Stavba a zlloženie Zeme

Austrálsky geofyzik K.E. Bullun (1906-1976) rozdelil zemské teleso na sedem častí. Na základe rýchlosti pohybu zemetrasných vĺn vymedzili jednotlivé časti, tzv. Bullenové zóny, ktoré sa líšia teplotou, tlakom a hustotou. Týchto sedem zón tvoria tri základné jednotky - zemská kôra, zemský plášť a zemské jadro.

1) ZEMSKÁ KôRA (vrchná časť litosféry) je tvorená jednou Bullenovou zónou. Zemská kôra je oddelená od zemského plášťa tzv. Mohorovičičivou plochou diskontinuity, ktorá bola nazvaná podľa chorvátskeho geofyzika Andrija Mohorovičiča (1857-1936). Na ploche diskontinuity (nespojitosti) dochádza k výraznej zmene rýchlosti šírenia zemetrasných vĺn, čo je spôsobené odlišnou hustotouzemskej kôry a zemského plášťa. Hrúbka zemskej kôry je premenlivá (6km v hlbinách oceánu, na kontinentoch 30-40km, v Himalájach až 80km). V porovnaní s polomerom Zeme prenikli ľudia len do nepatrných hĺbok postredníctvom ťažbových vrtov. Najhlbší vrt na svete (na polostrove Kola v Rusku) dosiahol hĺbku 12 000m. Priemerná hrúbka zemskej kôry je 35km.
Zemská kôra má hustotu 2,7g.cm kubických až 2,9g kubický. Najviac sú tu zastúpené tieto prvky: kyslík (46%), kremík (28%) a hliník(8%). Hlavné nerasty sú oxidy a kremičitany. Zemská kôra predstavuje len 1,5% hmoty Zeme.

2) ZEMSKÝ PLÁŠŤ pozostáva z troch Bullenových zón (vrchný, stredný a spodný plášť). Vrchný plášť sa rozprestiera od Mohorovičičovej plochy diskontinuity do hĺbky 300-400km. Tvorí ho spodná časť litosféry a plastická astenosféra. Stredbý plášť siaha do hĺbky 1000km a spodný plášť siaha po hranicu zemského jadra, t.j. do hĺbky 2900km. Zemský plášť tvorí obal zemského jadra, rozprestiera sa v priemere od hĺbky 35km do 2900km. V zemskom plášti sú zastúpené najmä tieto nerasty: kremičitany, oxidy železa a horčíka, sulfidy železa aďaľších kovov. Hustota zemského plášťa sa zvyšuje s hĺbkou od 3,3g.cm kubický do 9,4g.cm kubický. Zemský plášť predstavuje 67,5% Zeme.

3) ZEMSKÉ JADRO sa rozprestiera od hĺbky 2900km do stredu Zeme, ktorý je v hĺbke 6378km. Skladá sa z troch zón. Vonkajšie jadro, ktoré zasahuje do hĺbky 4900km, je polotekuté. Prechodná zóna medzi vonkajším a vnútorným jadrom zasahuje do hĺbky 5120km a vnútorné jadro je pravdepodobne tvorené pevným materiálom. Predpokladá sa, že zemské jadro sa skladá zo železa s prímesou niklu. Hustota jadra sa zvyšuje s hĺbkou od 11,3g/cm kubického do 17,3g/cm kubického.

Zemské jadro predstavuje 31% hmoty Zeme.

Litosféra

Zemské teleso sa skladá z centrických vrstiev. Najspodnejšia je zem.jadro, na ňom je zem.plášť, najvrchnejšia je zem.kôra. Hrúbka zem. Kôry je na morskom dne 5km, na pevnine 30 – 70km.

Litosféra zahŕňa zem.kôru a najvrchnejšiu vrstvu zem.plášťa. je hrubá asi 200km.

Zloženie litosféry: Väčšinou obsahuje vyvreté horniny: žula, čadič

Pohyb pevnín a oceánskeho dna

Litosféra nie je celistvá. Skladá sa z litosfér. Dosiek. Ich pohyby sú: vzďalovanie, približovanie, šmýkanie, podsúvanie, nasúvanie, vrásnenie, ponáranie. Kontaktné miesta sú seizmicky aktívne oblasti.

