Читать книгу Antropogeniczne zmiany środowiska przyrodniczego Ziemi - Jan Wójcik - Страница 15

Litosfera stanowi zewnętrzną sferę kuli ziemskiej stykającą się na powierzchni z atmosferą i hydrosferą, a w głębi Ziemi z astenosferą. Obejmuje skorupę ziemską oraz część górnego płaszcza Ziemi (ryc. 8). Jest zbudowana z minerałów i utworzonych z nich skał: magmowych, osadowych i metamorficznych. Tworzenie litosfery rozpoczęło się 4,6−5 mld lat temu i było związane z procesem krzepnięcia zewnętrznych warstw kuli ziemskiej.

Ryc. 8. Schemat budowy litosfery

Źródło: Mizerski 2014.

Prawdopodobnie pierwotna litosfera była zbudowana ze skał o chemizmie bazaltów, dopiero później pod wpływem różnych procesów endogenicznych powstała górna granitoidowa część litosfery. Zewnętrzną warstwę litosfery budują w wielu miejscach skały osadowe. W strukturze litosfery wyróżniamy część oceaniczną oraz część kontynentalną. Litosfera oceaniczna składa się ze skorupy ziemskiej oceanicznej o grubości od 5 do 12 km i górnej części płaszcza Ziemi o grubości około 50 km. W skład litosfery kontynentalnej wchodzi skorupa ziemska kontynentalna o przeciętnej grubości 33 km i górnej część płaszcza Ziemi o średniej grubości 80 km. Litosfera jest najlepiej poznaną przez człowieka geosferą kuli ziemskiej. Dominującymi pierwiastkami tworzącymi tę sferę są tlen i krzem, a ponad­to glin, żelazo i wapń (ryc. 9). Pierwiastki te występują głównie w postaci związków chemicznych, m.in. glinokrzemianów.

Ryc. 9. Skład chemiczny Ziemi i litosfery

Źródło: Mizerski 2014.

Głównym tworzywem litosfery są minerały i skały. Znamy około 4 tysiące minerałów, które występują jako pierwiastki i związki chemiczne. Wśród ogółu minerałów około 200 to minerały skałotwórcze stanowiące główne tworzywo skał, m.in. kwarc, skalenie, łyszczyki, pirokseny, amfibole, kalcyt, dolomit i gips. W lito­sferze występują też specyficzne substancje w postaci stałej (szkliwo wulkaniczne, bursztyn), ciekłej (ropa naftowa i wosk ziemny) oraz gazowej (gaz ziemny, metan). Nazywamy je substancjami mineralnymi. Zróżnicowanie skał tworzących litosferę przedstawiono na rycinie 10.

Ryc. 10. Zróżnicowanie skał budujących litosferę

W litosferze dominują skały magmowe i metamorficzne. Tworzą one fundamenty kontynentów i znaczną część dna oceanicznego. Skały osadowe zajmują na Ziemi duże powierzchnie, ale ich miąższość, w porównaniu ze skałami magmowymi i metamorficznymi, jest zwykle znacznie mniejsza.

Wskutek różnorodnych procesów geologicznych (endogenicznych i egzogenicznych) oraz czynników klimatycznych, skały tworzące litosferę podlegają ciągłym przeobrażeniom – są niszczone, a z produktów ich niszczenia powstają nowe skały. Materia skalna jest stale w obiegu, a proces ten nazywamy cyklem skałotwórczym (ryc. 11).

