- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiálDynamická geologie (základní pojmy kursů G1021, G1021k)
I. Úvod do studia geologie
Geologie jako přírodní věda (termín geologie - H.B. de Saussure - 1799) – specifika geologie – studium fyzikální, chemické, biologické a energetické stránky procesů probíhající na Zemi v určitém časovém rámci (věda historická)
Geologické vědy – členění geologických disciplín a postavení dynamické (všeobecné) geologie v rámci geologických věd. Měřítka studovaných objektů geologických věd (prostorová a časová).
Předmět studia dynamické geologie a předmět jejího zájmu (endogenní procesy a exogenní procesy)
II. Historie poznání planety z pohledu geologických věd
Pravěk – doba kamenná: Paleolit (náhodný vs. cílený sběr hornin), přírodní procesy a jejich role v náboženských mýtech, zpracování surovin – tvorba nádob, ozdob, zbraní. Paleolit/neolit – cílená těžba surovin, doba bronzová, doba železná - zpracování kovů.
Rozvoj obchodu – rozvoj poznání (geologická stavba, geomorfologie). Mapy nalezišť nerostných surovin (starověký Egypt). Minerály – léčivé vlastnosti.
Petroarcheologie
Řecká civilizace (milétská škola, Empedokles z Akragantu, Herodotos, Aristoteles…)
Římská říše- Výbuch Vesuvu – 79. n.l. Plinius starší (Historia Naturalis), Plinius mladší …
Keltové a Germáni, stěhování národů
České země - starověká a středověká těžba (Keltové, Germáni a Slované) - Jihlavské důlní právo
Novověk – reformace -renesance (kolize přírodovědného poznání a dogmatického společenského názoru)
Rozvoj řemesel, zámořské objevy (Vasco da Gamma, K. Columbus, F. Magallan..) a přírodovědné objevy (Koperník, Galileo, T. Brahe…)
Jáchymov – Georg Bauer –Agricola 1494 – De re metallica libri XII
Leonardo da Vinci – zkameněliny - R. Descartes (nebulární teorie)
Rozvoj fyziky, chemie, biologie - G.Buffon (1707-1788) – systematika biologie, vývoj Země
G.Cuvier – studium Pařížské pánve (teorie katastrof, srovnávací anatomie)
J.B.Lamarck – proměnlivost druhů
W.Smith – zákon vůdčích zkamenělin
Průmyslová revoluce – nárůst spotřeby surovin
První „ucelené geologické hypotézy“ - neptunisté (freibergská škola - A.G.Werner) vs.
plutonisté (uniformismus - J.Hutton)
První moderní učebnice geologie Ch.Lyell - Principes of Geology (1830), vznik evoluční teorie Ch. Darwin - (Origin of the Species, 1859).
Vznik učených společností, klubů, muzeí a ústavů - např. Geologická společnost, Královská společnost ve Velké Británii, Britské přírodovědné mueum (R. Owen), Národní muzeum v Praze (1818, Kašpar ze Šternberka), J. Barrande……), role poznání geologické stavby, rozsáhlá kartografická a geologické mapování (Indie, Afrika..), Rakouský geologický ústav ve Vídni (1849)
Obrovský rozvoj přírodovědných disciplín a poznání (od konce 19.století) - nové laboratorní techniky (polarizační mikroskop, objev radioaktivity, chemické analýzy, ……). Rozvoj přírodovědných disciplín – interdisciplinární obory (geofyzika, geochemie,…, specializace, integrace). Globalizace - analýza a syntéza dat – „nová globální tektonika“
Současnost - Úloha experimentu, modelování, šíření informací….
III. Základní geologické zákony/principy
Podobně jako ostatní vědecké discipliny i geologie vychází z řady zákonů / principů.
Vzhledem k tomu, že geologie je vědou přírodní i historickou musí zákony zohlednit toto specifikum. Principy geologie mají statisticko-pravděpodobnostní charakter – určité odchylky.