Litosférické platne

Vývoj tvaru pevnín a oceánov

Zem vznikla pred 4,5 mld.rokov, pred 3 mld.rokov existoval jeden kontinent Pangea. Tá sa časom rozdelila na Lauráziu a Gondwanu.

Súčasné pohyby

Škandinávsky poloostrov, S a J Amerika
Riftové zóny – kontaktné miesta litosf. dosiek. Sú to 1. pásmové pohoria (Kordillery - Andy), 2. oceánske chrbty (Stredoatlantický chrbát), 3. zlomy (San Andreas), 4. hlbokomorské priekopy.

Vnútorné (endogénne) procesy

Prejavujú sa na styku litosf. dosiek.
Vrásnenie – horotvorný proces, pri ktorom vznikajú vrásové (pásmové) pohoria.
Magnetizmus – procesy súvisiace s výstupom magmy do zemskej kôry a na jej povrch.
Vulkanizmus – prenikanie lávy na povrch
Sopky - výlevné (Mauna Kea, Mauna Loa, Havajské ostrovy, Island)
- explozívne (Fuji, Sv. Helena, Cotopaxi)
- stratovulkán (Etna Vezuv)
Zemetrasenia
- tektonické – pohyb litosférických dosiek
- vulkanické – spôsobené výbuchom sopky
- zosuvné – zosuvy pôdy

Planetárne členenie litosféry
1. pevninská litosféra
2. oceánska litosféra

1. Stabilné časti pevninskej litosféry sa nazývajú štíty, na ktoré sa viažu tabule
Pohyblivou časťou PL sú orogénne zóny (pohoria)
2. SČ oceán. L sú oc.panvy (3,5 – 5 km hlboké)
PČ oceán. L sú oc.chrbty (Stredoaltlantický, Pacifický, Transatalntický), priekopové prepadliny.

Horninové zloženie litosféry

V litosfére sa nachádzajú takmer všetky prvky PSP (Si, O, Al, Mg, Fe, ...)

Horniny obsiahuté v litosfére delíme na:

1. pôvodné – sopečné – hlbinné (žula, dioryt, gabro, granit)
- výlevné (čadič, andezit, ryolit)
- sedimentárne – vznikajú usadením rozrušených hornín. Najbežnejší spôsob rozrušenia je zvetrávanie. Môže byť chemické (kyslé dažde, voda), alebo machanické (zmeny objemu kvapalín)
(íly, piesky, pieskovce, spraše, tarvertín)
2.

premenené – vznikli premenou zo sopečných hornín pri zmene teplotných alebo tlakových podmienok (fylit, svor, rula).

Vznik minerálov

Rovnako ako všetky ostatné prírodniny sú aj minerály podriadené trvalému kolobehu vznikania a zanikania. Podla toho, ako sa horniny tvoria, rozlišujeme minerály:

Minerály magmatického pôvodu - v zemskom vnútre vznikajú horninové taveniny (magmaty), ktorých teplota sa pohybuje medzi 650 - 1250°C. Pri ochlaďovaní vznikajú ešte pri velmi vysokých teplotách kryštály - príkladom takto vzniknutých minerálov sú chromit, magnetit a apatit. Neskôr pri klesajúcej teplote ztuhne hlavná časť taveniny a vzniká vyvrelá hornina. V tejto fázi kryštalizácie vznikajú najdôležitejšie magmatické minerály, napr. olivín, pyroxeny, živce, kremen. Po hlavnej kryštalizácii zostáva takzvané zbytkové magma, ktoré je bohaté na mnoho vzácnzch prvkov - beryl, bor, cín, molybden, uran. Zbytkové magma s obsahom vody a oxidu uhličitého je veľmi pohyblivé. Proto vetšinou tuhne v puklinách skôr vytvorených hornín, pričom vznikajú často obrovské kryštály. Tieto svetlé horniny sa označujú ako "pegmatity". Pegmatického pôvodu je rada drahých kameňov, napr. topás, akvamarín, turmalín, ruženín. Pri teplote nižšej než 500°C prechádzajú taveniny do roztokov. Tejto fázi tvorby minerálov se hovorí "hydrotermálna". Velká časť ložisiek farebných kovov vhodných k ťažbe sa viaže k tomuto typu tvorby minerálov. Večšina pekne vyvinutých a pre sberatelov zaujímavých kryštálov je hydrotermálneho pôvodu.

