Этапы формирования природных вод

(Библиотека УГТУ-УПИ)

Демидова Н.Ф. Служилая бюрократия в России XVII в. и ее роль в формировании абсолютизма. М.-1989.

Котошихин Г.К. О России в царствование Алексея Михайловича.СПб.-1906.

Кристиансен С.О. История России XVII в.Обзор исследований и источников.М.-1989.

Медушевский А.И. Российская государственность XVII- XIX вв. в сравнительно-историческом освещении // Вестник высшей школы. 1990. № 1 – 4.

Скрынников Р.Г. Социально-политическая борьба в Русском государстве в начале XVII в. Л., 1985.

Талина Г.В. Царь Алексей Михайлович: личность, мыслитель, государственный деятель. М., 1996.

Тихомиров М.Н. Российсское государство XV – XVII вв. М.-1973.

 

Гидросфера

В природе мы имеем два основных фактора миграции веществ – живое вещество и природные воды

Гидросфера представляет собой глобальную оболочку Земли, чья эволюция и химический состав складывался в результате длительного взаимодействия всех оболочек. Отсюда понятна ее генетическая и эволюционная связь с литосферой, атмосферой и биосферой. Значение гидросферы особенно велико с точки зрения круговорота веществ. Совершенно не случайно, в большом биосферном цикле выделяют две ветви – гидрохимический и континентальный цикл.

Этапы формирования природных вод.

Общепризнанно, что живые организмы играют важную роль в формировании химического состава природных вод, причем это влияние проявляется от ранних этапов формирования гидросферы – до сегодняшнего дня. Поэтому можно выделить два направления в исследовании природных вод. Первое направление связано с задачами изучения современного состава вод, а второе исследует вопросы, связанные с изучением начальных этапов формирования гидросферы.

Происхождение Мирового океана. Существуют две гипотезы на происхождение океана. Согласно первой гипотезе океан относительно молодое образование, чей возраст сопоставим с мезозоем, а химический состав океана формировался в первую очередь за сет интенсивного материкового стока. Согласно второй – становление химического состава и запасов океана шло одновременно с формированием земной коры.

При этом основной упор в рамках этой гипотезы делается на тектонические процессы. Общая дегазация шла параллельно с дифференциацией земного вещества. По Сорохтину начало этого процесса относят к 4,6 млд. лет назад. Фактически эта идея восходит еще к Зюссу, согласно которому в верхних слоях литосферы формировался сиаль, обогащенный кремнием, магнием и алюминием, а мантия обогащалась железом, На начальных этапах состав контролировался исключительно за счет ювенильных вод, которые были чрезвычайно кислыми (р-н 1-2). Катионы в раствор поступали исключительно за счет взаимодействия вод с земной корой. Эта стадия как, правило, бескарбонатная. Несомненно, что часть воды при общей дегазации постоянно возвращалась в мантию, но концентрация последней обычно была низка и не превышала сотых и десятых долей процента. Отсюда предположение о близости лунных и земных базальтов. Надо сказать, что и В.И.Вернадский предполагал, возможность отрыва лунного тела от Земли, полагая, что это могло стать причиной асимметричности молекул органического происхожденитя. Особенные этапы в развития гидросферы связывают с насыщением водой земной коры и, особенно с подъемом вод выше океанических хребтов и последующим выносом минеральных веществ в океан. До этого моменты состав океана в определенной мере пополнялся и за счет континентального стока. Надежным индикатором изменения геохимической обстановки может считаться железо. Преимущественно двухвалентные формы железа поступали из рифтовых зон на мелководье, где уже тогда начал активно формироваться фитопланктон и за счет выделения последними кислорода железо окислялось, что дало основу для образования месторождений железа. В истории образования последних выделяют 2 этапа накопления. Первый этап относится к периоду 2,5 млд лет назад, когда сформировалось около 90% всех запасов и 2,2 10⁹ лет, когда произошло вторая эпоха его накопления. Интересно отметить парагенезис железа и кварца, что привело к образованию железистых кварцитов. В частности это месторождения КМА, Кривого Рога и ряда других. - Несомненно, что часть месторождений железа сформировалось и в результате гидротермальных процессов, как это характерно для магнитной аномалии на Урале. К концу архея кислотность снизилась до рН 4-5.

Вторая стадия – архей-протерозой. Фактически это эпоха зарождения жизни, но кислород еще был в дефиците. И уходил на окисление атмосферных газов, включая С02,СН4,Н2S и другие. Начиная с 2 10⁹ лет воды становились солеными и постепенно устанавливалось равновесие с карбонатами и глинистыми минералами.

В тот период еще не было озонового экрана и существовало довольно жесткое облучение. Однако к этому периоду приурочено появление первых органических молекул и водорослей. Появление свободного кислорода около 2,2 млд лет назад привело к окислению серы и Н2S и образованию сульфатов. Постепенно рН возрос до 7,5-8.и океана стали принимать активное участие в регулирование углекислого газа.

Третья стадия – фанерозой. К этому периоду приурочено уже довольно заметное увеличение содержания кислорода, 1/ 100 современного содержания (0,2%), так называемой точки Пастера. Иногда говорят еще о втором заметном увеличении кислорода – до 2%,которе произошло около 0,6 млад. лет назад и называют этот момент второй точкой Пастера.

