גיאולוגיה וגיאומורפולוגיה יוני שטרן

הספר לתיירותבית

אוניברסיטת חיפה

תכנית הקורס הכרות עם מדע הגיאולוגיה והגיאומורפולוגיה

.הבהרת התחום המדעי•

.אמונות מול תצפיות•

.תולדות התפתחות המדע•

.ענפי המחקר הגיאולוגי והגיאומורפולוגי•

מדע כדור הארץ

.שיטות לבדיקת חתך כדור הארץ•

.מבנה הקליפה של כדור הארץ•

.חום כדור הארץ•

.השדה המגנטי•

תיאוריית נדידת היבשות –טקטוניקה של כדור הארץ

.עדויות ותיאוריות לנדידת היבשות•

.הרכסים המרכז אוקיאניים•

.קצב התזוזות•

רעידות אדמה

.מדידת הרעידות וסולמות עוצמתן•

.היסטוריה גיאולוגית של רעידות בעולם ובארץ•

תכנית הקורס

תהליכי קימוט והרמה

.תנועות קימוט•

.תנועות שבירה והרמה•

.הדגמת התהליכים באזורנו•

הכרות עם המפה הגיאולוגית

.משמעות הצבעים•

.סימנים מוסכמים•

.השימוש במפה•

המפה הגיאולוגית של ארץ ישראל

לאורך , תהליך היווצרות יחידות הנוף בארץ ישראל• .ההיסטוריה הגיאולוגית

סוגי מסלע

.מגוון סוגי הסלעים•

.שיטות זיהוי והגדרה•

.משפחות הסלעים העיקריות•

תכנית הקורס

סביבות ההיווצרות של סלעי התהום

.החומר המרכיב ותהליך ההיווצרות•

.סוגי המסלע•

.גופי חדירה פלוטוניים•

סביבות היווצרות וולקנית

.החומר המרכיב ותהליך ההיווצרות•

.סוגי המסלע•

.תופעות וולקניות•

חופית ואגמית, סביבה ימית

.החומר המרכיב ותהליך ההיווצרות•

.סוגי מסלע•

סביבה יבשתית

.החומר המרכיב ותהליך ההיווצרות•

.סוגי מסלע•

. מחשופים בארץ•

תכנית הקורס

(מטמורפוזה)סביבת התמרה

.החומר המרכיב ותהליך ההיווצרות•

.סוגי מסלע•

תהליכי בלייה

.בלייה כימית ותופעות קרסטיות•

.בלייה פיזית•

קרקעות

.תהליכים ביצירת הקרקע•

.זיהוי ומאפיינים -סוגי קרקע שכיחים בישראל •

המים על פני כדור הארץ

.מחזור המים•

.אוקיינוסים•

.קרחונים•

.מי תהום•

.אקוויפרים•

.מעיינות•

תכנית הקורס מינרלים

.היווצרות מינרלים•

.שיטות לזיהוי מינרלים•

.מינרלים שכיחים בישראל•

המאובנים וחשיבותם

.תופעת ההתאבנות•

.חשיבות המאובנים•

.זיהוי מאובנים שונים•

סטרטיגרפיה

.משמעות הסטרטיגרפיה•

.חתך עמודי•

.יחידות הסלע והזמן•

.מישורי אי התאמה•

פליאומגנטיזם, רדיואקטיביות, איזוטופים, 14פחמן -שעונים גיאולוגיים

.גיל העולם•

.שיטת האיזוטופים•

.רדיואקטיביות•

14שיטת פחמן •

ספרות עזר

הוצאת , שלמה שובאל/ צפונות כדור הארץ •

, מהדורה מקוונת. האוניברסיטה הפתוחה

.אתר כותר

.עמנואל מזור/ גיאולוגיה בפטיש ישראלי •

מהדורה . ספר לימוד בתיכון –כדור הארץ והסביבה •

.אתר כותר, מקוונת

