Geologia – nauka zajmująca się budową i dziejami Ziemi i procesami zachodzącymi w skorupie ziemskiej i jej skutkami.
Podział geologii: - Podstawowa: - historyczna, - regionalna, - dynamiczna,- Inżynierska (stosowana).
Geologia stosowana – obejmuje geologię inżynierską, hydrogeologię, geofizykę, geologię złóż, geologię kopalnianą i geotechnikę.
Aktualizm geologiczny – zasada geologiczna przyjmująca, że czynniki fizyczne i chemiczne oddziałujące na Ziemię i na skorupę ziemską, a zatem także procesy fizyczne i chemiczne, były w przeszłości podobne do dzisiejszych, co pozwala na podstawie współczesnych obserwacji określić przebieg danych procesów geologicznych.
Gwiazda – ciało niebieskie będące skupiskiem związanej grawitacyjnie materii, w której zachodzą reakcje syntezy jądrowej. Wyzwolona w ten sposób energia jest emitowana jako promieniowanie elektromagnetyczne szczególnie w postaci światła widzialnego. Gwiazdy mają kształt zbliżony do kuli i zbudowane są głównie z wodoru i helu.
Planeta – obiekt astronomiczny okrążający gwiazdę lub jej pozostałości. Nie przeprowadza reakcji termojądrowej w swoim wnętrzu. Jest wystarczająco duża, by osiągnąć prawie okrągły kształt. W odróżnieniu od gwiazd świecących własnym światłem, planety świecą światłem odbitym. Planetą jest ciało niebieskie, które:- znajduje się na orbicie wokół Słońca,- posiada wystarczającą masę, by własną grawitacją pokonać siły ciała sztywnego tak, aby wytworzyć kształt odpowiadający równowadze hydrostatycznej – prawie kulisty,- oczyściło sąsiedztwo swojej orbity z innych większych obiektów.
Podział planet:- zewnętrzne - wewnętrzne,
Planeta karłowata – obiekt, który nie spełnia warunku oczyszczenia swojej orbity z innych większych obiektów i który nie jest księżycem.
Ziemia – dokładne pomiary wykazały, że nie jest idealną kulą, lecz jest spłaszczona na biegunach. Określa się to jako elipsę obrotową. W rzeczywistości Ziemia ma kształt nieregularny, podobny nieco do kuli spłaszczonej na biegunach, które jest wynikiem ruchu obrotowego Ziemi wokół własnej osi.
Geoida – słowo najlepiej opisujące kształt Ziemi. Nieregularna bryła, której nie da się opisać jako elipsoidy obrotowej. Promień równikowy różni się w kilku miejscach nawet do 200 km, a półkula południowa jest bardziej spłaszczona niż północna.
Geoida – definicja ogólna – nieregularna bryła, wyznaczana przez średni poziom wód oceanicznych przedłużony pod lądami. Geoida jest w każdym miejscu prostopadła do pionu.
Objętość Ziemi – 1083 mld km3
Promień biegunowy Ziemi – 6356 km,
Promień równikowy Ziemi – 6378 km,
Średni promień Ziemi – 6371 km,
Spłaszczenie biegunowe Ziemi – ok. 21 km,
Obwód równika Ziemi – ok. 40076 km,
Długość południka Ziemi – 20004 km,
Powierzchnia Ziemi – ok. 510 mln km2,
Masa Ziemi – 5,973 x 10 do 24 kg,
Dlaczego Ziemia nie jest elipsą obrotową? – ponieważ promienie biegunowe nie są sobie równe – ok. 200k m różnicy. Ziemia jest elipsą trójosiową.
Udział głównych pierwiastków w skorupie ziemskiej:- tlen (O) – 45%,- krzem (Si) – 27%,- glin (Al.) – 8,2%,- żelazo (Fe) – 6,1%,- wapń (Ca) – 4,6%,- sód (Na) – 2,3%,- magnez (Mg) – 2,7%,
Skład chemiczny atmosfery:- azot 78%,- tlen 21%,- argon 1%,- CO2, Neon, Hel, Krypton, Ksenon, Wodór, Ozon – 0,04%,
Sfery Ziemi:- atmosfera, - litosfera,- hydrosfera,- biosfera,- antroposfera,
Przestrzeń kosmiczna – wysoka próżnia nie osiągalna w warunkach laboratoryjnych, nie rozchodzą się w niej fale dźwiękowe.