Minerály zvetrávaného pôvodu - na zemskom povrche podliehajú minerály a horniny zvetrávaniu. Fyzikálnymi a chemickými procesmi alebo pôsobením organizmov sa kryštály rozpúšťajú, menia a transportujú. Napríklad zo živcov se tvorí kaolín. Z bazických hornín vznikajú ložiská bauxitu a lateritu. Minerály, ktoré niesú pre svoju tvrdosť a chemickú odolnosť rozrušené, môžu byť gravitáciou a vodou iba prepravovanźmi inam a môžu obohacovať riečne a pobrežní piesky. Hovoríme o rozsypových ložiskách, ku ktorým se radí dôležitá náleziska zlata, platiny, diamantov, cínovca a monazitu. Voda však dopravuje také látky pri zvetrávaní rozpustené. Pri vyparovaní lagun rozpustené látky znovu kryštalizujú a tvoria takzvané "vyzrážené horniny". Príkladem takýchto chemických usadenín sú veľké solné ložiská.

Minerály metamorfozného pôvodu – ak sú vyvreté alebo usadené horniny vystavené po svojom vzniku zvýšeným tlakom alebo teplotám, minerály se premieňajú. Tento proces sa nzývametamorfóza. Typickými metamorfóznymi minerály sú napr.granát, silimanit, andalusit a disten, staurolit, cordierit, vesuviam.

Při teplote v rozmedzí zhruba 0-900C začína tavení metamorfovaných hornín a kolobeh sa vracia k vyvrelým horninám.

Horniny a minerály

Horniny sú zhluky zvyčajne viacerých no niekedy iba jedného či dvoch minerálov. Aj minerály sú buď iba voľnými, nezlúčenými rýdzimi prvkami, alebo sú to zlúčeniny prvkov. Zlato, striebro a meď patria k prírodným kovovým prvkom. Živce, pyroxény, amfiboly a sľudy sú horninotvorné kremičitany - zlúčeniny, v ktorých sa kovové prvky kombinujú so zákonite usporiadanými štvorstenmi Si-O.

Čo je to minerál?

Okrem niekoľkých výnimiek (voda, ortuť) sú minerály zložené z pevných anorganických prvkov alebo ich tvoria zlúčeniny prvkov. Majú svoju charakteristickú atómovú štruktúru a chemické zloženie, ktoré sa mení iba v rámci určitých hraníc. Všetky kryštály kremeňa, či už kryštalizovali v pieskovci alebo v sopečnej láve, majú rovnaké chemické a fyzikálne vlastnosti.

Čo je to hornina?

Horniny tvoria základnú zložku našej planéty. Podľa vzniku sa rozdeľujú do troch veľkých skupín, a to na vyvreté, premenené a usadené horniny. Horniny predstavujú zhluky rozličných zŕn minerálov, ktoré sú spojené tavením, stmelením alebo vzájomnou väzbou.

Vznik minerálov

Zemská kôra sa skladá z hornín, ktoré predstavujú zhluky minerálov. Najkrajšie vzorky minerálov sa vyskytujú zvyčajne na hydrotermálnych žilách. Sú to trhliny zemskej kôry, v ktorých prúdia veľmi horúce roztoky. Minerály sa tvoria z prvkov, ktoré obsahujú tieto roztoky. Okrem toho sa vyskytujú vo vyvretých horninách ktoré kryštalizujú priamo buď z chladnúcej magmy (z roztavených hornín pod zemským povrchom), alebo z lávy (z roztavených hornín vyvrhnutých na zemský povrch). Mnohé minerály vznikajú aj v premenených horninách a to pri opätovnej kryštalizácii starších hornín. Pri niektorých usadených horninách, ako sú napr. vápence, soľné minerály často kryštalizujú z pomerne chladných roztokov v nie veľkých hĺbkach pod povrchom Zeme.

