Litosfera - Zgapa.pl

Litosfera
Litosfera to zewnętrzna warstwa kuli ziemskiej sięgająca do głębokości około 80-150
km.
1. Budowa wnętrza Ziemi
Temperatura wnętrza naszej planety wynosi prawdopodobnie około 4500°C, a ciśnienie
około kilku milionów atmosfer.
Najgłębsze kopalnie świata (czyli miejsca, do których człowiek dotarł bezpośrednio pod
powierzchnię skorupy ziemskiej) mają zaledwie około 3670 m głębokości. Są to kopalnie złota w Afryce Południowej. Najgłębszy polski szyb węglowy ma około 1022 m głębokości.
Badaniem budowy wnętrza Ziemi zajmuje się geofizyka. Metoda badania przebiegu fal
sejsmicznych w czasie trzęsień ziemi, jak i sztucznie wywoływanych, pozwoliła
geofizykom wydzielić trzy główne warstwy (strefy) bu
dujące naszą planetę: skorupę ziemską, płaszcz i jądro. Różnią się one skłałdem
chemicznym, budową i właściwościami fizycznymi. Badania fal sejsmicznych dowiodły, że
na pewnych głębokościach ulegają one odbiciu i załamaniu. Pozwala to stwierdzić, że
budowa wnętrza Ziemi nie jest jed nolita. Poszczególne jej warstwy oddzielone są od
siebie tzw. powierzchniami nieciągłości.
Najbardziej znana jest tzw. powierzchnia nieciągłości Moho - znajduje się ona na
niejednakowej głębokości pod powierzchnią Ziemi: około 7 kn pod oceanami i około 40
km pod lądami. Występowanie jej stwierdzi A. Mohorovićić, analizując zapis drgań
podczas trzęsienia ziemi w Chór wacjiw 1909 roku.
Skorupa ziemska jest zewnętrzną warstwą litosfery, w skład której wchodzą wszystkie
znane nam pierwiastki chemiczne. Zbudowana jest z dwóct stref: bazaltowej obejmującej całą kulę ziemską- i granitowej występującej pod kontynentami. Ze
zwietrzałych skał powierzchni ziemi powstaje warstwy skał osadowych tak w wodach, jak
i na lądach.
Strefa granitowa zbudowana jest ze związków krzemu (Si), glinu (Al) i tlenu (O), stąd
nazwa siał. Średnia jej gęstość wynosi 2,7 g/cm3.
Strefę bazaltową budują przede wszystkim krzem (S i), magnez (Mg) i tlen (O), stąd
nazwa sima. Średnia gęstość tej strefy wynosi 3,0 g/cm3.
Skorupa ziemska znajduje się w ciągłym ruchu zarówno poziomym, jak i pionowym.
Poniżej skał bazaltowych rozciąga się gruby płaszcz Ziemi. Płaszcz Ziemi dzieli się na
płaszcz zewnętrzny i wewnętrzny.
Płaszcz zewnętrzny budują związki: chromu (Cr), żelaza (Fe), krzemu (Si) i magnezu
(Mg) -jest to crofesima. Średnia gęstość tej warstwy wynosi około 4,0 g/cm3. Górna
część zewnętrznego płaszcza od 80 do 150 km głębokości (jest już warstwą o cechach
plastycznych) stanowi jak gdyby pod-ściółkę zapewniającą skorupie ziemskiej ruchliwość.
Nosi ona nazwę atmosfery, jest obszarem powstawania wszystkich procesów
tektonicznych, j
Głębiej rozciąga się płaszcz wewnętrzny, zbudowany głównie z nikli (Ni), żelaza (Fe),
krzemu (Si) i magnezu (Mg) - nifesima. Średnia gęstość płaszcza wewnętrznego waha
się w granicach 5,0-6,6 g/cm . W płaszczu Ziemi zachodzą zjawiska związane z
1
powolnym przemieszczaniem się w górę plastycznych mas materii pod wpływem wysokiej
temperatury (ruch^ konwekcyjne).
Magma zalegająca płytko ma temperaturę 600-950°C, materia głębokie rejonów płaszcza
Ziemi około 1300°C i powyżej. Tendencja do wyrównywania się temperatur wewnątrz
Ziemi prowadzi do tworzenia się pionowych i poziomych prądów cieplnych
konwekcyjnych, które mogą wywoływać
ruchy tektoniczne wyżej położonych mas skalnych. Są one prawdopodobnie przyczyną
trzęsień ziemi i erupcji wulkanicznych. Płaszcz Ziemi sięga górnej granicy jądra, a więc
do głębokości około 2900 km.
Temperatura jądra Ziemi wynosi 4500-6000°C. Dzieli się ono na jądro zewnętrzne i
wewnętrzne, leżące poniżej 5100 km. Jądro zewnętrzne jest w stanie ciekłym, natomiast
jądro wewnętrzne ma właściwości ciała stałego. Jądro budują pierwiastki ciężkie: nikiel
(Ni) i żelazo (Fe), stąd nazwa nife. Gęstość jądra zewnętrznego waha się w granicach
9,5-12,0 g/cm3, a jądra wewnętrznego dochodzi do 17,0 g/cm3. Ciśnienie wewnątrz
jądra jest bardzo wysokie i wynosi ponad 3,5 min atmosfer {wzrasta o l atmosferę na
każde 3,7 m). Temperatura natomiast wzrasta średniu o 1°C na każde 33 m głębokości
(wartość ta określona jest stopniem geotermicznym).
2. Minerały i skały
Skorupę ziemską tworzą skały, które składają się z minerałów.
Minerał to naturalny składnik skorupy ziemskiej o stałym składzie chemicznym i stałych
właściwościach fizycznych.