Budowa atmosfery:
Egzosfera – 500 km – zanika obecność powietrza,
Termosfera – 85 – 500 km – (100 km umowna granica kosmosu), przestają rozchodzić się fale dźwiękowe, temperatura wzrasta wraz z wysokością, składa się z jonosfery (zorze polarne) i egzosfery (temperatura rośnie do 1000 st. C, przechodzi w przestrzeń kosmiczną).
Mezosfera – 50 – 85 km – spadek temperatury do -70 st. C wraz z wysokością, zmiana koloru nieba, pojawiają się gwiazdy,
Stratopauza – warstwa przejściowa pomiędzy stratosferą a mezosferą, temperatura w niej to ok. 0 st. C.
Stratosfera – 12 – 50 km – powietrze się rozrzedza, ciśnienie maleje, w górnej sferze znajduje się ozonosfera, gdzie temperatura wzrasta do ok. 0 st. C.
Tropopauza – warstwa około 1 km, tworzy sferę przejściową między troposferą a stratosferą, Jej położenie zależy od pory roku, latem znajduje się wyżej.
Troposfera – najniższa warstwa do 12 km – najgęstsza z warstw i najcieńsza. Skupia ponad połowę powietrza atmosferycznego oraz całą parę wodną, zachodzą procesy kształtujące pogodę i klimat Ziemi. Na biegunach do 8km, na równiku do 18 km, wraz ze wzrostem wysokości, spada temperatura.
Pole grawitacyjne – opiera się na prawie powszechnego ciążenia Newtona. Na wszystkie ciała znajdujące się na powierzchni Ziemi działa siła przyciągania ziemskiego skierowana ku środkowi Ziemi i siła odśrodkowa skierowana na zewnątrz od osi obrotu Ziemi. Wypadkową obu sił jest ciężar ciała. Na biegunach wartość siły odśrodkowej maleje do zera. Ciężar ciała zależy od szerokości geograficznej, najmniejszy na równiku, największy na biegunach.
Atmosfera – gazowa powłoka otaczająca planetę, składa się z mieszaniny gazów, zwanych powietrzem. Ma złożoną budowę, składa się z wielu sfer o zróżnicowanej temperaturze, składzie chemicznym i stopniu jonizacji cząstek. W najniższej warstwie atmosfery – troposferze zachodzą wszystkie zjawiska pogodowe oraz cały obieg wody w przyrodzie. Występuje w niej para wodna, która skraplając się tworzy chmury.
Hydrosfera – wodna powłoka ziemi, składa się z ogółu wód na Ziemi – wód podziemnych, powierzchniowych (rzeki, jeziora, morza, oceany, lodowce, para wodna). Dzieli się na oceanosferę i wody na lądach. Jej zasoby wodne to ok. 1,4 mld km3, w większości wody słone (97,5%) a reszta wody słodkie (2,5%).
Litosfera – zewnętrzna powłoka Ziemi, obejmująca skorupę ziemską i górną część płaszcza ziemi. Miąższość ziemi dochodzi do 70 – 80 km, a jej temperatura do 700 st. C. Dzieli się na litosferę kontynentalną (grubość 70 – 80km) i oceaniczną (grubość 5 – 12km).
Biosfera – strefa kuli ziemskiej zamieszkana przez organizmy żywe, gdzie odbywają się procesy ekologiczne. Obejmuje powietrze, ląd i wodę.
Pole magnetyczne – występuje naturalnie wokół Ziemi. Odpowiada ono w przybliżeniu polu dipola magnetycznego z jednym biegunem magnetycznym w pobliżu geograficznego bieguna północnego i z drugim biegunem magnetycznym w pobliżu bieguna południowego. Własności magnetyczne Ziemi wynikają z jej wewnętrznej budowy. Źródłem magnetyzmu są prądy w stopionym jądrze Ziemi.
