2. Všeobecné poznatky o Zemi
2.1 Vznik a vývoj Zeme
Názory na vznik Zeme, planét a celej slnečnej sústavy sa vyvíjali postupne s vývojom astronómie, fyziky, chémie, geológie, geofyziky, geochémie a s novými poznatkamim ktoré prináša kozmický výskum kozmických telies. Prvé názory boli spojené s náboženskými a mytologickými predstavami. V druhej polovici 18. storočia vznikla samostatná vedná disciplína kozmogónia, ktorá sa zaoberá otázkami vzniku a vývoja planét.
Všeobecne môžeme kozmogonické hypotézy rozdeliť do dvoch skupín:
a) hypotézy, ktoré predpokladajú žeravý počiatok planét
b) hypotézy, ktoré predpokladajú vznik planét zo studenej medzihviezdnej plynovo-prachovej pralátky (väčšina moderných hypotéz)
Podľa dnešných predtáv, vznik našej slnečnej sústavy sa dáva do súvislosti so zánikom nejakej dávnej hviezdy, ktorá vyčerpala zásoby svojej jadrovej energie a nastala jej expózia v podobe supernovy.
Zem sa delí na kôru, plášť, vonkajšie kvapalné a pevné vnútorné jadro. Obklopuje ju atmosféra, hydrosféra a biosféra. Väčšina hypotéz predpokladá, že sa jednotlivé sféry vyvýjali v tomto poradí:
1) jadro a zemský plášť
2) atmosféra
3) zemská kôra
4) hydrosféra a biosféra2.2 Vek Zeme
Zem prešla dlhým a zložitým vývojom. Geologický vývoj jednotlivých oblastí zemskej kôry nebol všade rovnaký, preto je veľmi tažké podať celkový obraz vývoja Zeme v určitom období. Zistenie geologického veku pomáha objasniť príčiny pohybov Zeme, náhle zmeny vo vývoji rastlinstva, živočíšstva, stiedanie ľadových dôb a pod.
Pri zisťovaní geologického veku rozlišujeme vek:
- absolútny
- relatívny
Určiť relatívny vek horniny znamená stanoviť, či tá alebo oná hornina, vrstva, útvar sú staršie alebo mladšie ako určitá hornina, vrstva, útvar, s ktorými vek navzájom porovnávame. Pomerne spoľahlivo možno určiť relatívny vek na základe skamenelín t.j. zvyškov zvierat resp. zastlín.
Geologickú históriu Zeme možno rozdeliť na niekoľko geologických ér:
- prahory
- starohory
- prvohory
- druhohory
- treťohoryštvrtohory
Predstavu o vnútornej stavbe Zeme môžeme získať priamymi a nepriamymi metódami.
Priame metódy môžeme uplatniť len v najhornejších častiach Zeme. Niektoré údaje získavame banskými a vrtnými prácami. Priamo múžeme skúmať horniny, ktoré boli z hlbších častí zeme vynesené na povrch horotvornými pochodmi a pri vulkanickej činnosti. Týmito metódami sa dá interpretovať [objasniť, vyjaviť] stavba a zloženie Zeme len do nepatrnej hĺbky (1 – 5 km).
Neprime metódy sa využívajú pri štúdiu hlbších častí. Sú to najmä geofyzikálne metódy. Základný model vnútorného zloženia zemského telesa bol zostrojený geofyzikmi, na základe štúdia seizimických (zemetrasných) vĺn, ktoré su závislé od zloženia a fyzikálneho stavu hornín.
Seizmické metódy dospeli k trojdielnemu modelu stavby zemského telesa zloženého zo zemskej kôry, zemského plášťa a zemského jadra, čo je najprijateľnejší model.
2.3.1 Zemské jadro
Predxstavuje najvnútornejšiu časť zemského telesa a zaberá asi 16 % objemu a 31 % hmoty Zeme.
Podľa rozdielnych fyzikálnych vlastností odlišujeme:
· vonkajšie jadro (zóny E a F Bullenovho modelu)
· prechodová zóna (zóna F )
· jadierko (zóna G)
Chemické vlastnosti jadra sú hypotetické. Predpokladá sa že jadro je zložené asi z 90 % Fe, 8 % Ni a 2 % dalších kovov.
2.3.2 Zemský plášť
Zemský plášť tvorí mocná sféra, ktorá zahŕňa až 84% objemu a 69% hmoty Zeme a siaha do hĺbky 2900 km. Má zložitú stavbu a geofyzikálne ho podľa Bullena rozdeľujeme na zónu B a C (horný plášť) a zónu D (spodný plášť).
Spodný plášť (hĺbka 950 km – 2900 km) sa vyznačuje najväčšími hodnotami šírenia seizmických vĺn v celom zemskom telese a predpokladá sa že je zložený z nerozrôznenej zmesi silne stlačených Mg-Fe silikátov, alebo oxidov Si, Fe, Mg alebo Al.
Horný plášť (do hĺbky 950 km) Spodná časť horného plášťa sa vyznačuje rýchlym nárastom šírenia seizmických vĺn. Vtejto zóne sa vplyvom vysokého tlaku a teploty menia fyzikálno-mechanické vlastnosti hornín (fázové zmeny). Jeho zloženie nie je presne známe a je možné ho skúmať z materiálu ktorý sa dostal na povrch pri vulkanickej činnosti.
