Накопление газов в атмосфере. Парниковый эффект, его участие в будущем земли

Уникальные явления природы — Крымские горы. Они являются одной из визитных карточек полуострова и излюбленным место туристов. Горы Крыма это сложная структура горных хребтов, каждый элемент которых совершенно уникален и имеет собственное историческое значение.

Даже те, кто не проявляет особого интереса к горному Крыму, вероятно, знакомы с такими названиями как Ай-Петри, Демерджи или Чатырдаг. Ай-Петри знаменита одной из лучших канатных дорог и видами на Чёрное море и Ялту, открывающимися с её склонов и вершины. Демерджи запоминается туристам своей Долиной привидений, а Чатырдаг – удивительными нерукотворными пещерами. Однако в Крыму существует множество других интересных горных вершин, которые не обходят стороной туристические маршруты.

Интересный факт:
Горы Крыма нельзя назвать очень высокими, они ниже Кавказа, Алтая и Альп. Высота самой большой горы Роман-Кош всего лишь 1545 м.

Происхождение Крымских гор

200 млн лет назад на этом месте существовал огромный океан Тетис. Горные массивы Крыма имеют, в основном, осадочное происхождение. Но иногда их формирование сопровождалось подъёмом на поверхность раскалённой магмы. Одно из самых заметных свидетельств вулканической деятельности – гора Карадаг. Иногда магма застывала внутри массивов, так образовалась знаменитая гора Аю-Даг (Медведь-гора). Но большинство крымских вершин сложены известковыми породами, которые легко подвергаются выветриванию с образованием причудливых форм.

Разнообразие Крымских гор

Горы Крыма состоят из трёх основных частей:

  • первой (южной, или главной) гряды;
  • второй (средней, или внутренней) гряды;
  • третьей (внешней) гряды.

Первая гряда Крымских гор

Самая южная и самая высокая часть Крымских гор, отвесными склонами подступающая прямо к водам Чёрного моря. Большинство вершин – нагорные плато, покрытые цветущими альпийскими лугами, здесь их называют яйла. Главная гряда состоит из нескольких массивов: Ай-Петринской яйлы, Ялтинской, Гурзуфской и других.

Здесь расположены самые интересные природные объекты: пещеры Чатырдага, причудливые останцовые фигуры Демерджи, полуторатысячники во главе с Роман-Кошем. На периферии Ай-Петринской яйлы находится потрясающий памятник природы – Большой каньон Крыма.

Горы создают уникальный климат Ялты, защищая её от суровых северных ветров. Сосновые леса, покрывающие подножия гор, издавна являются любимом местом для прогулок. А окружающие город вершины дают возможность ежедневно совершать увлекательные походы.

Вторая гряда Крымских гор

Вторая, или внутренняя, гряда начинается Мекензиевыми горами на окраине Севастополя и тянется до Старого Крыма. Средняя высота гор 400-500 м, максимальная – 739 м.

Третья гряда Крымских гор

Это низкие предгорья, их максимальная высота 352 м. Внешняя гряда расположена на границе степи и горных массивов. Она протягивается от мыса Фиолент до Симферополя и далее на северо-восток. К третьей гряде относится холм Сапун-гора в центре Севастополя.

Эта гряда знаменита многими средневековыми пещерными городами. Самые интересные: Чуфут-Кале, Мангуп и Тепе-Кермен. Белая скала (Ак-Кая) в окрестностях Белогорска стала местом съёмки многих советских фильмов. А тысячи лет назад эта гора укрывала первобытных людей в своих пещерах.

Крымские горы

Крымские горы - сложная геологическая структура, расположенная в южной части Крымского полуострова. Горы вытянуты от мыса Фиолент на юго-западе (близ Балаклавы, г. Севастополь) до мыса Ильи на востоке (у Феодосии) на 180 км, а максимальная ширина массива в средней части составляет 45-50 км.

Строение Крымского полуострова

В геологическом строении Крымского полуострова выделяется несколько крупных геотектонических структур различного возраста. Северная, Присивашская, область Крыма представляет наиболее глубокую часть Причерноморской платформенной впадины (Каркинитско-Генический прогиб). Южнее её расположено крупное Симферопольское поднятие складчатого фундамента, погребенное под мезо-кайнозойскими отложениями (Скифская плита). Между этим поднятием и структурами Горного Крыма расположена Альминская впадина, открытая на западе в Чёрное море. Впадина заполнена меловыми и палеоген-неогеновыми отложениями, залегающими на складчатых отложениях средней юры. Восточная часть Крымского полуострова представлена структурами, которые протягиваются сюда из Предкавказья - Азово-Кубанским передовым прогибом, заполненным в основном отложениями палеогена и неогена. В пределах прогиба выделяется Керченская складчатая зона, тяготеющая к северо-западному погружению Кавказского хребта. Наиболее сложное строение имеет Горный Крым.

