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 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
- 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 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
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 CO2
TERMALNI 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 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