הכרות עם מדע הגיאולוגיה

הים , ממנה נבראו השמים, אלת האדמה –גאיה •

.והאלים האולימפיים

.עיצוב הנוף –גיאומורפולוגיה •

.קביעת גילאים גיאולוגים –גיאוכרונולוגיה •

.חקר הרכב כימי של סלעים ומינרלים –גיאוכימיה •

.חקר פנים כדור הארץ –גיאופיזיקה •

.חקר המאובנים –פלאונטולוגיה •

.חקר הקרקעות –פדולוגיה •

מבנה כדור הארץ

היווצרות מבנה כדור הארץ

. מיליארד שנים 4.5-היווצרות כדור הארץ לפני כ•

.מיליון שנים התהווה הירח 30אחרי

.אליפטי פחוס –גאואיד •

6,378מ בקטבים ובקו המשווה "ק 6,356: רדיוס•

.מ"ק

.מ היקף בקו המשווה"ק 40,075•

.מעלות 23.5ציר הסיבוב בהטיה של •

מקורות המידע למבנה כדור הארץ .חומרים על פני כדור הארץ•

.מטאורים ומטאוריטים•

.התפרצויות וולקניות•

.חומרים מהירח•

.קידוחים•

.בדיקות סיסמיות•

.בדיקות מגנטיות•

.בדיקות כבידה•

1000: גרדיאנט גיאותרמי•

מעלות 30= מטר ירידה

.צלזיוס

1880-1930אלפרד וגנר

מקור "פרסום ספרו – 1915

".היבשות והאוקיינוסים

עדויות והוכחות ליבשת על

קדומה ולפיצול היבשת לתת

.יבשות המוכרות כיום

:ספרו נדחה

.בגלל העדר המנגנון

מתיאורית נדידת

היבשות

לתפיסה המקובלת

של טקטוניקת

.הלוחות

: עדויות ואגנר

.דמיון עולם החי של מדגסקר עם הודו•

.התאמה בין קווי החוף של האוקיאנוס האטלנטי•

.חוף השנהב עם ברזיל, דרום אפריקה עם ארגנטינה –התאמה בין רכסי הרים •

.קרחונייםהתאמה ברצף גיאולוגי של סלעים הכוללים סלעי סחף •

.התאמה של סלעי משקע טרופיים•

עדות לקיומם של קרחונים, תפרוסת חריצים המופיעים בסלעים

נושא בבסיסו סחף של סלעים , הקרחון הגולש

אנטארקטיקה

מליון שנים 225 -לפני כ

הודו

פנתלסה פנתלסה

אוקיינוס

הטתיס

אנטארקטיקה הודו

ש"מ 225

ש"מ 135

ש"מ 180

ש"מ 65

ממצאיו של הס

הביאה לפיתוח 2-מלחמת העולם ה•

שכלול מכשירי מד ההד –טכנולוגי

.ומכשירי הסונר

.גילוי הרכס התת אוקייני•

מפרסם הס את מאמרו 1962בשנת •

".תולדות אגני האוקיינוסים"

The Mid Atlantic Ridge

(convection currents)

(זרמי מערבל)זרמי קונבקציה

זרמי קונבקציה

זרמי קונבקציה

4PYh3dWF_0http://www.youtube.com/watch?v=p

שלבים בהתבקעות יבשת

והיווצרות אגן אוקייני

אמריקה הצפונית

אפריקה

רכס מרכז אוקייני

(Divergent zone)

(Mid-Atlantic Ridge)

קרום יבשתי

קרום יבשתי

קרום אוקייני (בזלת)

קרום אוקייני (בזלת)

אירופה

גרניט

בזלת

subduction zone))

אזור הפחתה

(בזלת)

קרום אוקייני

(גרניט)

קרום יבשתי

אזור פתיחה

subduction zone))

סלעי משקע

(Divergent zone)

