Transcript Građa Zemlje

GRAĐA ZEMLJE
Autor: Sanja Kranjčec Bužić, dipl. ing.
1. Postanak Zemlje
1. rast do sadašnje mase,
2. taljenje i kemijska diferencijacija,
3. promjene u rotaciji,
4. stvaranje kore i površinskih struktura, te
5. nastanak oceana i atmosfere.
Proučavanjem Zemlje bave se geolozi
Asteroidni pojas - izvor glavnine
meteorita koji padaju na Zemlju
Kameni meteoriti - podskupina – hondriti
- 95 % od svih koji padnu na Zemlju
- uglavnom su sastavljeni od O, Fe, Si, Mg
Željezni meteoriti - 5% koji padnu
- uglavnom od željeza i nikla
- sastava sličnog kao i stijene u Zemljinoj
kori
-
geološke strukture (većinom) kružnih oblika
na površini planeta, njihovih mjeseca ili nekog drugog nebeskog tijela
udarom velikog meteoroida, asteroida ili kometa
ovisno o veličini meteorita:
meteoriti manjih dimenzija - udarne udubine
veći meteoriti - udarne kratere
divovskih dimenzija - astrobleme (grčki - "zvjezdane rane")
Zemlja izvor i potrošač energije
Prolaskom sunčeve energije kroz atmosferu
Reflektirane zrake + raspršene + apsorbirane (donji dio atm.) = 40%
Zrake dopiru do površine (ako nema oblaka) = 60%
- polarni krajevi - manje Sunčeve energije
- ekvator – više Sunčeve energije
- cirkulacija zraka – pravilniji raspored topline
atmosfera
sunčeve zrake
Zemlja
ekvator
Zemljina rotacija
-ili vrtnja – okret Zemlje oko svoje osi od zapada prema istoku
- rotacija – uzrokuje oblik Zemlje kao spljoštenog elipsoida, ali zbog
nepravilne (undulirane) površine nazivamo Zemlju geodiom
-Njezine posljedice:
- prividno dnevno gibanje neba
- zvjezdani ili siderički dan – okret Zemlje u odnosu na nebeski svod
- rotacija traje oko 23 sata i 56 min
- sunčani ili sinodički dan - okret Zemlje u odnosu na Sunce
- traje točno 24 sata
- prividno godišnje gibanje neba
-promatraču koji se giba zajedno s Zemljom izgleda kao da Sunce putuje
kroz zviježđa zodijaka
- koliko je poznato, sva nebeska tijela u svemiru (zvijezde, planeti i
prirodni sateliti) se okreću oko svoje osi
Zemljin magnetizam
- Zemlja – veliki magnet
-magnetsko polje smanjuje utjecaj Sunčevog zračenja
- Paleomagnetizam - disciplinaodređivanje magnetskih polova u
stijenama različite starosti širom svijeta pa se razvila zasebna nazvana
- magnetski polovi zamjenjuju mjesta
- normalne polarnosti (koja je prisutna u
naše doba) magnetske silnice izlaze u
blizini južnog geografskog pola i vraćaju
se u Zemlju u blizini sjevernog
geografskog pola
- reversne polarnosti magnetske silnice
izlaze u blizini sjevernog geografskog
pola i vraćaju se u Zemlju u blizini južnog
geografskog pola.