Anomalia grawimetryczna – różnica pomiędzy rzeczywistą, występującą na danym terenie siłą ciężkości a jej wartością teoretyczną. Wywołana jest nierównomiernym rozmieszczeniem mas skalnych we wnętrzu Ziemi i na jej powierzchni. Anomalia pozwala wykryć we wnętrzu Ziemi złoża lekkich lub ciężkich minerałów.
Ciepło Ziemi –
Płaszcz Ziemi – warstwa o grubości ok. 2900 km, leżąca pomiędzy skorupą a jądrem Ziemi. Składa się z ok. 70% objętości skał ziemskich. Płaszcz spełnia kluczową rolę w procesach uwalniania energii z wnętrza Ziemi.
Jądro Ziemi – wewnętrzna część kuli ziemskiej, Składa się z trzech części: jądra wewnętrznego (NIFE), sfery przejściowej (nieciągłość Lehmann’a) i jądra zewnętrznego (NIFESIMA). Jądro zewnętrzne ma grubość ok. 2800 km, jest płynne o temperaturze ok. 4000 – 5000 st. C. Jądro wewnętrzne jest stałe, ma dużą gęstość.
Nieciągłość Moho – granica pomiędzy skorupą i płaszczem Ziemi. Warstwa przejściowa o grubości kilkuset kilometrów. Leży na różnych głębokościach, pod oceanami ok. 5 – 8 km, pod kontynentami ok. 35 km. Na tych głębokościach następuje zmiana prędkości rozchodzenia się fal sejsmicznych.
Ruchy Ziemi:Ruch obiegowy – ruch wokół Słońca, w kierunku przeciwnym do wskazówek zegara. Jednostajny po orbicie w kształcie elipsy. Pełen obieg trwa 365 dni 5 godzin i 49 minut. Ruch obrotowy – ruch Ziemi wokół własnej osi w kierunku przeciwnym do wskazówek zegara. Pełny obrót trwa 23 godziny, 56 minut i 4 sekundy. Następuje zmiana dnia i nocy. Pozorny ruch sklepienia niebieskiego.Ruch precesyjny – polega na ruchu osi obrotu Ziemi, która w ciągu 25700 lat (rok Platona) zakreśla powierzchnie boczną stożka.
Deklinacja – kąt poziomy w danym miejscu na powierzchni Ziemi pomiędzy południkiem magnetycznym a geograficznym. Kąt ten podaje się ze znakiem ujemnym, gdy odchylenie kierunku północy magnetycznej od geograficznej ku zachodowi, a ze znakiem dodatnim, gdy odchylenie to jest ku wschodowi.
Inklinacja – nachylenie magnetyczne, jest kątem zawartym pomiędzy wektorem natężenia ziemskiego pola magnetycznego a horyzontem.
Stopień geotermiczny – głębokość, na której temperatura wzrasta o 1 st. C w stosunku do punktu początkowego. Niewielka wartość stopnia geotermicznego wskazuje, że temperatura w głąb Ziemi wzrasta szybko. Na wielkość stopnia wpływa budowa geologiczna, procesy chemiczne, bliskość zjawisk wulkanicznych, obecność wód głębinowych.
Gradient geotermiczny – opisuje zmiany temperatury Ziemi wraz z głębokością. Wartość współczynnika określa przyrost temperatury na jednostkę przyrostu głębokości wewnątrz Ziemi, poniżej strefy termicznie neutralnej. Jest to odwrotność stopnia geotermicznego. Zjawisko zmiany temperatury wynika z występowania przepływu ciepła z wnętrza Ziemi na powierzchnie.
Perydotyty – ultrazasadowe skały głębinowe. Zawierają mniej niż 45% krzemionki. Składają się głównie z mineralnego ołowiu, piroksenów i innych minerałów. Uważa się ze z perydotytu zbudowany jest górny płaszcz Ziemi.