Skalą nazywamy skupienie jednorodnych lub różnorodnych minerałów w dużej masie.
Tylko niektóre minerały są pierwiastkami; są to tzw. minerały rodzime: zloto, platyna,
srebro, grafit, diament, siarka, żelazo, miedź, nikiel.
Minerały, które mają duży udział w budowie skał, nazywa się minerałami
skałotwórczymi. Najbardziej powszechne minerały skałotwórcze to: kwarc, dolomit,
kalcyt, minerały ilaste, skalenie, miki. Skład chemiczny i cechy budowy fizycznej
minerału decydują w konsekwencji o jego odporności na niszczenie. Najtwardszym
minerałem w dziesięciostopniowej skali Mohsajest diament (10). Najmniejszą twardość
ma talk (l).
W zależności od sposobu powstawania skały skorupy ziemskiej podzielono na: magmowe,
osadowe, przeobrażone {metamorficzne}.
|
Skały magmowe są stopem krzemianowym, w skład których oprócz krze-] mionki
wchodzą: żelazo, magnez, wapń, sód oraz substancje lotne, np. chlor, dwutlenek węgla
oraz przegrzane roztwory wodne.
Skały magmowe powstają z magmy wskutek jej zastygania. W zależności od warunków,
w jakich następowało krzepnięcie magmy, dzieli się je na:| wylewne - zastygłe na
powierzchni Ziemi, np. bazalt, pumeks, i głębinowe, zastygłe w głębi Ziemi, jak granit
czy sjenit.
Skały wylewne mają budowę skrytokrystaliczną, ponieważ powstają z szybko
stygnącej, nie mającej czasu na krystalizację magmy. Zbudowane są z bardzo drobnych,
prawie niewidocznych gołym okiem kryształów.
Wewnątrz Ziemi magma stygnie powoli. Czas krystalizacji jest bardzo długi i dlatego
skały głębinowe mają budowę j awnokrystaliczną.
2
Zdarza się, że proces krystalizacji rozpoczął się w głębi Ziemi, a następnie wskutek
erupcji wulkanicznej przebiegał na powierzchni. Powstają wówczas skały o tzw. budowie
porfirowej - minerały, które rozpoczęły krystalizację w głębi Ziemi, tkwią, w postaci
większych kryształów, w drobnokrystalicznej masie (np. porfir).
Skały magmowe, w zależności od składu chemicznego (zawartości krzemionki), dzielimy
na kwaśne, obojętne i zasadowe.
Skały osadowe powstają przez osadzanie (sedymentację) okruchów skał, szczątków
obumarłych organizmów żywych bądź związków chemicznych wytrąconych z wody
morskiej. Rodzaj i pochodzenie cząstek mineralnych, a także środowisko, w którym się
osadzają, powodują, że skały te dzielą się na:
okruchowe - powstałe z rozdrobnionych szczątków dawnych skał, luźnp nagromadzonych
(żwiry, piaski) lub spojonych lepiszczem (zlepieńce, piaskowce);
pochodzenia organicznego - skaty pochodzenia roślinnego są produktem zwęglania roślin
bez dostępu tlenu, tworzą się na lądach, np. torf, węgiel brunatny i kamienny;
skaty pochodzenia zwierzęcego to wapienie, które powstają z wapiennych szkieletów
zwierząt tworzących osady na dnie morskim; w zależności od dominujących na danym
obszarze zwierząt tworzą się różne typy skał, np. wapienie koralowe, muszlowe,
numulitowe. Głównym minerałem wapieni jest kalcyt.
Procesy bitumizacji, polegające na przemianie chemicznej składników organicznych bez
dostępu powietrza, powodują powstanie węglowodorów, a przede wszystkim ropy
naftowej, gazu ziemnego i wosku ziemnego;
Skały pochodzenia chemicznego - powstają przez wytrącanie się związków w
rezultacie parowania zbiornika morskiego, rozpuszczanie przez wodę produktów
wietrzenia i osadzanie ich na dnie w postaci osadów; są to przede wszystkim: sól
kamienna, sole potasowe, gipsy i anhydryty.
Skały metamorficzne (przeobrażone) Skały metamorficzne tworzą się ze skał
magmowych i osadowych, pod wpływem działania wysokiej temperatury, ciśnienia i
procesów chemicznych. Przeobrażeniu może ulegać budowa wewnętrzna, skład
chemiczny lut skład mineralny skały.
Skały metamorficzne powstają głównie:
- w strefie kontaktu skał z magmą, np. magma wdzierająca się w skorup ziemską
powoduje przeobrażenie wapieni w marmur, a węgla kamiennej go w grafit;
-w
wyniku ruchów skorupy ziemskiej, które powodują przemieszczanie się skał osadowych
lub magmowych w głębsze warstwy litosfery, gdztJ poddawane są one oddziaływaniu
wysokich ciśnień i temperatur, np, z granitu tworzy się gnejs.
Badania układów warstw skalnych dostarczają dowodów na istnienie ruchów skorupy
ziemskiej - zarówno pionowych, jak i poziomych.
W procesie osadzania się materiału skalnego tworzą się warstwy skalne, Pionowa
odległość od dolnej części warstwy skalnej (spągu) do najwyższej warstwy (stropu)
nazywa się miąższością warstwy. Niekiedy pierwotny poziomy układ warstw skalnych
ulega zaburzeniu. Ulegają one deformacji, Jeżeli ciągłość warstwy nie została przerwana,
mówimy o deformacjach ciągłych. Jeżeli jednak na skutek nacisku warstwy zostały
przerwane
wstają deformacje nieciągłe (uskoki, zręby, rowy tektoniczne). Analizując ich układ,
3
możemy określić wiek względny skał.
Sudety — Góry Stołowe
4