Geologia ogólna
1. Etapy powstania i ewolucji planet
Model kondensacyjno- kreacyjny:
· Powstanie protosłońca (obłok kurczy się, wiruje, a materia koncentruje się w środku)
· Powstanie słońca (rozpoczynają się procesy termonuklearne, a Słońce zapala się)
· Powstanie dysko protoplanetarnego (pozostałe cząsteczki nadal wirują i zderzają się ze sobą)
· Powstanie planet
2. Budowa planet
Analizując wygląd Układu Słonecznego, planety można podzielić na dwie zasadnicze grupy: planety typu ziemskiego i gazowe olbrzymy podobne do Jowisza. Kryteria podziału stanowią parametry orbity i cechy fizyczne planet.
Planety z grupy Ziemi, do których zalicza się Merkurego, Wenus, Ziemię i Marsa, okrążają Słońce po niedużych, wewnętrznych orbitach (do 2 AU). Są skalistymi ciałami niebieskimi, zbudowanymi przede wszystkim z krzemianów i metali. W każdej z tych planet jesteśmy w stanie wyodrębnić skorupę, płaszcz i jądro, nazywamy j planetami sferycznymi. Ich gęstości wahają się w granicach 3.933 – 5.520 kg/m3 a promienie – 2.240 – 6.378 km. Spośród tych planet swe księżyce posiadają tylko Ziemia (Księżyc) i Mars (Phobos i Deimos).
Planety należące do grupy Jowisza, czyli Jowisz, Saturn, Uran i Neptun, krążą dalej od Słońca, po orbitach o średnim oddaleniu 5 – 30 AU. Składają się głównie z wodoru i helu, mają znacznie większe rozmiary: promienie od 24.767 do 71.492 km, stąd nazywane są gazowymi olbrzymami. Gęstości tych planet kształtują się w przedziale 687 – 1.638 kg/m3. Każda z gazowych planet posiada swój zestaw księżyców, "przygarniętych" dzięki sporej grawitacji olbrzyma. Posiadają również budowę sferyczną: jądro i płaszcz, brakuje im jednak skalistej powłoki. Księżyce wraz z planetą macierzystą tworzą coś na kształt układu planetarnego w miniaturze.
Dodatkowym przejawem takiego podziału planet jest fakt, że planety krążące wokół innych gwiazd porównuje się właśnie do Ziemi lub do Jowisza.
3. Metody badania wnętrza Ziemi
· Sejsmiczne metody (fale sejsmiczne P, S, Rayleigh, tomografia sejsmiczna)
· Grawimetryczne metody (wł. Pola grawitacyjnego, geoida, anomale, zjawiska izostazji)
· Metody magnetyczne i elektromagnetyczne (właściwości pola skorupowego, metoda elektroopisowa i magnetonumeryczna)
· Metoda izotopowa (określanie wieku na przykładzie różnych metod np. C14 i metoda argon-potas, badanie zmian klimatycznych, monitorowanie skażeń)
4. Fale sejsmiczne i przykłady ich wykorzystanie w badaniu wnętrza ziemi
Fale sejsmiczne - fale sprężyste rozchodzące się w Ziemi, powstałe wskutek trzęsień ziemi, wywołane przez eksplozję materiałów wybuchowych lub powodowane działalnością górniczą .
Rodzaje fal sejsmicznych:
· fale wgłębne (objętościowe) - rozchodzące się wewnątrz Ziemi,
· fale powierzchniowe (L) - rozchodzą się po powierzchni Ziemi, od epicentrum trzęsienia; są najbardziej katastrofalne w skutkach,
5. Geosfery ziemi
Skorupa ziemska – oddzielona od płaszcza powyżej nieciągłości MOHO, zalega na głębokości 5-80 km . Dzieli się na skorupę kontynentalną i oceaniczną (cieńszą).
