, 2002.
  4. Энциклопедия: Физическая и экономическая география России. М.: Аванта-Плюс, 2000.

На протяжении времени он меняется под действием различных сил. Места, где когда-то были великие горы, становятся равнинами, а в некоторых областях возникают вулканы. Ученые стремятся объяснить, почему так происходит. И уже многое современной науке известно.

Причины трансформаций

Рельеф Земли — одна из самых интересных загадок природы и даже истории. Из-за того, как менялась поверхность нашей планеты, менялась и жизнь человечества. Изменения происходят под действием внутренних и внешних сил.

Среди всех форм рельефа выделяются большие и мелкие. Самые крупные из них — это материки. Считается, что сотни веков назад, когда человека еще не было, наша планета имела совершенно другой облик. Возможно, был всего один материк, который со временем раздробился на несколько частей. Затем они разделились снова. И появились все те материки, которые существуют сейчас.

Другой крупной формой стали океанические впадины. Считается, что раньше также было меньше океанов, но затем их стало больше. Некоторые ученые утверждают, что спустя сотни лет появятся новые. Другие же говорят, что вода затопит некоторые участки суши.

Изменяется рельеф планеты на протяжении долгих веков. Даже несмотря на то, что человек подчас сильно вредит природе, его деятельность не способна существенно изменить рельеф. Для этого нужны такие мощные силы, которые есть только у природы. Однако человек не может не только кардинально трансформировать рельеф планеты, но и остановить изменения, которые производит сама природа. Несмотря на то, что наука сделала большой шаг вперед, пока что невозможно обезопасить всех людей от землетрясений, извержений вулканов и многого другого.

Базовая информация

Рельеф Земли и основные формы рельефа привлекают пристальное внимание многих ученых. Среди основных разновидностей — горы, нагорья, шельфы и равнины.

Шельф — это те участки земной поверхности, которые скрыты под толщей воды. Очень часто они тянутся вдоль берегов. Шельф — это тот вид рельефа, который встречается только под водой.

Нагорья — это стоящие отдельно долины и даже системы хребтов. Многое из того, что называют горами, на самом деле является нагорьем. Например, Памир — это не гора, как считают многие. Также Тянь-Шань является нагорьем.

Горы — это самые грандиозные формы рельефа планеты. Они возвышаются над сушей более чем на 600 метров. Их вершины скрываются за облаками. Бывает так, что в теплых странах можно увидеть горы, пики которых покрыты снегом. Склоны обычно очень крутые, но некоторые смельчаки решаются по ним взобраться. Горы могут образовывать цепи.

Равнины — это стабильность. Жители равнин реже всего испытывают на себе изменения рельефа. Они почти не знают, что такое землетрясения, потому такие места считаются наиболее благоприятными для жизни. Настоящая равнина — это максимально плоская земная поверхность.

Внутренние и внешние силы

Влияние внутренних и внешних сил на рельеф Земли грандиозно. Если изучить, как менялась поверхность планеты на протяжении нескольких веков, то можно заметить, как то, что казалось вечным, исчезает. На смену ему приходит нечто новое. Внешние силы не способны изменить рельеф Земли так сильно, как внутренние. И первые, и вторые подразделяют на несколько видов.

Внутренние силы

Внутренние силы, которые изменяют рельеф Земли, невозможно остановить. Но в современном мире ученые из разных стран пытаются предсказать, когда и в каком месте будет землетрясение, где случится извержение вулкана.

К внутренним силам относят землетрясения, движения и вулканизм.

В итоге все эти процессы приводят к появлению новых гор и горных хребтов на суше и на дне океана. Кроме того, возникают гейзеры, горячие источники, цепи вулканов, уступы, трещины, впадины, обвалы, конусы вулканов и многое другое.

Внешние силы

Внешние силы не способны производить заметные трансформации. Однако не стоит упускать их из виду. К формирующим рельеф Земли, относятся следующие: работа ветра и текучих вод, выветривание, таяние ледников и, конечно, работа людей. Хотя человек, как было сказано выше, пока что не способен сильно изменить облик планеты.

Работа внешних сил приводит к созданию холмов и оврагов, котловин, дюн и барханов, речных долин, щебня, песка и многого другого. Вода способна очень медленно разрушить даже великую гору. И те камни, которые сейчас без труда находят на берегу, могут оказаться частью горы, бывшей некогда великой.

Планета Земля — это грандиозное творение, в котором продумано все до мелочей. На протяжении веков она менялась. Произошли кардинальные трансформации рельефа, и все это — под действием внутренних и внешних сил. Для того чтобы лучше понимать процессы, происходящие на планете, обязательно нужно знать о жизни, которую она ведет, не обращая внимания на человека.

Наслаждаясь красотами природы, мы замечаем, насколько они разные в зависимости от рельефа местности. Щемящие сердце равнина с волнистыми холмами оврагами, бесконечная до горизонта степь или заснеженная тундра, потрясающие воображение величественные горы.

Все многообразие земной поверхности образовалось от воздействия сил внешнего и внутреннего происхождения. Эндогенные и экзогенные, так их называют в геологии. От ландшафтно-географических условий зависят представления народов о мире, формирование стереотипов поведения, самоидентификация в окружающей действительности. Все в мире взаимосвязано.

Эти могучие силы взаимодействуют между собой, со всем сущим на Земле, космосом, создавая внешнюю пространственную среду бытия на планете.

Краткое описание строения Земли

Выделяя только крупные структурные элементы Земли, можно констатировать, она состоит из трех частей.

  • Ядро. (16% объема)
  • Мантия.(83%)
  • Земная кора. (1%)

Разрушительные и созидательные процессы, идущие в ядре, мантии, на границе верхнего слоя мантии и земной коры, определяют геологию поверхности планеты, ее рельефы вследствие перемещения вещества земной коры. Этот слой называют литосферой, его толщина 50─200 км.

Литос по древнегречески камень. Отсюда монолит ─ единый камень, палеолит ─ древний каменный век, неолит ─ поздний каменный век, литография ─ рисунок на камне.

Эндогенные процессы литосферы

Эти силы формируют крупные формы ландшафтов, отвечают за распределение океанов и материков, высоту горных массивов, их крутизну, заостренность вершин, наличие разломов, складок.

Необходимая энергия для таких процессов накоплена в недрах планеты, ее обеспечивают:

  • Радиоактивный распад элементов;
  • Сжатие вещества, связанное с гравитацией Земли;
  • Энергия вращательного движения планеты вокруг оси.

В эндогенные процессы включают:

  • тектонические перемещения земной коры;
  • магматизм;
  • метаморфизм;
  • землетрясения.

Тектонические сдвиги . Это движение земной коры под воздействием макропроцессов в глубинах Земли. За миллионы лет они образовывают главные формы земного рельефа: горы и впадины. Наиболее распространено колебательное движение ─ постепенные многолетние поднятия и опускания участков земной коры.

Такая вековая синусоида повышает уровень суши, комплексно изменяет образование почв, определяет их эрозию. Появляются новый рельеф поверхности, болота, осадочные породы. Тектоническое движение участвует в разделение Земли на геосинклинали и платформы. Соответственно с ними связано места расположения гор и равнин.

Отдельно рассматривают вековые колебательные движения земной коры. Их называют орогенез (горообразование). Но они также увязаны с поднятием (трансгрессия) и опусканием (регрессия) уровня морей.

Магматизм . Так называют продуцирование в мантии Земли и коре расплавов, их подъем и застывание на различных уровнях внутри (плутонизм) и проникновения на поверхность (вулканизм). В основе лежит тепло-массоперенос в глубинах планеты.

Вулканы во время извержения выкидывают из недр газы, твердые вещества, расплав (лаву). Выходя через кратер, и охлаждаясь, лава образовывает излившиеся породы (эффузивные). Таковы диабаз, базальт. Часть лавы кристаллизуется, не дойдя до кратера, тогда получаются глубинные породы (интрузивные). Самый известный их представитель гранит.

Вулканизм появляется из-за локальных снижений давления на жидкую магму пород коры, когда рвутся ее тонкие участки. Оба вида пород объединяют термином первичные кристаллические.

Метаморфизм . Так называют трансформацию горных пород из-за изменений термодинамических параметров (давление, температура) в твердом состоянии. Степень метаморфизма может быть как почти незаметная, так и полностью меняющая состав и морфологию пород.

Метаморфизм охватывает большие ареалы, когда участки поверхности длительно погружаются из верхних уровней в глубокие. Проходя свой путь, они находятся в медленно, но постоянно изменяющихся температурах и давлениях.

Землетрясение . Сдвиги коры Земли от толчков под воздействием внутренних механических сил, возникающих при нарушении равновесия в коре, называется землетрясением. Оно проявляется в волнообразных толчках, передающихся по сплошным породам, разрывах, колебаниях почвы.

Амплитуда колебаний широко варьируется от фиксируемых только чувствительными приборами до изменяющих рельеф до неузнаваемости. Место в глубине, где смещается литосфера (до 100 км) именуется гипоцентром. Его проекция на поверхности Земли называется эпицентром. В этом месте регистрируются самые сильные колебания.

Экзогенные процессы

Внешние процессы происходят на поверхности, в крайнем случае на незначительной глубине коры Земли под воздействием:

  • солнечного излучения;
  • гравитации;
  • жизнедеятельности флоры и фауны;
  • деятельности людей.

В результате происходит водная эрозия (изменение ландшафта из-за текучих вод), абразия (разрушение пород под влиянием океана). Свою лепту вносят ветра, подземная часть гидросферы (карстовые воды), ледники.

Под действием атмосферы, гидросферы, биосферы меняется химсостав минералов, горы видоизменяются, формируется почвенный слой. Эти процессы носят название выветривания. Происходит фундаментальная коррекция материала земной коры.

Выветривание делят на три вида:

  • химическое;
  • физическое;
  • биологическое.

Химическое выветривание характеризуется взаимодействием минералов с находящимися во внешней среде водой, кислородом, углекислым газом. В итоге образуются наиболее часто встречающиеся кварц, каолинит, другие устойчивые породы. Химическое выветривание ведет к получению хорошо растворимых в водной среде неорганических солей. Под влиянием атмосферных осадков они образовывают известковые и кремнистые вещества.

Физическое выветривание многообразно, в основном зависит от температурных скачков, приводящих к дроблению горного материала. Ветра приводят к изменению рельефа, под их действием образуются своеобразные формы: столбы, часто грибовидные, каменные кружева. В пустынях появляются дюны, барханы.

Ледники, сползая по склонам, расширяют долины, выравнивают уступы. После их таяния формируются скопления валунов, образования из глины и песка (морены). Текущие реки талые потоки, подземные течения, перенося вещества, оставляют результатом своей деятельности овраги, обрывы, галечные и песчаные массивы. Во всех этих процессах велика роль гравитации Земли.

Выветривание горных пород приводит к приобретению ими характеристик, благоприятствующих для развития плодоносных почв и появлению зеленого мира. Однако главным фактором, преобразующим материнские горные породы в плодородные почвы, является биологическое выветривание. Растительные и животные организмы своей жизнедеятельностью способствуют приобретению участков суши новых качеств, а именно плодородия.

