Litosfera - podstawowe informacje

O budowie wnętrza ziemi wiemy dzięki metodzie sejsmicznej.

Skorupa ziemska
- warstwa granitowa (sial) - - > zewnętrzna (tylko lądy)
- warstwa bazaltowa (sima jest gęstsza) - - > wewnętrzna (cała kula ziemska)

Pomiędzy warstwą granitową a bazaltową jest strefa nieciągłości Conrada.
Pomiędzy skorupą ziemską a płaszczem jest strefa nieciągłości - Moho

Płaszcz:
a) górny (crofesima): warstwa skał perydotytowych Astenosfera (pół plastyczna warstwa)
b) dolny (nifesima): magma

Między płaszczem górnym a dolnym jest strefa nieciągłości Repettiego.
Między płaszczem a jądrem jest strefa nieciągłości Wiecherta - Gutenberga.

Jądro (Nife): zewnętrzne wewnętrzne (ciało stałe) .

Między jądrem zew. a wew. jest strefa nieciągłości Lehmana.

Litosfera jest to zewnętrzna sztywna powłoka ziemi zbudowana ze skał, tworzy ją skorupa ziemska, nieciągłość Moho i warstwa skał perydotytowych.
Stopień geotermiczny ziemi: temp. we wnętrzu ziemi w jądrze wewnętrznym wynosi 6000OC a w jądrze zewnętrznym 4500OC.
Im głębiej tym ciśnienie będzie wyższe.
Stopień Geotermiczny - to przyrost temp. o 1OC wraz z głębokością. Jest różny dla różnych obszarów. (Polska - średni stopień geotermiczny to 33, (3) m - 1OC Nowa Zelandia - obszar wulkaniczny - 1,5m - 2m) średnią wartość stopnia geotermicznego w skali globalnej przyjmuje się wielkość 33 m/1 °C.
Teoria tektoniki płyt litosfery niemieckiego geofizyka Alfreda Wegenera: wszystkie lądy tworzyły kiedyś jeden wielki ląd - Pangea, otaczał go ocean Panthalassa.

Prądy konwekcyjne:
- Prąd wstępujący - strefa ryftowa, wyjątek to Islandia, i wschodnia część Afryki (wielkie rowy afrykańskie w przyszłości płw. somalijski oderwie się od Afryki i utworzy nowy Madagaskar a morze czerwone zwiększy swój teren) .
- Prąd zstępujący - strefa subdukcji (trzęsienia ziemi):
a) zderzenie płyty kontynentalnej z oceaniczną, tworzą się góry i wulkany (Geosynklina - obniżenie terenu, które powstało w wyniku wciągania jednej płyty pod drugą) np. Andy, Kordyliery
b) zderzenie płyty oceanicznej z oceaniczną (gęstszą) tworzą się wulkany, wyspy wulkaniczne, góry, rowy np. Filipiny - rów filipiński, Jawa - rów jawajski, Japonia - rów japoński.
c) kontynentalna z kontynentalną (zbyt lekkie) wypiętrzają się góry, np. indyjska i euroazjatycka - Himalaje, afrykańska i euroazjatycka - Alpy

Rodzaje erupcji wulkanicznej
a) szczelinowa (linearne): produkty wulkaniczne wydobywają się podłużnymi szczelinami. Lawa wypełniająca szczelinę przelewa się w jedną lub dwie strony np. Islandia, Nowa Zelandia
b) centralne - związane z jednym punktem (centrum wybuchu) czyli kanałem kształtu cylindrycznego, który powierzchnię Ziemi łączy z podziemnym ogniskiem magmowym. Kanałem tym wydobywają się materiały wulkaniczne. Zakończony jest on lejkowatym zagłębieniem, które powstało podczas rozrywania się skał w czasie wybuchu, czyli kraterem. np. na Hawajach.
Tuf ma mało pęcherzyków powietrza a pumeks dużo.
Materiał piroklastyczny - wszystko co wydostaje się z wulkanu (bloki wulkaniczne bomby wulkaniczne lapille (okruchy skalne) pumeks – tworzy się z bogatej w gazy, silnie pieniącej się lawy jest bardzo porowaty krzepnące w powietrzu (piaski wulkaniczne popioły wulkaniczne pyły wulkaniczne) .
Intruzja - ciało skalne powstałe z zastygłej w głębi skorupy ziemskiej magmy, która wdarła się pomiędzy starsze utwory skalne.