Minerálne žily

Sú to plošné doskovité telesá prenikajúce zväčša do existujúcich horninových štruktúr. Pôvodne to mohli byť zlomy, v ktorých sa horniny porušili následkom vzájomného pohybu jednotlivých horninových más, alebo trhliny, ktoré vznikli bez pohybov hornín. Minerály môžu vypĺňať tieto žily úplne, alebo kryštalizujú iba okolo rozdrvených častí (brekcie).

Vyvreté horniny

Minerály sa tvoria vo vyvretých horninách počas tuhnutia roztavenej magmy. Špecificky ťažšie minerály (Fe-Mg kremičitany typu olivínu a augitu) vznikajú pri najvyšších teplotách, kým ľahšie minerály (napr. živce a kremeň) vznikajú až v neskorších štádiách chladnutia.

Minerály vznikajúce v roztavenej hornine rastú zvyčajne bez obmedzenia, a tak môžu nadobudnúť dokonalý kryštálový tvar.

Minerály

Minerály sú voľné, nezlúčené prvky alebo zlúčeniny prvkov. Ich zloženie možno vyjadriť chemickým vzorcom. Minerály sú rozdelené do tried, a to podľa ich chemického zloženia a kryštálovej štruktúry. Minerály majú množstvo vlastností, pomocou ktorých sa dajú ľahko identifikovať. Pri určovaní minerálov treba postupovať vedecky. Najprv sa skúma farba, lesk a vzhľad – habitus. Potom sa určuje tvrdosť, špecifická hmotnosť – hustota a farba vrypu. Štiepateľnosť a lom bývajú zvyčajne dobre viditeľné, no niekedy treba minerál rozlomiť. Minerály kryštalizujú v určitých geometrických tvaroch, ktoré rozdeľujeme podľa symetrie do šiestich hlavných kryštalografických sústav. Aj keď sa môžu v rámci jednotlivých sústav vyskytovať rozličné tvary, každý tvar jednej sústavy musí mať zachované vždy tie prvky symetrie, ktoré charakterizujú príslušnú sústavu. Príslušnosť minerálu do kryštalografickej sústavy možno určiť podľa jeho vzhľadu.


Kryštalografické sústavy:

• Kocková

• Štvorcová

• Jednoklonná

• Trojklonná

• Šesťuholníková

• Trojuholníková

• Kosoštvorcová

Celá skupina minerálov vrátane granátov, sľudy a disténu vzniká v premenených horninách. Teplota a tlak môžu zmeniť chemizmus hornín do tej miery, že z nich vzniknú nové minerály, ďalšie prvky sa tam môžu dostať aj z chemicky aktívnych roztokov prenikajúcich cez pôvodnú horninu. Vlastnosti minerálov

Vlastnosti minerálov delíme na:

MECHANICKÉ VLASTNOSTI : hustota
súdržnosť
tvrdosť
štiepateľnosť
lom
krehké, jemné, kujné / rýdze kovy a pružné

1.Hustota: ťažké ( zlato, galenit…)
ľahké ( kamenná soľ.)

2.Súdržnosť: sa prejavuje v tvrdosti, spôsobe rozpadu, štiepenia minerálu na menšie časti pri náraze a údere. 3. Tvrdosť – odpor, ktorý kladie nerast vnikaním iného telesa bez toho, aby sa zlomil. Na vyjadrenie sa používa Mohsova stupnica tvrdosti:

1. mastenec - môžeme rýpať nechtom
2. kamenná soľ
3. kalcit - môžeme rýpať nožom
4. fluorit
5. apatit
6. živec - rýpe do skla
7. kremeň
8. topás
9. korund
10. diamant

4.