Выветривание есть важнейший процесс среди комплекса причин, разрыхляющий горные породы и образующий почвы. Постигнув закономерности выветривания, можно понять генезис почв, их характеристики, оценить перспективы урожайности.

Различные формы рельефа формируются под действием процессов, которые могут быть преимущественно внутренними или внешними.

Внутренние (эндогенные) — это процессы внутри Земли, в мантии, ядре, которые проявляются на поверхности Земли как разрушительные и созидательные. Внутренние процессы создают прежде всего крупные формы рельефа на поверхности Земли и определяют распределение суши и моря, высоту гор, резкость их очертаний. Результат их действия — глубинные разломы, глубинные складки и др.

Тектоническими (греческое слово «тектоника» означает строительство, строительное искусство) движениями земной коры называют перемещения вещества под влиянием процессов, происходящих в более глубоких недрах Земли. В результате этих движений возникают основные неровности рельефа на поверхности Земли. Зона проявления тектонических движений, которая распространяется до глубины около 700 км, получила название тектоносферы.

Своими корнями тектонические движения уходят в верхнюю мантию, так как причина глубинных тектонических движений — взаимодействие земной коры с верхней мантией. Их движущей силой является магма. Поток магмы, периодически устремляющийся к поверхности из недр планеты, обеспечивает процесс, называемый магматизмом.

В результате застывания магмы на глубине (интрузивный магматизм) возникают интрузивные тела (рис. 1) — пластовыеинтрузии (от лат. intrude — вталкиваю), дайки (от англ. dike , или dyke , буквально — преграда, стена из камня), батолиты (от греч. bathos — глубина и lithos — камень), штоки (нем. Stock , буквально — палка, ствол), лакколиты (греч. lakkos — яма, углубление и lithos — камень) и т. д.

Рис. 1. Формы интрузивных и эффузивных тел. Интрузии: I — батолит; 2 — шток; 3 — лакколит; 4 — лополит; 5 — дайка; 6 — силл; 7 — жила; 8 — паофиза. Эффузивы: 9 — лавовый поток; 10 — лавовый покров; 11 — купол; 12- некк

Пластовая интрузия — пластообразное тело застывшей на глубине магмы, имеющее форму слоя, контакты которого параллельны слоистости вмещающих горных пород.

Дайки — пластинообразные, четко ограниченные параллельными стенками тела интрузивных магматических пород, которые пронизывают вметающие их породы (или залегают несогласно с ними).

Батолит — крупный массив застывшей на глубине магмы, имеющий площадь, измеряемую десятками тысяч квадратных километров. Форма в плане обычно удлиненная или изометрическая (имеет приблизительно равные размеры по высоте, ширине и толщине).

Шток — интрузивное тело, в вертикальном разрезе имеющее форму колонны. В плане его форма изометричная, неправильная. От батолитов отличаются меньшими размерами.

Лакколиты — имеют грибообразную или куполообразную форму вышележащей поверхности и относительно плоскую нижнюю поверхность. Они образуются вязкими магмами, поступающими либо по дайкообразным подводящим каналам снизу, либо из силла, и, распространяясь по слоистости, приподнимают вмещающие вышележащие породы, не нарушая их слоистости. Лакколиты встречаются поодиночке либо группами. Размеры лакколитов сравнительно небольшие — от сотен метров до нескольких километров в диаметре.

Застывшая на поверхности Земли магма образует лавовые потоки и покровы. Это эффузивный тип магматизма. Современный эффузивный магматизм называется вулканизмом .

С магматизмом связано также возникновение землетрясений .

Платформа земной коры

Платформа (от франц. plat — плоский и forme — форма) — крупная (несколько тыс. км в поперечнике), относительно устойчивая часть земной коры, характеризующаяся очень низкой степенью сейсмичности.

Платформа имеет двухэтажное строение (рис. 2). Нижний этаж — фундамент — это древняя геосинклинальная область — образован метаморфизованными породами, верхний — чехол — морскими осадочными отложениями небольшой мощности, что свидетельствует о небольшой амплитуде колебательных движений.

Рис. 2. Строение платформы

Возраст платформ различен и определяется по времени становления фундамента. Наиболее древними являются платформы, фундамент которых образован смятыми в складки кристаллическими породами докембрия. Таких платформ на Земле десять (рис. 3).

Поверхность докембрийского кристаллического фундамента очень неровная. В одних местах он выходит на поверхность илизалегает вблизи нее, образуя щиты, в других — антеклизы (от греч. anti — против и klisis — наклонение) и синеклизы (от греч. syn — вместе, klisis — наклонение). Однако эти неровности перекрыты осадочными отложениями со спокойным, близким к горизонтальному залеганием. Осадочные породы могут быть собраны в пологие валы, куполовидные поднятия, ступенеобразные изгибы, а иногда наблюдаются и разрывные нарушения с вертикальным смешением пластов. Нарушения в залегании осадочных пород обусловлены неодинаковой скоростью и разными знаками колебательных движений блоков кристаллического фундамента.

Рис. 3. До кембрийские платформы: I — Северо-Американская; II — Восточно-Европейская; III — Сибирская; IV — Южно-Американская; V — Африкано-Аравийская; VI — Индийская; VII — Восточно-Китайская; VIII — Южно-Китайская; IX — Австралийская; X — Антарктическая

Фундамент более молодых платформ образован в периоды байкальской , каледонской или герцинской складчатости. Области мезозойской складчатости не принято называть платформами, хотя они и являются таковыми на сравнительно раннем этапе развития.

В рельефе платформам соответствуют равнины. Однако некоторые платформы испытали серьезную перестройку, выразившуюся в общем поднятии, глубоких разломах и крупных вертикальных перемещениях глыб относительно друг друга. Так возникли складчато-глыбовые горы, примером которых могут служить горы Тянь-Шань, где возрождение горного рельефа произошло во время альпийского орогенеза.

На протяжении всей геологической истории в континентальной земной коре происходило наращивание площади платформ и сокращение геосинклинальных зон.

Внешние (экзогенные) процессы обусловлены поступающей на Землю энергией солнечного излучения. Экзогенные процессы сглаживают неровности, выравнивают поверхности, заполняют понижения. Они проявляются на земной поверхности и как разрушительные, и как созидательные.

Разрушительные процессы — это разрушение горных пород, происходящее из-за перепада температур, действия ветра, размывания потоками воды, движущимися ледниками. Созидательные процессы проявляются в накоплении переносимых водой и ветром частиц в понижениях суши, на дне водоемов.

Самым сложным внешним фактором является выветривание.

Выветривание — совокупность естественных процессов, приводящих к разрушению горных пород.

Выветривание условно подразделяется на физическое и химическое.

Основными причинами физического выветривания являются колебания температуры, связанные с суточными и сезонными изменениями. В результате перепалов температур образуются трещины. Вода, попадающая в них, замерзая и оттаивая, расширяет трещины. Так происходит выравнивание выступов горных пород, появляются осыпи.

Важнейшим фактором химического выветривания также является вода и растворенные в ней химические соединения. При этом значительную роль играют климатические условия и живые организмы, продукты жизнедеятельности которых влияют на состав и растворяющие свойства воды. Большой разрушительной силой обладает и корневая система растений.

Процесс выветривания приводит к образованию рыхлых продуктов разрушения горных пород, которые называются корой выветривания. Именно на ней постепенно образуется почва.

Из-за выветривания поверхность Земли все время обновляется, стираются следы прошлого. В то же время внешние процессы создают формы рельефа, обусловленные деятельностью рек, ледников, ветра. Все они образуют специфические формы рельефа — речные долины, овраги, ледниковые формы и т. д.

Древние оледенения и формы рельефа, образованные ледниками

Следы самого древнего оледенения были обнаружены в Северной Америке в районе Великих озер, а затем в Южной Америке и в Индии. Возраст этих ледниковых отложений около 2 млрд лет.

Следы второго — протерозойского — оледенения (15 000 млн лет назад) выявлены в Экваториальной и Южной Африке и в Австралии.

В конце протерозоя (650-620 млн лет назад) произошло третье, наиболее грандиозное оледенение — доксмбрийскос, или скандинавское. Следы его встречаются почти на всех материках.

Существует несколько гипотез о причинах возникновения оледенений. Факторы, положенные в основу этих гипотез, можно подразделить на астрономические и геологические.

К астрономическим факторам , вызывающим похолодание на Земле, относятся:

  • изменение наклона земной оси;
  • отклонение Земли от ее орбиты в сторону удаления от Солнца;
  • неравномерное тепловое излучение Солнца.

К геологическим факторам относят процессы горообразования, вулканическую деятельность, перемещение материков.

Согласно гипотезе дрейфа материков, огромные участки суши на протяжении истории развития земной коры периодически переходили из области теплого климата в области холодного климата, и наоборот.

Активизация вулканической деятельности, по мнению некоторых ученых, также приводит к изменению климата: одни считают, что это приводит к потеплению климата на Земле, а другие — что к похолоданию.

Ледники оказывают существенное влияние на подстилающую поверхность. Они сглаживают неровности рельефа и сносят обломки горных пород, расширяют речные долины. А кроме того, ледники создают специфические формы рельефа.

Различаются два вида рельефа, возникших благодаря деятельности ледника: созданный ледниковой эрозией (от лат. erosio — разъедание, разрушение) (рис. 4) и аккумулятивный (от лат. accumulatio — накопление) (рис. 5).

Ледниковой эрозией созданы троги, кары, цирки, карлинги, висячие долины, «бараньи лбы» и др.

Крупные древние ледники, переносящие крупные обломки горных пород, являлись мощными разрушителями горных пород. Они расширяли днища речных долин и делали более крутыми борта долин, по которым двигались. В результате такой деятельности древних ледников возникли троги или троговые долины — долины, имеющие U-образный профиль.

Рис. 4. Формы рельефа, созданные ледниковой эрозией

Рис. 5. Аккумулятивные формы ледникового рельефа

В результате раскалывания горных пород замерзающей в трещинах водой и выноса образовавшихся обломков сползающими вниз ледниками возникли кары — чашеобразные углубления кресловидной формы в привершинной части гор с крутыми скалистыми склонами и пологовогнутым днищем.

Большой развитый кар, имеющий выход в нижележащий трог, получил название ледникового цирка. Он располагается в верхних частях трогов в горах, где когда-либо существовали крупные долинные ледники. Многие цирки имеют крутые борта высотой в несколько десятков метров. Для днищ цирков характерны озерные котловины, выработанные ледниками.

Островершинные формы, образующиеся в ходе развития трех или более каров но разные стороны от одной горы, называются карлингами. Часто они имеют правильную пирамидальную форму.

В местах, где крупные долинные ледники принимали небольшие ледники-притоки, образуются висячие долины.

«Бараньи лбы» — это небольшие округлые холмы и возвышенности, сложенные плотными коренными породами, которые были хорошо отполированы ледниками. Их склоны асимметричны: склон, обращенный вниз по движению ледника, немного круче. Часто на поверхности этих форм имеется ледниковая штриховка, причем штрихи ориентированы по направлению движения ледника.

