Teorie vzniku ZeměZemské vrstvy (kůra, plášť, jádro)

Oceány a kontinenty, teorie kontinentálního riftu

Geologie Geo + logos (slovo)

1) Všeobecná geologie - Strukturní (složení a stavba zemské kůry)- Dynamická (příčiny a původ jevů, endogenní a

exogenní jevy)

2) Historická (vznik Země a změny v čase)

Pomocné vědy geologické - Hydrogeologie - Inženýrská geologie - Geofyzika - Ložisková geologie - Petrologie - Mineralogie - Paleontologie - Strukturní geologie - Sanační geologie

- Geochemie

Dějiny geologie

Starověk - Babylon - Řecko – Pythagoras (Země jako koule), Aristoteles (pohyb

souší)

Středověk – Leonardo da Vinci (význam zkamenělin)

Katastrofismus – Cuvier (1820)

Moderní geologie – přelom 18./19. stoletíJames Hutton - plutonismus (oheň v nitru)

- v minulosti platily stejné přírodní zákony jako dnes

- eroze, sedimentace, vrásnění, zvedání kontinentůWilliam Smith – stratigrafieJean Baptiste de Lamarck – palentologie (odmítl katastrofismus)

Vznik Země

Laplaceova nebulární teorie (nebula – mlhovina)

- sluneční soustava se formovala celá ve stejném čase z horké mlhoviny

(H, He, malý obsah těžších prvků) cca před pěti miliardami let

- zpočátku pomalá rotace se zvyšovala postupným chladnutím a smršťováním

- mlhovina nabývala tvaru disku s koncentrací hmoty v rovníkové rovině, většina částí se gravitací koncentrovala ve středu – Protoslunce

- relativně rychle po vzniku Protoslunce se zvýšila teplota – substance s vysokým bodem tání kondenzovaly do malých jader o velikosti pískových zrn. Nejdříve tuhly prvky jako Fe, Ni, následně tuhly prvky, z nichž jsou složeny horniny. Kolizemi jader v období milionů let mohly pak vzniknout celé protoplanety

- měsíce a další tělesa sluneční soustavy vznikaly obdobně

- v důsledku akumulace hmoty došlo k projasnění sluneční soustavy, což umožnilo růst teploty povrchu vnitřních planet. Důsledkem je rozdílné složení atmosfér malých (teplejších) a velkých (studenějších) planet

Zemské vrstvy – stavba Země

Země – sféroid (rotační elipsoid). Geoid.

Po vzniku Země rozpad radioaktivních materiálů společně s teplem

vzniklým v důsledku kinetické energie nárazů součástí zapříčinil vznik

taveniny. Těžší prvky, jako Fe Mn se nahromadily v zemském nitru,

lehčí prvky se diferenciovaly na povrchu. Tato segregace prvků stále

Probíhá (mnohem menší intenzita). Důsledkem diferenciace je

nehomogenita zemského nitra.

Zemské vrstvy (sféry):

• Jádro• Plášť• Kůra

Země

1. Jádro (Core)

Vnitřní jádro – poloměr 1216 km, tuhé, bohaté Fe, Ni

Vnější jádro – poloměr 2270, rozžhavená vrstva bohatá na kovy

2. Plášť (Mantle)

Poloměr 2885, pevná, kamenná vrstva

Astenosféra – horká, poměrně tenká vrtsva pláště v hloubce 100 až 700 km

za daných podmínek schopná pomalu téci

Litosféra (horninový obal) – svrchní část pláště a zemská kůra. Tuhá a chladná

Mesosféra – zbytek pláště

Od kůry oddělena Mohorovičičovou plochou diskontinuity (MOHO)

3. Kůra (Crust)Pevninská – mocnost 40 km, granitová, menší hustota (2,7 g / cm3)

Oceánská – mocnost 5 km, bazaltová, větší hustota (3,0 g / cm3)

Conradova plocha diskoninuity – odděluje granitovou a bazaltovou vrstvu

Atmosféra - vznikla únikem velkého množství plynů ze zemského nitra (sopky)

- chrání před teplem a kosmickým zářením

Hydrosféra – oceány, moře, řeky, jezera, ledovce, mračna

Oceán na sebe váže 97 % veškeré vody, zaujímá 71 % povrchu. Pokud hranicí

kontinentu a oceánu by byl kontinentální svah zaujímal by oceán 60 % povrchu

Země.