Płaszcz ziemi- znajduje się pomiędzy skorupa a jądrem na głębokościo 80- 2900km , dzieli się na płaszcz górny (80-400), strefę przejściową (400-7000 km) płaszcz dolny(700-2700) i warstwę „D” (2700-2900). Płaszcz ziemi pełni bardzo ważną funkcje : procesy konwekcji cieplnej są motorem napędzającym ruch płyt litosfery -> możliwa jest cyrkulacja pierwiastków pomiędzy powierzchnia, a wnętrzem Ziemi.
Jądro Ziemi – centralna część kuli, poniżej 2900km, czyli poniżej nieciągłości Wiecherta-Gutenberga. Jądro składa się z dwóch części: j. zewnętrznego (2900-5155 – ciekłe) i wewnętrznego (poniżej 5155 – stałe). Jądro zewnętrzne jest ciekłe, bo nie przewodzi fla podłużnych, zbudowane z żelaza z domieszką niklu (temperatura 6500 C). Płynne metaliczne jądro umożliwia generowanie ziemskiego pola magnetycznego
Inny podział:
· Litosfera (s. kamienna) – skorupa i płaszcz ziemi do głębokości 100-200km (w. perdotytowa ->zbudowana głównie z perydotytów). Powierzchnia litosfery jest nierówna (+9000m w górach, -10000m w rowach oceanicznych)
· Asreonosfera – „słaba sfera”, leży na głębokości 200-400km. Skały w stanie stałym, ale słabo wytrzymałe na ciśnienie i zachowują się jak ciała plastyczne. Istnienie tej sfery pozwala skorupie wyginać się pod ciężarem kosztem wypartego plastycznego materiału. Gł. Minerały to oliwiny i pirokseny)
· Mezosfera – zalega na gł. 400-2900km, obejmuje płaszcz ziemi ze strefą przejściową: między Glicyną, płaszcz dolny oraz wartwtwa D. Składa się z perydotytu, chromu, żelaza, niklu. Ciśnienie w górnej części jest rzędu 400kBar, a w dolnej 1300kBar temp do 2000C, a w dolnej do 3000C
· Barysfera – patrz jądro
6. Geologiczny podział dziejów Ziemi
Na osobnej kartce…
7. Metody oznaczania czasu geologicznego
Metody służące do określania czasu w geologii:
· wieku względnego skał:
· wieku bezwzględnego skał:
8. Budowa skorupy ziemskiej
Oceaniczna skorupa Ziemi: Warstwa osadów ma najwyższą prędkość, znajduje się na głebokościo do 2 km, w. środkowa to głównie bazalty, a najniższa to warstwa gabronowa, obie mają po około 6 ilometrów
Pod kontynentami (3 warstwy złożone ze skał o różnej sprężystości): pierwsza warstwa: prędkość fal zbliżona do prędkości w granicie =>w. granitowa, druga: prędkość fal odpowiada bazaltowi => w. bazaltowa grubość warstwy bazaltowej waha się od 10 – 30 km, na ogół większa pod górami. Pod kontynentami wartwa bazaltowa leży na głębokości 20-50km. Poniżej jest nieciągłość MOHO.
9. Ciepło Ziemi
Ciepło ziemi pochodzi od: 1.Słońca: 4,2 x 10do –3 cal/m2/sek. 3.Z rozpadu promieniotwórczego pierwiastków w skałach, 4.Z jądra Ziemi: ok. 20% ulatnia się bezpowrotnie. Zmiany temperaturowe na Ziemi: 1.Dobowe: sięgają do 1m w głąb Ziemi. 2.Sezonowe: sięgają do 20m w głąb.
Geotermia
10. Magnetyzm ziemski
Magnetyzm ziemski, jedna z fizycznych właściwości Ziemi jako planety. W efekcie działania złożonego zespołu zjawisk fizycznych, wiążących się z ruchem obrotowym, Ziemia tworzy olbrzymi magnes z ośrodkiem w swoim jądrze i biegunami magnetycznymi, znajdującymi się w obszarach polarnych.