Polarna svijetlost
- velikom eksplozijom na Suncu bivaju izbačeni elektroni
(tzv. “sunčev vjetar”) po cijelom Sunčevom sustavu
- većina elektrona se odbije od mag. polja
- manja kolčina dođe do atmosfere i sudara se s atomima u visokim
slojevima Zemljine atmosfere, pobuđijući ih - zrače svjetlost
- različitih oblika i boja: crvena, bijela, žuta, plava ili ljubičasta
- Aurora borealis većinom vidljiva samo iz krajnjih sjev. dijelova Europe,
Kanade i Aljaske
- Aurora borealis ili sjeverno svitanje - Galileo Galilei
- Aurora australis - južno polarno svjetlo
Sastav Zemlje
Željezo
Kisik
Silicij
Magnezij
Nikal
Sumpor
Titanij
34,6%
29,5%
15,2%
12,7%
2,4%
1,9%
0,05%
2. Struktura planeta Zemlje
Zemlja je u cjelini slojevito (lupinasto) građena
razlika u gustoći raste prema dubini
(od 2,7 kg/m3 do oko 11 kg/m3)
prema dubini raste i temperatura
(računa se da je u središtu i do 5 000 °C)
prema dubini postoji više ploha diskontinuiteta, na
kojima se mijenja brzina potresnih valova
Andrija Mohorovičić - geofizičar, 1909. na osnovi
potresa u Pokuplju znanstveno dokazuje diskontinuitet
na granici Zemljine kore i plašta
-Mohorovičićev diskontinuitet ili Moho sloj
-ispod kontinenata na dubini od 30-50 km, a ispod
oceana od 10-12 km
Beno Gutenberg (SAD, 1914.) - na dubini od 2900 km
- Weichert-Gutenbergov diskontinuitet dijeli plašt od jezgre
Inge Lehman (Danska, 1936.) – između 5120 i 4980 km
- Lehman diskontinuitet dijeli vanjsku jezgru od unutrašnje jezgre
Jezgra
*Unutrašnju (krutu) jezgru
- uglavnom od Fe
- gornja granica dubina od 5080
km
- gustoće oko 11 kg/m3
- temperatura je blizu 5000°C
*Vanjsku (rastaljenu) jezgru
- smatra se metalnom tekućom masom Fe i Ni, te elemenata manje atomske
mase npr. kisika, sumpora....
granice su na dubini od 5080 km do 2900 km
Unutrašnja i vanjska jezgra često s nazivaju i barisfera.
Plašt
srednji plašt tzv. Astenosfera
- smatra se prijelaznom zonom od
1000 km do dubine oko 400 km
- leži neposredno ispod litosfere
- relativno niske gustoće
- čvrsta litosfera pluta na sporo
gibajućoj astenosferi
- konvekcijska strujanja u
astenosferi uzrokuju pomicanje
dijelova litosfere
donji plašt tzv. Mezosfera
- od 2900 km do 1000 km
- spojevi bogatih Fe i Mg
- vrlo vruć - temperature oko
2200° C do 1200° C
gornji plašt
- između astenosfere i kore
- zajedno s korom čini stjenovitu
cjelinu tzv. litosferu ili tektosferu
Oceansku koru
-
čini 59,5% površine
izgrađuje čvrstu podlogu oceana
debljine od 10 do 12 km ispod oceana
srednje dubine 3800 m
- bazaltna kora - sastoji se uglavnom
od bazalta
ili sima - po glavnim elementima Si i Mg
Kontinentalnu koru
- čini 34,5% površine
- izgrađuje konsolidirane dijelove površine Zemlje
- relativno male debljine (u prosjeku dubine 5 do 35 km)
- sastavljena je od silikatnih stijena
- granitna kora - po glavnoj stijeni granitu
ili sial - po glavnim elementima Si i Al
Zemlju okružuju
atmosfera i hidrosfera
Zemljina atmosfera
- omotač od smjese plinova oko
kamene kore Zemlje
- osigurava kisik, štiti nas od ultravioletnog zračenja sa Sunca i
djeluje kao izolator pri čemu sprečava ekstremne razlike u temp.