Атмосфера – это воздушная оболочка Земли. Простирающаяся вверх на 3000 км от земной поверхности. Ее следы прослеживаются до высоты до 10 000 км. А. имеет неравномерную плотности 50 5 ее массы сосредоточены до 5 км, 75 % – до 10 км, 90 % до 16 км.

Атмосфера состоит из воздуха – механической смеси нескольких газов.

Азот (78 %) в атмосфере играет роль разбавителя кислорода, регулируя темп окисления, а, следовательно, скорость и напряженность биологических процессов. Азот – главный элемент земной атмосферы, который непрерывно обменивается с живым веществом биосферы, причем составными частями последнего служат соединения азота (аминокислоты, пурины и др.). Извлечение азота из атмосферы происходит неорганическим и биохимическим путями, хотя они тесно взаимосвязаны. Неорганическое извлечение связано с образованием его соединений N 2 O, N 2 O 5 , NO 2 , NH 3 . Они находятся в атмосферных осадках и образуются в атмосфере под действием электрических разрядов во время гроз или фотохимических реакций под влиянием солнечной радиации.

Биологическое связывание азота осуществляется некоторыми бактериями в симбиозе с высшими растениями в почвах. Азот также фиксируется некоторыми микроорганизмами планктона и водорослями в морской среде. В количественном отношении биологическое связывание азота превышает его неорганическую фиксацию. Обмен всего азота атмосферы происходит примерно в течение 10 млн. лет. Азот содержится в газах вулканического происхождения и в изверженных горных породах. При нагревании различных образцов кристаллических пород и метеоритов азот освобождается в виде молекул N 2 и NH 3 . Однако главной формой присутствия азота, как на Земле, так и на планетах земной группы, является молекулярная. Аммиак, попадая в верхние слои атмосферы, быстро окисляется, высвобождая азот. В осадочных горных породах он захороняется совместно с органическим веществом и находится в повышенном количестве в битуминозных отложениях. В процессе регионального метаморфизма этих пород азот в различной форме выделяется в атмосферу Земли.

Геохимический круговорот азота (

Кислород (21 %) используется живыми организмами для дыхания, входит в состав органического вещества (белки, жиры, углеводы). Озон О 3 . задерживает губительную для жизни ультрафиолетовую радиацию Солнца.

Кислород – второй по распространению газ атмосферы, играющий исключительно важную роль во многих процессах биосферы. Господствующей формой его существования является О 2 . В верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетовой радиации происходит диссоциация молекул кислорода, а на высоте примерно 200 км отношение атомарного кислорода к молекулярному (О: О 2) становится равным 10. При взаимодействии этих форм кислорода в атмосфере (на высоте 20- 30 км) возникает озоновый пояс (озоновый экран). Озон (О 3) необходим живым организмам, задерживая губительную для них большую часть ультрафиолетовой радиации Солнца.

На ранних этапах развития Земли свободный кислород возникал в очень малых количествах в результате фотодиссоциации молекул углекислого газа и воды в верхних слоях атмосферы. Однако эти малые количества быстро расходовались на окисление других газов. С появлением в океане автотрофных фотосинтезирующих организмов положение существенно изменилось. Количество свободного кислорода в атмосфере стало прогрессивно возрастать, активно окисляя многие компоненты биосферы. Так, первые порции свободного кислорода способствовали прежде всего переходу закисных форм железа в окисные, а сульфидов в сульфаты.

В конце концов количество свободного кислорода в атмосфере Земли достигло определенной массы и оказалось сбалансированным таким образом, что количество производимого стало равно количеству поглощаемого. В атмосфере установилось относительное постоянство содержания свободного кислорода.

Геохимический круговорот кислорода (В.А. Вронский, Г.В. Войткевич)

Углекислый газ , идет на образование живого вещества, а вместе с водяным паром создает так называемый «оранжерейный (парниковый) эффект».

Углерод (углекислота) – его большая часть в атмосфере находится в виде СО 2 и значительно меньшая в форме СН 4 . Значение геохимической истории углерода в биосфере исключительно велико, поскольку он входит в состав всех живых организмов. В пределах живых организмов преобладают восстановленные формы нахождения углерода, а в окружающей среде биосферы – окисленные. Таким образом, устанавливается химический обмен жизненного цикла: СО 2 ↔ живое вещество.

Источником первичной углекислоты в биосфере является вулканическая деятельность, связанная с вековой дегазацией мантии и нижних горизонтов земной коры. Часть этой углекислоты возникает при термическом разложении древних известняков в различных зонах метаморфизма. Миграция СО 2 в биосфере протекает двумя способами.

