Экологические функции литосферы ЗЕМЛИ

Земная кора и верхняя (твердая) часть верхней мантии составляют литосферу. Верхние слои земной коры состоят преимущественно из пластов горных пород, которые образовались в процессе осаждения различных мелких частиц, главным образом в морях и океанах. В этих пластах захоронены остатки животных и растений, населявших земной шар в прошлом. С течением времени они превратились в окаменелости. Последние позволяют ученым постепенно восстановить историю развития жизни на Земле. Толщина осадочных пород колеблется в широких пределах и иногда достигает 15-20 км. В образовавшейся толще залегают уголь, нефть, руды железа и других металлов, драгоценные и поделочные камни.

Существует два основных типа земной коры: континентальная и океаническая. Средняя толщина континентальной коры – 30-40 км, а под горами – до 70 км. Такая кора распределяется на ряд частей. Ниже осадочных пород выделяют два главных слоя: верхний – гранитный, близкий по физическим свойствам и составу к граниту, и нижний – базальтовый, состоящий из более тяжелых, чем гранит, главным образом, из базальта, пород. Средняя толщина и каждого из этих слоев составляет 15-20 км.

Океаническая кора на много тоньше континентальной. Ее толщина 3-7 км. По составу и свойствам она ближе к веществу базальтового слоя континентальной коры и, видимо, состоит из базальта и других пород, богатых магнием и железом. На современные представления о строении верхних горизонтов земной коры во многом повлияли уникальные данные, полученные при сверхглубоком бурении. Обычно такой процесс позволяет проникнуть в глубину Земли не более чем на 3 км.

Сверхглубокая скважина в нашей стране пробурена на Кольском полуострове. Она вошла в недра более чем на 12 км и впервые в истории позволила получить данные прямых наблюдений на таком расстоянии. Исследования показали, что давление в массиве пород, лежащих в близи ствола скважины, возрастает по сложной зависимости от глубины и горногеологических условий. Резкое повышение давления отмечено на глубине 3 км, а на отметке 8 км оно заметно падает. Температура на уровне 10 км достигает 180⁰С. По мнению теплофизиков, основным источником тепла, поступающего наверх, следует считать мантию.

На Кольской скважине по всей ее глубине обнаружены газы и притоки сильно минерализованных вод. Газообразования представлены гелием, водородом, азотом, метаном, а воды насыщены бромом, йодом и содержат тяжелые металлы. Эти газы и растворы поступают в кристаллические породы на больших глубинах. Так протекают процессы рудообразования и, следовательно, расширяются перспективы выявления новых рудных горизонтов. Многочисленные данные указывают на то, что и на больших глубинах существуют благоприятные условия для образования месторождений полезных ископаемых.

С помощью Кольской сверхглубинной скважины выделены два источника углекислого газа: один связан с мантией, второй – с результатом жизнедеятельности микроорганизмов. Обнаружены их окаменевшие остатки. Таким образом, земные недра некогда были ареной активных биологических процессов.

В настоящее время бурение скважины прекращено. Она стала лабораторией, в которой проводятся испытания новых приборов и методов геологогеографических, геохимических и гидрогеологических исследований. Также ведутся наблюдения за температурным режимом и физико-химическими процессами, протекающими в земной коре.

Для человечества недра Земли являются кладовой полезных ископаемых. Их добыча из года в год растет. В качестве подтверждения этого остановимся на примере топливодобывающей промышленности. Каждые 13 лет потребность в энергии удваивается. Развитие энергетики в значительной степени стимулирует промышленную мощь любой страны, уровень благосостояния ее жителей. Новый процент увеличения электроэнергии дает, например, один процент прироста производительности труда.

В большинстве зарубежных стран жизненный уровень людей прямо пропорционален их энергопотреблению. Это во многом предопределяет нынешнее интенсивное развитие мировой топливно-энергетической индустрии, при которой «львиная доля» отводится нефти, газу и каменному углю. В последнее время появилась тенденция к некоторому снижению доли нефти, но к увеличению роли каменного угля, гидро- и ядерной энергетики.

Если представить годовую добычу нефти в России в виде непрерывного потока, то этот объём следует разделить на четыре рукава. Один из них – «экспортный ручей», утекающий за рубеж и возвращающийся в виде конвертируемой валюты. Второй – «ручей» (также, к сожалению, утекающий за рубеж) и представляющий собой нефтепродукты, которые мы отдаем кредиторам или дружеским странам в счет долгосрочных обязательств. Третий «ручей» – это потери, происходящие при транспортировке, хранении нефти и нефтепродуктов. Считается нормой, если от годовой добычи теряется два процента.

Что же остается от нефтяной реки людям, которая используется для внутренних нужд страны? В лучшем случае, это 65% от общегодового объема добычи, то есть примерно 400 млн.т. нефти. Для сравнения: США потребляют в год порядка 750 млн.т. нефти, из которых 455 млн.т. добывают у себя (в 1987 годы) и около 300 млн.т. импортируют. Для прогрессивного развития экономики и повышения производительности труда России необходимо иметь для своих нужд не менее 500 млн.т. нефти в год.

Природный газ занимает пока сравнительно скромное место в энергетическом балансе мира – в среднем около 19%. Его мировые запасы (по данным на 1987 год) – 107 трлн.м³ , а годовая добыча составляет примерно 1.8 трлн. м³. Это означает, что если газ извлекать из недр такими же темпами, как сейчас, то его хватит лет на 60. При этом не учитывается возможный прирост запасов.

В развитых странах использование газа в последние годы возрастает. В Японии, например, газопотребление увеличивается ежегодно на 5%, в Западной Европе – на 6,5%. Это явление характерно и для нашей страны. Доля газа в энергетическом балансе нашей страны достигла 38%. Наши недра содержат более 43% мировых запасов голубого топлива. В условиях возможного нефтяного кризиса активное использование газа, по всей видимости, вполне разумно. Так как теплота сгорания газа в 1,5 раза выше, чем угля, то его широкое использование в электро- и тепловых станциях позволяет получить большие выгоды. В США и в ряде стран Европы стараются заменить бензиновые двигатели на газовые, а также отмечается переход значительной части электростанций на природный газ.

Очевидно, именно газ должен стать в нашей стране в обозримой перспективе альтернативой нефти и каменному углю. Чтобы покрыть топливный дефицит, который неизбежен при падении нефтедобычи, необходимо обеспечить ежегодное увеличение в потреблении энергии. Также следует в разумных пределах наращивать газодобычу. Доля газа, вероятно, дойдет до 50%. Но людям не обойтись и без нефти. По всей вероятности, энергобаланс России будет удовлетворяться за счет черного золота на четверть. Остальное место займут другие энергоисточники.

Сейчас за рубежом серьезно пересматриваются стратегия и тактика использования энергии. Экономное, эффективное потребление энергии позволило иностранным производителям за последние 10-15 лет при росте валовой продукции более чем на 30% увеличить расход света лишь на 5%. Это означает огромную экономию всех видов топлива.