רכס מרכז

-אוקייני

אזור פתיחה

תעלות

-אוקייניות

אזור הפחתה

(גבול התפשטות)גבול פתיחה

ראשיתו . קיים באוקיינוסים וביבשות

של אזור פתיחה הוא בביקוע יבשות

. Rift valley))ובהיווצרות עמק ביקוע

בהמשך שברי הלוח המתבקע

מתרחקים זה מזה ומתחיל להיווצר

אגן אוקייני שבמרכזו מתפתח רכס

. מרכז אוקייני

(גבול התכנסות)גבולות סגירה

אוקיינוס –גבול סגירה אוקיינוס

קשתות, היווצרות תהום אוקיינית

שכיחות גבוהה של . איים וימת שוליים

, רעידות אדמה, התפרצויות געשיות

. נחשולי צונאמי

יבשה –גבול סגירה אוקיינוס

שרשרת , היווצרות תהום אוקיינית

, התפרצויות געשיות, הרים

. רעידות אדמה ונחשולי צונאמי

יבשה –גבול סגירה יבשה

היווצרות חגורת הרים

(התעבות הקרום היבשתי)

( גבול טרנספורם)גבול חילוף

העתקים הקיימים הן באוקיינוס והן

נפוצים לאורך הרכס המרכז . ביבשה

.יוצרים רעידות אדמה, אוקייני

Passive continental margin( פאסיביים)שולי יבשה סבילים

(turbidites,

graded

bedding)

(Microfossil Ooze)

Very thick sediments

sand

muds Carbonate

and silica

ooze High-angle Normal Faults

Of Divergent Margin (Initial Rifting)_

An active continental margin ( אקטיביים)שולי יבשה פעילים

יפן

פיליפינים איי מריאנה

תהום מריאנה

גואם

איי מריאנה

פיליפינים

תהום

מריאנה

יפן

גואם

'מ 10,911

מבט מקרוב

,(Don Walsh)

חלקה הגדול של הצוללת בנוי (. (Bathyscapheהצוללת שבה ירדו לתהום היא מסוג בתיסקף

ומשני מכלים המכילים בתוכם ( קל מהמים)ממצוף גדול המחולק לתאים ממולאים בבנזין

תא תצפית כדורי עם . שחרור חלקיקי הברזל אל תוך המים יגרום לעלית הצוללת. חלקיקי ברזל

.חלון שקוף מחובר אל תחתית המצוף

,אק פיקארד ודון וולש'ז

צוללים , בתוך תא התצפית

לתהום מריאנה ומגיעים

' מ 10,911לעומק

גרניט

בזלת

בזלת

הלוח האפריקני

אזור

פתיחה

אזור

פתיחה

אזור

פתיחה

שוליים

פסיביים

אזור

הפחתה

שוליים

פסיביים

בזלת

בזלת בזלת

Afri

a

גרניט

גרניט

?ולמה? איפה –רעידות אדמה

מחזור ווילסון

Wilson cycle

Global plate velocities and boundaries

תבנית הרצועות המגנטיות

באגפי הרכס המרכז אוקייני

וסימטריה גילית של הבזלות

משני צידי הרכס

חתך סכמטי ברכס המרכז

אוקיאני המראה את תהליך

התבקעות קרקעית האוקיאנוס

על ידי חדירת חומר חם מתוך

. האסתנוספרה

שינויים בכיוון השדה המגנטי של כדור הארץ

קוטביות הפוכה קוטביות נורמלית

Polarity of the Ocean Crust

אמריקה

צפונית

אמריקה

דרומית

אפריקה

אירופה אסיה

אוסטרליה

האוקיינוס

השקט

אמריקה

צפונית

אפריקה

אוקיינוס

ההודי

אנומליות מגנטיות חיוביות ושליליות

משני צידי הרכס המרכז אוקייני

1) Mid-ocean ridge topography with magma chamber below,

2) Magma rises and new ocean plate spreads away from ridge.

3) Magnetic stripes form in igneous rocks containing iron as they

move away from ridge.

Seafloor Spreading & Magnetic Striping

Plate Movement at Hot Spot

What Is the Driving

Mechanism of Plate

Tectonics? •Most geologists accept some type of

convective heat system

–as the basic cause

–of plate motion

In one possible model,

thermal convection cells

are restricted to the asthenosphere

What Is the Driving

Mechanism of Plate

Tectonics? •In a second model, the entire mantle is

involved in thermal convection. In both models,

spreading ridges mark the rising limbs of neighboring convection cells

trenches occur where the convection cells descend back into Earth’s interior

1928

Interior of Earth has sluggish convection

(transport of heat from core); hot stuff

rises, cool stuff sinks

New ocean crust injected into ocean floor

?)where(

Mechanism for Plate Movement

A diagram from 1928 that Holmes used to explain his

hypothesis (the top is the before picture of the

convection current rifting the continental block and the

bottom is the ocean that is created in between).