К аккумулятивным формам ледникового рельефа относят моренные холмы и гряды, озы, друмлины, зандры и др. (см. рис. 5).

Моренные гряды — валообразные скопления продуктов разрушения горных пород, отложенных ледниками, высотой до нескольких десятков метров, шириной до нескольких километров и, в большинстве случаев, длиной во много километров.

Часто край покровного ледника не был ровным, а разделялся на довольно четко обособленные лопасти. Вероятно, во время отложения этих морен край ледника длительное время находился почти в неподвижном (стационарном) состоянии. При этом формировалась не одна гряда, а целый комплекс гряд, холмов и котловин.

Друмлины — вытянутые холмы, по форме напоминающие ложку, перевернутую выпуклой стороной кверху. Эти формы состоят из материала отложенной морены, а в некоторых (но не во всех) случаях имеют ядро из коренных пород. Друмлины обычно встречаются большими группами — по нескольку десятков или даже сотен. Большинство этих форм рельефа имеет размеры 900-2000 м в длину, 180-460 м в ширину и 15-45 м в высоту. Валуны на их поверхности нередко ориентированы длинными осями по направлению движения льда, которое осуществлялось от крутого склона к пологому. По-видимому, друмлины формировались, когда нижние слои льда утрачивали подвижность из-за перегрузки обломочным материалом и перекрывались движущимися верхними слоями, которые перерабатывали материал отложенной морены и создавали характерные формы друмлинов. Такие формы широко распространены в ландшафтах основных морен областей покровного оледенения.

Зандровыеравнины сложены материалом, принесенным потоками талых ледниковых вод, и обычно примыкают к внешнему краю конечных морен. Эти грубосортированные отложения состоят из песка, гальки, глины и валунов (максимальный размер которых зависел от транспортирующей способности потоков).

Озы — это длинные узкие извилистые гряды, сложенные в основном сортированными отложениями (песком, гравием, галькой и др.), протяженностью от нескольких метров до нескольких километров и высотой до 45 м. Озы формировались в результате деятельности подледниковых потоков талых вод, протекавших по трещинам и промоинам в теле ледника.

Камы — это небольшие крутосклонные холмы и короткие гряды неправильной формы, сложенные сортированными отложениями. Эта форма рельефа может быть образована как водно-ледниковыми потоками, так и просто текучей водой.

Многолетняя, или вечная, мерзлота — толщи мерзлых горных пород, не оттаивающих в течение долгого времени — от нескольких лет до десятков и сотен тысяч лет. Многолетняя мерзлота влияет на рельеф, так как вода и лед имеют разную плотность, вследствие чего замерзающие и оттаивающие породы подвержены деформации.

Наиболее распространенный тип деформации мерзлых грунтов — пучение, связанное с увеличением объема воды при замерзании. Возникающие при этом положительные формы рельефа называются буграми пучения. Высота их обычно не более 2 м. Если бугры пучения образовались в пределах торфянистой тундры, то их обычно называют торфяными буграми.

Летом верхний слой многолетней мерзлоты оттаивает. Лежащая ниже мерзлота мешает талой воде просачиваться вниз; вода, если не находит стока в реку или озеро, остается на месте до осени, когда снова замерзает. В результате талая вода оказывается между водонепроницаемым слоем постоянной мерзлоты снизу и постепенно нарастающим сверху вниз слоем новой, сезонной мерзлоты. Лсд занимает больший объем, чем вода. Вода, оказавшись между двумя слоями льда под огромным давлением, ищет выход в сезонномерзлом слое и прорывает его. Если она изливается на поверхность, образуется ледяное поле — наледь. Если же на поверхности плотный мохово-травяной покров или слой торфа, вода может не прорвать его, а только приподнять,
растекшись пол ним. Замерзнув затем, она образует ледяное ядро бугра; постепенно нарастая, такой бугор может достигнуть высоты 70 м при диаметре до 200 м. Такие формы рельефа называются гидролакколитами (рис. 6).

Рис. 6. Гидролакколит

Работа текучих вод

Под текучими водами понимают всю воду, стекающую по поверхности суши, начиная от мелких струек, возникающих во время дождей или таяния снега, до самых крупных рек, например Амазонки.

Текучие воды являются самым мощным из всех внешних факторов, преобразующих поверхность материков. Разрушая горные породы и перенося продукты их разрушения в виде гальки, песка, глины и растворенных веществ, текучие воды способны в течение миллионов лет сравнять с землей самые высокие горные хребты. При этом вынесенные ими в моря и океаны продукты разрушения горных пород служат главным материалом, из которого возникают мощные толщи новых осадочных пород.

Разрушительная деятельность текучих вод может иметь форму плоскостного смыва или линейного размыва.

Геологическая деятельность плоскостного смыва заключается в том, что дождевые и талые воды, стекающие по склону, подхватывают мелкие продукты выветривания и сносят их вниз. Таким образом склоны выполаживаются, а продукты смыва отлагаются внизу.

Под линейным размывом понимают разрушительную деятельность водных потоков, текущих в определенном русле. Линейный размыв приводит к расчленению склонов оврагами и речными долинами.

В районах, где имеются легко растворимые горные породы (известняк, гипс, каменная соль), образуются карстовые формы — воронки, пещеры и пр.

Процессы, вызванные действием силы тяжести. К процессам, вызванным действием силы тяжести, относят прежде всего оползни, обвалы и осыпи.

Рис. 7. Схема оползня: 1 — первоначальное положение склона; 2 — ненарушенная часть склона; 3 — оползень; 4 — поверхность скольжения; 5 — тыловой шов; 6- надоползневый уступ; 7- подошвы оползня; 8- родник (источник)

Рис. 8. Элементы оползня: 1 — поверхность скольжения; 2 — тело оползня; 3 — стенка срыва; 4 — положение склона до оползневого смешения; 5 — коренные породы склона

Массы земли могут сползать по склонам с едва заметной скоростью. В других случаях скорость смешения продуктов выветривания оказывается более высокой (например, метры в сутки), иногда большие объемы горных пород обрушиваются со скоростью, превышающей скорость экспресса.

Обвалы происходят локально и приурочены к верхнему поясу гор с резко расчлененным рельефом.

Оползни (рис. 7) возникают, когда природными процессами или людьми нарушается устойчивость склона. Силы связности грунтов или горных пород оказываются в какой-то момент меньше, чем сила тяжести, и вся масса приходит в движение. Элементы оползня представлены на рис. 8.

В ряде горных узлов вместе с осыпанием обвал является ведущим склоновым процессом. В нижних поясах гор обвалы приурочены к склонам, активно подмываемым водотоками, либо к молодым тектоническим разрывным нарушениям, выраженным в рельефе в виде отвесных и очень крутых (более 35°) склонов.

Обвалы масс горных пород могут иметь катастрофический характер, представляющий опасность для судов и прибрежных поселений. Обвалы и осыпи вдоль дорог препятствуют работе транспорта. В узких долинах они могут нарушить сток и привести к затоплению.

Осыпи в горах случаются довольно часто. Осыпание тяготеет к верхнему поясу высокогорий, а в нижнем поясе проявляется лишь на склонах, подмываемых водотоками. Преобладающими формами осыпания являются «шелушение» всего склона или значительного его участка, а также интегральный процесс обваливания со скальных стенок.

Работа ветра (эоловые процессы)

Под работой ветра понимается изменение поверхности Земли под влиянием движущихся воздушных струй. Ветер может разрушать горные породы, переносить мелкий обломочный материал, собирать его в определенных местах или отлагать на поверхности земли ровным слоем. Чем больше скорость ветра, тем сильнее производимая им работа.

Песчаный холм, образованный в результате ветровой деятельности, — это дюна.

Дюны распространены повсюду, где на поверхность выходят незакрепленные пески, а скорость ветра достаточна для их перемещения.

Их размеры определяются объемом поступающего песка, скоростью ветра и крутизной склонов. Максимальная скорость движения дюн — около 30 м в год, а высота — до 300 м.

Форму дюн определяют направление и постоянство ветра, а также особенности окружающего ландшафта (рис. 9).

Барханы — рельефные подвижные образования из песка в пустынях, навеваемые ветром и не закрепленные корнями растений. Они возникают, только когда направление преобладающего ветра достаточно постоянно (рис. 10).

Барханы могут достигать в высоту от полуметра до 100 метров. По форме напоминают подкову или серп, а в поперечном разрезе имеют длинный и пологий наветренный склон и короткий подветренный.

Рис. 9. Формы дюн в зависимости от направления ветра

Рис. 10. Барханы

В зависимости от режима ветров скопления барханов принимают различные формы:

  • барханные гряды, вытянутые вдоль господствующих ветров или их равнодействующей;
  • барханные цепи, поперечные взаимопротивоположным ветрам;
  • барханные пирамиды и т. п.

Не будучи закрепленными, барханы под действием ветров могут менять форму и перемешаться со скоростью от нескольких сантиметров до сотен метров в год.

Внешние процессы Земли

На Земле, наряду с внутренними (тектоническими), постоянно протекают внешние процессы, преображающие поверхность нашей планеты. Они проявляются исключительно на поверхности Земли, в отличие от внутренних процессов, действующих в толще литосферы. Глубина их проникновения в земную кору составляет не более нескольких метров, только в пещерах внешние процессы охватывают сотни метров. В качестве источника происхождения сил, провоцирующих возникновение внешних процессов, выступает тепловая солнечная энергия. Различают множество видов внешних процессов Земли. К ним относятся выветривание горных пород, воздействие ледников, воды, ветра.

Выветривание

Выветривание горных пород широко распространено, бывает физическое, химическое и органическое. Физическое выветривание осуществляется при резких перепадах температур и представляет собой механическое измельчение горных пород. Химическое выветривание происходит при воздействии на горные породы разнообразных водных растворов. Характерно при этом параллельное протекание различных химических реакций, что в некоторых случаях приводит к формированию новых горных пород. При органическом выветривании живые организмы (животные, растения, бактерии) постепенно разрушают горные породы.

Все типы выветривания происходят непрерывно, но с разной скоростью в связи с разными климатическими поясами и различными слагающими породами. Так, в местностях с холодным климатом интенсивнее протекает морозное выветривание, с умеренным – химическое, в пустынях – механическое и т.д.

Под действием ветра происходит разрушение горных пород, переносятся на различные расстояния и откладываются их частицы. Чем чаще в определенной местности дует ветер, и чем больше его сила, тем выраженнее изменения, которые он производит. При разрушении горных пород формируются так называемые эоловые формы рельефа (эоловые башни, столбы, грибы, каменные кружева). В песчаных пустынях, благодаря воздействию ветра, появляются дюны (гряды или холмы из развеваемого песка, не имеющие постоянной формы) и барханы (передвигающиеся по ветру серповидные песчаные холмы).

В горной местности особенно заметно воздействие на поверхность Земли снега. Большие скопления снега на вершинах гор иногда срываются с вершин, образуя снежные лавины, которые перемещаясь вниз с огромной скоростью, захватывают и уносят обломки скал, камни, другие предметы на поверхности. После того, как снег растает, в межгорных впадинах скапливаются крупные каменистые бугры.