Podział wulkanów ze względu na strukturę wyrzucanych produktów:
a) efuzywne (lawowe): tylko lawa, mało gwałtowna eksplozja, lawa ma małą lepkość, niskie ciśnienie, prawie brak produktów stałych.
b) eksplozywne: tworzą się przy lawie gęstej, pod dużym ciśnieniem, mają charakter bardzo gwałtowny, wyrzucane są gazy i produkty stałe.
c) Stratowulkany (mieszane): raz lawa gęsta a raz rzadka.

Podział wulkanów ze względu na kształt wulkanu:
a) wulkany stożkowe - są to najczęściej wulkany eksplozywne i stratowulkany. Tworzą strome wzniesienia zbudowane z zastygłych law kwaśnych i materiału piroklastycznego
b) wulkany tarczowe - zbudowane z law zasadowych - tworzą rozległe i płaskie wzniesienia o kącie nachylenia nie większym niż 8°., a krater może mieć znaczą średnicę
c) wulkany linearne (szczelinowe) - produkty wulkaniczne wydobywają się podłużnymi szczelinami, którymi najczęściej są ryfty znajdujące się na dnie oceanu.

Kaldera - zagłębienie powstałe w miejscu dawnego stożka wulkanicznego (uległ zniszczeniu po wybuchu i się zapadł, jest wygasły)
Nek wulkaniczny - wzniesienie o bardzo stromych stokach zbudowane z lawy, która zakrzepła w kominie wulkanicznym.
Ognisty pierścień Pacyfiku - strefa w której znajduje się najwięcej czynnych wulkanów o charakterze eksplozywnym (na obrzeżach Pacyfiku, strefa subdukcji)

Ekshalacje wulkaniczne - gazy wydobywające się z wulkanów. Stanowią najczęściej mieszaninę pary wodnej, dwutlenku i tlenku węgla, dwutlenku siarki, chlorowodoru.
- fumarole (od 300OC do 1000OC)
- solfatary (od 100OC do 300OC siarkowodór!!!)
- mofety (poniżej 100OC)

Trzęsienia ziemi
a) tektoniczne (90%): jena płyta wchodzi pod drugą tworząc naprężenia, które puszczając tworzą trzęsienia ziemi epicentrum (na powierzchni ziemi, bezpośrednio nad hipocentrum) hipocentrum (pod ziemią, ognisko trzęsień ziemi)
b) wulkaniczne (7%)
c) zapadliskowe (3%): spowodowane zapadaniem się stropów jaskiń bądź wirowisk górniczych (tąpnięcia) .
Obszary asejsmiczne - obszary wolne od trzęsień ziemi. np. Polska.
Obszary pensejsmiczne - obszary na których występują rzadkie i słabe trzęsienia ziemi. Do takich obszarów zalicza się północno - wschodnia część terytorium Polski.
Skala Richtera - skala określająca wielkość trzęsienia ziemi na podstawie amplitudy drgań wstrząsów sejsmicznych, jest nieskończona (ale najczęściej nie przekracza 9) .
Skala Mercallego - 12 - stopniowa skala stosowana przy opisie skutków trzęsienia na powierzchni Ziemi.

Rodzaje orogenez
a) Kaledońska (sylur, początek dewonu) powstały góry świętokrzyskie, zaczęły fałdować się Sudety (góry Kaczawskie) góry kaledońskie, sajany, Ałtaj, Jabłonowe, północna część Appalachów, Góry Skandynawskie
b) Hercyńska (karbon): Sudety i odmłodziły się góry świętokrzyskie Wielkie Góry Wododziałowe, południowa część Appalachów, Ural, Szwarzwald, Wogezy, Harz, Ardeny
c) Alpejska (kreda i trzeciorzęd): Karpaty, Tatry, odmłodziły się Sudety, Alpy, Himalaje, Apeniny, Bałkany, Dynarskie Andy, Kaukaz, Kordyliery.
Ruchy izostatyczne - dotyczą pionowego ruchu płyt litosfery. Powstają w wyniku zaburzenia równowagi izostatycznej spowodowanej przez nacisk, bądź odciążenie dużych mas (np. lądolód) . Skorupa, dążąc do równowagi, wykonuje pionowe ruchy względem leżących obok siebie mas.
Ruchy epejrogeniczne (lądotwórcze, powolne) - długotrwałe, pionowe ruchy skorupy ziemskiej powodujące wydźwignięcie lądu lub obniżanie dna oceanicznego.