Pole magnetyczne Ziemi można traktować w pierwszym przybliżeniu jako pole jednorodnie naładowanej kuli, oś magnetyczna nachylona jest do osi obrotu Ziemi pod kątem 11,5° (bieguny magnetyczne). Składowa pozioma pola jest największa na równiku magnetycznym i wynosi tam 0,4 Oe (na biegunach magnetycznych 0 Oe), składowa pionowa jest największa na biegunach magnetycznych i wynosi tam 0,7 Oe (na równiku magnetycznym 0 Oe).
Regularny kształt stałego pola magnetycznego Ziemi zaburzany jest przez istnienie anomalii magnetycznych, oraz zmiennej składowej pola. Zmiany pola, zawierające składowe o różnych czasach charakterystycznych są jednak małe, chwilowe zmiany nie przekraczają 5% wartości natężenia pola stałego. W przeszłości geologicznej następowały wielokrotnie nagłe, skokowe zmiany znaku pola - biegun północny stawał się południowym, a południowy - północnym. Badanie sposobu namagnesowania skał jest jedną z metod określania czasu ich powstania.
Pole magnetyczne Ziemi jest stosunkowo słabe, można je jednak wykorzystać np. do określania kierunku za pomocą igły magnetycznej w kompasie. Niezgodność położenia biegunów magnetycznych i geograficznych zmusza do brania poprawki na inklinację magnetyczną.
11. Założenia tektoniki kier (tektonika płyt litosfery)
1) Litosfera Ziemi dzieli się na niemal sztywne płyty poruszające się względem siebie po pow. bardziej plastycznej astenosfery, które wzajemnie się przemieszczają, zderzają i ulegają pochłonięciu w głębi płaszcza, a jednocześnie w innych miejscach tworzą się cały czas na nowo.
2) Płyty są stale odnawialne w strefach akrecji, czyli strefach gdzie rozrastająca się skorupa oceaniczna jest wciągana i podsuwa się pod kontynent tworząc tzw. grzbiety oceaniczne i niszczone w strefach subdukcji, gdzie jest pochłaniana w strefach wciągania, gdzie w obszarze tym skorupa oceaniczna wsuwa się pod inny typ skorupy i powstają wtedy tzw. głębokie rowy oceaniczne. Wzdłuż uskoków poprzecznych do grzbietów śródoceanicznych dochodzi do poziomych przemieszczeń litosfery na wielką skalę, tworząc tzw. uskoki transformacyjne, czyli przesuwanie fragmentów płyt względem siebie. Gdy zanurzająca się w strefie subdukcji skorupa oceaniczna osiągnie granice górnego płaszcza, ruch jej zostaje zahamowany i rozprzestrzenianie się dna ustaje.
3) Granice płyt są trojakiego rodzaju i dzielą się na :
· dywergentne ( akrecyjne), czyli rozbieżny ruch płyt litosfery
· konwergentne (subdukcyjne), czyli zbieżny ruch płyt litosfery
· konserwatywne, czyli przemieszczenie płyt wzdłuż uskoków transformacyjnych
1) Mechanizmem napędowym ruchu płyt są prądy konwekcyjne w płaszczu Z., wciągane przez subdukowany płat, pchane wzdłuż granicy akrecyjnej. Prądy te są wywołane przez konwekcje w płaszczu Z., a wiec przez różnice temp.; gdy naczynie z cieczą jest ogrzewane od spodu, ogrzane dolne warstwy cieczy staja się mniej gęste i podnoszą się ku górze. Prądy konwekcyjne mogą być wynikiem ogrzewania płaszcza przez ciepło wydobywające się z jadra Z. oraz pochodzące z rozpadu pierwiastków promieniotwórczych zawartych w płaszczu działają tylko w górnym płaszczu do głębokości 500km. Prądy konwekcyjne działają w „komorach konwekcyjnych”, których wysokość i długość sa w przybliżeniu takie same a prędkość konwekcji w płaszczu Z. to 2m na rok.