Prądy konwekcyjne – według teorii wędrówki płyt tektonicznych są to przepływy plastycznej materii skalnej w płaszczu Ziemi. Są one powolne – osiągają prędkość kilku centymetrów na rok. Zasada działania: materia płaszcza jest ogrzewana w głębi a następnie wznosi się w pewnych miejscach do podstawy skorupy ziemskiej lub litosfery. Następnie rozpływa się równolegle do jej powierzchni i ochładza się, przez co zaczyna wędrować w głąb, zamykając w ten sposób obieg.
Skorupa kontynentalna – odmiana skorupy ziemskiej, kontynenty zbudowane są z grubej warstwy lekkich skał, które tworzą kontynenty. Cechy skorupy kontynentalnej: lekkość (2,7 g/cm3), grubość (ok. 40 km), wiek (ok.4mld lat), dolna granica to nieciągłość MOHO.
Skorupa oceaniczna – odmiana skorupy ziemskiej, stanowi ok. 60% powierzchni Ziemi. Jest cienka (ok. 7km), młoda (ok. 200 mln lat) i gęsta (3g/cm3). Dno każdego oceanu składa się ze skorupy oceanicznej. Skorupa oceaniczna jest stale tworzona w granicach rozbieżnych płyt tektonicznych z zastygającej magmy, oraz niszczona w strefach subdukcji.
Fale sejsmiczne – fale sprężyste rozchodzące się w Ziemi, powstałe wskutek trzęsień ziemi, wywołane przez eksplozję materiałów wybuchowych lub powodowane działalnością górniczą.
Rodzaje fal sejsmicznych:Fale sejsmiczne podłużne (P) – najszybsze z fal (5,4 km/s), które najwcześniej docierają do epicentrum, drgają w kierunku równoległym do kierunku rozchodzenia się fal, powodują ściskanie i rozciąganie skał, przez które przechodzą, mogą przenosić się również w płynach. Fale sejsmiczne poprzeczne (S) – około dwukrotnie wolniejsze od podłużnych fal (3,3 km/s), wywołują drgania w płaszczyźnie pionowej lub poziomej, w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fal, mogą przemieszczać się tylko w skałach,Fale sejsmiczne powierzchniowe (L) – rozchodzą się po powierzchni Ziemi, od epicentrum trzęsienia, są najbardziej katastrofalne w skutkach.
Subdukcja – proces polegający na wciąganiu lub wypychaniu jednej płyty litosferycznej pod drugą. Strefy subdukcji są jednym z rodzajów granic zbliżeniowych płyt litosfery.
Spreading – proces rozrastania się dna oceanicznego w rejonie grzbietu śródoceanicznego.
Morze marginalne – akwen w pobliżu kontynentu, odcięty od otwartego oceanu łukiem wyspowym, wypełnianym osadami morskimi i lądowymi (Morze Karaibskie, Morze Japońskie).
Rów oceaniczny – silne, wydłużone obniżenie dna oceanu o głębokości ponad 6 km, czyli poniżej średniej poziomu dna basenów oceanicznych.
Teoria płyt tektonicznych:Jej założeniem jest występowanie w strukturze ziemi kilkunastu płyt litosferycznych, o odrębnej strukturze i kształcie, niepołączonych ze sobą, oddzielonych obszarami o znacznej aktywności sejsmicznej i wulkanicznej. Te ogromne połacie skalne są ruchomo zatopione w znajdującej się poniżej płynnej astenosferze, mogą zmieniać swoje położenie dzięki jej ruchom i przepływom. Jest ich prawie 20 - o ogromnej wielkości liczące 9 sztuk oraz około 15 o małej powierzchni. Właśnie ruch kontynentów uwarunkowany jest położeniem na owych ruchomych płytach.
