geodynamika.doc

*Budowa wnętrza Ziemi

Skorupa ziemska- zewnętrzną powłoką Ziemi, podział: na skorupę kontynentalną i oceaniczną. Jej dolną granicą jest nieciągłość Moho, znajdująca się na głębokości około 50-60 km. Pomiędzy powierzchnią Ziemi a powierzchnią Moho znajduje się pow.Conrada, w niektórych rejonach Świata w ogóle nie występuje.

Płaszcz Ziemi- Sięga on do głębokości około 2900 km. Ciśnienie dolnej warstwy płaszcza wynosi ok. 140 GPa. Płaszcz zbudowany jest głownie z substancji bogatych w żelazo i magnez.

Płaszcz zewnętrzny

Płaszcz górny zbudowany jest z: chrom (Cr), żelazo (Fe), krzem (Si) i magnez (Mg) (tzw. crofesima). Średnia gęstość tej sfery wynosi 4,0 g/cm3. Górna część zewnętrznego płaszcza ma od 80 do 150 km głębokości. Jest to już warstwa o cechach plastycznych. To na niej porusza się skorupa ziemska i to w tej warstwie zachodzą wszystkie procesy tektoniczne.

Płaszcz wewnętrzny

Płaszcz dolny zbudowany jest z niklu (Ni), żelaza (Fe), krzemu (Si) i magnezu (Mg). Średnia gęstość płaszcza wewnętrznego waha się w granicach 5,0 - 6,6 g/cm3. W płaszczu Ziemi zachodzą ruchy konwekcyjne, polegające na powolnym przemieszczaniu się w górę plastycznych mas materii. Zjawisko to zachodzi pod wpływem ciepła.

Jądro Podział jądra ziemskiego obejmuje stałe jądro o promieniu ok. 1250 km i płynne jądro zewnętrzne sięgające promienia ok. 3500 km. Jądro wewnętrzne składa się głownie z żelaza z domieszką niklu. Jądro zewnętrzne otacza jądro wewnętrzne i składa się z ciekłego żelaza domieszkowanego ciekłym niklem i śladowymi ilościami pierwiastków lekkich.

Jądro zewnętrzne- na głębokości 5100 km; gęstość: 9,4-10,6 gm/cm3; temp.: 4500 stC; Prędkość fal poprzecznych: 8,0

Jądro wewnętrzne- na głębokości 6370 km; gęstość: 11,5-14,0 gm/cm3; temp.: 6100 stC; Prędkość fal poprzecznych: 10,4

WYRÓŻNIONE STREFY

Litosfera

Składa się ze skorupy ziemskiej i najwyższej stałej części płaszcza. Podzielona jest na wiele płyt, które wskutek sił tektonicznych poruszają się względem siebie. Litosfera dzieli się na siedem głównych oraz kilka mniejszych płyt. Płytami nazywane są cienkie, wystygłe, sztywne obiekty skalne unoszące się na powierzchni częściowo stopionej astenosfery. Wszystkie te płyty poruszają się względem siebie dzięki wewnętrznej konwekcji zachodzącej we wnętrzu Ziemi. Gęstość: 2,7-3,3 gm/cm3, temp.:do 700 stC, (SIAL-granitowa; SIMA-bazaltowa), prędkość fal poprzecznych: 6,8-7,6

Astenosfera

Jest znacznie miększa od litosfery. Pozwala to na pływanie płyt litosferycznych wskutek unoszenia się na powierzchni astenosfery. To w astenosferze właśnie oraz w dolnej części płaszcza ziemskiego występuje zjawisko konwekcji zachodzące we wnętrzu Ziemi. Zalega do głębokości: 70-120 km pod oceanami, 350 km pod kontynentami. Krążą w niej prądy konwekcyjne –ruch materii płaszcza. Magma krąży w komórkach zamkniętych, co związane jest ze zmianami temp. wraz z głębokością. Astenosfera ma właściwości półplastyczne. Zanurzone są w niej płyty litosfery i korzenie gór. Jest odpowiedzialna za zjawiska wulkaniczne, plutoniczne, ruchy poziome płyt, powstawanie gór, ruchy sejsmiczne (trzęsienia ziemi). Zachodzi w niej zjawisko izostazji – polega na zachowaniu równowagi płyt litosfery (jeśli w jednym miejscu dochodzi do zanurzenia płyty litosfery w plastycznej astenosferze np. na skutek obciążenia płyty lądolodem, to w innym miejscu jakaś płyta musi się wynurzyć aby równowaga była zachowana)

Mezosfera (płaszcz wewnętrzny)- 2400 km; gęstość: 3,8-4,7 gm/cm3; temp.: 2300 stC, Prędkość fal poprzecznych: 9,3-13,7