Огромные площади на суше заняты ледниками, которые делят на материковые, покровные и горные. Части горных ледников медленно передвигаются вниз по склонам гор, выпахивая рытвины, расширяя долины, сглаживая скальные уступы. После таяния сползшего ледника образуется так называемые ледниковые морены (скопления валунов, обломков скал, глины, песка).

Текучие воды (реки, ручьи, талые, подземные воды) также постоянно меняют облик поверхности Земли, что обусловлено сопутствующей эрозией, переносом веществ, аккумуляцией. Так происходит образование оврагов, обрывов, долин рек, галечных и песчаных островов, т.д. Следует также учесть, что необходимым условием протекания всех внешних процессов является действие силы тяжести на Земле, благодаря чему появляются течения, образуются подземные воды, обрушиваются снежные лавины и т. д.

Похожие материалы:

Литосфера
Внутреннее строение Земли
Рельеф Земли

УСЛОВИЯ И ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРИРОДНЫХ ВОД

УСЛОВИЯ И ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРИРОДНЫХ ВОД

Процесс формирования химического состава природных вод весьма сложен; он совершается под воздействием разнообразных факторов. Среди них можно различать главные и второстепенные, а также прямые и косвенные. Прямыми называются такие, которые непосредственно обогащают воду солями (почвы, горные породы), к косвенным относятся те факторы, которые действуют опосредованно, т. е. через посредство других факторов.

Физико-географические условия (рельеф, климат, процессы выветривания и почвенный покров)

Рельеф является косвенным фактором формирования состава вод. Он оказывает влияние на условия водообмена, а от последних зависит минерализация и химический состав природных вод. Степень расчлененности рельефа определяет размеры по верхностного стока и дренированность подземных вод. Рельеф перераспределяет выпадающие на земную поверхность осадки. На возвышенностях и их склонах усиливается поверхностный сток, а условия питания подземных вод ухудшаются. Наоборот, в пониженных формах рельефа поверхностный сток замедляется, вследствие чего увеличивается инфильтрация вод в почву. С рельефом местности связаны солевой режим почв, а также заболоченность местности, обусловливающая специфический состав вод.

Роль рассматриваемого фактора более четко выступает в горных районах, где расчлененный рельеф создает отдельные орографические единицы с самостоятельным гидрологическим режимом, в которых можно уловить тесную связь химического состава вод с составом горных пород. На равнинных пространствах, в условиях мелкобугристого рельефа, минерализация и состав природных вод изменяются в больших пределах. В областях с аридным климатом рельеф выступает в качестве одного из ведущих факторов формирования природных вод. Если бессточная котловина собирает поверхностный сток и одновременно дренирует подземные воды (является местом их разгрузки), то вследствие высокой испаряемости в котловине образуется соляное или самосадочное озеро. Если дно бессточной котловины лежит выше уровня грунтовых вод и в то же время она аккумулирует поверхностные воды, то при достаточной проницаемости пород, слагающих ее дно, сформируется линза грунтовых пресных или солоноватых вод, ниже которой иногда залегают соленые грунтовые воды.

Климат прежде всего определяет метеорологические условия, от которых зависит водный режим поверхностных и подземных вод. К основным метеорологическим элементам, воздействующим на состав природных вод, относятся атмосферные осадки, температура и испарение.

Первая стадия формирования химического состава вод осуществляется в атмосфере. Из всех природных вод наиболее быстрые изменения минерализации и состава во времени и пространстве наблюдаются у атмосферных осадков. И тем не менее, несмотря на такую неустойчивость, состав осадков является в общем характерным для данной местности, отражая тип ее географического ландшафта. Минерализация атмосферных осадков, как правило, ниже минерализации речных и озерных вод. Выпадающие осадки обычно уменьшают минерализацию поверхностных и подземных вод. Минеральные соли, содержащиеся в атмосферных осадках, в той или иной степени оказывают влияние на формирование химического состава поверхностных вод. Это влияние бывает особенно заметным на слабоминерализованных водах. В так называемых ультрапресных (весьма пресных) водах ионы хлора иногда целиком поступают из атмосферы. Химический состав поверхностных и грунтовых вод нередко похож на состав атмосферных осадков на территории их выпадения. Это сходство прослеживается в районах с местным аэрозольным питанием. Различия заключаются в минерализации и содержании биогенных компонентов. Причина сходства, очевидно, заключается не в том, что ионный состав поверхностных и грунтовых вод сформировался за счет привноса солей осадками, а в том, что поверхностные, грунтовые и метеорные воды имеют один и тот же источник солевого питания — почвы и горные породы данной местности.

Под воздействием достаточно минерализованных обильных осадков может временно сформироваться химический тип вод, совершенно чуждый для состава водоносных пород того или иного района. Подобные явления происходят в результате переноса воздушными течениями аэрозолей (ядер конденсации) из других областей с иными физико-географическими условиями. Повышенное содержание хлоридов в грунтовых водах морских побережий может быть связано с осадками морского происхождения.

С изменением температуры атмосферного воздуха связано промерзание и оттаивание почв и пород в зоне годовых колебаний температуры, что сказывается на условиях питания поверхностных и грунтовых вод, и, следовательно, на их минерализации и химическом составе. Всякие колебания температуры воды обусловливают изменение растворимости солей, присутствующих в природных растворах. Здесь мы коснемся влияния на химию природных вод температуры воздуха как метеорологического фактора, воздействующего прежде всего на поверхностные водоемы.

Влияние температуры воздуха может отражаться на составе вод самосадочных озер и пресных поверхностных вод. В последнем случае изменение состава воды совершается в результате вы падения из нее карбонатов кальция при повышении температуры. Поэтому летом в условиях жаркого климата может происходить садка кальцита в мелководных хорошо прогреваемых водоемах.

Под воздействием процессов промерзания химический состав воды метаморфизуется. Между льдом и промерзающим раствором происходит перераспределение солей. В лед соли поступают избирательно. Одновременно с кристаллизацией льда выделяются труднорастворимые соединения, а в растворах сохраняются наиболее легкорастворимые при низких температурах соединения, к которым принадлежат хлориды кальция, магния и натрия.

Испарение — один из мощных факторов формирования минерализации и химического состава поверхностных и грунтовых вод. Наиболее действенным этот фактор становится в тех районах, где отношение суммарного испарения к сумме атмосферных осадков оказывается наибольшим, т. е. в области пустынь, полупустынь и сухих степей. В засоляющихся под влиянием испарения поверхностных водоемах происходит выпадение солей (минералообразование), сначала менее, а потом более растворимых. В результате этого гидрокарбонатные воды преобразуются сначала в сульфатные, а затем сульфатно-хлоридные и даже хлоридные.

В засушливой зоне земного шара процесс испарения обусловливает постепенное концентрирование солей в грунтовых водах. Явление это хорошо прослеживается на примере грунтовых вод, формирующихся в замкнутых межгорных впадинах.

Процессы выветривания. Существенное значение в формировании химического состава природных вод имеет физическое (механическое), химическое и биологическое выветривание горных пород. Основным фактором химического выветривания является атмосферная вода, действие которой усиливается растворенной в ней углекислотой. Значительную роль в процессах химического выветривания играет также кислород воздуха.

Химическое выветривание горных пород складывается из следующих более простых процессов: растворения, гидролиза, гидратации, окисления. Все перечисленные процессы являются экзотермическими, т. е. протекают с выделением тепла. Процессы растворения играют большую роль при выветривании некоторыхосадочных пород, например известняков, доломитов и гипсоносных пород. Значительно сложнее вопрос о растворимости магматических пород, так как практически невозможно отделить при действии на них воды процессы простого растворения от гидролитических процессов. В результате выветривания магматических пород получаются продукты трех типов: 1 — остаточные образования, 2 — переотложенные осадки и 3 — растворимые соли. Последние как раз и формируют ионный состав вод современной коры выветривания изверженных пород.

Различают два вида химического выветривания: углекислотное и сернокислотное. Наиболее характерным для формирования состава природных вод является углекислотное выветривание с его главным агентом — углекислотой. Интенсивность этого вида выветривания определяется концентрацией СО2 в водах, однако не вся углекислота способна взаимодействовать с породой, а только часть ее, называемая агрессивной углекислотой. Сущность углекислотного выветривания заключается в протекании реакции:

Если углекислотному выветриванию подвергается кальциевый силикат, то, как видно из второй реакции, образуется слаборастворимый СаСО3, однако под воздействием продолжающегося процесса углекислотного выветривания образуется более растворимое соединение кальция в соответствии с первой реакцией.

Основным агентом сернокислотного выветривания является серная кислота, образующаяся при окислении сульфидов (например, FeS2). Сернокислотное выветривание осуществляется по схеме:

В горных породах сульфиды имеют спорадическое распространение, и поэтому сернокислотное выветривание интенсивно проявляется местами, в соответствующих условиях.

Особенно интенсивно сернокислотное выветривание проявляется на участках сульфидных месторождений. Подземные воды, несущие растворенный кислород, соприкасаясь с веществом руды, оказывают окисляющее действие на сульфиды, разрушают их. На месторождении возникает зона окисления. Образуются воды ярко выраженного сульфатного класса. Специфической особенностью подобных вод является сильная кислотность и высокое содержание тяжелых металлов Fe, Al, Сu и др.

Биологическим выветриванием называют процесс механического разрушения и химического изменения минералов горных пород под воздействием поселившихся на них организмов, продуктов их жизнедеятельности и продуктов разложения органических остатков. Важный агент выветривания — растительность. Особенно интенсивно выветривание протекает там, где количество атмосферных осадков превышает испаряемость, а температура достаточно высока. Здесь создается мощная концентрация организмов, которые выделяют колоссальные массы органических кислот, активно способствующих преобразованию кристаллических решеток первичных минералов. Гумусовые кислоты имеют большое значение для формирования состава природных вод. Они наряду с двуокисью углерода придают воде свойства агрессивности к горным породам не только карбонатным, но и изверженным. Это значит, что состав природных вод обусловливается не простыми абиотическими реакциями гидролиза и растворения, а более сложным, хотя и более быстро протекающим процессом.

Почвы, как известно, обогащают воду ионами, газами, органическим веществом. Влияние почвенного покрова на формирование вод двояко: с одной стороны, почвы могут увеличивать минерализацию фильтрующихся через них атмосферных осадков, а с другой — изменять уже сложившийся химический состав грунтовых вод, вступающих с почвами во взаимодействие. Количественная сторона этих процессов определяется типом почв. Если вода просачивается через бедные солями торфянисто-тундровые или болотные почвы, то она обогащается органическим веществом и лишь в очень малой мере — ионами. Примерно то же самое наблюдается в подзолистых почвах. Значительно больше солей отдают в воду черноземные и каштановые почвы. И особенно сильно воздействуют на минерализацию фильтрующихся вод солончаковые почвы.

