ΧΗΜ01 - Εισαγωγή στη Γεωλογία

Αλέξανδρος Χατζηπέτρος 4/3/2013

Εισαγωγή στη Γεωλογία 1

Εισαγωγή στη Γεωλογία

Χατζηπέτρος Αλέξανδρος

chatzipetros.weebly.com



Τι είναι η Γεωλογία;

chatzipetros.weebly.com 3

Η Γεωλογία είναι η επιστήμη που μελετά τη δομή, τη

σύσταση και τη λειτουργία του πλανήτη από τον πυρήνα

έως τον ανώτερο φλοιό (ακτίνα ≈6.371 km, όγκος

≈1,083x1012 km3).

Το σύνολο των γεωεπιστημών μελετά επιπλέον και την

ατμόσφαιρα της Γης (επιπλέον ≈120 km).

Υπάρχει και… η πλανητική γεωλογία!

22:35

Ιδιαιτερότητες

• 4Δ επιστήμη

• Περιγραφική

επιστήμη

• Πολύ μεγάλο

θεματικό εύρος

• Έλλειψη εμφανούς

πρακτικότητας

• Χώρος + χρόνος (πολύς!)

• Ποτέ δεν υπάρχουν δύο ίδιες

γεωλογικές εμφανίσεις

• Από το μικροσκοπικό στο

γιγαντιαίο και συνεισφορά

φυσικής, χημείας, βιολογίας,

κ.ά.

• Ουδέν ψευδέστερο! Απλά Απλά

κοιτάξτε γύρω σας.κοιτάξτε γύρω σας.

22:35 chatzipetros.weebly.com 4



Γη: ένας «ζωντανός» πλανήτης

Παγκόσμια σεισμικότητα (Μ>4) τις τελευταίες 2 εβδομάδες.

Σεισμικότητα στην Ελλάδα (Μ>3) τις τελευταίες 2 εβδομάδες.


Η ΓΕΩΛΟΓΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ

Συλλογή και επεξεργασία δεδομένων, σύνθεση, εφαρμογές




Η γεωλογική μέθοδος Ι

Παρατήρηση – συλλογή δεδομένων – δειγματοληψία.



4x4…




… συνήθως όμως 2x2!


Από τους πόλους…

…στη ζούγκλα



Η γεωλογική μέθοδος ΙΙ

Επεξεργασία δεδομένων.


Μέθοδοι επεξεργασίας

δεδομένων

• Αναλυτικές

• Υπολογιστικές

• Γραφικές




Η γεωλογική μέθοδος ΙΙΙ

Αποτελέσματα






Η γεωλογική μέθοδος IV

Σύνθεση





Η γεωλογική μέθοδος V

Εφαρμογές




Ενέργεια

Υδρογονάνθρακες.

Κοίτασμα Πρίνου, Θάσος.


Ενέργεια

Γαιάνθρακες.

Λιγνιτικό ορυχείο Αμυνταίου.




Ενέργεια

Υδροηλεκτρικά.

Φράγμα Καστρακίου.


Ενέργεια

Γεωθερμία.

Γεωθερμικό πεδίο Νισύρου.




Πρώτες ύλες

Μεταλλικά ορυκτά.

Μεταλλεία Στρατωνίου.



Βιομηχανικά ορυκτά.

Ορυχείο μπεντονίτη, Αγία Ειρήνη, Μήλος.





Αδρανή/διακοσμητικά υλικά.

Λατομείο μαρμάρου στο Ν. Καβάλας.


Υδατικός πλούτος

Ύδρευση/Άρδευση.

Ανόρυξη υδρευτικής γεώτρησης.




Υδατικός πλούτος

Διαχείριση υδατικών πόρων.

Χάρτης διαχειριστικών λεκανών υδατικού διαμερίσματος Θράκης.


Φυσικές καταστροφές

Σεισμοί.

Το Δημοτικό Σχολείο της Κνίδης μετά το σεισμό του 1995.





Ηφαίστεια.

Το ηφαίστειο της Σαντορίνης.



Κατολισθήσεις.

Η κατολίσθηση στα Τέμπη, 12/2009.




Τεχνικά έργα

Οδοποιία.

Σήραγγα Ανηλίου, Εγνατία Οδός.


Τεχνικά έργα

Αστικά έργα.

Μετρό Θεσσαλονίκης. Γεωτεχνική τομή από το σταθμό Ανάληψη έως το

σταθμό Βούλγαρη.




ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ

Από την Εποχή του Λίθου στους θεμελιωτές της Γεωλογίας


Εποχή του Λίθου

(2.000.000 – 3.000 π.Χ.)