između dana i noći
jedinstvena u sunčevom sustavu, ali dijeli mnoga svojstva
atmosfera drugih planeta
Sastav
- više slojeva
- sadrži oko 78% dušika, 21% kisika, 1% argona, nešto vodene pare,
ugljikovog dioksida i drugih plinova
- postotak dušika i kisika se mijenja s nadmorskom visinom
Slojevi atmosfere:
Troposfera - najdonji i najgušći dio atmosfere u kojem se događaju sve vremenske
pojave
temperatura opada s visinom
sadrži velike količine vodene pare
Stratosfera - sadrži ozon - štiti od štetnog zračenja iz svemira
temp. je u nižim slojevima stratosfere stalna, a u višim slojevima raste
Mezosfera - na visini od 400-650 km
nagli pad temperature
Ionosfera (termosfera) - sadrži ione (električki nabijene čestice)
pod utjecajem sunčevog vjetra stvara se polarna svjetlost
Egzosfera - prijelazno područje prema vakuumu
sloj s vrlo razrijeđenim plinom
Hidrosfera
- vodeni omotač Zemlje
- sva voda bez obzira na agregatno stanje
- jedini planet u Sunčevom sustavu na čijoj površini ima tekuće vode
- voda pokriva 71% Zemljine površine
- najveći dio - mora i oceani (97,5 %),
- slatka voda (2,5 %)
- od ukupne količine vode 78 % je u obliku leda
- sav život na Zemlji
- ljudi, životinje i biljke na zemlji, u moru i u zraku
- mikroorganizmi - najjednostavniji oblik života
3.Stijenski ciklus
- pokazuje međusobnu vezu Zemljine unutrašnjosti i površinskih
procesa i međusobnu povezanost tri skupine stijena
4.Tektogeneza Zemljine litosfere
Svaka znanstvena disciplina ima teorije koje su od
velike važnosti za nju – u geologiji je to teorija tektonike ploča
– kombinacija je dvije starije ideje:
A Continental drift - plutanje kontinenata
B Sea-floor spreading - širenje oceanskog dna
geološki dokazi:
1. Podudaranje obalnih linija kontinenata
2. Glacijacija
3. Paleomagnetizam
4. Nalazišta fosila
1. Podudaranje obalnih linija
kontinenata
Alfred Wegener (1880 - 1930) - meteorolog i
astronom - začetnik teorije plutanja kontinenata
pod utjecajem centrifugalne sile i privlačne sile
Sunca i Mjeseca
3. Paleomagnetizam
- M. Matuyama je 1929. ustanovio u
bazaltima različit raspored magnetizma
Harry Hess (1906 - 1969) – oceanske hrptove smatra mjestom
prirasta oceanske kore
Širenje oceanskog dna
-dokaz = starost oceanskog dna i
magnetske anomalije
- sačuvane u stijenama oceanskog dna
- većina raspoređena u trake ili linije - leže
paralelno s riftnom dolinom srednjooceanskih
hrptova
- izmjena normalnog i inverznog magnetizma u
odnosu na današnji magnetizam Zemlje
1.Divergentna granica (akrecijska ili zona prirasta)
A) oceanski hrptovi - granica gdje se ploče razdvajaju (divergiraju)
- nastaje nova oceanska kora (širenje oceanskog dna)
- pr. - Srednjoatlantski hrbat
B) pukotine i riftne doline –
- rani stadij - razdvajanje kontinenta - pr.
Velika riftna dolina u istočnoj Africi
- odvajanje istočne Afrike od ostatka
kontinenta;
- uznapredovao stadij – stvaranje mora – pr.
Crveno more i Adenski zaljev
2. Konvergentna granica (konzumacijska ili zona razgradnje)
- kolizija - dvije ploče se sudaraju - jedna od njih se podvlači ispod
druge tzv. subdukcija
- popratne pojave – deformacije, vulkanizam, postanak planina,
metamorfizam, aktivni potresi, važna mineralna ležišta
- 3 tipa konvergentnih granica:
2a) oceanska kora - oceanska kora
- vulkanski otočni luk - Pacifički ocean (otočje Aleuti, Japan, Filipini)
-
2b) oceanska kora - kontinentalna kora
- oceanska (gušća) kora subducira pod kontinentalnu
- npr. Nazca ploča podvlači se pod južnu Ameriku = Ande - vulkanski luk
- jarak Čile – mjesto subdukcije
2c) kontinentalna kora - kontinentalna kora
- dva kontinenta se primiču bliže do sudara planinski lanac
- npr. Himalaja = kolizija Indije i Azije,
prije oko 30 mil.god.
