Nové poznatky o stavbě Země, globální tektonika

Transkript

1 Nové poznatky o stavbě Země, globální tektonika Stavba Země Pohyby kontinentů Pohyby litosférických desek Stavba zemského tělesa - historie počátek století: v rámci geofyziky - dílčí disciplína: seismologie - studuje rychlost šíření, chování a původ zemětřesných vln objev vnějšího zemského jádra ( hluboko uvnitř Země existuje zóna, která se chová jako kapalina ) energie uvolněná při zemětřesení se šíří zemským tělesem formou vln - vlny P (podélné, primární) -částice kmitají ve směru šíření vln - vlny S (příčné, sekundární) -částice se pohybují kolmo na směr šíření vln chorvatský geolog Mohorivičić objevil v hloubce km zónu změny rychlosti šíření vln (studoval zemětřesení ve Skopje) Gutenberg - v hloubce 2900 km objevil hranici plášť x jádro australský geofyzik Bullen sestavil seismický model Země 1

2 Nejhlubší vrty poloostrov Kola (u města Zapolarnyj) - v roce 1989 dosaženo hloubky m 1965: rozhodnuto o lokalizaci původní cílová hloubka: 15 k m s vrtáním hlubokého vrtu se začalo v roce 1970 v roce 1983 dosaženo hloubky 12 km z technických důvodů muselo být vrtání zastaveno a od hloubky m se začal vrtat nový stvol, který v roce 1989 dosáhl hloubky m V roce 1989 vrt dosáhl hloubky m a v roce 1992 bylo další vrtání z důvodu složitých podmínek, zejména vysoké teploty, zastaveno Nejhlubší vrty v ČR a blízko hranic Horní Falc (u města Windischeschenbach) - vrtán v letech dosažena hloubka m Vídeňská pánev (S od Vídně) - v 80. letech 20. století; ložiska ropy - dosažena hloubka m ČR - vrt Jablůnka 1 ( hloubka: m) světový rekord: důl Vojtěch ( dosaženo 1 km; jáma č. 16 : m) Další hluboké vrty: vrty Šaštín 12 (Slovensko), Hanušovice 1, vrt Np 1 (2 156 m) - v letech 1971 až 1972 odvrtán hluboko do podloží východočeské křídy u obce Nepasice (10 km východně od Hradce Králové) Historie výzkumu oceánské kůry první batymetrická mapa Atlantského oceánu; všechny hloubky změřeny lotováním; do roku měření Challenger mapa hlubokomořských sedimentů, salinity a teploty založen oceánografický ústav v Monaku vydány batymetrické mapy všech oceánů ( 1:10 mil.) Mezinárodní geofyzikální rok 1. velký projekt hlubokých vrtů do oceánské zemské kůry: vědecký výzkumný program MOHOLE, cíl: dosažení nejsvrchnějšíčásti Mohorovičičovy hranice diskontinuity UNESCO - výzkum Indického oceánu Challenger II - zařízení pro vrty nejhlubší vrt (504 B).. 2 km 2

3 Moderní metody výzkumu zemského tělesa Seismická tomografie obdoba lékařské počítačové tomografie využívá digitální seismogramy k rekonstrukci stavby Země využívá se principu tomografické rekonstrukce Princip: rozdílnost času průchodu seismických vln podle typů prostředí Výsledek: 3D model variací rychlostí v zemském nitru od svrchní kůry po zemský plášť Zemská kůra odpovídá staršímu termínu SIAL mocnost: proměnlivá - kontinentální km - oceánská 6-15 km maximální:. 80 km 3 základní typy 3 vrstvy: sedimentární granitická (žulová) bazaltová (čedičová) mocnost v ČR (rozdíl Český masiv x Karpaty) Typy zemské kůry kontinentální (pevninská) tvořená sedimentární, granitickou a bazaltovou vrstvou oceánská tvořená sedimentární a bazaltovou vrstvou oceánská vrstva: I. s mořskými sedimenty II. bazaltová 3H a 4H III. jurské až eocénní sedimenty + bazické a ultrabazické horniny + metamorfity ve facii zelených břidlic přechodná geosynklinální typická pro geosynsklinály a přechodné oblasti mezi kontinenty a oceány - riftogenní vázaná na mobilní zóny v oceánech 3