Λίθινα εργαλεία από την Κρήτη (πριν από 130.000 έτη). Η

παλαιότερη χρήση λίθων ως εργαλεία πιστεύεται ότι έγινε

πριν από 1.900.000 έτη από τον Homo habilis (ευρήματα

στην Τανζανία).



Εποχή του Χαλκού

(3.000 – 1.100 π.Χ.)


Χάλκινα όπλα από την

Ιθάκη (σπήλαιο της

Χοιροσπηλιάς).

Ανάπτυξη πολιτισμού!

Εποχή του Σιδήρου

(1.100 – 300 π.Χ.)

• Θεμελίωση των θετικών

επιστημών

• Συστηματοποίηση

παρατηρήσεων

• Πρώτες προσπάθειες

ερμηνείας φυσικών

φαινομένων

• Ξενοφάνης ο

Κολοφώνιος

• Ηρόδοτος

• Αριστοτέλης

• Θεόφραστος




Ξενοφάνης ο Κολοφώνιος

(570 – 480 π.Χ.)• … ο δε Ξενοφάνης μίξιν της

γης προς την θάλασσαν γίνεσθαι δοκεί και τω χρόνω υπό του υγρού λύεσθαι… (περιοχές της ξηράς ήταν κάποτε θάλασσα)

• … και εν Συρακούσαις δε εν τοις λατομίαις λέγει ευρήσθαι τύπον ιχθύος και φυκων…

• … εν δε Πάρω τόπον δάφνης εν τω βάθει του λίθου…


Ηρόδοτος (480-420 π.Χ.)

• … την δε Θεσσαλίην λόγος εστί το παλαιόν είναι λίμνην…

• … δι΄ ου ρέει ο Πηνειός.. εστιγάρ σεισμού έργον, ως εμοίεφαίνετο είναι, η διάστασις των ορέων.

• Ο Ηρόδοτος μίλησε και για τη σταδιακή απόθεση ιζηματογενών υλικών στο δέλτα του Νείλου, όπου εμφατικά τονίζει ότι αυτή η διαδικασία γίνεται σε πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, χιλιάδων χρόνων.




Αριστοτέλης (384 – 322 π.Χ.)

• Θεμελιωτής της Επιστημονικής Μεθόδου (παρατήρηση –ερμηνεία).

• Εισήγαγε την έννοια του γεωλογικού χρόνου, λέγοντας ότι η Γη αλλάζει με αργό ρυθμό και οι αλλαγές αυτές δεν μπορεί να γίνουν ορατές στη διάρκεια ζωής ενός ανθρώπου.


Θεόφραστος

(372 – 287 π.Χ.)• Μαθητής του Αριστοτέλη

• Θεωρείται ο θεμελιωτής της Γεωλογίας με το έργο του «Περί Λίθων»

• Περιγράφει τα ορυκτά σε σχέση με τη συμπεριφορά τους όταν θερμαίνονται και τα κατατάσσει ανάλογα με τις ιδιότητές τους

• Περιγράφει διάφορα είδη μαρμάρων

• Αναφέρει τα απολιθώματα

• Παρατηρεί τον πυροηλεκτρισμό του τουρμαλίνη

• Αναφέρει τα μεταλλεία της Κύπρου και του Λαυρίου

• Ένα άλλο έργο του, το «Περί Μεταλλείων» έχει χαθεί.




Σημαντικοί ερευνητές

• Agricola (1494-1555)

• Descartes (1586-1650)

• Kircher (1601-1680)

• Steno (1638-1686)

• Hutton (1726-1797)

• Lyell (1797-1875)

• Darwin (1809-1882)

• Ταξινομεί ορυκτά και πετρώματα

• Θεωρεί ότι η Γη ήταν αρχικά ρευστή και

κατόπιν ψύχθηκε

• Εξηγεί τα ηφαίστεια ως οδούς εξόδου

του «εσωτερικού πυρός»

• Διατύπωσε τις αρχές της οριζοντιότητας

και της υπέρθεσης (ιστορική γεωλογία)

• Θεμελιωτής της σύγχρονης γεωλογικής

σκέψης

• Διατύπωσε την αρχή του

ομοιομορφισμού.

• Ξεκίνησε ως γεωλόγος και αργότερα

διαμόρφωσε τη θεωρία της εξέλιξης.


ΠΛΑΝΗΤΗΣ ΓΗ

Ηλιακό σύστημα και Γη




Το ηλιακό μας σύστημα

• Το ηλιακό μας σύστημα αποτελείται από τον Ήλιο(Sol), ένα κοινό αστέρι τύπου G, όμοια του οποίου υπάρχουν δισεκατομμύρια σε κάθε γαλαξία, από 8 βασικούς πλανήτες, μεταξύ των οποίων και η Γη, και από χιλιάδες μικρότερα σώματα (δορυφόροι πλανητών, αστεροειδείς και κομήτες). Ο Ήλιος αποτελεί το 99.85% της μάζας του Ηλιακού μας συστήματος.