 

Предполагают, что этот период связан с образованием озоносферы и моменту выхода животных на сушу. Осуществление перехода от анаэробного брожения к окислению представляет собой грандиозный шаг в изменении преобразования органического вещества. Интенсивное развитие морских животных усложнило цепи круговорота, заработала обратная связь продукция – утилизация. Все это сопровождалось стабилизацией солености океана, а возросшая роль фитопланктона привела к тому, что циклы сульфиды – сульфаты стали оказывать меньшее влияние на кислородный баланс. В этот период кислород ограничивается уровнем, при котором фосфор и азот не окисляются целиком. Такой баланс, по мнению Сорохтина уже свидетельствовал о тесном взаимодействии уже существующих сфер атмосферы, биосферы и океана. Таким образом, современный мировой океана несет информацию не только о современных процессах, но и прошлых эпох.

Эволюция современного этапа преобразования природных вод. В гидрогеологии выделяют несколько этапов. Первый этап – это этап атмогенного преобразования, который связан с теми преобразованиями, которые обусловлены характером поступления и изменения атмосферных вод во время их переноса. Таким образом, речь идет о химии осадков, чье различие обусловлено принадлежностью ландшафта к континентальным или морским бассейнам, а в современный период во многом обусловливается источниками загрязнения. В почвоведении на это всегда обращали внимание. Так, еще И.П.Герасимов сформулировал принцип климатической бессточности. Под этим он подразумевал длительно поступление, в частности, натрия в условиях ландшафтов с сухим климатом, что впоследствии приводит к его активного включению в биологический круговорот, и появлению солонцеватости. Атмосферный перенос характеризуется взвешенного материала. Так для горных территорий это описано многими исследователями, среди которых следует назвать М.А.Глазовскую, которая описала эти явления на примере гор Тянь-Шаня и Памира. В свое время еще выдающийся исследователь Средней Азии писал «тот, кто был в Средней Азии, тот не сомневается, как сформировались лессы, имея ввиду эоловую гипотезу. В последние годы в качестве одного из основных аргументов засоления Барабинской низменности некоторые исследователи считают их перенос из аридных областей.

Второй этап – это биогенный этап преобразования осадков. В ходе этого этапа происходит взаимодействие атмосферных вод с растительным покровом. Многочисленные работы показали, что в ходе этого взаимодействия атмосферные воды обогащаются важнейшими биофильными элементами. Знаменательно, что почвенная стадия эволюции природных вод по С.Л.Шварцеву обозначена как биогенная метаморфизация вод. На этом этапе велика роль органического вещества почв, которая заключается в обогащении вод органическим веществом, кислотами Особая роль принадлежит лесным подстилкам, которые сейчас принято назвать важнейшими биогеохимическими барьерами. Это действительно так, но нельзя забывать, что одновременно подстилки являются источниками элементов, которые активно используются в круговороте. В некоторых случаях это использование является одним из важнейших. Такие экосистемы Н.И.Базилевич называла олиготрофными. Как правило, это лесные экосистемы, и могут включать в себя как еловые, так и сосновые насаждения. Хорошо известна довольно хорошая продуктивность сосняков на бедных кварцевых песках, где основным депо элементов служат лесные подстилки.

Третий этап литогенного формирования. Этот этап наиболее сложный и во многом обусловлен характером подстилающих пород. В этом аспекте одним из важнейших вопросов является проблема содового засоления. И роль глубинных рассолов, которые в случае и

В связи с небольшим содержанием воды, приходящейся на почвенную сферу, атмосферная вода, пройдя через почву и подстилающие породы попадает в почвенно-грунтовые воды и далее выклинивается в реки, озера, моря и океаны. Для северных экосистем характерно более упрощенный путь поступления вод в реки. Это связано с близким уровнем залегания многолетнемерзлых пород, при котором почвенные растворы не проникают глубже 1-2 метров, а довольно быстро вместе с верховодкой поступают в ручьи и далее в реки или озера. Но и в этом случае обращает на себя то, что для системы почвенные растворы – реки озера характерно два существенных изменения содержания элементов. Первый барьер – это органогенные горизонты почвы, а второй – это собственно озера. Относительное изменение в последних особенно содержания кремния явно указывает на его расходование в процессе развития фитопланктона.

В числе важнейших этапов изменения скорости и количества воды, участвующей в круговороте следует период появления на земле покрытосемянных, резко увеличивших скорости передвижения воды, на что обращали внимание даже геологи. Достаточно сказать, что в покрытосемянных растениях по сравнению с голосемянными скорость передвижения воды почти на порядок выше.

О компонентом составе гидросферы. В современный периодна 1см² поверхности приходится около 273 л. воды, из них 268 л. (97%) — это морская вода. Поэтому, говоря о воде для Земли, имеют в виду всегда преобладание Мирового океана, который занимает 71% территории земной поверхности. Поэтому не случайно биосфера по определению зарубежных специалистов — это область богатая водой и энергией. Пресной воды — 0.1 л, 4.5 л — воды материковых льдов и 0.003 л — это вода в форме пара. Согласно Гольдшмидту на 1 кг морской воды приходится около 0,6 кг горных пород Главные компоненты морской воды — это О (86%), Н (11%), CL (2%). Остальные элементы составляют всего лишь 05%, включая кальций, магний и серу, а также калий.