Typy gór
- góry fałdowe: tworzą się wskutek sfałdowania i zazwyczaj również wypiętrzania mas skalnych (np.: Himalaje, Alpy, Karpaty, Pireneje, Andy, Atlas) .
- góry zrębowe: powstałe na skutek naprężeń w skorupie ziemskiej, pionowych przemieszczeń wzdłuż uskoków skalnych (np.: Ural, Harz, Sudety, Góry Smocze) .
- góry wulkaniczne: są wynikiem erupcji wulkanicznych, zbudowane ze skał wulkanicznych, piroklastycznych, lawy oraz popiołu (np.: góry Kamczatki, Islandii, Japonii) .

Układy warstw skalnych - budowa płytowa:
- monoklina: w której zgodnie ułożone warstwy skalne są łagodnie nachylone w jednym kierunku. Monoklina powstaje, gdy podnoszenie obszaru z jednej strony było silniejsze.
- niecka: w której warstwy łagodnie zapadają się ku środkowi ob­szaru w wyniku nierównomiernego podnoszenia się terenu. Przy zniszczonej powierzchni na brzegach niecki odsłaniają się coraz starsze warstwy skalne.
- platforma: składa się ze starszego fundamentu, często sfałdowanego, i leżących na nim płytowo, młodszych osadów (tzw. pokrywy platformowej) .
- tarcza - to platforma bez skał osadowych

Układy warstw sklanych - budowa fałdowa: tworzy się wówczas, gdy warstwy skalne ulegają nachyleniu i powyginaniu pod wpływem bocznego ciśnienia o kierunku po­ziomym, ale ich ciągłość nie zostaje przerwana. Powstające w ten sposób fałdy, czyli powyginane warstwy, składają się z części wypukłej nazwanej antykliną (siodło) i części wklęsłej, czyli synkliny (łęk) .

Metody datowania wieku skał
a) wiek względny (jedne starsze, a inne młodsze, bez podawania wieku w latach):
- metoda stratygraficzna: warstwa spoczywająca niżej musi być starsza od warstwy spoczywającej wyżej
- metoda tektoniczna: fałdowanie miało miejsce po utworzeniu się skał sfałdowanych, a przed osadzeniem się utworów leżących poziomo.
- metoda paleontologiczna: polega na ustaleniu wieku skał na podstawie znajdujących się w nich skamieniałości przewodnich, czyli takich, które żyły dość krótko, ale za to były bardzo rozpowszechnione znajdując szczątki tych organizmów w formacjach skalnych położonych w różnych miejscach na kontynencie, możemy wnioskować, że skały te powstały w tym samym czasie.
b) wiek bezwzględny (metody pozwalające na określenie wieku skały w latach):
- metoda radiometryczna: wykorzystuje właściwości pierwiastków promieniotwórczych dzieli się na metodę uranową (bada się ilość uranu (U238) i ołowiu w skale (Uran zmienia się w ołów rozpad uranu trwa 4,5 mld lat) ) i metodę węglową inaczej radiowęglowa (polega na pomiarze stosunku ilości zawartych w nich izotopów węgla C12 i C14. ( C14 rozpada się 5730 lat) stosuje się ją do młodych skał)
- metoda dendrochronologiczna - polega na badaniu słojów przyrostu rocznego w pniach drzew.
Płaszczowina - nasunięcie o charakterze regionalnym, powstałe w wyniku przemieszczania i przeważnie sfałdowania warstw skalnych oderwanych od podłoża, na którym się osadziły.

