STAN TERMICZNY ZIEMII

Powierzchnia Ziemi ogrzewana jest promieniami słonecznymi.

Źródłem energii promieniowanej przez Słońce są reakcje termojądrowe przemiany wodoru w hel., zachodzące w jego wnętrzu.

Zewnętrzne źródła ciepła- ciepło słoneczne przenika w głąb skorupy ziemskiej bardzo powoli i na niewielkie głębokości. Zmiany dobowe sięgają 1m. Zmiany pór roku 5-6m. Przemarzanie sięga 1,2-1,5m. Na głębokości 20m zmiany są niedostrzegalne.

W strefie głębokości 15-20m panuje stał temperatura (strefa termiczna neutralna) równa w przybliżeniu średniej rocznej temperaturze danego miejsca.

Wewnętrzne źródło ciepła- ziemia jest złym przewodnikiem ciepła. W liczącej blisko 5mld lat historii zachowała około 20% ciepła pierwotnego, reszta pochodzi z rozpadu pierwiastków promieniotwórczych, szczególnie toru, uranu i potasu.

Ziemia ma zatem własne źródło ciepła. Świadczy o tym wzrost temperatury z głębokością, stwierdza się to w kopalniach i otworach wiertniczych. Wyraża się go stopniem geotermicznym.

Stopień geotermiczny- liczb metrów przypadająca na wzrost temperatury o 1oC, opisuje natężenie przepływu ciepła z wnętrza Ziemi na jej powierzchnię.

Gradient geotermiczny- wzrost temperatury przypadający na wzrost głębokości o 1m.

Wzrost temperatury zależy od: charakteru skał i ich przewodnictwa cieplnego, ułożenia skał, zawodnienia, bliskości źródeł gorących, wulkanicznych i wgłębnych ognisk magmowych.

Stopień geotermiczny przykłady- Budapeszt 15m/1oC, Szubin 33m/1oC, Sudety 25m/1oC, Bahamy 180m/1oC. Średnia dla zachodniej Europy 33m/1oC.

Przyrost temperatury w głębi Ziemi- zgodnie ze stopniem geotermicznym temperatura rośnie do głębokości około 70km, dalej przyrost jest mniejszy:

·         Na głębokości 100km temperatura wynosi 1500oC

·         Na 100km około 3000oC

·         Gwałtowny skok następuje na granicy płaszcza z jądrem 3500oC-4800oC

·         W jądrze temperatura wynosi ponad 6000oC

Strumień ciepła- istnienie gradientu ciepła skierowanego ku górze sprawia, że z głębi Ziemi do jej powierzchni istnieje stały dopływ ciepła.

Strumień ciepła Q=K*r           K- przewodność ciepła              r- gradient

Strumień ciepła mierzony jest w jednostkach strumienia ciepła (1JSC). W układzie SI strumień ciepła ma wymiar miliwat na metr kwadrat.

Średnie wartości strumienia ciepła:                                                       

Kontynenty                                                                                                  Oceany

Obszar prekambryjski <1JSC                                                                      Atlantyk 1,4JSC

Platformy paleozoiczne 1,5JSC                                                        Indyjski 1,4JSC

Obszar fałdowań kenozoicznych 1,7JSC                                          Pacyfik 1,7JSC

Kenozoiczne obszary wulkaniczne 2,1JSC

                                          Średnio: kontynenty 1,49JSC, Oceany 1,65JSC

TEKTONIKA PŁYT LITOSFERY

Teoria tektoniki płyt przyjmuje, że litosfera nie jest ciągła, lecz składa się z kilkunastu sztywnych płyt tektonicznych zwanych także krami, które przemieszczają się po plastycznej astenosferze.

Płyty litosfery- płyta euroazjatycka, płyta indyjska, płyta australijska, płyta północno- amerykańska, płyta południowoamerykańska, płyta afrykańska, płyta anktartyczna.

Dryf kontynentów- za twórcę hipotezy dryfu kontynentów uważa się Alfreda Wegenera. W pracy „Powstanie kontynentów i oceanów” przedstawił na mapach rozmieszczenie lądów i oceanów w trzech epokach geologicznych. Uważał on, że bloki kontynentalne zbudowane ze skał lżejszych zanurzone są w podłożu o większej gęstości i właściwościach plastycznych. Umożliwiło to przemieszczanie się bloków kontynentalnych w poziomie.

Dowody:

1.      podobieństwo linii brzegowej

2.      podobieństwo a nawet identyczność budowy geologicznej obszarów położonych po obu stronach Atlantyku

3.      występowanie podobnych i identycznych przedstawicieli flory i fauny na różnych kontynentach w minionych epokach geologicznych

Pangea- Wegener przyjął istnienie w przeszłości jednego kontynentu, który nazwał „Pangea” (gr- cała ziemia, wszechziemia). Pangea rozpadła się w triasie na mniejsze bloki kontynentalne dając początek współczesny lądom.