WIECHERTA-GUTENBERGA- powierzchnia nieciągłości 2900 km

BARYSFERA: jądra

*Izostazja - zjawisko, modele, skutki

a)zjawisko

Izostazja – równowaga pomiędzy różnymi wycinkami skorupy ziemskiej; dążenie do równowagi mas skalnych w litosferze. Na istnienie tej równowagi wskazuje rozkład anomalii grawimetrycznych: nad oceanami, mimo małej gęstości wód oceanicznych, stwierdza się tylko anomalie dodatnie, a na kontynentach, zwł. na obszarach górskich i wyżynnych — anomalie ujemne (mimo dodatkowego przyciągania mas skalnych leżących n.p.m.).

Bloki stosunkowo sztywnej i lekkiej litosfery "pływają" po plastycznej astenosferze – obciążone zanurzają się głębiej, odciążone unoszą się wyżej (np. Skandynawia po ustąpieniu lądolodu). Unoszenie/zanurzanie się płyt litosfery nazywamy pionowymi ruchami litosfery (ruchy izostatyczne). Mogą one np. doprowadzać do transgresji i regresji morskich.

Glaciizostazja - szczególny przypadek izostazji, w którym równowaga mas w skorupie ziemskiej zostaje zakłócona przez rozrost lądolodów. Obciążenie przez masy lodowe powoduje pogrążenie fragmentu skorupy, natomiast po stopieniu lodów przywrócenie równowagi dokonuje się przez wypiętrzenie. Powrót do równowagi jest zjawiskiem dość szybkim (w obszarach objętych ostatnim zlodowaceniem została ona osiągnięta po około 5 tys. lat), ale początkowo wypiętrzenie jest wolniejsze niż wzrost poziomu morza, stąd duże obszary lądowe ulegają krótkotrwałemu zatopieniu. Fakt późniejszego wydźwignięcia linii brzegowych i teras morskich, których wiek jest możliwy do określenia (datowania), umożliwia dość precyzyjne określenia tempa ruchów glaciizostatycznych.

Dobrym przykładem ilustrującym to zjawisko jest Islandia która stopniowo podnosi się od czasu stopnienia pokrywającego ją niegdyś lądolodu. Co potwierdza słuszność obecnie teraz ponoć stosowanej teorii Airy'ego według której łatwiej wyjaśnić powstawanie gór w obrębie obszarów kontynentalnych. Czyli krótko obciążenie lądolodem powoduje zanurzenie a odciążenie topniejącym i towarzyszące temu zerodowanie powierzchni skutkuje podniesieniem.’

b)modele

1)Według J.H. Pratta (1854) izostazja jest uwarunkowana róŜną gęstością poszczególnych bloków skorupy ziemskiej: pod kontynentami występuje materiał o mniejszej gęstości, niŜ pod dnem oceanicznym; na pewnej głębokości (zw. głębokością kompensacji) ciśnienie jest jednakowe zarówno pod kontynentem, jak i pod dnem oceanicznym.

2)Według G. Airy'ego (1855) poszczególne bloki skorupy ziemskiej zanurzone w materiale płaszcza Ziemi mają tę samą gęstość lecz różną grubość, przy czym im blok jest grubszy, tym głębiej jest  zanurzony. Odciążenie lub obciążenie części skorupy ziemskiej prowadzi do zaburzenia izostazji, a wskutek dążenia skorupy ziemskiej do osiągnięcia stanu równowagi powoduje pionowe ruchy skorupy ziemskiej (tzw. Ruchy izostatyczne)

c)skutki

-pionowe przemieszczanie się fragmentów litosfery

-zmiany linii brzegowej (transgresje i regresje morskie)

-zmiany bazy erozyjnej rzek itp.

*Tektonika płyt- model, przyczyny i skutki ich migracji, terminologia

a)skutki

-kształtowanie się łańcuchów górskich

-trzęsienia Ziemi, tsunami, wybuchy wulkanów

- zmiany linii brzegowej (transgresje i regresje morskie)

- rozchodzenie się płyt skutkuje oddalaniem się od siebie lądów oraz powiększaniem oceanów

- subdukcja: rowy oceaniczne

b)przyczyny

-POZIOMY RUCH PŁYT :

Poziomy ruch płyt jest możliwy dzięki plastycznym właściwościom astenosfery , a wywołany jest prądami konwekcyjnymi materii w płaszczu Ziemi.