2.3.3 Zemská kôra
Veľmi tenký, najhornejší obal Zeme nazývame zemskou kôrou. Tvorí menej ako 1 % objemu a menej ako 0,5% hmoty Zeme. Vznikla počas dlhého vývoja diferenciáciou [odlišovaním] zo zemského plášťa.
Podľa mocnosti a zloženia rozdelujeme zemskú koru na:
- kontinentálnu
- oceánsku
- prechodnú
Vertikálne sa kontinentálna zemská kôra člení na:
1) hornú vstvu (sedimentárnu)
2) strednú vstvu (granitovú [žulovú])
3) spodnú vrstvu (bazaltovú [čadičovú]
Oceánska kôra je časť kôry nachádzajúca sa pod oceánmi. Pozostáva najmä z málo mocnej sedimentárnej a predovšetkým bazaltovej vrstvy. Geofyzikálne aj tu môžeme odlíčiť tri vrstvy.
· prvú vrstvu tvoria čerstvé, nespevnené sedimenty
· druhú vrstvu tvoria horniny čadičového zloženia
· tretia vrstva je najmocnejšia a jej zloženienie je celkom známe
2.4 Pohyby Zeme
Zem vykonáva tri základné typy pohybov:
1) pohyb Zeme okolo Slnka (365 a ¼ dňa)
2) pohyb Zeme okolo vlastnej osi (23 hodín 56 minút a 6 sekúnd)
3) precesny pohyb (zemská os rotuje pomaly po myslenej kužeľovitej ploche v dôsledku príťažlivosti Slnka) (23 735 rokov)
2.5 Tvar zeme
Povrch Zeme je zhruba 510 mil. km2, z toho 29,2 % (149 mil. km2) pripadá na súš a 70,8 % (360 mil. km2) tvotia oceány a moria.PovrchZeme je neobyčajne mnohotvárny a výškovo diferencovaný. Maximálne výšky dosahuje v Himalájach (Sagarmatha – Mount Everest – 8848 m.n.m.) a najhlbšie miesto je Mariánska priekopa pri Novej Guinei (11 055 m pod hladinou mora). Najväčší vplyv na tvar Zeme má pohyb okolo vlastnej osi. Už v 18. storočí sa zistilo, že pôvodne predpokladaný guľovitý tvar je vplyvom odstredivej sily na póloch sploštený. Astronomicko-geodetickými meraniami bol povrch Zeme vyjadrený ako rotačný elipsoid (sféroid). Najvýstižnejším znázornením tvaru zemského telesa je geoid.
2.6 Fyzikálne vlastnosti Zeme
Medzi najdôležitejšie fyzikálne vlastnosti zeme patria:
- gravitácia
- tlak a hustota
- magnetizmus
- teplota
Gravitácia Zeme ja daná súčtom zemského gravitačného poľa a poľa odstredivých síl vznikajúcich yplyvom rotácie Zeme. Gravitačné pole a jeho miestne časové odchýlky skúma odvetvie geofyziky – gravimetria. Gravimetrické marania na rozsiahlych územiach majú význam pre určovanie tvaru (geoidu) a rozmerov Zeme, merania v menších oblastiach sa využívajú najmä pri zisťovaní anomálií v geologickej štruktúre.
2.6.2 Tlak a hustota Zeme
Predstavujú dôležité fyzikálne veličiny, výrazne ovplyvňujúce geologické procesy.
Tlak je vyvolaný predovšetkým hmotnosťou nadloženého stĺpca hornín a je podmienený gravitačným zrýchlením.
Z geologického hľadiska rozoznávame:
- geostatický tlak
- všesmerný tlak
- orientovaný tlak
Hustotou rozumieme všeobecne pomer hmotnosti látky k jej objemu bez ohľadu na stav. Označujeme ju písmenom s a vyjadrujeme v kg.m-3. Hustotu Zeme výrazne ovplyvňuje tlak. So vzrastajúcim tlakom nadložných hmôt sa hustota výrazne zvyšuje. Geofyzikálnymi metódami sa zistilo, že hustota c zemskej kôre nenarastá rovnomerne. Rýchlosť šírenia seizmických vĺn ukazuje, že v určitých hĺbkach sa hustota mení skokom.
2.6.3 Magnetizmus Zeme
Zem sa správa ako permanentný magnet. Silové účinky magnetizmu sa prejavujú v geomagnetickom poli. Má kladný južný pól a záporný severný pól. Magnetické póly Zeme nie sú totožné so zemepisnými pólmi a sú v ustavičnom pohybe. V súčasnosti je južný magnetický pól v arktickej oblasti severnej Ameriky a severný je na južnej pologuli v Antarktíde.
Najkratšia spojnica geomagnetických pólov je geomagnetická os (nevedie cez stred Zeme).
Permanentnou registráciou prvkou zemského magnetizmu sa zistilo, že trvalé magnetické pole podlieha zmenám, že vykazuje značné miestne odchýlky. Tieto odchýlky od normálneho magnetického poľa sa nazývajú anomálie a prejavujú sa buď na veľkých priestoroch, alebo len v menších lokálnych oblastiach.
Veľkopriestorové anomálie závisia od hrubého členenia zemskej kôry a všeobecných tektonických [tektonický – vzťahujúci sa k zloženiu zemskej kôry] pomerov.
Lokálne anomálie závisia od rôznych magnetických vlastností hornín a sú veľmi dobrým pomocníkom pri vyhľadávaní ložísk (železné rudy – kurská anomália, soľné pne, atď.)