Ruchy tektoniczne - wielkoskalowe ruchy skorupy ziemskiej wywoływane przez procesy zachodzące we wnętrzu Ziemi, powodujące powstawanie deformacji tektonicznych. Ze względu na szybkość ich przebiegu wyróżnia się: powolne, wyłącznie pionowe (wznoszące) ruchy epejrogeniczne (epejrogeneza) oraz jednocześnie skierowane poziomo i pionowo, szybsze ruchy orogeniczne (orogeneza).
Deformacje tektoniczne - zaburzenia w pierwotnym ułożeniu warstw skalnych powstające pod wpływem działania ruchów tektonicznych. Ze względu na wygląd zaburzeń wyróżnia się deformacje: ciągłe - powstałe bez przerwania ciągłości danej warstwy skalnej, polegające tylko na jej ugięciu (np. w formie fałdu, fleksury, nasunięcia lub płaszczowiny), oraz nieciągłe - kiedy następuje przerwanie ciągłości danej warstwy skalnej, czyli jej rozerwanie i przemieszczenie (np. przez powstanie uskoku).
Epejrogeneza - powolne ruchy wynoszące lub zanurzające w głąb litosfery znaczne fragmenty skorupy ziemskiej. Ruchom tego typu nie towarzyszą deformacje ani fałdowania warstw skalnych.
Orogeneza - wielkoskalowe ruchy skorupy ziemskiej prowadzące do powstania gór, stanowiące część cyklu orogenicznego. W efekcie orogenezy następuje sfałdowanie osadów w obrębie geosynklin oraz ich wypiętrzenie w postaci łańcuchów gór fałdowych, czemu towarzyszą powszechnie procesy magmatyzmu i metamorfizmu. Na "usztywnionych", nie podlegających fałdowaniu fragmentach skorupy ziemskiej (tzw. kratonach) orogeneza powoduje powstawanie pionowych przemieszczeń, wzdłuż linii uskoków, tworzących często góry zrębowe.
Płyty tektoniczne na Ziemi:- większe: - płyta pacyficzna, - płyta północnoamerykańska, - płyta południowoamerykańska, - płyta euroazjatycka, - płyta afrykańska, - płyta indoaustralijska (płyta australijska, płyta indyjska), - płyta antarktyczna, - płyta Nazca,- mniejsze: - płyta Juan de Fuca, - płyta karaibska, - płyta kokosowa, - płyta Scotia, - płyta helleńska, - płyta arabska, - płyta irańska, - płyta filipińska, - płyta birmańska, - płyta sundajska.
Zjawisko wulkaniczne – są związane w wydobywaniem się z głębi Ziemi magmy, gazów oraz różnego rodzaju stałych produktów.
Plutonizm – zjawisko geologiczne związane z krzepnięciem oraz krystalizacją magmy w głębi Ziemi. Magma wciskając się między skały tworząc intruzje, wśród których możemy wyróżnić np. Lakkolity - intruzje magmy w formie bochenka wciśnięte między warstwy skał, dlatego należy do intruzji zgodnych, Batolity - wielka intruzja o rozszerzających się ku dołowi ścianach zbudowana ze skał głębinowych, intruzja ta przebija warstwy skalne.
Wulkanizm – ogół procesów geologicznych, zachodzących na powierzchni Ziemi, związanych z wydobywaniem się lawy i innych materiałów z głębi skorupy ziemskiej.
Produkty erupcji możemy podzielić na: - ciekłe, - stałe,- gazowe.
Produkty ciekłe:lawa - jest najczęstszym głównym produktem wybuchu. Temperatura wylewającej się lawy wynosi przeciętnie około 1000 °C i krzepnie w temperaturze 600-700°C. Zastygła lawa tworzy skały magmowe takie jak np. bazaltBłoto wulkaniczne - należy do ciekłych produktów erupcji. Powstaje w wyniku zmieszania popiołów wulkanicznych i pary wodnej.