В ходе просачивания воды через почву вследствие окисления кислородом органического вещества изменяется также состав растворенных газов. Содержание кислорода при этом уменьшается, а количество СО2 соответственно увеличивается. Выделяющаяся углекислота служит источником образования гидрокарбонатных ионов:

При взаимодействии грунтовых вод с почвами, кроме выщелачивания солей, происходит преобразование состава воды под влиянием ионного обмена, процессов минералообразования или замещения уже имеющихся в почвах минералов другими. Интенсивность преобразования зависит от типа почвы, от содержания в ней коллоидов, обладающих способностью адсорбировать ионы, а также обменивать поглощенные ионы на ионы водных растворов. Поглощенный комплекс почв по своему характеру разнообразен. Почвы средних широт, например черноземы, имеют обычно в составе поглощенного комплекса на первом месте кальций, на втором — магний. В меньших количествах присутствуют другиекатионы. Почвы северных широт сильно выщелочены, и в поглощенный комплекс их наряду с Na, Ca и Mg входят ионы водорода.

В районах с местным водным питанием почвенный покров является одним из ведущих факторов формирования грунтовых вод. Для пополнения запасов грунтовых вод имеет существенное значение проницаемость почв, а для их химического состава — наличие воднорастворимых солей в почве. По отношению к поверхностным водам роль почвенного покрова становится еще более важной. По выражению В. И. Вернадского (1933-1936), почвенные растворы «определяют характер всех поверхностных вод биосферы» и, в частности, «основную составляющую часть солевого состава речных вод».

Горные породы. Горные породы — ведущий фактор формирования минерализации и химического состава природных вод. В водоносных горизонтах, заключенных в осадочных толщах, обогащение вод ионами, осуществляется непосредственно за счет выщелачивания растворимых минералов, находящихся в породах. Большое значение при этом имеет состояние водоносной толщи. При одном и том же минеральном составе рыхлая или сильно трещиноватая порода будет в большей степени отдавать в воду ионы, чем порода плотная или монолитная. Кроме того, при медленной циркуляции воды, имеющей место в мелкозернистой, содержащей коллоиды среде, формирование химического состава усложняется катионным обменом и другими сопутствующими явлениями. В последнем случае вопрос о происхождении тех или иных ассоциаций ионов (солей) в воде не может быть решен путем простого сопоставления химического состава воды с таковым вмещающей породы.

В мономинеральных породах химический состав природных вод находится в соответствии с химическим составом и растворимостью самих пород. В полиминеральных породах химический состав воды отражает главным образом состав хорошо растворимых минералов. При большой разнице в растворимости сильно- и слаборастворимых минералов, образующих полиминеральную породу, влияние вторых может вообще не сказываться на химическом облике воды.

Главнейшими растворимыми минералами, определяющими в основном химию природных вод, являются галит NaCl, гипс СaSO4*2H2O, кальцит СаСО3, доломит CaMg(CO3)2. Такие хорошо растворимые минералы, как мирабилит, астраханит, глауберит, имеют узкое локальное распространение. Залегающая на глубине каменная соль обогащает воды хлоридами натрия. Минерализация в этом случае резко повышается. Хлоридные натриевые высокоминерализованные воды и рассолы встречаются во многих районах земного шара. Их развитие совпадает с распространением соленосных фаций, при выщелачивании которых они и образуются.

Наличие в недрах гипсоносных фаций служит причиной появления сульфатных кальциевых вод. Минерализация этих вод обычно 2-3 г/л, что определяется растворимостью гипса. В концентрированном растворе хлористого натрия растворимость возрастает до 6-7 г/л. Воды с преобладанием ионов SO4 и Са2 встречаются очень редко, так как гипсоносные отложения часто сопровождаются соленосными.

Химический состав многих химических типов природных вод формируется путем растворения и выщелачивания горных пород. Гидрокарбонатные кальциевые воды чаще всего образуются при растворении карбонатов кальция, которые широко распространены в природе (известняки, известковый цемент в песчаниках, известковистые почвы и т. д.). В отсутствии углекислоты растворимость СаСО3 в нормальных условиях всего 13 мг/л, Растворимость карбонатов щелочных земель резко возрастает при наличии в воде СО2. Растворение СаСО3 идет по схеме:

В результате этой реакции в воде появляются гидрокарбонаты кальция, растворимость которых в обычных условиях достигает 200-300 мг/л. В присутствии больших количеств углекислоты растворимость СаСО3 может превосходить 1 г/л (углекислые минеральные воды).

Гидрокарбонатные кальциевые воды пользуются региональным распространением в массивах изверженных пород, не содержащих карбонатов. В результате углекислотного выветривания кальциевых полевых шпатов (анортита), входящего в состав изверженных пород, воды снабжаются гидрокарбонатами кальция, причем в этом случае Са берется из породы, а НСО3 образуется из двуокиси углерода воздушного и биохимического происхождения.

Гидрокарбонатные магниевые воды среди осадочных пород встречаются как исключение, ввиду редкого нахождения минерат лов соответствующего состава. В доломитовых CaMg(CO3)2 толщах формируются обычно гидрокарбонатные магниево-кальциевые или кальциево-магниевые воды. Ярко выраженные магнезиальные воды образуются путем углекислотного выветривания богатых магнием изверженных пород (перидотиты, габбро, дуниты). В обычных условиях их минерализация не превосходит 500-600 мг/л.

Происхождение гидрокарбонатных натриевых (содовых) вод представляется более сложным. Появление их в осадочных и изверженных породах нельзя объяснить процессами растворения или выщелачивания содоносных пород или пластовых ископаемых залежей соды, поскольку последние пока известны только в одном пункте земного шара (штат Вайоминг, США). Содовые воды (HCO3>Mg2+ + Ca2+) чаще всего формируются при выветривании содержащих натрий массивно-кристаллических и осадочных пород. При этом анионы HCO3, возникая путем растворения в воде СО2, имеют главным образом биохимическое и частично воздушное происхождение. Появление ионов натрия в сочетании с НСО3 наблюдается при выветривании натриевых полевых шпатов, полимиктовых песчаных отложений, аркозовых песков и других пород подобного состава. В условиях засушливого климата содовые воды, скопляясь в бессточных впадинах, концентрируются до стадии насыщения, в результате чего формируются содовые самосадочные озера (Кулундинская и Барабинская степи).

Чтобы разобраться в механизме образования гидрокарбонатов натрия в водах, рассмотрим процесс выветривания минерала альбита — натриевого полевого шпата NaAlSi3O8. Схематически этот процесс изображают так:

Получившийся NaOH сразу же соединяется с углекислотой, давая соду (NaOH + СО2 > NaHCO3). В результате возникают воды первого (содового) типа.

В осадочных толщах содовые воды могут получаться в результате катионного обмена. Точно так же формируются и сульфатные натриевые и сульфатные магниевые воды.

Причиной образования сульфатных кальциевых и хлоридных натриевых вод служат гипсоносные и соленосные породы. Сульфатные кальциевые воды относятся к категории пресных и солоноватых вод. Минерализация их в поверхностных условиях не превосходит 2-3 г/л. Хлоридные натриевые воды, как правило, являются высокоминерализованными.

Кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия

Кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия природных вод оказывают большое влияние на растворимость минералов. Большинство химических элементов образует более растворимые соединения в кислых средах и менее растворимые — в нейтральных. Величина рН является одним из важных показателей, контролирующих присутствие в водном растворе большинства химических элементов и определяющих форму их нахождения в растворе. Надо добавить, что рН принадлежит к числу важных констант и в биологических процессах. В частности, рН крови человека равняется 7,36, всякие отклонения от указанного значения ведут к серьезным нарушениям в жизнедеятельности организма.

В зависимости от величины рН изменяются и формы нахождения в растворе различных слабых кислот, таких, как угольная, сероводородная, борная, фосфорная и др. Константы диссоциации этих кислот выражаются очень малыми величинами. Приведем, примеры:

для угольной кислоты

для сероводородной кислоты

Зная константы равновесий, можно рассчитать форму нахождения слабых кислот в водных растворах. Она в значительной мере зависит от величины рН: с ее уменьшением (т. е. в кислой среде) диссоциации этих кислот прекращаются почти полностью и они присутствуют в виде молекул; с увеличением рН степень диссоциации слабых кислот возрастает.

Некоторые элементы образуют легкораетворимые соединения в щелочных растворах, характеризующихся значениями рН = 9 или 10. Поэтому важной характеристикой миграционной способности элементов является «рН начала выпадения гидроксида», т. е. то значение рН, при котором из раствора начинается выпадение гидроксида данного элемента. Эта величина зависит как от свойств самого элемента (главным образом от радиуса ионов, валентности и пр.), так и от условий внешней среды: температуры раствора, его концентрации, состава других ионов и т. д.

Двухвалентное железо может находиться в растворе в менее кислых водах, чем трехвалентное. Осаждение из раствора магния и образование осадка Mg(HCO3)2 происходит только в сильнощелочных водах, рН которых превышает 10,5. Многие химические-элементы подвижны в широком диапазоне рН и могут интенсивно мигрировать как в кислой, так и в щелочной среде (литий, натрий, калий, рубидий, цезий, фтор, хлор, бром, иод, бор и др.). С повышением температуры для большинства элементов рН осаждения: гидроксида увеличивается. Поэтому в условиях жаркого климата миграционная способность элементов может быть более высокой, чем в условиях низких температур (например, в тундре, в зоне многолетней мерзлоты). С уменьшением концентрации элементов. рН начала выпадения гидроксида растет. При осаждении гидроксидов нередко образуются устойчивые коллоидные растворы, из которых элементы могут в течение длительного времени не осаждаться.

Окислительно-восстановительные условия оказывают существенное влияние на миграционную способность элементов, на их рассеяние и концентрацию. В химии окислением называетсяпроцесс отдачи электронов, а восстановлением — процесс их приобретения, причем окисление одного элемента, отдающего электроны, обязательно сопровождается восстановлением другого, приобретшего электроны. Поэтому и говорят об окислительно-восстановительных реакциях. Для элементов, способных менять свою валентность — железа, марганца, ванадия, кобальта, никеля, урана, серы и ряда других, процессы окисления и восстановления, как известно, играют решающую роль, переводя элементы из легкоподвижных форм в трудноподвижные и наоборот.

Важнейшим окислителем является свободный кислород атмосферы. Кроме кислорода, окислителями могут быть и другие химические элементы, способные принимать электроны.

Способность к окислению и восстановлению характеризуется окислительно-восстановительным потенциалом (Eh) атомов и ионов, измеряемым в вольтах, относительно какой-либо стандартной окислительно-восстановительной реакции, потенциал которой равен нулю. Такой реакцией принято считать переход водорода из газообразного состояния в состояние иона (Н2 — 2е = 2Н+). Например, при окислении ион оксида железа Fe2+ переходит в ион оксида железа Fe3+, отдавая свой электрон. При этом раствор оксида железа Fе3+ будет обладать более высоким электрическим потенциалом, чем раствор оксида железа Fe2+.

Различают окислительную и восстановительную обстановки. В окислительной среде такие элементы, как сера, хром, ванадий, образуют растворимые соединения — сульфаты, хроматы, ванадаты. Железо и марганец образуют труднорастворимые соединения Fe3+ и Мn4+, что объясняет их низкую миграционную способность в окислительной обстановке. Для подземных вод устанавливается на определенной глубине «кислородная поверхность», глубже которой вода уже не содержит свободного кислорода. Глубина залегания этой поверхности в условиях интенсивного и более или менее продолжительного водообмена в породах, не содержащих органических веществ (нефть, уголь и пр.), достигает сотен метров, а в отдельных случаях до глубины 1 км и более, считая от уровня подземных вод.