• Υπάρχουν δύο βασικά είδη πλανητών, οι μικροί, πυκνοί και βραχώδεις πλανήτες (Ερμής, Αφροδίτη, Γη και Άρης) και οι γιγάντιοι, χαμηλής πυκνότητας πλανήτες (Δίας, Κρόνος, Ουρανός και Ποσειδώνας). Ο Δίας είναι ο μεγαλύτερος πλανήτης του Ηλιακού μας συστήματος, και αν είχε λίγο μεγαλύτερη μάζα θα είχε μετατραπεί και αυτός σε αστέρα, παράγοντας τεράστια ποσά ενέργειας από την σύντηξη ατόμων Υδρογόνου.





Κατανομή της ύλης στο ηλιακό

μας σύστημα

• Ήλιος: 99,85%

• Πλανήτες: 0,135%

• Κομήτες: 0,01% (;)

• Δορυφόροι: 0,00005%

• Αστεροειδείς: 0,0000002% (;)

• Διαπλανητικό υλικό: 0,0000002%

(;)


Περιστροφή του ηλιακού

συστήματος

• Το ηλιακό μας σύστημα απέχει

από το κέντρο του γαλαξία 25-

28.000 έτη φωτός.

• Περιστρέφεται γύρω από αυτό

με ταχύτητα 220 km/sec.

• Ολοκληρώνει μία περιστροφή

κάθε 226 εκ. έτη.





Κινήσεις του Ήλιου

• Ο Ήλιος περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του κατά μέσο όρο σε 27 ημέρες.

• Ο ρυθμός περιστροφής δεν είναι σταθερός, λόγω της σύστασής του. Είναι μεγαλύτερος στον ισημερινό και μικρότερος στους πόλους.

• Ο άξονας περιστροφής του έχει κλίση 7,25o.




Ο ηλιακός κύκλος


400 ΈΤΗ ΠΑΡΑΤΗΡΉΣΕΩΝ




Γη

• Ακτίνα (km): 6378

• Μάζα (kg): 5,97x1024

• Επιτάχυνση της βαρύτητας

(m/sec2): 9,81

• Μέση θερμοκρασία (oC): 15

• Μέση απόσταση από τον Ήλιο:

149,6 εκ. Km (αστρονομική μονάδα)

• Δορυφόροι: 1






Κινήσεις της Γης

• Περιφορά γύρω από τον Ήλιο.

• Περιστροφή γύρω από τον άξονά

της.

• Μετάπτωση του άξονά της.

• Κλόνηση του άξονά της.

• Ελεύθερη κλόνηση της Γης.




Περιφορά γύρω από τον

ήλιο

• Η περιφορά γύρω από τον Ήλιο

διαρκεί 365,2564 ημέρες.

• Η ταχύτητα περιφοράς είναι 30

km/sec (108.000 km/h).

• Η τροχιά περιφοράς της Γης είναι

σχεδόν κυκλική.


Περιστροφή γύρω από τον

άξονα

• Η περιστροφή γύρω από τον άξονα της Γης διαρκεί 23 ώρες, 56 λεπτά και 4,091 δευτερόλεπτα.

• Ο άξονας της Γης έχει κλίση 23,5ο

σε σχέση με την κάθετο στην τροχιά της (επίπεδο της εκλειπτικής).

• Η κλίση αυτή προκαλεί την αλλαγή των εποχών.





Η σηµερινή διαφορά του άξονα περιστροφής της Γης µε την κάθετο στο επίπεδο της εκλειπτικής είναι 23,5ο.

Η γωνία του άξονα περιστροφής της Γης δεν είναι σταθερή στο χρόνο, αλλά

παρουσιάζει διακυµάνσεις µε περίοδο 41.000 ετών.

Μετάπτωση του άξονα

• Ο άξονας περιστροφής της Γης

δεν παραμένει σταθερός στο

χρόνο, αλλά διαγράφει μία

κωνική επιφάνεια γύρω από τον

κάθετο άξονα στην εκλειπτική με

περίοδο 25.800 έτη.

• Οφείλεται στην έλξη που ασκούν

ο Ήλιος και η Σελήνη.








Κλόνηση του άξονα

• Εκτός από την περιστροφή (R) και τη μετάπτωση (P), παρατηρείται άλλη μία ταλάντωση, η οποία ονομάζεται κλόνηση (N) και διαρκεί κατά μέσο όρο 18,6 έτη.