Największe płyty litosfery to:
· Pacyficzna = 27% skorupy ziemskiej
· Euroazjatycka
· Północnoamerykańska
· Południowoamerykańska
· Afrykańska
· Australijsko-indyjska
· Antarktyczna
6) Istnieje wiele teorii dotyczących przemieszczenia płyt litosfery, najważniejszą z nich jest teoria Wegnera który postawił hipotezę wędrówki kontynentów. Według niego w odległych epokach geologicznych istniał jeden kontynent Pangea pływający w plastycznym podlozu. Ten prakontynent został rozerwany na kry, które pod działaniem sil pochodzących z obrotu Ziemi i przyciągania przez Słońce i Księżyc przesuwały się. Wegner porównał:
· zgodną geometrię wybrzeży kontynentów rozdzielonych obecnie oceanami,
· podobieństwo budowy geologicznej rozdzielonych obszarów,
· zasięgi występowania wymarłych zwierząt i roślin,
· dane geologiczne mówiące o rozkładzie dawnych stref klimatycznych, a zwłaszcza dotyczące paleozoicznych zlodowaceń
Porównania te potwierdziły słuszność jego teorii ale nie zostały jednak zaakceptowane przez środowisko naukowe dostrzegające w tej tezie wiele niejasności.
12. Paleomagnetyzm
Skały, zawierające pewne ilości minerałów podatnych na namagnesowanie uzyskują w czasie tworzenia się magnetyzacje, której elementy są zgodne z elementami lokalnego pola magnetycznego. Skały wulkaniczne tworzące się z zakrzepłej lawy, uzyskują magnetyzacje podczas krzepnięcia, gdy temp. lawy spadnie poniżej temp., powyżej której stopy żelaza tracą własności magnetyczne; przed ostatecznym zakrzepnięciem kryształy minerałów podatnych na magnetyzacje ułożą się zgodnie z kierunkiem pola magnetycznego. Po zakrzepnięciu skala nie ulega już magnetyzacji, a nabyta orientacja magnetyczna pozostaje utrwalona w skale. Skały osadowe mogą tez uzyskać magnetyzacje; podczas osadzania się piasku lub mułu w spokojnej wodzie ziarna magnetytu układają się zgodnie z kierunkiem pola magnetycznego. Magnetyzacja utrwalona w skalach, które powstały w ubiegłych epokach geologicznych jest magnetyzacja szczątkowa, zwana tez remanentną. Magnetyzacja szczątkowa przedstawia średni kierunek pola magnetycznego panującego w danym obszarze w okresie tworzenia się tych skal. Na podstawie szczątkowej magnetyzacji stwierdzono, ze szczątkowe elementy pola magnetycznego często nie pokrywają się z elementami obecnie panującymi. Kierunek i kat deklinacji są często inne w skalach, niż współcześnie w tym samym miejscu na pow. Z pomiarów deklinacji i inklinacji kopalnej wynika, ze bieguny magnetyczne ulegały przemieszczeniom w ciągu dziejów geologicznych. Zaznaczyć jednak należy, ze wyniki uzyskane z pomiarów paleomagnetycznych nie zawsze są zgodne z innymi faktami geologicznymi.
13. Morfologia den oceanicznych
Do głównych form ukształtowania dna oceanicznego zalicza się:
szelfy kontynentalne - fragmenty dna, stanowiące części bloków kontynentalnych zalane przez wody oceanów, sięgają zazwyczaj do 200 m głębokości, gdzie kończą się gwałtownym załomem,
stoki kontynentalne - strome odcinki dna oceanicznego łączące szelfy z basenami oceanicznymi,
baseny oceaniczne - rozległe, słabo urozmaicone fragmenty dna położone na głębokości 4000 do 6000 m, zajmują aż 72% powierzchni oceanów,
rowy oceaniczne - głębokie formy dna, sięgają od 7000 do ponad 11000 m głębokości, długie na 300-5000 km, szerokie na 30-100 km,
grzbiety śródoceaniczne - systemy wzniesień dna oceanicznego, tworzące podwodne łańcuchy o łącznej długości ok, 60000 km. Powstają w strefach spreadingu dna oceanicznego, gdzie lawa wydostaje się na zewnątrz, a płyty oceaniczne rozchodzą się na boki. Grzbiety wznoszą się na 2000 do 3000 m ponad dna basenów oceanicznych, w środkowej części grzbietów ciągną się głębokie rozpadliny, tzw. ryfty,
wyspy - części grzbietów śródoceanicznych oraz czynnych wulkanów wystające ponad powierzchnię oceanu.