Ryc. 11. Uproszczony schemat cyklu skałotwórczego

Zachodzące we wnętrzu litosfery i na jej powierzchni różne procesy geologiczne doprowadziły, w określonych warunkach, do lokalnego nagromadzenia minera­łów. Naturalne nagromadzenie minerałów w ilościach nadających się do przemy­s­ło­wej eksploatacji nazywamy złożem mineralnym. Wraz z rosnącymi potrzebami gospodarki i postępem naukowo-technicznym opłaca się sięgać do zasobów mniej obfitych lub mniej korzystnie położonych. Coraz więcej zasobów mineralnych, jeszcze niedawno uznawanych za potencjalne, obecnie staje się zasobami dyspozycyjnymi, co oznacza, że ich pozyskiwanie stało się opłacalne z ekonomicznego punktu widzenia. Szacowanie opłacalności zasobów dyspozycyjnych wiąże się także z uwarunkowaniami ekologicznymi, czyli − jakie będą koszty restytucji środowiska, w związku z podjęciem eksploatacji takich złóż. Niektóre minerały występują w litosferze bardzo rzadko i tworzą niewielkie nagromadzenia, np. złoto, rtęć i platyna. Ich eksploatacja jest uwarunkowana potrzebami człowieka i nie zawsze jest podyktowana względami ekonomicznymi. Złożami mineralnymi w szerokim znaczeniu są także nagromadzenia jednorodnych skał, np. granitów, piaskowców i wapieni. Ze względu na genezę złoża, dzielimy je na:

– magmogeniczne: magmowe (związane z zastyganiem i krystalizacją magmy), pomagmowe (związane z krystalizacją minerałów z roztworów i gazów magmowych) i wulkanogeniczne (wydzielanie się minerałów z wulkanicznych par i gazów),

– hipergeniczne: powstają na powierzchni ziemi i są skutkiem procesów wietrzenia skał (złoża wietrzeniowe) i sedymentacji (złoża osadowe powstałe wskutek procesów nagromadzenia minerałów na drodze mechanicznej, chemicznej i biologicznej),

– metamorfogeniczne: będące produktem metamorfizmu skał (złoża metamorficzne) oraz związane z metamorfizmem złóż już istniejących (złoża zmetamorfizowane).

Biorąc pod uwagę znaczenie złóż dla gospodarki oraz ich przeznaczenie, dzielimy je na:

– złoża surowców energetycznych (węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny i inne),

– złoża surowców metalicznych (rudy żelaza, rudy miedzi, rudy cynku i ołowiu i inne),

– złoża surowców chemicznych (sól kamienna, sole potasowe, siarka, gips i inne),

– złoża do produkcji materiałów budowlanych i ceramicznych (piaskowce, wapienie, iły, gliny, piaski i inne).

Surowcem naturalnym występującym w litosferze są też wody. Ze względu na specyficzny charakter tego bogactwa i różne typy wód (geotermalne, mineralne, słodkie, słone, radioaktywne i inne) są one wykorzystywane na różne cele.

Proces tworzenia się większości złóż surowców mineralnych w litosferze trwa od tysięcy do milionów lat. Większość bogactw mineralnych uznaje się za nieodnawialne. Tylko niektóre złoża surowców mineralnych mogą się odnowić, w okreś­lonych warunkach środowiska, w ciągu jednego pokolenia. Przykładem są złoża piasków nawiewane przez wiatr lub złoża żwirów akumulowane przez rzekę.

Bardzo długo większość surowców mineralnych była traktowana jako tzw. dobra wolne. Uważano, że są one niewyczerpalne, odtwarzają się i występują w nieograni­czonych ilościach w stosunku do potrzeb ludzkich. Jednak ich ilość w litosferze jest faktycznie ograniczona. Od kilkudziesięciu lat coraz częściej dostrzegamy niedostatek pewnych surowców i substancji mineralnych o strategicznym znaczeniu dla gospodarki i życia ludzi. Ogromny potencjał gospodarczy litosfery, która warun­kuje życie i funkcjonowanie człowieka na Ziemi, nie może być usprawiedliwieniem traktowania jej jako niewyczerpanego źródła surowców mineralnych. Konieczna jest więc zmiana modelu wykorzystywania litosfery przez człowieka, z rabunkowej występującej jeszcze dziś w wielu obszarach na świecie, na racjonalną − opartą na ochronie złóż i optymalnym ich wykorzystywaniu, tak by służyły nie tylko nam, ale także kolejnym pokoleniom ludzi.