Rodzaje skał
a) magmowe:
- głębinowe: zastygła magma, granit, sjenit skały magmowe głębinowe mają budowę jawnokrystaliczną (proces zastygania jest wolny - kryształy widać gołym okiem)
- wylewowe: głównie bazalt, pumeks, tuf skały magmowe wylewne mają budowę skrytokrystaliczną (proces zastygania jest szybki bo jest niska temp., kryształów nie widać gołym okiem)

Skały, których proces zastygania rozpoczął się pod powierzchnią ziemi a zakończył na zewnątrz mają budowę porfirową (tzw. rodzynki w cieście) kryształy w czarnej masie.
b) osadowe:
- okruchowe: piaskowiec, muł, żwir, ił (powstał w zbiornikach wodnych na lądzie)
- pochodzenia organicznego: ze zwierząt (wapień, kreda) z roślin (węgiel kamienny (karbon) brunatny (trzeciorzęd)
- pochodzenia chemicznego (wytrącanie się związków z wody): sól kamienna, gips.
c) skały przeobrażone (metamorficzne):
- marmur z wapienia,
- gnejs z granitu,
- kwarcyt z piaskowca,

Skały jawnokrystaliczne - wszystkie składniki mineralne skały są kryształami, które są widoczne gołym okiem.
Skały skrytokrystaliczne - wielkość kryształów jest bardzo mała, a poszczególne składniki można wyróżnić tylko pod mikroskopem.

Minerały - są to naturalne składniki skorupy ziemskiej o ustalonym składzie chemicznym i określonych cechach fizycznych. Wyróżnia się dwa rodzaje minerałów:
- minerały rodzime, np. złoto, srebro, platyna, miedź, żelazo, siarka, węgiel, rtęć. Występują one zazwyczaj w postaci rud, np. rud miedzi, żelaza, cynku i ołowiu.
- minerały skałotwórcze - najpospolitszymi z nich są: kwarc, kalcyt, dolomit i skalenie.
Minerały charakteryzuje się m. in. za pomocą twardości, którą określa tzw. skala Mohsa. Ma ona 10 stopni, gdzie 1 określa minerał najbardziej miękki, a 10 najtwardszy.

Platforma prekambryjska wschodnio - europejska, jej skrajna zachodnia część obejmuje Polskę północno - wschodnią. W jej obrębie wyróżnia się wyniesienia i obniżenia. Wyniesienia są w miejscu, gdzie fundament krystaliczny znajduje się stosunkowo płytko (na głębokości kilkuset metrów) . W miejscach obniżeń fundament krystaliczny zalega głęboko (kilka tysięcy metrów).
Wyniesienia: Łeby Mazursko - Suwalskie Sławatycz.
Obniżenia: podlaskie, nadbużańskie i nadbałtyckie.

Obszary, które powstały w paleozoiku
a) góry (orogeneza kaledońska i hercyńska): Sudety, góry Świętokrzyskie
b) zapadliska tektoniczne: zapadlisko północno - sudeckie zapadlisko śród sudeckie zapadlisko śląsko - krakowskie (w nich są kopalnie węgla, gromadziły się w nich szczątki roślinności, które zmieniły się w węgiel kamienny).
c) platforma paleozoiczna: wał kujawsko - pomorski (środkowopolski) niecki (szczecińska, mogileńska, łódzka, miechowska) monoklina przed sudecka monoklina śląsko - krakowska.
Obszary powstałe w kenozoiku: Karpaty i zapadlisko przed karpackie.
Budowa Karpat: dzielą się na wewnętrzne (Tatry, Pieniny i Podhale) i za zewnętrzne (Beskidy i Pogórze Karpackie) . Karpaty zewnętrzne zbudowane są z fliszu (łupki i piaskowce) .

Budowa Pasm
a) Tatry: zbudowane są z paleozoicznego trzonu krystalicznego i mezozoicznych skał osadowych Tatry Wysokie (rzeźba wysokogórska) - trzon krystaliczny zbudowany gł. z granitów, a w Tatrach Zachodnich (rzeźba łagodna) z łupku metamorficznego i gnejsu.
b) Pieniny - Pieniński Pas Skałowy, budują go wapienie, margle i inne skały osadowe. Skały są intensywnie sfałdowane i pocięte uskokami.
c) Beskidy i Pogórze Karpackie - zbudowane jest głównie z gromadzącego się na dnie morza od Jury fliszu karpackiego. Skały to głównie przekładające się ze sobą piaskowce i łupki
d) Zapadlisko przed karpackie: wypełnione jest osadami molasowymi, często ropo - i gazonośnymi, złożami soli (np. Wieliczka, Bochnia) i gipsów (np. w dolinie Nidy, Dzierżysław) .