równina abisalna - płaskowyż oceaniczny - wzniesienie oceaniczne - ławica oceaniczna
Obszar szelfu i stoku kontynentalnego są zbudowane ze skorupy kontynentalnej i przez geologów zaliczane do kontynentów. Obszary basenów oceanicznych, rowów oceanicznych i grzbietów śródoceanicznych mają skorupę typu oceanicznego i tworzą właściwy wszechocean.
14. Strefy ryftowe (akrecji)
Strefa akrecji, to strefa gdzie rozrastająca się skorupa oceaniczna jest wciągana i podsuwa się pod kontynent lub luki wysp tworząc tzw. grzbiety oceaniczne, położone na obszarach Oceanu Spokojnego. Występuje w miejscu prądów wstępujących. Dopływ ociepła powoduje powstanie magmy, która w obrębie doliny ryftowej wydobywa się na powierzchnie skorupy ziemskiej w ten sposób tworzy się nowa skorupa oceaniczna. Wydobywająca się magma ma charakter bazaltowy. Warstwa osadowa w obrębie doliny ryftowej i w jej pobliżu nie występuje albo ma niewielka grubość.
15. Strefy subdukcji
Strefa subdukcji, jest pochłaniana w strefach wciągania, gdzie w obszarze tym skorupa oceaniczna wsuwa się pod inny typ skorupy i powstają wtedy tzw. głębokie rowy oceaniczne. Lokalizuje się ja w miejscu zstępujących prądów konwekcyjnych. Skorupa oceaniczna podsuwa się pod luk wysp wulkanicznych lub pod aktywna krawędź kontynentu. Wydobywająca się magma ma charakter andezytowy. W Placie subdukowanym ( jest to zawsze skorupa oceaniczne) gromadzą się naprężenia rozładowane w postaci trzęsień Ziemi.
Są to pow. Benioffa, na których tworzą się głębokie ogniska trzęsień, zalęgające nawet do 700km.
16. Uskoki transformacyjne
Uskok transformacyjny, uskok transformujący, uskok przekształcający, współcześnie aktywny uskok przesuwczy występujący w pobliżu stref ryftowych, powstały wskutek zachodzącego nierównomiernie procesu rozprzestrzeniania się dna oceanicznego (spreding).
Przebieg uskoku transformacyjnego jest poprzeczny do ryftu, wzdłuż jego płaszczyzny zachodzą poziome przemieszczenia mas skalnych dwóch fragmentów litosfery oceanicznej.
Czasami dwie płyty ślizgają się względem siebie. Np. uskok San Andreas w Kaliforni, gdzie ruch płyt może przyjmować postać nagłych szarpnięć, powodując trzęsienia ziemi powszechnie występujące w regionie San Francisco - Los Angeles. Większość trzęsień ziemi i stref wulkanicznych na świecie w rzeczywistości znajduje się na obszarach, gdzie dwie płyty stykają się lub rozsuwają. Zdarza się, że przez długie okresy płyty tektoniczne stoją w bezruchu, ponieważ hamuje je siła tarcia. Kiedy naprężenia stają się zbyt duże, wówczas następuje gwałtowne pęknięcie uruchamiające płyty, co powoduje trzęsienie. Kiedy następuje wstrząs, powstają fale sejsmiczne rozchodzące się od epicentrum trzęsienia ziemi, czyli punktu na powierzchni Ziemi położonego prostopadle nad ogniskiem trzęsienia. Rozróżnia się trzy podstawowe rodzaje fal: podłużne (P), rozchodzące się w taki sam sposób jak fale dźwiękowe i powodujące drgania wzdłuż drogi fali; poprzeczne (S), wywołujące drgania skał prostopadłe do drogi fali; powierzchniowe, wywołujące falowanie gruntu i wzmagające zniszczenia dokonane przez fale S.
17. ...
aneciakurczaczek