4 Chemické složení zemského tělesa (v %) Zemská kůra Zemský Zemské kontinentální oceánská plášť jádro SiO Al 2 O Fe 2 O 3 + FeO CaO MgO NiO ostatní celkem Zemský plášť odpovídá staršímu termínu SIMA vrstvy: svrchní (B) řada nehomogenit střední (C) spodní (D) astenosféra hloubka: (max 400) km svrchní střední 33 km 400 km km spodní km Zemské jádro odpovídá staršímu termínu NiFe poloměr: km (tj. více než 1/2 zemského poloměru) vrstvy: vnější (E) tekuté (existence prokázána 1906) přechodná zóna (F) - objev 1939 vnitřní (G) = jadérko - objev 1936 existence kovového jádra magnetické pole Země 4

5 Geotektonické hypotézy výzkum zaměřen na: příčiny látkového složení zemského tělesa + stavba Země + objasnění procesů v ZK hypotézy - fixistické (neptunisté, plutonisté) - mobilistické Wegenerova teorie kontinentálního driftu Teorie litosferických desek Kontinentální drift stěhování kontinentů hlavní podnět: tvarová podobnost pobřeží konec 19.století (Suess) - hypotéza: existoval prakontinent Gondwana Wegener - hypotéza: na počátku 2H - prakontinent Pangea důkaz: geologický hypotéza nepřijata renesance v 60.letech Pohyby kontinentů 1H (prvohory) - pouze hypotézy (pokus o rekonstrukce) od 2H (druhohor) - důkazy 5

6 kambrium B-Baltika G-Gondwana Ch-Čína L-Laurentia S-Siberia X-jádro Českého masívu ordovik A-Avalonia silur A-Avalonia B-Baltika G-Gondwana Ch-Čína K-Kazachstania L-Laurentia S-Siberia X-jádro Českého masivu devon LR-Laurussia (Severoatlantický kontinent) karbon Gondwana - rotační pohyb + SZ. část - během karbonu srážka s Laurusií (SA kontinentem) kolize vrásnění (hercynské horstvo v Evropě) pozice Českého masivu v rovníkové oblasti 6

7 perm trend: sbližování kontinentů - kolize vznik pohoří vznik jediného kontinentu Pangea oddělena zůstává: JV Asie (spojuje se počátkem 2H) 2H - trias existence Pangey na V - vymezena oceánská oblast Tethydy 1. náznaky budoucího rozpadu Pangey Panthalassa 7

8 jura rozpad Pangey Tethyda se rozšiřuje na Z rozdělení Pangey (S +J část) Indie - začíná pohyb k S oddělení: Evropa x Afrika Evropa x Severní Amerika křída rychlý rozpad Gondwany: Afrika x Jižní Amerika Afrika x Madagaskar Indie x Antarktida koncem křídy - kolize s J.okrajem čínské desky (křída - oligocén: rychlost pohybu mm/rok) eocén 3H - rozšiřuje se Atlantský oceán eocén - S. část Atlantiku - poklesy oddělení Austrálie x Antarktida 8

9 konec 3H současnost Teorie litosferických desek = nová globální tektonika - opírá se o: světový riftový systém hlubokooceánské příkopy Wadati Benioff zone*** charakter oceánského dna s pásovými magnetickými anomáliemi existenci astenosféry - litosféra je rozdělena v řadu desek - rozdíly: složení, stavba, velikost Wadati-Benioffovy zóny hluboké aktivní seismické oblasti v subdukční zóně pohyb podél zóny příčina ohnisek hlubokých zemětřesení (až d ohloubek 700 km) Termín: Hugo Benioff (z California Institute of Technology), Kiyoo Wadati (japonská meteorologická agentura) - nezávisle zóny objevili Kurily W-B zóna 9

10 vymezení desek Le Pichon (1973) - 6 hlavních desek Galuškin, Ušakov (1978) - 13-ti deskový model v současnosti deskový typy desek rychlost pohybu desek typy rozhraní: konvergentní divergentní transformní (střižně-zlomové) 10

11 Pohyb desek pohyb celých desek (drift - pouze kontinentů) SA deska (západníčást Atlantiku + pevninská kůra SA - je i kontinentální drift) rychlost pohybu (oboustranné): - rychlost rozpínání Středoatlantského hřbetu: 40 mm/rok - Pacifická deska: 80 mm/rok - Indická subdeska (svrchní křída - spodní oligocén): mm/rok - Euroasijská - Africká - za posledních 9 milionů let se desky přiblížily o 100 km (10 mm/rok) Rychlost pohybu litosferických desek cm/rok (dlouhodobý průměr) transformní = horizontální posun divergentní konvergentní 11