Arthur Holmes

Maurice Ewing

1947-1959 Mapping the seafloor

Very Old

Old

Older

New Newest

Vine-Matthews-Morley Hypothesis

Using Magnetometer

Discovered “Zebra stripes”

Indicating polar reversals

in seafloor and age distances

From mid Ocean Ridge

Mid ocean Ridge

Drummond Matthews Fred Vine

" 1963 "Magnetic Anomalies Over Ocean Ridges

Tuzo Wilson

1963 “A Possible Origin of the Hawaiian Islands”

1965 ”A New Class of Faults and their Bearing on Continental Drift ”

- Transform faults: opposite sense of movement than expected

- There are cracks in the continents similar to those on the ocean floor.

- The lithosphere is broken into separate sections called plates.

- Plates can carry both continents or parts of the ocean floor.

Transform Fault Boundary

Axis of the oceanic ridge is offset by transform (strike-slip) faults

which produce lateral displacement. Ridges and rifts indicate

movement.

Sea-Floor Spreading: Movement at ridges

טקטוניקת הלוחות באזורנו

לוח ערב נע שמאלה ביחס לסיני*

ים סוף הולך ומתרחב*

טאורוס נלחץ-אזור הרי הזגרוס*

Continental Divergent Margins

African Rift Valley

A

B

מיקומו של ים

המלח כחלק

מהשבר הסורי

אפריקאי

חתך גיאולוגי לעומק הבקע

B A

!מ"ק 13עומק הביקוע עד

A B

ים המלח הוא המקום הנמוך

ביותר בעולם

!מטר מתחת לפני הים 425גובהו היום

פיסות סלע של קרום אוקייני המורמים אל היבשה בסביבת אזורי : אופיוליטים

במרכז קפריסין נחשף חתך של אופיוליט ובו כל יחידות הסלע , בהרי הטרודוס. הפחתה

מבט מפורט מלמד שהקרום האוקיני החשוף כאופיוליטים . המוכרות מהחתך האוקיני

.בהרי הטרודוס מקביל לקרום אוקייני של ימת שולים ולא של רכס מרכז אוקיני

החלק התחתון כולל סלעי פרידוטיט העשיר במינרלים אוליבין ופירוקסן . א

חלקים . מ"ק 10השייכים למעטפת העליונה ונוצרים בעומק של יותר מ

גדולים של הפרידוטיט בקפריסין עברו החלפה הידרותרמלית והפכו

מקור המים הוא כנראה מי ים שחדרו לאורך העתקים (. אסבסט)לסרפנטין

. באזור הרכס המרכז אוקיני

( אסבסט)בקפריסין פעלו במאה הקודמת מחצבות גדולות של סרפנטין

בגלל המבנה , ואולם אלו נסגרו בעקבות הזיהוי של הסרפנטין כחומר מסוכן

.המחטני של הגבישים

:מעל הדייקים מצויה בזלת המופיעה בשלוש צורות עיקריות. ג

מ כאשר לבה זרמה "ק 4נוצרה בקרקעית האוקיאנוס בעומק - (pillow laba)בזלת כרים 1.

".שקטים"והתקררה בתנאים

וולקנית שנוצרה כאשר המגמה התקררה מהר מאוד ולעיתים במצב של זכוכת2.

התפוצצויות קטנות של המגמה

התגבש במעמקי האוליבין. מ"בקוטר של מספר מ אוליביןעשירה בגבישי פורפיריתבזלת 3.

.י לבה כחלק מהתפרצות וולקנית"האדמה והגיע לפני השטח ע

המגע בין הדייקים ללבת הכרים

העתק שמאלי עם פיתול שמאלי

העתק שמאלי עם פיתול שמאלי ים המלח

העתק ימני עם פיתול שמאלי

העתק ימני עם פיתול שמאלי הר החרמון