3. Transformna granica (horizontalno smicanje)
- transformni rasjedi - duž pukotina na oceanskom dnu ploče klize
jedna mimo druge
- duž granica litosfera se ne stvara, pomicanje uzrokuje intenzivno
trošenje stijena
- brojne plitke potrese
- pr. San Andreas (Kalifornija) - odvaja
Pacifičku ploču od Sjevernoameričke
ENDODINAMIKA
MAGMATIZAM
POTRESI
Magmatizam
glavne magmatske površinske
manifestacije:
vulkani, izljevi, gejziri i topla vrela
Vulkani
- izvor je magma formirana u Zemljinoj unutrašnjosti
- izlaskom na površinu – lava
- koncentrirane erupcije koje izbijaju na površinu kroz –dimnjake
- Krater – ljevkasto udubljenje na vrhu brežuljka
- materijal može biti plinovit, tekuć ili čvrst
- pojavljuju se u mnogim oblicima i veličini - nekoliko kategorija
- za neke vulkane je karakteristična kaldera (strme strane; promjera i
100 km)
- STRATOVULKAN – stožastog oblika
nastao erupcijom viskozne lave, pepela i fragmenata stijena koji
se talože u obliku slojeva
- veliki – rast u visinu do nekoliko tisuća m
npr. Mt. Kilimanjaro, Mt.St. Helens, Mt. Fuji
Mt. Fuji, Japan
Mt. Kilimanjaro, Afrika
Mount St. Helens, SAD
- na tip vulkanske aktivnosti posebno utječu plinovi
- 90% svih plinova čini vodena para
- ako je u magmi ima u velikoj količini - vulkan je eksplozivnog tipa
- ako je magma gusta, hladi se i nastaje čep u krateru, pritisak raste
= eksplozija
Mt. Pinatubo, Filipini, 1991.g.
ŠTITASTI VULKANI
- uz lavu izbacuju i dim i pepeo
- iznad vrućih točaka
- npr. Vulkani Havajskog otočja
– danas jedini aktivni vulkan Kilauea i Loihi Seamount
- Pacifička ploča - kretala preko vruće točke koja je mirovala
CINDER (pepeo, šljaka) VULKANI
- mali i niski
- građen od piroklastita, vulkanske šljake i troske
(napola rastaljenih i nerastaljenih stijena)
- popratne pojave vulkanske
djelatnosti su FUMAROLE
- na kojima izbijaju samo
plinovi i pare
- Solfatara = fumarola koja
izbacuje H2S, koji na zraku
oksidira u S
Pozuolija, Italija
Mofete – izbija CO2
TERMALNI I MINERALNI IZVORI
GEJZIRI
Rasprostranjenost vulkana u svijetu
preuzeto iz: Wicander, R & Monroe, J.S. (1999): Essentials of Geology
Potresi
- brzo izmjenljive vibracije litosfere uzrokovane valovma koji
prenose energiju u svim smjerovima iz podzemnog žarišta (fokusa ili
hipocentra)
- snaga potresnog udara ovisit će o karakteristikama stijena, ...
- epicentar - mjesto na površini neposredno iznad žarišta
- žarišta dijelimo: plitka do dubine 70 km,
srednje duboka od 70 do 300 km,
duboka od 300 do 700 km
Potrese dijelimo po postanku ili uzroku:
Tektonski - tektonikom ploča - granice ploča!
(najviše u SAD-u, Japanu, Indoneziji, južnoj Americi)
Vulkanski - vulkanskom aktivnošću
(npr. eksplozivna erupcija Mt.St. Helens izazvala potres M=5.1)
Urušni (kolapsni) - urušavanje kaverni; lokalni, plitki, male energije
Umjetni - izazvani klasičnim eksplozivom (vrlo slabi) ili nuklearnim
eksplozijama (snažni)
- Seizmologija - grana geofizike koja proučava potrese
- Seizmograf - uređaj za bilježenje i mjerenje jačine potresa
- MSC (Mercalli-Cancani-Sieberg) ljestvica –
12 stupnjeva intenziteta potresa