12 Teorie konvekčního proudění *trojné body dělení litosféry: - na místem konvekčního proudění: riftové struktury rozčlenění litosféry na desky subdesky 1. rift 2. středooceánský hřbet - vznik nové zemské kůry - středooceánské hřbety - vytváří globální systém - navzájem propojený př. Středoatlantský hřbet Východopacifický hřbet 12

13 divergentní rozhraní vznik riftové zóny nad místem konvekční buňky klpolsk laklopo klaksla kslaksl kaklsas klaklas asasasa sasasas asasasa sa Základní tvary prolom příkopová propadlina podél hlubinných zlomů: rifty (délka více než 100 km) rift Mrtvého moře (š = 5-20 km) rift Rudého moře (š = km) Bajkalský Východoafrický Rýnský Levantský -řeka Jordán + Mrtvé moře Rychlost pohybů horizontálních (v riftech) Island mm/rok Východoafrický rift (v Etiopii).12 mm/rok vertikálních - např. podle výšky datovaných teras nad mořskou hladinou nebo podle výšky zdvižení korálových útesů Barbados 0,4 mm/rok Nová Guinea.. 3 mm/rok Karpaty.do 1,5 mm/rok poklesy: moravské úvaly.. do 5,3 mm/rok 13

14 Středooceánské hřbety Středooceánské hřbety - existence potvrzena v 60. letech - celková délka > km - 15,3 % dna světového oceánu - výška 1-4 km - šířka km 3 základníčásti: 1. svahy 2. vrcholové valy s okrajovými valy riftových údolí 3. riftová údolí (hloubka 1,5-2 km, š = km Island středooceánský hřbet nad hladinou oceánu km 2 Povrch Islandu: více než polovina území: leží v nadmořské výšce nejvyšší: přes 400 metrů Hvannadalshnúkur (2 119 m n.m.) Významné sopky: Hekla (1 491 m n.m.) Askja (1 510 m n.m.) SURTSEY 14

15 Laki lineární vulkanismus rok v délce 25 km: otevřely se trhliny +7 měsíců vytékala čedičová láva většinou výlev do jezera po utuhnutí: láva pokryla plochu 565 km 2 vytvořila lávové pole L = 60 km š = 25 km největší vzniklé při 1 erupci Krafla liniové erupce vulkán vznikl v 18. století poslední erupce: v letech 1984 a 1990 poslední erupce Krafly: vznik 5 km dlouhé trhliny Kráter Vití konvergentní rozhraní pohyb desek základní fáze: - přibližování desek - existence geosynklinály - vrásnění geosynklinály (sedimentů, které ji tvoří) - subdukce = podsunutí 1 desky 15

16 typy konvergentního rozhraní Podle charakteru přibližujících se desek: oceánská oceánská oceánská pevninská pevninská pevninská oceánská - oceánská subdukce 1 desky v zóně subdukce: - hlubokooceánský příkop - sopečnáčinnost příklad: Aleuty podmořská sopečné souostroví oceánská - pevninská vždy oceánská pod pevninskou vzniká: hlubokooceánský příkop (v místě subdukce) 16

17 Platformy a štíty Štíty - jádra kontinentů (9 základních) kanadský (laurentinský) guayanský brazilský africký indický australský baltský aldanský antarktický - oblasti dlouhodobého pomalého zdvihu Platformy - fundament + sedimentární pokryv - staré (kratony) mladé (fundament od svrch. proterozoika) - tabule - anteklízy a syneklízy pevninská - pevninská kolize dvou mocných kontinentálních desek vznik příkrovů nasunutí ker desek na sebe 17

18 alpsko-himálajská kolizní zóna kolize fragmentů Gondwany s Eurasií rozsáhlé sedimentační pánve kolize od mezozoika, hlavní fáze paleogén (někde až do současnosti) 3 kolizní segmenty: africký, perský, himálajsko-tibetský Africká kolize Africká x Euroasijská (turecká) deska Evropa - k východu se zvětšuje seismika a rychlost konvergence Malá Asie - odsun k západu, aktivní násun Taurského oblouku - intenzivní seismika: Severoanatolský zlom (1 200 km, posun 85 km) střižně-zlomové rozhraní zlom San Andreas Pacifická deska Severoamerická deska 18

19 Horká skvrna 19