Rozsah kontinentálního šelfu se mění v periodách – v poslední době ledové

byla úroveň oceánu o 150 m níže.

Průměrná výška kontinentů činí 840 m n.m., průměrná hloubka oceánů je 3800

m p.m., tzn., že kontinenty leží v průměru 4600 m nad mořským dnem.

Elevace zemské kůry je do značné míry odrazem hustoty - kontinentální bloky

(větší mocnost) s menší hustotou se vznášejí v astenosféře výše než těžší a

a méně mocné desky v prostoru oceánů.

Horninový cyklus

Horninový cyklus – proces, ve kterém se jeden horninový typ mění v jiný.

Základní cyklus:A) Magma stoupá do vnějšího pláště nebo kůry, chladne, krystalizuje na povrchu

Země nebo pod povrchem. Vzniká vyvřelá hornina.

B) Na povrchu jsou vyvřeliny vystaveny zvětrávání (desintegrace a rozložení hornin) a vlivem gravitace a erozivních činitelů (voda, ledovce, vítr) vzniká sediment, ze kterého se postupně lithifikací stává sedimentární hornina.

C) Jestliže se sedimentární hornina dostane do prostoru zvýšených tlaků a teplot (intruze magmatu) vznikne metamorfovaná hornina.

D) Působením extrémně vysokých teplot a tlaků se metamorfity mohou roztavit za vzniku vyvřelých hornin.

Alternativní cyklus:A) Vyvřelé horniny zůstávají v hloubce, kde mohou být později vystaveny tlaku a

teplotě – přeměna vyvřelých hornin na metamorfované.

B) Metamorfity a sedimenty mohou být vyzdviženy a vystaveny erozi a zvětrávání

C) Vznik sedimentárních hornin.

Horninový cyklus - digram

Legenda

1 = magma

2 = krystalizace

3 = vyvřelá hornina

4 = eroze

5 = sedimentace

6 = zpevnění sedimentů

7 = metamorfismus

8 = metamorfity

9 = tavenina

Teorie kontinentálního driftu – A. Vegener

Země je dynamická planeta. Kontinenty se přemistňují. Podle tohoto modelu je

vnější obal Země rozlámán do několika desek, které se pohybují, mění tvar i

velikost.Hlavní desky: North American, South American, Pacific, Eurasie, Australian, African,

Antarctic plates

Střední desky: Carribean, Nazca, Philippine,Arabien, Cocos, Scotia Plates

Dále existuje více než 10 malých litosférických desek. Desky nejsou zcela

konformní s kontinenty. Rychlost pohybu desek činí v průměru cca 5 cm/rok.

Teorie kontinentálního riftu je opřena o důkazy:

- Podobnost tvarů okrajů kontinentů (kont. šelfu) – Afrika a Jižní Amerika

- Shoda fosilií (mesosaurus)

- Obdobné horninové typy a stáří hornin

- Navazující pásy hor superkontinetnu – Apalačské hory – New Foundland – Grónsko – Severní Evropa

- Paleoklimatické důkazy - ledovcové usazeniny ve stejné stratigrafické pozici v Africe, Jižní Americe, Indii, Austrálii

- tropické bažiny koncem prvohor v USA, Evropě, Sibiři

- Paleomagnetismus: minerál magnesit si uchovává orientaci magnetismu z doby vzniku (normální a reversní magnetismus)

Putování severního pólu z Hawaje přes Sibiř do dnešní pozice

Pohyb litosférických desek je způsoben nerovnoměrnou distribucí tepla z nitra Země.

Horký materiál v plášti pomalu proudí vzhůru a slouží jako část vnitřního cirkulačního

systému. Souběžně chladnější, hustší části litosfér sestupují do pláště a uvádějí zemský

tuhý vnější plášť v pohyb. Pohyb litosférických desek vyvolává zemětřesení, vulkanickou

činnost a deformace horninových masivů v kontinentálním měřítku.