В восстановительной обстановке кислород отсутствует. Появляются такие газы, как NH3, H2S. Значения Eh низкие, часто ниже нуля. Важнейшими агентами восстановительных реакций в природных водах являются микроорганизмы, разлагающие органическое вещество. В условиях восстановительной среды трехвалентное железо и четырехвалентный марганец переходят в двухвалентную форму, сульфаты переходят в сульфиды. Присутствие в водах H2S приводит к осаждению металлов, образующих нерастворимые сульфиды, т. е. PbS, ZnS, CuS, Ag2S и др.

По данным А. И. Перельмана, в природных водах зоны гипергенеза (так называется верхняя часть литосферы, в которой геологические процессы протекают в условиях низких температур и давлений) Eh обычно колеблется в пределах +700… -500 мВ. Имеющиеся новые данные свидетельствуют о том, что величина Eh в кислородных водах обычно не ниже +170…. + 180 мВ.


Распределение значений Eh и рН природных водных.

Смешение вод

Смешение вод в природе представляет собой очень распространенное явление. Это один из наиболее быстро протекающих процессов, при котором могут одновременно захватываться очень большие объемы взаимодействующих вод. Данный процесс-иногда неверно называют метаморфизацией вод. Впервые решение вопроса о смешении подземных вод было выполнено А. Н. Огильви при изучении причин загрязнения кисловодского-нарзана. Им было установлено и показано методом математического анализа, что при смешении двух различных вод (пресной и минеральной) получается серия промежуточных вод, по составу подчиняющаяся уравнению прямой вида

y = ах + b,

где х и у — содержание двух каких-либо составных частей в данном объеме воды; а и b — постоянные параметры, общие для данной пары составных частей и для всей группы вод, получаемой при смешении двух основных вод. Опыты по исследованию процесса смешения, поставленные в 1961 г. Л. С. Балашовым, а затем в 1965-1971 гг. А. М. Никаноровым и Л. Е. Сокирко, показали, что вывод А. Н. Огильви о строгом подчинении смешения вод уравнению прямой справедливлишь в ограниченных пределах даже для случаев, когда одним из компонентов смешения является слабоминерализованная вода. Вероятной причиной отклонения этого процесса от прямолинейного закона является осаждение соли из смешивающихся растворов. В процессе смешения природных вод компоненты одной воды (P1) взаимодействуют с таковыми другой воды (P2). В результате образуется вода иного состава (Р3) и может выпасть твердый осадок (Тв). Подобное взаимодействие изображается так:

Характер взаимодействия определяется минерализацией и химическим составом смешивающихся вод. Интенсивное выпадение осадка происходит при смешивании вод, содержащих несовместимые соли — антагонисты, например NaHCO3 и CaSO4, Na2SO4 и СаСl2. В результате реакций

и формируется новая вода, не похожая на исходные воды.

Явления смешения вод имеет место в реках и озерах под влиянием их притоков, обладающих различным химическим составом. Особенно сильно отражается на составе поверхностных водоемов примешивание подземных вод. Поэтому состав воды водоема не будет одинаков на всем протяжении. Наблюдаемые изменения состава вод во времени и пространстве определяют гидрохимический режим водного объекта, изучение которого составляет одну из важнейших задач гидрохимии.

Катионный обмен

Поскольку свойства грунтов и почв в значительной степени связаны с составом обменных катионов, подробная характеристика этого физико-химического явления излагается в трудах грунтоведов и почвоведов. Нам необходимо выяснить роль катион-ного обмена в формировании химического состава природных вод. Катионный обмен, являясь результатом взаимодействия, с одной стороны, тонко дисперсной части (глинистой) горных пород, а с другой — водного раствора, воздействует как на физические свойства породы, так и на химический состав воды.

Интенсивность катионного обмена зависит от многих факторов, главными из которых являются степень дисперсности породы, природа обменивающихся катионов, рН среды, концентрация электролитов в растворе. Обычно чем выше дисперсность породы, тем больше способность ее к обмену. Поэтому влияние катионного обмена на химический состав воды заметно сказывается в глинах и в глинистых породах.

Изучение обменных реакций показало, что поглощение катионов при прочих одинаковых условиях зависит от их валентности, т. е. чем выше валентность, тем сильнее они поглощаются и удерживаются породой. Если же катионы имеют одинаковую валентность, поглощение растет с ростом относительной атомной массы. По энергии обмена катионы располагаются в следующий ряд (К. К. Гедройц):

Особую роль в реакциях катионного обмена играет ион водорода. Его энергия обмена выше не только одновалентных, но и двухвалентных катионов. Из сказанного можно заключить, что если кальциевая вода циркулирует среди пород, в поглощенном комплексе которых присутствует натрий, то кальций, обладающий большей энергией обмена, будет энергично вытеснять натрий из породы, становясь на его место. Эта реакция ввиду ее обратимости не дойдет до конца, однако ионы натрия приобретут в растворе доминирующее значение и вода из кальциевой метаморфизуется в натриевую.

Реакция среды влияет на величину поглощения катионов. Чем больше водородных ионов присутствует в воде, тем сильнее они препятствуют вхождению других катионов в коллоидный комплекс. Обменная способность почвы повышается при увеличении рН раствора, c которым почва находится в равновесии. В частности, при увеличении рН среды от 6 до 11 емкость обмена может увеличиваться в 2-3 раза.

Концентрация электролитов в растворе играет существенную роль в адсорбционно-обменных процессах. Наблюдения показывают, что с увеличением концентрации обменная способность возрастает. Так, если концентрация натрия достаточно велика, то часть ионов кальция из поглощенного комплекса будет вытеснена ионами натрия. Следовательно, между поглощающим комплексом породы и взаимодействующим с ним ионным составом воды будет устанавливаться подвижное равновесие, при котором количество поглощенных катионов того или иного вида будет зависеть как от адсорбционной способности, так и от концентрации. Это равновесие ионного состава воды с поглощающим комплексом (ПК) породы может быть изображено следующей схемой:

Равновесие сдвигается вправо при увеличении концентрации ионов Na+ и влево — при ее уменьшении или при увеличении содержания ионов Са2+.

В горных породах необходимо различать две категории катионов: одни легко переходят в раствор и способны участвовать в реакциях (обменные катионы), а другие прочно закрепленыв кристаллических решетках минералов и могут лишь с трудом переходить в раствор в результате разрушения решеток при выветривании (необменные катионы). Обменные катионы в породах имеют различное происхождение. Они появляются при выветривании пород в результате перехода катионов из необменного состояния в обменное; поглощения катионов терригенным материалом из вод бассейнов, в которых этот материал отлагался; поглощения катионов из подземных вод, просачивающихся через толщу пород. В последних двух случаях происходит обменная реакция и часть обменных катионов, содержащихся ранее в породах, переходит в воды.

В природных водах совершается главным образом катионный, а не анионный обмен. Объясняется это тем, что коллоидный состав пород и почв образуется преимущественно из SiO2, A12O3 и других отрицательно заряженных мицелл, поэтому они поглощают положительно заряженные ионы (катионы). Кроме адсорбции катионов, в некоторых случаях может происходить и адсорбция анионов (например, латеритными почвами). Однако этот процесс, имеющий, по-видимому, ограниченное распространение, очень мало изучен.

Процессы катионного обмена интенсивно протекают в грунтовых водах, заключенных в глинистых, суглинистых и супесчаных породах, т. е. в породах, содержащих коллоиды. В таких условиях могут формироваться сульфатные натриевые и гидрокарбонатные натриевые воды. Рассмотрим механизм образования этих вод.

Сульфат натрия — наиболее распространенный компонент в атмосферных осадках, в поверхностных и подземных водах верхней зоны свободного водообмена. В то же время минералы, содержащие эту соль, встречаются в земной коре редко. Стало быть, происхождение сульфатов натрия в водах процессами простого выщелачивания можно объяснить только в некоторых случаях.

Сульфатные натриевые воды, связанные с осадочными породами, чаще всего имеют вторичное происхождение. Они образуются в результате преобразования (метаморфизации) сульфатных кальциевых вод под воздействием катионного обмена по схеме:

Из реакции видно, что сульфатная кальциевая вода, фильтруясь через породы, в поглощенном комплексе которых содержится натрий, путем обмена кальция на натрий метаморфизовалась в сульфатную натриевую, а поглощенный комплекс водоносной породы обогатился кальцием.

Аналогично этому происходит образование гидрокарбонатных натриевых вод по схеме:

Биологические факторы

К указанным факторам относятся деятельность растений и микроорганизмов. Эти факторы обусловливают, с одной стороны, биогенную метаморфизацию природных вод, а, с другой стороны, обогащают в некоторых случаях воды микрокомпонентами.

Растительность является важным фактором формирования химического состава грунтовых вод в аридных климатических условиях. Транспирируя огромное количество влаги, растительность вызывает интенсивное понижение уровня, увеличение минерализа- ции грунтовых вод и связанное с последним изменение их химического состава. Ввиду избирательного поглощения ионов растениями, в результате указанного процесса, может измениться рН и химический тип воды. Избирательная способность растений накапливать химические элементы состоит в том, что отдельные виды растений способны поглощать из раствора и накапливать в своих тканях большое количество каких-нибудь определенных химических элементов.

Среди растений выделяется так называемая группа фреатофитов, наиболее тесно связанная с грунтовыми водами. К этой группе растений относятся осоки, камыш; рогозы, тростник, а также целый ряд видов древесной и кустарниковой растительности. Все виды фреатофитов обладают хорошо развитой корневой системой, проникающей на глубину до 20-30 м.

К группе фреатофитов относятся соленакопляющие виды растений — галофиты, у которых лучше выражена избирательная способность накопления по отношению к ионам натрия и хлора. Если, например, кермек и полынь произрастают на одной и той же почве, то кермек поглощает из них преимущественно сульфаты, а полынь — хлориды.

Тяньшаньская ель и сибирская лиственница обладают способностью аккумулировать кальций. После их отмирания кальций не возвращается в воду, а удерживается почвой, обусловливая появление азональных почв. Растительность оказывает влияние на характер почвенных реакций. Так, хвойные леса способствуют усилению кислотности, благодаря кислым свойствам их органических остатков (рН водной вытяжки из хвои равен 4,0). Лиственные леса и травянистая растительность, наоборот, благоприятствуют накоплению оснований в почвенных растворах. Смена хвойных лесов лиственными сопровождается изменением рН грунтовых вод.

Выделяя углекислоту, корни растений понижают рН почвы и способствуют переходу в раствор многих минеральных веществ. Концентрация ионов НСО3 в почвенных растворах и грунтовых водах зависит от содержания СО2 в почвах. В карстовых водах р. Янцзы (Китай), где развита пышная субтропическая растительность, концентрация гидрокарбонатных ионов достигает 300-400 и даже 500 мг/л.Известны растения, в золе которых содержится много железа, марганца, меди и других микроэлементов. На основании изучения зависимости между химическим составом горных пород, почв, подземных и поверхностных вод, с одной стороны, и внешним обликом, распространением и химическим элементарным составом золы растений, с другой, разработан биогеохимический метод поисков подземных вод и месторождений полезных ископаемых.