Ery i okresy ziemi
Prekambr (Archaik, Proterozoik)

Paleozoik:
- Kambr (Górny, Środ., Dolny)
- Ordowik (Górny, Środ., Dolny)
- Sylur (Górny, Dolny)
- Dewon (Górny, Środ., Dolny)
- Karbon (Górny, Dolny)
- Perm (Górny, Dolny)

Mezozoik:
- Trias (Górny (kajper) Środ., Dolny (scytyk) )
- Jura (Górny (malm) Środ. (dogger) Dolny (lias) )
- Kreda (Górny (senon) Dolny (gal)

Kenozoik:
- Trzeciorzęd (dzieli się na Paleogen (paleocen, eocen, oligocen) Neogen (miocen, pliocen) )
- Czwartorzęd (plejstocen holocen)
Najważniejsze wydarzenia w geologicznych dziejach ziemi:

Prekambr (powstały fundamenty kontynentów): a) Archaik:
- zastygły skały magmowe, tworzyła się skorupa ziemska (granit, gnejs)
- ruchy górotwórcze
- Wulkanizm
- Pierwsze życie (bakterie cudzożywne)
- pierwotna atmosfera i pierwotna hydrosfera,
b) proterozoik:
- skorupa ziemska coraz grubsza,
- prymitywne zwierzęta tkankowe (jamochłony, pierścienice, gąbki)

Paleozoik:
- skały osadowe powstają
- 2 razy ruchy górotwórcze
- w ordowiku i sylurze powstały w zagłębieniach pokłady wapieni i soli
- w karbonie gorąco na północy i wilgotno, bujna roślinność (z niej powstał węgiel kamienny)
- w permie na północy suchy i gorący klimat, sól kamienna, potasowa, gips, wapień
- na początku ery bezkręgowce morskie (promienice, skorupiaki, korale) skamieniałość przewodnia - trylobity
- z kręgowców ryby (sylur) z ryb płazy (dewon) a pod koniec ery gady (perm)
- w karbonie i permie rozwój roślin drzewiastych (paprocie, widłaki) i pierwsze drzewa szpilkowe

Era Mezozoiczna:
- spokój tektoniczny
- na północy pustynie, w środkowym Triasie i Jurze zalewy morskie (transgresja morska, regresja (odstąpienie)
- rafy kolorowe na dnie zbiorników wodnych, (także wapień, gips, ropa naftowa, gaz ziemny)
- w kredzie kreda pisząca na dnie zbiorników wodnych
- ta era to apogeum panowania płazów i gadów, w środkowuj Jurze były ptaki i prymitywne ssaki, skamieniałości przewodnie, amonity
- rozwój roślin iglastych (brak traw)

Era Kenozoiczna:
a) trzeciorzęd:
- orogeneza alpejska (góry zrębowe)
- ciepły klimat (złoża węgla brunatnego)
- złoża soli kamiennej, potasowej, siarki, wapieni, ropy naftowej, gaz ziemny,
b) czwartorzęd:
- zlodowacenie w plejstocenie,
- rozwój ssaków, pojawił się człowiek, rozwój zwierząt (zatrzymany zmianami klimatycznymi)
Polska:
- Prekambr - na płn. - wschodzie rudy żelaza,
- ordowik, sylur - ruch górotwórczy (orogeneza kaledońska)góry kaczawskie,
- dewon - koralowce w morzu,
- karbon - węgiel kamienny z roślin w zapadliskach,
- perm - opolska sól kamienna i potasowa sól na 2/3 polski (wydobycie tam gdzie diapiry - uskoki solne) na kujawach złoża miedzi w Głogowie i rejonie lubińskim ropa i gaz ziemny okolice wolin,
- trias, jura - rudy cynku i ołowiu na wyż. krakowsko - częstochowskiej I śląskiej w jurze wapień i margle (wapień +ił)
- kreda - kreda i wapienie w górach stołowe na wyż. Lubelskiej i wyż. Kielecko - Sandomierskiej,
- trzeciorzęd – wyłoniły się Karpaty a Sudety zostały pocięte uskokami sól kamienna na przed polu Karpat (Wieliczka, Bochnia) złoża siarki (Tarnobrzeg) ropa, gaz ziemny w obniżeniu przed karpackim (krosno, jasło) węgiel brunatny (Bełchatów, Bogatynia),
- czwartorzęd – łupki, piaski, żwir