Ελεύθερη κλόνηση

• Λόγω του ότι η Γη δεν είναι ομογενής,

ισότροπη και άκαμπτη, παρατηρούνται

και άλλες κινήσεις, μικρότερου μεγέθους.

• Η ελεύθερη κλόνηση (κίνηση Chandler)

είναι η ακανόνιστη μετατόπιση του άξονα

περιστροφής σε έναν κύκλο διαμέτρου 3

έως 15 μέτρων σε διάστημα περίπου 433

ημερών (περίοδος Chandler).

• Υπάρχουν και άλλοι τύποι κλονήσεων με

μικρότερη περίοδο.





Σελήνη

• Ακτίνα (km): 3476

• Μάζα (kg): 0,735x1024

• Επιτάχυνση της βαρύτητας

(m/sec2): 1,6

• Μέση θερμοκρασία (oC): -230

• Μέση απόσταση από τη Γη:

384.403 km




Κινήσεις της Σελήνης

• Περιφορά γύρω από τη Γη.

• Περιστροφή γύρω από τον άξονά

της.

• Οι δύο αυτές κινήσεις είναι

σύγχρονες, διαρκούν δηλαδή τον

ίδιο χρόνο.


Περιφορά γύρω από τη Γη

• Τροχιακή ταχύτητα: 1,022 km/sec.

• Διάρκεια περιφοράς: 27 ημέρες, 7 ώρες, 43,2 λεπτά.

• Πραγματοποιεί σύγχρονη περιφορά,λόγω της κυριαρχίας του βαρυτικούπεδίου της Γης (σύγχρονη περιφορά παρατηρείται σχεδόν σε όλους τους πλανητικούς δορυφόρους).

• Η περιφορά γίνεται σχεδόν παράλληλα με την εκλειπτική (5ο) και όχι με τον ισημερινό της Γης.








Συνδεόμενα φαινόμενα

• Εκλείψεις (ολικές ή μερικές)

– Ηλιακές

– Σεληνιακές

• Παλίρροιες


Παλίρροιες

• Παλίρροια ονομάζεται η ανύψωση και η πτώση της στάθμης της θάλασσας δύο φορές τη μέρα. Αυτό το φαινόμενο οφείλεται στην έλξη που ασκούν στην υδρόσφαιρα η Σελήνη και ο Ήλιος - η Σελήνη λόγω της μικρής απόστασης από τη Γη και ο Ήλιος λόγω της μεγάλης μάζας του.

• Η ανύψωση της στάθμης της θάλασσας λέγεται πλημμυρίδα, ενώ η πτώση της άμπωτη. Η περιστροφή της Σελήνης γύρω από τη Γη προκαλεί δύο πλημμυρίδες και δύο αμπώτιδες (ημιημερήσια παλίρροια),αφού η αμοιβαία έλξη είναι ισχυρότερη στην πλευρά της Γης που πλησιάζει περισσότερο τη Σελήνη. chatzipetros.weebly.com 70




Στοιχεία παλιρροιών

• Οι σεληνιακές παλίρροιες συμβαίνουν κάθε 12:24 ώρες.

• Οι ηλιακές παλίρροιες συμβαίνουν κάθε 12 ώρες.

• Εάν η Γη ήταν ακίνητη και δεν υπήρχαν ήπειροι, τα μέγιστα μεγέθη των παλιρροιών είναι:

– Σεληνιακές παλίρροιες: 54 cm.

– Ηλιακές παλίρροιες: 25 cm.

• Λόγω της μεταβαλλόμενης απόστασης από Σελήνη και Ήλιο, οι θεωρητικές τιμές μεταβάλλονται ±18% για τη Σελήνη και ±5% για τον Ήλιο.








Παλίρροιες

• Οι παλίρροιες είναι πιο έντονες σε

ακτές ωκεανών, λόγω του

μεγαλύτερου όγκου νερού που

μετακινείται.

• Σε κλειστές θάλασσες (π.χ.

Μεσόγειος), η χρονική υστέρηση

των παλιρροιών εξουδετερώνεται

από την πολύπλοκη μορφολογία

και το μικρό όγκο νερού.






Επίλογος

• Η Γη είναι ένας δυναμικός πλανήτης με συνεχή ιστορία 4,5 δις ετών.

• Η Γεωλογία πραγματεύεται ένα εξαιρετικά ευρύ και αλληλοεξαρτώμενο φάσμα φυσικών φαινομένων.

• Μελετά στατικά και δυναμικά φαινόμενα.

• Ο «γεωλογικός χρόνος» είναι σημαντικότατος παράγοντας.

• Έχει μεγάλες πρακτικές εφαρμογές.


Documents

ΧΗΜ01 - Εισαγωγή στη Γεωλογία