В гумидном климате в период вегетации растения могут вызвать некоторые изменения в химическом составе вод маломощных горизонтов с замедленным водообменом.

Водные растения изменяют газовый и химический состав водоемов. В ходе фотосинтеза, осуществляемого растениями, идет обогащение воды кислородом и уменьшение концентрации СО2, поглощаемого при этом процессе. Кроме того, путем фотосинтеза в водоемах создается органическое вещество (первичная продукция). Это видно из суммарного основного уравнения фотосинтеза, которое изображается следующим образом:

В этом уравнении СН2О символизирует углеводы. Фотосинтез — весьма сложный многоступенчатый процесс, включающий совокупность фотохимических и биохимических реакций.

Таким образом, в результате жизнедеятельности растений водоемы обогащаются органическим веществом, необходимым для жизнедеятельности животных организмов. Кроме того, при этом аккумулируется химическая энергия, создающая условия для протекания многих химических реакций.

Микроорганизмы играют особо важную роль в процессах метаморфизации химического состава природных вод. Исследования последних лет показали, что микроорганизмы способны развиваться как в поверхностных водоемах, так и в подземных водах, залегающих на глубинах 1000 м и более. Микробы могут существовать в довольно широких температурных пределах — от нескольких градусов ниже нуля до полюс 85-90 °С. Диапазон минерализации вод, при котором обитают микроорганизмы, также велик: существуют галофильные бактерии, обитающие в соленых водах. Однако высокая минерализация и слишком высокая температура угнетающе действуют на деятельность бактерий.

Различают бактерии аэробные и анаэробные. Первые живут и развиваются только при наличии свободного кислорода, который используется ими для дыхания. Вторые живут при отсутствии или при ограниченном доступе свободного кислорода и необходимый для них кислород черпают из кислородсодержащих органических соединений (например, углеводов) или из минеральных солей — нитратов, сульфатов и пр.

Аэробные условия характерны для поверхности суши, для речных и озерных водоемов и для неглубоких морей. Анаэробная бактериальная деятельность протекает в застойных водных бассейнах — болотах, лиманах, на дне глубоких морей и в толще осадочных пород ниже зоны аэрации.

В поверхностных и подземных водах обнаружены разнообразные группы бактерий. К их числу принадлежат: десульфатизирующие сульфатредуцирующие бактерии, аммонификаторы, денитрификаторы, нитрификаторы и многие другие. Десульфатизирующие бактерии относятся к числу анаэробных организмов. С их жизнедеятельностью связаны процессы восстановления сульфатов и образование сероводорода. В результате десульфатизации из воды исчезают сульфатные ионы, появляется H2S и СО2, меняется химический тип воды. Схематически восстановление сульфатов изображается следующим образом:

В результате десульфатизации сульфатных натриевых вод образуются карбонатные натриевые (содовые) воды. Это один из способов формирования вод первого типа.

Аммонификаторы — бактерии, продуцирующие аммиак за счет разложения органических веществ, содержащих в своем составе белок. Нитрификаторы окисляют аммиак до нитритов и нитратов. Реакции идут по схемам:

Денитрификаторы разлагают нитриты и нитраты с выделением свободного азота:

В разрезе земной коры намечаются три микробиологические зоны, отличающиеся друг от друга по характеру, численности микробов и по специфике их биохимической деятельности. Наиболее богато населена бактериями верхняя почвенная зона глубиной от 0,5 до 1,5 м. Ниже почвенной зоны залегает зона выветривания, характеризующаяся той или иной степенью аэрации слагающих ее пород. Бактериальное население этой зоны довольно многочисленно; наряду с аэробными формами здесь присутствуют и анаэробные бактерии. Мощность этой зоны измеряется десятками, а иногда и сотнями метров. Самая нижняя, глубинная зона отличается сравнительной бедностью бактериального населения. Здесь распространены преимущественно анаэробные формы.

В процессе своей жизнедеятельности микроорганизмы оказывают влияние на газовый режим и химический состав водоемов. При дыхании микроорганизмов поглощается кислород и выделяется двуокись углерода. Схематически процесс дыхания изображается следующим суммарным уравнением:

Это уравнение характеризует общий баланс вещества при дыхании. В противоположность фотосинтезу данный процесс сопровождается новообразованием молекул воды. Микроорганизмы разлагают в водоемах остатки отмерших растительных и животных организмов. В зависимости от условий этот акт может заканчиваться полным распадом органических веществ с образованием простейших минеральных соединений (СО2, Н2О, СН4 и др.). Такая деятельность микроорганизмов имеет весьма серьезное санитарное значение для естественной очистки природных вод, поскольку она избавляет водоемы от остатков отмерших организмов и продуктов их распада.

Обитающие в водоемах микроорганизмы извлекают из воды различные химические элементы (N, Р, С, Са, К, микроэлементы) в процессе жизнедеятельности. Это извлечение протекает избирательно и в значительных масштабах.

Как деятельность человека изменяет поверхность суши.

Конспект урока по ОМ

4 класс

Тема. Как деятельность человека изменяет поверхность суши.

Цель: обеспечить усвоение общих представлений об изменении поверхности земли в результате деятельности человека, развивать умение классифицировать факты, делать обобщающие выводы, воспитывать бережное отношение к природе.

Задачи.

1. Показать характер воздействия деятельности людей на формы поверхности.

2. Сравнить эти воздействия с процессами, которые происходят по естественным причинам.

3. Формировать ответственное отношение к окружающей среде.

Планируемые результаты:

Предметные:

— объяснять, как изменяется поверхность суши в результате деятельности человека;

-давать характеристику формам земной поверхности;

Метапредметные:

Познавательные:

  1. находить необходимую информацию в учебнике, справочниках, Интернет

  2. объяснить,  почему воздействие человека на земную поверхность сейчас значительно сильнее, чем в прошлом

Регулятивные:

планировать свои действия в соответствии с поставленной целью

Коммуникативные:

сотрудничать с одноклассниками и учителем

Личностные:

  1. интерес к изучению природы

  2. бережное отношение к природе 

Ход урока

Слайд 1. Заставка

I. Орг. момент. Добрый день. Я рада вас видеть. Я думаю, что каждый из нас рад, когда к нам приходят друзья. К нам сегодня тоже пришли гости, поприветствуем их: «Здравствуйте! Мы Вам рады!»

На части не делится солнце лучистое,

И вечную землю нельзя разделить,

Но искорку счастья луча золотистого

Ты можешь, ты в силах друзьям подарить!

Улыбнемся друг другу, улыбнемся гостям.

II. Актуализация знаний.

У.Давайте вспомним материал предыдущего урока.

Поиграем в игру «Чья это работа? »

Слайд 2. Барханы. Чья работа? (Ветра) Как образуются барханы?

Слайд 3. Сталактиты и сталагмиты. Чья работа? Воды. Где можно их увидеть?

Слайд 4. Овраг. Чья работа? Как это происходит? Какой вред приносят овраги? Как люди борются с оврагами? Чем вы, ребята, можете помочь взрослым в борьбе с оврагами?

У. Что удивило вас при изучении этой темы?

Д. Эоловый город, пещеры, барханы.

Кто видел что-нибудь из перечисленного? Поделитесь впечатлениями.

Слайд 5. Эоловый город.

Вывод. Что влияет на изменение поверхности суши?

Д. Солнце, вода, ветер постепенно изменяют поверхность суши.

III Постановка учебной задачи.

(Показать слайды с изображением разных форм земной поверхности).

— Как называются эти формы земной поверхности? (равнины, горы, холмы)

Слайд 6.Равнина – это ровные или слегка холмистые пространства суши.

Слайд 7.Холм – возвышение над поверхностью суши.

Слайд 8. Горы – это возвышенности, поднимающиеся над земной поверхностью более двухсот метров.

Посмотрите, как назвать такие формы земной поверхности?

Слайд 9. Курганы , земляные валы

Слайд 10. Насыпи

Слайд 11. Карьеры

Слайд 12. – Отвалы

(дети затрудняются ответить или ответы разные).

Почему разные ответы?

(Мы ещё не изучали это и не знаем).

-Чем они отличаются от равнин, холмов, гор? (Это дело рук человека)

-Можем ли мы утверждать, что деятельность людей изменяет поверхность суши?

— Да!

IV. Постановка темы и цели урока.

Что будем изучать на уроке (Как человек влияет на изменение формы земной поверхности)

Слайд 13 – название темы урока

Какую цель поставим перед собой?

-Узнать, как называются данные формы земной поверхности?

— Как они образовались?

Можно ли восстановить эти земли, сделать их пригодными для использования?

V.Добывание новых знаний.

— Работать будем по группам.

Каждая группа получит задания. Старший в группе распределит их между участниками . Работу группы представит один человек. На подготовку 10 минут, на представление своей работы 1-2 минуты.

Вспомним правила работы в группе.

Сделал сампомоги товарищу!

Узнал чтото интересноеподелись с друзьями!

Работать будете по плану.

План: 1. Вид деятельности человека.

           2. Какие возникают  проблемы.

           3. Ваши предложения по устранению этих проблем.

Задания (материал со стр. 41-43)

1 группа. Курганы и земляные валы. (14 слайд) курганы раскапывают, там можно устроить музей под открытым небом

2 группа. Насыпи, что это такое? (15 слайд)

3 группа Карьеры (16 слайд) искусственные озёра

4 группа Отвалы (17 слайд) засаживают деревьями

Группы работают, затем представляют свой материал, используя слайды, называют формы земной поверхности, какой вред они приносят, как можно исправить бесхозяйственную деятельность людей.

Слайд 18.

Физминутка

Мы берёзку посадили,

Мы водой ее полили.

И берёзка подросла,

К солнцу ветки подняла.

Ветер ветки покрутил,

А потом их опустил.

VI. Включение новых знаний в систему знаний.

Вы теперь знаете, какие формы земной поверхности созданы человеком и природой. Какие их них есть в нашем городе? (овраги, насыпи вдоль дорог, карьеры на берегу р. Белой, холмы, )

Слайд 19.В городе существует Центр молодежных инициатив, который проводит акции по очистке родников, парков, Большого острова, лесных посадок и других территорий города от мусора. Участники акций занимаются посадкой деревьев на улицах и в парках. Такой экологический субботник проводился в апреле. Вы тоже можете принять участие.

VI. Контроль.

Заполнить тест.

1. Основные формы земной поверхности

1 овраги 2 горы 3 равнины 4 курганы

2. Высота холма

1 50м 2 200м 3 240м 4 2000м

3. Горы покоряют

1 геологи 2 археологи 3 альпинисты

4.Как бороться с оврагами

1 заполнять их водой

2 распахивать поле около оврага поперёк

3 высаживать деревья по краям оврага

4 засыпать овраг твердым грунтом

Взаимопроверка «Вертушка», затем проверяют по эталону. Слайд 20.