Štiepateľnosť: veľmi dobrá štiepateľnosť ( kamenná soľ…)
dobrá štiepateľnosť ( diamant…)
slabo štiepateľné / neštiepia sa vôbec



5. Lom: nerovný ( kremeň....)
lastúrnatý ( opál.....)

6. Krehké: minerály, ktoré sa pri náraze rozlrtia na úlomky. ( kalcit...)
Jemné: minerály sa pri údere razdrvia, ale úlomky sa nerozletia
Rýdze kovy / kujné: sa úderom nedrobia, ale dajú sa kovať a roztepávať. Pružné: tenké lístočky sľudy sa dajú ohýbať a po uvoľnení tlaku sa vrátia do pôvodnej polohy

OPTICKÉ VLASTNOSTI: farebnosť
vryp
priepustnosť
lesk

1.Farebnosť: farebné minerály ( síra...)
sfarbené minerály ( napr: odrody kremeňa: ametyst, ruženín....)
bezfarebné ( kamenná soľ, krištáľ....)

2. Vryp: farba prášku, ktorú necháva minerál pri otieraní ( pyrit / čiernozelený vryp.. 3. Priepustnosť svetla: priehľadné ( krištáľ.....)
priesvitné ( biely kremeň......)
nepriehľadné ( galenit....)

4. Lesk – závisí od množstva odrazeného svetla od povrchu nerastu:

Sklený ( kremeň…)

Diamantový ( diamant…)

Polokovový ( rumelka…)

Kovový ( pyrit…)

Mastný ( síra…)

Voskový ( opál…)

Perleťový ( sadrovec…)

ĎALŠIE FYZIKÁLNE VLASTNOSTI : vodivosť ( galenit....)
magnetizmus ( magnetit...)
žiaruvzdornosť ( magnezit, kremeň, grafit...)

CHEMICKÉ VLASTNOSTI MINERÁLOV: rozpustnosť – dobre sa rozpúšťa ( halit.. )
pomaly sa rozpúšťa ( kalcit...}
nerozpúšťa sa ( zlato...)
rozkladnosť


Geologické deje

Geologicke deje:

1.vnútorné
- Tektonické pohyby-približovanie, vzdialovanie, podsúvanie, nadsúvanie a vrásnenie litosférických plôch
- Magmaticka činnosť
- Zemetrasnenie
- Metamorfizmus- premena

2. vonkajšie
činnnosť vetra, ľadovcov, snehu, tečúcej vody, dažďa, mora a človeka

Zdroje energie pre vnútorne geologické procesy

Prevažnú časť energie má zemské teleso z obdobia svojho vzniku (4,7 mld) kedy sa zhlukovala a zhusťovala medzihviezdna hmota.

Zem si značnú časť tejto energie udržala pre malú tepelnú vodivosť hornín, ktorá zapríčinuje, že prenos energie zvnútra k povrchu je veľmi malý a pomalý

Zdroje energie pre vnútorné geologicke procesy sú:

1. Tepelná energia Zeme (zemské teplo) vo vnútri zeme, ktorá vznikla v počiatočnom vývoji našej zeme a na povrch sa uvoľňuje tepelnou vodivosťou.
2. Tepelná energia, ktorá sa uvoľnuje pri radioaktívnom rozpade jadier atómov radioaktívnych prvkov.
3. Tepelná energia, ktorá sa uvoľnuje pri stláčaní a presúvaní plastických hmôt vo vnútri zemského telesa

Zdroje energie pre vonkajšie geologické procesy sú:

Slnečné žiarenie, príťažlivosť Zeme a mesiaca
Vznik vyvretých hornín
Horniny: 1. vyvreté = vznikajú vyvretím
2. usadené = vznikajú usazdzovaním
3.premenené = metamorfizmom
Magma: žeravotekutá tavenina obsahujúca kremičitany, povrchové plyny a pary.
Magmatizmus( magmaticka činnosť): deje ktore súvisia so vznikom magmy, s jej postupom zemskou kôrou, s prenikaním na povrch, kryštalizáciou a tuhnutím. Výsledkom magmatizmu sú vyvreté horniny, ktoré vytváraju magmatické telesá.