Hranice litosférických desek – zde se dějí hlavní interakce mezi jednotlivými deskami.

Tři typy hranic vymezené dle relativního pohybu:

1. divergentní (rozbíhavé) – desky se pohybují od sebe jako důsledek výronu materiálu z pláště v oblasti oceánského dna

2. konvergentní (sbíhavé) – desky se pohybují k sobě jako důsledek zanořování oceánské litosféry do pláště

3. transformní – desky se navzájem pohybují bez produkce nebo destrukce litosféry

1. Divergentní hranice

Jak se desky oddalují, je prostor okamžitě zaplněn roztavenou horninou

vystupující z astenosféry. Chladnoucí materiál produkuje nové oceánské dno.

Midatlantic Ridge – dno atlantiku se vytvořilo za 160 milionů let. Rychlost

rozpínání kolísá od 2,5 cm/rok (severní Atlantik) po 20 cm/rok (východní

Pacifik). Nebylo zjištěno oceánské dno starší 180 mil. let. Podél divergentních

hranic je mořské dno vyzdviženo (hřbety) - je horké a lehčí než chladné

horniny. Nová litosféra je formována podél hřbetů a dále je přemisťována

ze zóny vyzdvižení od os hřbetů. Hmoty tím chladnou a zvyšují hustotu. Větší

hloubky proto existují ve větších vzdálenostech od hřbetů.

Obr. Rozpínání

oceánského dna

2. Konvergentní hranice

Nově vytvořená litosféra je kompenzována zanořováním do pláště podél

konvergentních hranic. Jak se dvě desky přibližují, hrana jedné je ohnuta pod

druhou. Okraje litologických desek, kde dochází k zanořování se nazývá

subdukční zóna (oceánské příkopy) – prostředí s vysokým tlakem a teplotou.

Na kontaktu s astenosférou dochází k natavení – úlomky stoupají opětovně

vzhůru – vulkanismus.

Hranice litosférických desek – zde se dějí hlavní interakce mezi jednotlivými deskami.

Tři typy hranic vymezené dle prostředí relativního pohybu:

1. oceán – kontinent 2. oceán – oceán 3. kontinent - kontinent

Příklady konvergentních hranic:

1. Oceán – kontinent: západní okraj jižní Ameriky (Nazca Plate). Andy. Severní Amerika - Sierra Nevada. Mořská deska s větší hustotou se vždy zanořuje pod pevninskou. Aktivní zóna – sopky.

2. Oceán – oceán: vulkanické ostrovy – Pacifik (Aleuty). Vulkanický oblouk vzniká ve vzdálenosti až stovek km od oceánského příkopu.

3. Kontinent – kontinent: kolize dvou pevninských desek – Himalaje, Alpy. Vzhledem k menší hustotě kontinentální kůry nedochází k subdukci. Zemětřesení.

3. Transformní zlom

Nedochází k subdukci ani k vynořování nové kůry. Horizontální pohyby.

Většinou se jedná o pohyby vázané na prostředí mořských hřbetů, jsou

však i pevninské (San Andreas Fault v Kalifornii, kde se Pacifická deska

pohybuje vůči severoamerické).

Obr. Transfom fault

Vývoj kontinentů

Rozpad superkontinentu Pangea započal před cca 200 mil. let. Rozpad

zahájil vznik dvou riftů (trias). Jeden mezi Severní Amerikou, Evropou a

Afrikou, druhý mezi východem Afriky a Austrálií, Indií a Antarktidou. Celá

riftová struktura má tvar písmene Y. Pohybem rozdělených částí

superkontinentu vznikly dva kontinenty – severní Laurasia a jižní Gondwana,

které bylyodděleny mořem Tethys (dnešní středozemní moře).

V období křídy došlo k rozpadu jižní Gondwany na Jižní Ameriku, Afriku, Indii a

společný kontinent Australie – Antarktida.

K rozdělení severní Laurasie na Evropu a Severní Ameriku došlo v terciéru.

Trias (200 mil.) Křída (65 mil.)

Jura (145 mil.) Neogen (23 mil.)