Вы будущее нашего государства, от нас всех зависит, сможет ли человечество сохранить нашу планету чистой и зеленой. Чтобы мы могли чувствовать только радость и гордость за родную землю.

Человек порожден природой, он ее часть. Когда то он полностью зависел от всего, что его окружало, находился в полном согласии со средой, почти не влияя на ее жизнь, подчиняясь во всем ее власти. Но постепенно он стал высвобождаться от этой зависимости. Люди стали выжигать леса, чтобы высвободить участки земли под посевы. Добывая полезные ископаемые, он срезал до основания горы или выкачивал нефть. Под землей образовывались обширные пустоты, нарушал равновесие земной коры. Заботясь об орошении засушливых земель или получении электроэнергии, он возводил плотины, создавая искусственные водохранилища, меняя направление течения рек. Все это оказалось далеко не безвредным. Нарушились связи между различными элементами природы. Только сейчас люди стали понимать, что они должны не покорять природу, а найти способ жить в согласии с ней.

VII. Итог. Рефлексия.

Над чем заставила задуматься тема нашего урока?

Какие цели ставили перед собой в начале урока? Достигли поставленных целей?

Что удалось выполнить хорошо? Оцените работу свою и класса.

Что было не очень удачным? К чему нужно стремиться?

VIII. Домашнее задание.

Напишите мини-сочинение о влиянии человека на окружающую среду, в учебнике стр. 41-43.

«Синквейн». Составим пятистишье на слово «Человек», чтобы в нем отразилась тема нашего урока, работаем в группах. У вас на столах много слов, выбрать нужные слова для синквейна.

1 – Человек

2 прилагательных (1 группа)

3 глагола (2 группа)

Предложение (3 группа)

Синоним. (4 группа)

Примерный текст.

Человек

Заботливый, разумный

Использует, изменяет, бережёт

Не нарушает красоту родной земли.

Гражданин

Слайд 1. Заставка. Давайте ещё раз обратимся к первому слайду – картинке. Что она означает?

К чему призывает нас?

( Наша планета Земля в руках людей, живущих на ней. Мы должны сберечь её)

Спасибо за урок! Слайд 21

 

 

 

 

                                                                                      

 

Поверхностные воды | Национальное географическое общество

Поверхностные воды — это любые водоемы над землей, включая ручьи, реки, озера, водно-болотные угодья, водохранилища и ручьи. Океан, несмотря на то, что он соленый, также считается поверхностной водой. Поверхностные воды участвуют в гидрологическом цикле или круговороте воды, который включает движение воды к поверхности Земли и от нее. Осадки и водные стоки питают поверхностные водоемы. С другой стороны, испарение и просачивание воды в землю приводят к потере воды водоемами. Вода, просачивающаяся глубоко в землю, называется подземной.

Поверхностные и подземные воды являются резервуарами, которые могут сливаться друг с другом. В то время как поверхностные воды могут просачиваться под землю, становясь подземными, подземные воды могут всплывать на поверхность, пополняя поверхностные воды. В этих местах образуются родники.

Существует три типа поверхностных вод: многолетние, эфемерные и искусственные. Многолетние, или постоянные, поверхностные воды сохраняются в течение всего года и пополняются за счет подземных вод при малом количестве осадков.Эфемерные или полупостоянные поверхностные воды существуют только часть года. Эфемерные поверхностные воды включают небольшие ручьи, лагуны и водоемы. Искусственные поверхностные воды находятся в искусственных сооружениях, таких как дамбы и искусственные водно-болотные угодья.

Поскольку поверхностные воды более доступны, чем подземные, они используются людьми во многих целях. Это важный источник питьевой воды, который используется для орошения сельскохозяйственных угодий. В 2015 году почти 80 процентов всей воды, используемой в Соединенных Штатах, поступали из поверхностных вод.Водно-болотные угодья с поверхностными водами также являются важной средой обитания для водных растений и диких животных.

За поверхностными водами планеты можно следить как с помощью измерений поверхности, так и спутниковых снимков. Расходы потоков измеряются путем расчета расхода — количества воды, движущейся вниз по течению в единицу времени — в нескольких точках по течению. Мониторинг расхода рек важен, поскольку он помогает определить влияние деятельности человека и изменения климата на доступность поверхностных вод.Также важно следить за растительностью вокруг поверхностных водоемов. Удаление растительности либо естественными способами, такими как пожары, либо в результате вырубки лесов может оказать негативное воздействие на поверхностные воды. Потеря растительности может привести к увеличению поверхностного стока и эрозии, что, в свою очередь, может повысить риск наводнений.

 

Новый взгляд на то, как изменилась площадь водного зеркала за последние 30 лет

Показаны облака над Австралией.Кредит: НАСА

(Phys.org) — группа исследователей из Deltares, Boussinesqweg в Нидерландах, опубликовала комментарий в журнале Nature Climate Change , описывающий изменения площади поверхности воды на планете за последние 30 лет. Они описывают используемые ими технологии, изменения, которые они наблюдали, и новые способы использования спутниковых технологий в будущем.

Недавно голландская исследовательская группа Deltares представила разработанный ими онлайн-инструмент под названием Deltares Aqua Monitor, который предлагает пользователям визуальный способ просмотра изменений площади водной поверхности в любом месте на Земле.Информация на картах становится доступной благодаря объединению данных между Google Earth Engine и спутниками NASA Landsat. Снимки, доступные на сайте, относятся к 1985 году и имеют разрешение около 30 метров. Авторы использовали этот инструмент, чтобы узнать больше об изменениях в поверхностных водах за последние 30 лет.

Исследователи обнаружили некоторые незадокументированные изменения водной поверхности, такие как строительство плотины в Северной Корее и крупномасштабное увеличение площади водной поверхности в Мьянме.Другим было резкое изменение некоторых береговых линий, таких как создание острова у побережья Дубая, строительство побережья у побережья Китая и усилия по мелиорации в Сингапуре. Они также отметили резкое уменьшение размера Аральского моря, когда-то четвертого по величине пресноводного водоема на планете, что дало ему звание самого большого уменьшения площади водной поверхности. Идя в обратном направлении, группа обнаружила, что увеличение количества небольших озер, образовавшихся в результате таяния ледников на Тибетском плато, представляет собой наибольшее увеличение площади водной поверхности. Также примечательно сокращение озера Мид в Неваде, что является зловещим признаком для людей, живущих в районе Лос-Анджелеса: оно высыхает быстрее, чем может быть восполнено рекой Колорадо.

В целом, исследователи обнаружили, что за последние 30 лет мир приобрел 115 000 км 2 водной поверхности и 173 000 км 2 суши. Интересно, что они также обнаружили, что за тот же период времени побережье мира увеличилось на 33 700 км 2 , несмотря на повышение уровня моря.Они отмечают, что выигрыш был связан с тем, что люди расширяли прибрежные районы для различных целей. В заключение они отмечают, что новый инструмент предлагает беспрецедентный доступ к информации о водных ресурсах, а это означает, что он, вероятно, будет использоваться очень широким кругом людей и групп.


Изменение климата угрожает и без того нестабильному озеру Урмия
Дополнительная информация: Изменение поверхностных вод Земли за последние 30 лет, Nature Climate Change 6, 810–813 (2016) DOI: 10. 1038/nclimate3111, www.nature.com/nclimate/journa … ll/nclimate3111.html

© 2016 Phys.org

Цитата : Новый взгляд на то, как менялась площадь водного зеркала за последние 30 лет (2016, 31 августа) получено 30 января 2022 г. с https://физ.org/news/2016-08-surface-area-years.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Силы, которые меняют облик Земли — Изменение поверхности Земли — Помимо пингвинов и белых медведей

ЭРОЗИЯ

Ветер, вода и лед являются тремя агентами эрозии или уноса горных пород, отложений и почвы.Эрозию отличают от выветривания — физического или химического разрушения минералов в породе. Однако выветривание и эрозия могут происходить одновременно. Эрозия является естественным процессом, хотя она часто усугубляется использованием земли человеком. Вырубка лесов, чрезмерный выпас скота, строительство и строительство дорог часто обнажают почву и отложения и приводят к усилению эрозии. Чрезмерная эрозия приводит к потере почвы, повреждению экосистемы и накоплению отложений в источниках воды. Строительство террас и посадка деревьев могут помочь уменьшить эрозию.

ЛЕДНИКИ

В Арктике и субарктике ледниковая эрозия сформировала большую часть ландшафта. Ледники в основном разрушаются за счет выщипывания и истирания. Выщипывание происходит, когда ледник течет по коренной породе, размягчая и поднимая блоки породы, которые вносятся в лед. Интенсивное давление у основания ледника заставляет часть льда таять, образуя тонкий слой подледниковой воды. Эта вода стекает в трещины в скале. Когда вода снова замерзает, лед действует как рычаг, разрыхляя скалу, поднимая ее.Таким образом, раздробленная порода включается в нагрузку ледника и уносится с собой по мере медленного движения ледника.

Истирание происходит, когда ледниковый лед и фрагменты горных пород действуют как наждачная бумага, дробя скалу в мелкозернистую каменную муку и разглаживая скалу под ней. Потоки талой воды многих ледников имеют сероватый цвет из-за большого количества каменной муки.

Температура выше нуля создала поток талой воды на леднике Скотта в Антарктиде. Фото предоставлено BlueCanoe (Flickr).

Ледниковая эрозия очевидна в U-образных долинах и фьордах, которые расположены в арктических и субарктических регионах. Ледниковые морены образуются по мере отступления ледника, оставляя после себя большие груды камней, гравия и даже валунов. Морены могут образовываться у подножия (конечная морена) или по бокам (боковая морена) ледника или в середине двух сливающихся ледников (средняя морена).

U-образная долина на Аляске.

Ледниковая морена Кыргызстана.

Фьорд в Норвегии.

Фотографии предоставлены Скайларом Приммом, Гейром Халворсеном и Мартином Талботом (Flickr).

Береговая эрозия в последние годы стала серьезной проблемой в Арктике: Северный склон Аляски теряет до 30 метров (100 футов) в год! Считается, что основной причиной является изменение климата. По мере потепления климата и таяния морского льда океанская вода поглощает больше солнечной энергии. По мере того, как это тепло передается земле, вечная мерзлота (мерзлый грунт) оттаивает, делая побережье уязвимым для эрозии из-за действия волн и штормов (которые случаются чаще из-за более высоких температур и открытой воды). На этом видео Университета Колорадо в Боулдере и Геологической службы США показаны замедленные снимки в течение одного месяца разрушения.

ВЕТЕР

В Антарктиде большую роль в эрозии играют стоковые ветры. Этот тип ветра возникает, когда холодный воздух высокой плотности скапливается на больших высотах (например, на ледяных щитах) и движется вниз под действием силы тяжести.

Изображение предоставлено Ханнесом Гроубом, Институт полярных и морских исследований им. Альфреда Вегнера (Викимедиа).

Катабатические ветры в Антарктиде и Гренландии очень холодные и быстрые, часто достигающие скорости урагана. Вы можете услышать эти свирепые ветры в этом видео на YouTube

.