Первый способ выражается в поглощении СО 2 в процессе фотосинтеза с образованием органических веществ и в последующем захоронении в благоприятных восстановительных условиях в литосфере в виде торфа, угля, нефти, горючих сланцев. По второму способу миграция углерода приводит к созданию карбонатной системы в гидросфере, где СО 2 переходит в Н 2 СО 3 , НСО 3 -1 , СО 3 -2 . Затем с участием кальция (реже магния и железа) происходит осаждение карбонатов биогенным и абиогенным путем. Возникают мощные толщи известняков и доломитов. По оценке А.Б. Ронова, соотношение органического углерода (С орг) к углероду карбонатному (С карб) в истории биосферы составляло 1:4.

Наряду с глобальным круговоротом углерода существует еще ряд его малых круговоротов. Так, на суше зеленые растения поглощают СО 2 для процесса фотосинтеза в дневное время, а в ночное – выделяют его в атмосферу. С гибелью живых организмов на земной поверхности происходит окисление органических веществ (с участием микроорганизмов) с выделением СО 2 в атмосферу. В последние десятилетия особое место в круговороте углерода занимает массовое сжигание ископаемого топлива и возрастание его содержания в современной атмосфере.

Круговорот углерода в географической оболочке (по Ф. Рамаду, 1981)

Аргон – третий по распространению атмосферный газ, что резко отличает его от крайне скудно распространенных других инертных газов. Однако аргон в своей геологической истории разделяет судьбу этих газов, для которых характерны две особенности:

  1. необратимость их накопления в атмосфере;
  2. тесная связь с радиоактивным распадом определенных неустойчивых изотопов.

Инертные газы находятся вне круговорота большинства циклических элементов в биосфере Земли.

Все инертные газы можно подразделить на первичные и радиогенные. К первичным относятся те, которые были захвачены Землей в период ее образования. Они распространены крайне редко. Первичная часть аргона представлена преимущественно изотопами 36 Аr и 38 Аr, в то время как атмосферный аргон состоит полностью из изотопа 40 Аr (99,6%), который, несомненно, является радиогенным. В калийсодержащих породах происходило и происходит накопление радиогенного аргона за счет распада калия-40 путем электронного захвата: 40 К + е → 40 Аr.

Поэтому содержание аргона в горных породах определяется их возрастом и количеством калия. В такой мере концентрация гелия в породах служит функцией их возраста и содержания тория и урана. Аргон и гелий выделяются в атмосферу из земных недр во время вулканических извержений, по трещинам в земной коре в виде газовых струй, а также при выветривании горных пород. Согласно расчетам, выполненным П. Даймоном и Дж. Калпом, гелий и аргон в современную эпоху накапливаются в земной коре и в сравнительно малых количествах поступают в атмосферу. Скорость поступления этих радиогенных газов настолько мала, что не могла в течение геологической истории Земли обеспечить наблюдаемое содержание их в современной атмосфере. Поэтому остается предположить, что большая часть аргона атмосферы поступила из недр Земли на самых ранних этапах ее развития и значительно меньшая добавилась впоследствии в процессе вулканизма и при выветривании калийсодержащих горных пород.

Таким образом, в течение геологического времени у гелия и аргона были разные процессы миграции. Гелия в атмосфере весьма мало (около 5*10 -4 %), причем «гелиевое дыхание» Земли было более облегченным, так как он, как самый легкий газ, улетучивался в космическое пространство. А «аргоновое дыхание» – тяжелым и аргон оставался в пределах нашей планеты. Большая часть первичных инертных газов, как неон и ксенон, была связана с первичным неоном, захваченным Землей в период ее образования, а также с выделением при дегазации мантии в атмосферу. Вся совокупность данных по геохимии благородных газов свидетельствует о том, что первичная атмосфера Земли возникла на самых ранних стадиях своего развития.

В атмосфере содержится и водяной пар и вода в жидком и твердом состоянии. Вода в атмосфере является важным аккумулятором тепла.

В нижних слоях атмосферы содержится большое количество минеральной и техногенной пыли и аэрозолей, продуктов горения, солей, спор и пыльцы растений и т.д.

До высоты 100- 120 км, вследствие полного перемешивания воздуха состав атмосферы однороден. Соотношение между азотом и кислородом постоянно. Выше преобладают инертные газы, водород и др. В нижних слоях атмосферы находится водяной пар. С удалением от земли содержание его падает. Выше соотношение газов изменяется, например на высоте 200- 800 км, кислород преобладает над азотом в 10-100 раз.