Prądy konwekcyjne to powolne przepływy plastyczne materii skalnej i skalno - magmowej w płaszczu Ziemi , oparte na mechanizmie konwekcji. Materia płaszcza, ogrzana w głębi (przez ciepło z rozpadu promieniotwórczego lub pochodzące z jądra Ziemi), wznosi się w pewnych miejscach do podstawy skorupy ziemskiej lub litosfery, po czym rozpływa się

równolegle do jej powierzchni i ochłodziwszy się ponownie zstępuje w głąb zamykając komórkę konwekcyjną. W miejscu gdzie strumień ciepła dociera do litosfery następuje jej osłabienie i pęknięcie (tworzy się ryft). Poziomo skierowane odcinki prądów konwekcyjnych powodują odsuwanie się od siebie fragmentów litosfery tworzących płyty.

-PIONOWE RUCHY LITOSFERY:

Są wywołane dąŜeniem mas skalnych do zachowania równowagi grawitacyjnej (izostazji). Skały o większej gęstości równowaŜone są przez większą objętość skał o mniejszej gęstości. Zachwianie równowagi izostatycznej prowadzi do pionowych ruchów skorupy ziemskiej, wypiętrzających lub obniŜających w celu uzyskania równowagi. Utrzymanie równowagi izostatycznej jest moŜliwe dzięki plastycznym właściwościom astenosfery.

Płyty litosfery (płyty tektoniczne) - największe jednostki podziału litosfery. Płyty litosfery graniczą ze sobą wzdłuż stref o wzmożonej sejsmiczności, same zachowują dużą spójność i sztywność.

a)płyty litosfery kontynentalne - płyta litosfery przypadająca w całości lub niemal w całości na obszar bloku kontynentalnego, a zatem zbudowana z litosfery kontynentalnej, np. płyta arabska

b)płyta litosfery oceaniczna - płyta litosfery przypadająca w całości lub niemal w całości na obszar oceanu a zatem zbudowana z litosfery oceanicznej, np. płyta pacyficzna, płyta Nazca

o płyty litosfery mieszane - obejmuje zarówno litosferę kontynentalną jak i oceaniczną Płyty litosfery wykonują ruchy poziome i pionowe.

Dryf kontynentów to poziome zmiany położenia kontynentów względem siebie oraz względem biegunów. Płyty tektoniczne powoli przemieszczają się po płynnych warstwach górnego płaszcza. Ruch ten wywołany jest prądami konwekcyjnymi, które występują we wnętrzu Ziemi. Na stykach płyt tworzą się strefy subdukcji (kolizja płyt litosfery) i strefy ryftowe(rozchodzenie się płyt litosfery), którym zawsze towarzyszą zjawiska wulkaniczne i trzęsienia ziemi.

Strefa ryftowa. Najczęściej powstaje ona na dnie oceanu – tam litosfera jest cieńsza i łatwiej ulega rozrywaniu. Rzadziej zdarza się to na lądach – jednym z nielicznych przykładów może być Wielki Rów Afrykański. Poprzez ryfty z płaszcza Ziemi wydobywa się lawa (magma), tworząc nowe, młodsze skały. W ten sposób pod postacią grzbietów oceanicznych powstają strefy rozrostu dna morskiego. Rozchodzenie się płyt skutkuje oddalaniem się od siebie lądów oraz powiększaniem oceanów.

SUBDUKCJA – gdy dwie płyty litosfery zachodzą na siebie, jedna podsuwa się pod drugą, srefy subdukcji są jednym z rodzajów granic zbieŜnych (konwergentnych, kolizyjnych) płyt litosfery, moŜliwa jest subdukcja typu:

- płyta oceaniczna pod oceaniczną - srefę kolizji wyznacza głębokomorski rów oceaniczny.

W pewnej odległości od strefy powstaje orogen kolizyjny, w którym dochodzi do silnego sfałdowania osadów zdzieranych płyty oceanicznej, występuje intensywny wulkanizm oraz liczne trzęsienia ziemi

- płyta oceaniczna pod kontynentalną - subdukcja związana jest z wytworzeniem się łuków wyspowych i basenu marginalnego (załukowego), posiadający skorupę oceaniczną. Strefę kolizji podobnie jak w typie andyjskim wyznacza rów oceaniczny. Tak samo obszar ten  harakteryzuje się duŜą aktywnością wulkaniczną i sejsmiczną. Strefa kolizji jest oddalona od kontynentu - za łukiem wysp, który jest zbudowany wyłącznie ze skał wulkanicznych, lub jak w przypadku Japonii jest  oderwanym fragmentem kontynentu azjatyckiego, znajduje się strefa rozciągania, zbudowana wyłącznie ze skorupy oceanicznej.

- płyta kontynentalna pod kontyne...