Przyczyny ruchu płyt- Wegener uważał, że siłami sprawczymi są siły odśrodkowe Ziemi oraz przyciąganie Słońca i Księżyca. Nie miał jednak racji, Cała teoria została odrzucona.

Do teorii dryfu kontynentów powrócono dopiero w XX wieku, kiedy zaczęto na szeroką skale badać dna oceanów.

Wg teorii Artura Holmesa przyczyną dryfu kontynentów są działające w płaszczu Ziemi prądy konwekcyjne. Ta teoria uznawana jest za najbardziej prawdopodobną.

Mechanizm ruchu płyt- mechanizm napędowy stanowią prądy konwekcyjne powstające w górnym płaszczu Ziemi. Prądy wstępujące- oddalanie płyt. Prądy zstępujące- zderzanie płyt.

W określeniu granicy między płytami litosfery bardzo pomocnicze okazały się badania sejsmiczne. Strefy występowania trzęsień pokrywają się z granicami płyt litosfery.

Między płytami istnieją trzy rodzaje granic:

-          rozbieżne (dywergentne)- powstaje skorupa.

-          zbieżne (konwergentne)- skorupa jest niszczona

-          przekształcające (transformacyjne, przesuwcze)- nie powstaje ani się nie niszczy skorupa

Płyty poruszają się ze średnią prędkością kilki cm/rok (od 1 do 18cm).

              1. Granice rozbieżne (dywergentne)- płyty oddalają się od siebie.

              - Granice rozbieżne oceaniczne- Najczęściej zachodzi pod płytami oceanicznymi, powstają tam grzbiety śródoceaniczne o szerokości nawet 1000km i wysokości 2-3tys m, czasem pod poziomem morza. Zachodzi tu rozrastanie się dna morskiego (Spreding) i intensywny wulkanizm.
              Spreding- badania magnetyzmu dna oceanicznego wykazały, że jest ono namagnesowane w różniące się wiekiem pasy- równoległe do osi grzbietu śródoceanicznego: młodsze bliżej grzbietu, a starsze dalej. Świadczy to o ciągłym tworzeniu się w osi grzbietu nowej litosfery oceanicznej.
              Magnetyzm Ziemi- w momencie stygnięcia lawa ulega namagnesowaniu zgodnie z panującą w tym czasie orientacją ziemską pola magnetycznego. W historii Ziemi dochodziło okresowo do przemagnesowania pola magnetycznego.

              Najstarsze dno oceaniczne liczy 180mln lat.

              Grzbiet oceaniczny- wydłużony, podwodny, system górki w oceanach; ma bardzo rozczłonkowane zbocza i bywa rozcięty wzdłuż linii grzbietowej przed dolinę ryftową.

                            - Granice rozbieżne kontynentalne- w wyniku rozsuwania się płyt kontynentalnych powstają doliny ryftowe (głęboka rozpadlina tektoniczna szerokości 25-50km, biegnąca wzdłuż szczytowych partii grzbietu oceanicznego lub występująca w obrębie kontynentalnym.

              Największe ryfty kontynentalne to; Wielkie Jeziora Afrykańskie, Jezioro Bajkał, rzeka Rio Grande, rów Renu i Rodanu.

              Granice rozbieżne rozrywają kontynenty (np. Afryka Wschodnia, Islandia-grzbiet śródatlantycki rozrywa ją. Płyty oddalają się od ciebie z prędkością 2cm/rok. Z wulkanów tarczowych wydobywa się lawa bazaltowa).

2. Granice zbieżne (konwergentne)- płyty zbliżają się do siebie. Jest to granica kolidujące. Powstaje tu tzw. Strefa subdukcji- strefa, wzdłuż której jedna płyta wsuwa się pod sąsiednią. Jest to strefa trzęsień ziemi. Subdukcja jest odpowiedzialna za znikanie z powierzchni Ziemi płyt oceanicznych. Wzdłuż linii kontaktu płyt powstają obniżenia- rowy oceaniczne.

              -jeżeli kolidują dwie płyty oceaniczne, to każda może ulec subdukcji. Płyta zagłębiająca się w płąszczu Ziemi ulega nadtopieniu, powstaje magma mniej gęsta (andezytowa) i przemieszcza się do powierzchni, powodując erupcje wulkanów. Jeżeli na płycie znajduje się kontynent lub wyspa to porusza się ona wraz z płytą.

                            -jeżeli zbiegają się: płyta oceaniczna z kontynentalną, to subdukcji ulega płyta oceaniczna (cięższa), a kontynentalna (lżejsza) pozostaje na powierzchni

                            -jeżeli kolidują dwie płyty kontynentalne, to nie ma subdukcji. Dochodzi do fałdowania i wypiętrzenia.