Nové poznatky o stavbě Země, globální tektonika Stavba Země Pohyby kontinentů Pohyby litosferických desek Stavba zemského tělesa - historie počátek století: v rámci geofyziky - dílčí disciplína: seismologie - studuje rychlost šíření, chování a původ zemětřesných vln 1906 - 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 1909 - chorvatský geolog Mohorovičić objevil v hloubce 35-40 km zónu změny rychlosti šíření vln (studoval zemětřesení ve Skopje) 1914 - Gutenberg - v hloubce 2900 km objevil hranici plášť x jádro 1953 - australský geofyzik Bullen sestavil seismický model Země 1
Nejhlubší vrty poloostrov Kola (u města Zapolarnyj) - v roce 1989 dosaženo hloubky 12 262 m 1965: rozhodnuto o lokalizaci původní cílová hloubka: 15 km s vrtáním hlubokého vrtu se začalo v roce 1970 v roce 1983 dosaženo hloubky 12 km z technických důvodů muselo být vrtání zastaveno + od hloubky 7 800 m se začal vrtat nový stvol, který v roce 1989 dosáhl hloubky 11 600 m V roce 1989 vrt dosáhl hloubky 12 262 m a v roce 1992 bylo další vrtání z důvodu složitých podmínek, zejména vysoké teploty, zastaveno Teplota v nitru Země Zemské jádro - teploty odhadnuté jen o něco málo nižší než na povrchu Slunce teplota ve středu naší Země - asi 5 500 C (Nature, 30. 9. 1999) 2
Nejhlubší vrty v ČR a blízko hranic Horní Falc (u města Windischeschenbach) - vrtán v letech 1991-1994 - dosažena hloubka 9 100 m Vídeňská pánev (S od Vídně) - v 80. letech 20. století; ložiska ropy - dosažena hloubka 8 553 m ČR - vrt Jablůnka 1 (1982 - hloubka: 6 506 m) světový rekord: důl Vojtěch (1875 - dosaženo 1 km; jáma č. 16 : 1 838 m) Další hluboké vrty: vrty Šaštín 12 (Slovensko), Hanušovice 1, vrt Np 1 (2 156 m) - v letech 1971 až 1972 odvrtán do podloží východočeské křídy u obce Nepasice (10 km od Hradce Králové) Historie výzkumu oceánské kůry 1854 - první batymetrická mapa Atlantského oceánu; všechny hloubky změřeny lotováním; do roku 1900 18 400 měření 1873 - Challenger mapa hlubokomořských sedimentů, salinity a teploty 1885 - založen oceánografický ústav v Monaku vydány batymetrické mapy všech oceánů ( 1:10 mil.) 1957-1958 Mezinárodní geofyzikální rok 1. velký projekt hlubokých vrtů do oceánské zemské kůry: vědecký výzkumný program MOHOLE, cíl: dosažení nejsvrchnějšíčásti Mohorovičičovy hranice diskontinuity 1959-1965 UNESCO - výzkum Indického oceánu 1969 - Challenger II - zařízení pro vrty 1991 - nejhlubší vrt (504 B).. 2 km 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 30-40 km - oceánská 6-15 km maximální:. 80 km 2 (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 geosynklinály + přechodné oblasti mezi kontinenty a oceány - riftogenní vázaná na mobilní zóny v oceánech 4
Chemické složení zemského tělesa (v %) Zemská kůra Zemský Zemské kontinentální oceánská plášť jádro SiO 2 69 48 43 - Al 2 O 3 14 15 - - Fe 2 O 3 + FeO 4 11 12 90 CaO - 11 3 - MgO - 9 37 - NiO - - - 8 ostatní 13 5 2 celkem 100 100 100 100 Zemský plášť odpovídá staršímu termínu SIMA vrstvy: svrchní (B) řada nehomogenit střední (C) spodní (D) astenosféra hloubka: 100-150 (max 400) km svrchní střední 33 km 400 km 1 000 km spodní 2 900 km Zemské jádro odpovídá staršímu termínu NiFe poloměr: 3 478 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 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 1910 - Wegener - hypotéza: na počátku 2H - prakontinent Pangea důkaz: geologický hypotéza nepřijata renesance v 60. letech 20. století Pohyby kontinentů 1H (prvohory) - pouze hypotézy (pokus o rekonstrukce) od 2H (druhohor) - důkazy 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 masívu 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 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 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 8
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 100-180 mm/rok) eocén 3H - rozšiřuje se Atlantský oceán eocén - S. část Atlantiku - poklesy oddělení Austrálie x Antarktida konec 3H současnost 9
Teorie litosferických desek = nová globální tektonika - opírá se o: světový riftový systém hlubokooceánské příkopy Wadatiovy-Beniofovy zóny charakter oceánského dna s pásovými magnetickými anomáliemi existenci astenosféry - litosféra je rozdělena v řadu desek - rozdíly: složení, stavba, velikost vymezení desek Le Pichon (1973) - 6 hlavních desek Galuškin, Ušakov (1978) - 13-ti deskový model v současnosti 14-16 deskový typy desek rychlost pohybu desek typy rozhraní: konvergentní divergentní transformní (střižně-zlomové) 10
Litosferické desky 1. Euroasijská 4. J Americká 7. Karibská 2. Africká 5. S Americká 8. Kokosová 3. Arabská 6. Nazca 9. Pacifická 10. Indoaustralská 11. Antarktická 12. Filipínská 13. Skotská 14. Juan de Fuca 15. Somálská 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): 100-180 mm/rok - Euroasijská - Africká - za posledních 9 milionů let se desky přiblížily o 100 km (10 mm/rok) 11
subdukce Severoamerické desky (20 mm/rok) Karibská deska Subdukce Kokosové (až 120 mm/rok, dlouhodobě 50 mm/rok) Rychlost pohybu litosferických desek cm/rok (dlouhodobý průměr) transformní = horizontální posun divergentní konvergentní 12
termální expanze dómovité vyklenutí dóm se zhroutí vznikne rift (3 větve) 3. = tzv. aulakogen - poklesává konvekční proudění - buňky rift příkop 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 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 = 200-400 km) Bajkalský Východoafrický Rýnský Levantský -řeka Jordán + Mrtvé moře 14
Rychlost pohybů horizontálních (v riftech) Island 10-20 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 Východoafrický rift klask klksl klklk lklkl klklk lklkl klklk lklkl klklk lklkl klklk l Středooceánské hřbety Středooceánské hřbety - existence potvrzena v 60. letech - celková délka > 60 000 km - 15,3 % dna světového oceánu - výška 1-4 km - šířka 300-2 000 km 3 základníčásti: 1. svahy 2. vrcholové valy s okrajovými valy riftových údolí 3. riftová údolí (hloubka 1,5-2 km, š = 25-40 km 15
Island středooceánský hřbet nad hladinou oceánu 103 000 km 2 trojný bod - Galapágy pacifická kokosová Nazca 16
konvergentní rozhraní pohyb desek základní fáze: - přibližování desek - existence geosynklinály - vrásnění geosynklinály (sedimentů, které ji tvoří) - subdukce = podsunutí 1 desky 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 17
oceánská - pevninská vždy oceánská pod pevninskou vzniká: hlubokooceánský příkop (v místě subdukce) na okraji pevninské: vrásové pohoří (např. Andy) - vliv polohy jádra kontinentu štíty a platformy 18
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 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 19
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 20
Horká skvrna 21