Produkty stałe:Popioły wulkaniczne - drobny materiał piroklastyczny zbudowany z pyłów i piasków wulkanicznych,Lapille - nieduże kawałki lawy o wielkości nie większej niż orzech włoski,Bomby wulkaniczne - to duże fragmenty skał lub zastygłej lawy, Pył i piasek
Produkty gazowe, czyli ekshalacje (wyziewy) gazów i pary:Fumarole - bardzo gorące ekshalacje (200-1000°C) pary wodnej, par siarki, dwutlenku węgla, chloru i fluoru, Solfatary - o temperaturze (100-200°C), składają się z pary wodnej, dwutlenku węgla oraz siarkowodoru, Mofety - ich temperatura nie przekracza 100°C, a skład to przede wszystkim dwutlenek węgla.
Wulkan – punkt w którym wydobywają się bądź wydobywały się w przeszłości produkty magmowe na powierzchnie ziemi. Erupcje wulkanów są wywoływane przez gazy znajdujące się w magmie, które rozszerzając się gwałtownie doprowadzają do wybuchu. Wulkany tworzą pojedyncze wzniesienia lub całe wulkaniczne kompleksy górskie.
Sejsmiczność – częstość występowania trzęsień ziemi na danym obszarze. Ze względu na sejsmiczność danego obszaru wyróżnia się obszary: sejsmiczne (częstych i silnych trzęsień ziemi), pen sejsmiczne (rzadkich i słabych wstrząsów), asejsmiczne (bez wstrząsów sejsmicznych).
Sejsmograf – urządzenie do wykrywania i rejestracji drgań skorupy ziemskiej wywołanych wstrząsami naturalnymi i sztucznymi.
Sejsmometr – główny element sejsmografu, którego podstawową częścią jest masa bezwładna zawieszona tak, że tworzy wahadło fizyczne. Okres drgań własnych wahadła powinien być duży w porównaniu z okresem drgań gruntu, gdyż w tedy środek wahadła można traktować jako stały punkt odniesienia, względem którego określa się wielkość i kierunek drgań gruntu. Drgania gruntu są przetwarzane na impulsy elektryczne, wzmacniane i rejestrowane za pośrednictwem galwanometru na taśmie światłoczułej.
Tsunami – fala oceaniczna wywołana podwodnym trzęsieniem ziemi, wybuchem wulkanu bądź osuwiskiem ziemi. Fale rozchodzą się pierścieniowo od miejsca jej wzbudzenia. Prędkość fali do 900 km/h. Długość fal może dochodzić do kilkuset kilometrów. Na pełnym morzu wysokość fali nie przekracza kilku centymetrów, ale w strefie brzegowej może osiągnąć kilkanaście metrów.
Izostazja – równowaga w skorupie ziemskiej. Dążenie do równowagi mas skalnych w litosferze. Bloki litosfery unoszą się na plastycznej masie astenosfery. Obciążone zanurzają się, odciążone wynurzają, ruchy te nazywamy pionowymi ruchami litosfery.
Krzywa hipsograficzna – ilustruje strukturę wysokościową i głębokościową dowolnego obszaru. Należy uwzględnić tworząc ją najwyższy i najniższy punkt i zaznaczyć go na wykresie. Dla każdego dowolnie obranego przedziału należy znaleźć dane procentowego udziału danych wyniosłości dla obszaru.
Trzęsienie ziemi – gwałtowne rozładowanie naprężeń powstałych w skorupie ziemskiej w czasie ruchów fragmentów litosfery. Z miejsca uwolnienia tych naprężeń (hipocentrum), rozchodzą się fale sejsmiczne. Punkt na powierzchni ziemi położony nad ogniskiem (epicentrum), to miejsce gdzie fale docierają najwcześniej i gdzie straty są największe. Siła wstrząsów maleje w miarę oddalania się od epicentrum.
Metody określania wieku względnego względem innych skał lub procesu geologicznego:
1. Trzy zasady Steno:Zasada superpozycji – w niezaburzonej sekwencji skalnej najstarsze warstwy leżą w spągu sekwencji, a ku górze leżą warstwy coraz młodsze. Zasada pierwotnie poziomego ułożenia – w trakcie powstawania wszystkie warstwy ułożone są poziomo,Zasada pierwotnej obocznej ciągłości ...
pitol23