GRAĐA ZEMLJE

GRAĐA ZEMLJE

Autor: Sanja Kranjčec Bužić, dipl. ing.

1. rast do sadašnje mase,2. taljenje i kemijska diferencijacija,3. promjene u rotaciji,4. stvaranje kore i površinskih struktura, te5. nastanak oceana i atmosfere.

1. Postanak Zemlje

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%

sunčeve zrake

ekvator

Zemlja

atmosfera

- polarni krajevi - manje Sunčeve energije- ekvator – više Sunčeve energije- cirkulacija zraka – pravilniji raspored topline

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 sjevernoggeografskog 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 34,6%Kisik 29,5%Silicij 15,2%Magnezij 12,7%Nikal 2,4%Sumpor 1,9%Titanij 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

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

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

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.

donji plašt tzv. Mezosfera- od 2900 km do 1000 km - spojevi bogatih Fe i Mg

- vrlo vruć - temperature oko 2200° C do 1200° C

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

gornji plašt - između astenosfere i kore

- zajedno s korom čini stjenovitu cjelinu tzv. litosferu ili

tektosferu

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

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 bazaltaili sima - po glavnim elementima Si i Mg

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 noćijedinstvena 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

- pokazuje međusobnu vezu Zemljine unutrašnjosti i površinskih procesa i međusobnu povezanost tri skupine stijena

3.Stijenski ciklus

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 kontinenataB Sea-floor spreading - širenje oceanskog dna

geološki dokazi:

1. Podudaranje obalnih linija kontinenata2. Glacijacija

3. Paleomagnetizam4. 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

ENDODINAMIKAMAGMATIZAM POTRESI

Magmatizam glavne magmatske površinske manifestacije:

vulkani, izljevi, gejziri i topla vrela

- 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 oblikanastao erupcijom viskozne lave, pepela i fragmenata stijena kojise talože u obliku slojeva- veliki – rast u visinu do nekoliko tisuća m npr. Mt. Kilimanjaro, Mt.St. Helens, Mt. Fuji

Vulkani

Mt. Fuji, Japan

Mount St. Helens, SAD

Mt. Kilimanjaro, Afrika

Mt. Pinatubo, Filipini, 1991.g.

- 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

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 CO2TERMALNI I MINERALNI IZVORIGEJZIRI

Rasprostranjenost vulkana u svijetu

preuzeto iz: Wicander, R & Monroe, J.S. (1999): Essentials of Geologypreuzeto 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

energijeUmjetni - 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