III.1. Princip aktualismu (Ch.Lyell)
Geologické procesy, které probíhají v současnosti se neliší od procesů, které probíhaly v minulosti. Chybná premisa principu- přírodní fenomény jsou produktem stejných sil, které působí dnes se stejnou intenzitou a stejným rytmem????? Vývoj planety.
Hlavní příčiny rozdílů vůči absolutní platnosti tohoto principu:
Změny fyzikálně chemických podmínek na planetě - vývoj atmosféry, hydrosféry, zemských geosfér, změny zapříčiněné vznikem a vývojem života (rozdílné přírodní procesy, tvorba sedimentů, rychlost eroze, změna životní strategie a podmínek organismů), role člověka,
rozdíly v intenzitě geologických činitelů (vulkanismus, tektonika, rychlost sedimentace, proporcionalita sedimentů, zalednění, klimatické změny, unikátní sedimenty - prekambrické Fe rudy, vrstevnaté fosfority, atd.).
Změny astronomické a mimozemské - množství impaktů, délka dne a počet dní během roku.
Př. užití: polštářové lávy v geologické minulosti svědčí o dávném podmořském vulkanismu, protože dnes tyto lávy vznikají výlevy magmatu na mořské dno.
Př. odchylky od absolutní platnosti principu aktualismu: Recentní lilijice - hlubokomořské organizmy vs. paleozoické a mesozoické lilijice - mělkovodní útesové organizmy.
III.2. Zákon stejných zkamenělin (W.Smith)
Geologické vrstvy, které obsahují stejné zkameněliny jsou stejně staré.
Platí pouze pro vůdčí zkameněliny - (vůdčí vs. faciální zkameněliny)
III.3. Zákon superpozice (N.Steno)
V normálně uložených vrstevních sledech je spodní vrstva starší než vrstva svrchní.
Problematika aplikace v sedimentárních horninách – rozpoznání normálního vs. převráceného vrstevního sledu, neptunické dajky, výplně kaveren, říční terasy….
Problematika určení relativního stáří v rámci vyvřelých hornin (intrusivní a extrusivní) – pravidlo superpozice + pravidlo „prorážení“
Problematika určení relativního stáří v rámci metamorfovaných hornin- věk horniny a věk metamorfózy, vztah vůči okolním horninám jiné geneze (metamorfované horniny jsou starší než nemetamorfované horniny v jejich přímém okolí).
Problematika určení relativního stáří v tektonických poruch - relativní stáří zlomů (nejmladší zlom je ten, který porušuje ostatní zlomy nebo geologická tělesa a sám není porušen).
IV. Čas a metody jeho měření v geologii - Geochronologie
Geologické procesy a pojetí i role času (rychlost, vzájemný sled dějů..)
Historická geologie a stratigrafie - určení stáří planety a stáří hornin
Metody určování stáří hornin
IV.1. Relativní věk – aplikace především zákona superpozice a zákona stejných zkamenělin,
litologické (litostratigrafické) metody a paleontologické (biostratigrafické) metody. Pochopení geologické stavby a vývoje zájmové oblasti.
IV.2. Celkový věk („absolute age“) - chronostratigrafie
Dvě velké skupiny metod radiometrické a neradiometrické metody
IV.2.1.Radiometrické metody – uzavřený izotopický systém, samovolný přirozený rozpad mateřského (nestabilního) izotopu na dceřinné izotopy (stabilní). Množství a poměry mateřských a dceřinných izotopů jsou funkcí rozpadové konstanty - poločas rozpadu.
Řada různých metod (rozdílné izotopy – rozdílné poločasy rozpadu- rozdílná citlivost vůči vnějším vlivům- sedimentární vs.magmatické vs.metamorfované horniny- dostupnost vhodného minerálu).
Nejběžnější metody: metody uran –olovo, thorium-olovo (U238 → Pb206 p.r. 4,47 Mld., U235→ Pb207 p.r. 0,7 Mld., Th232→Pb208 p.r. 14 Mld.), metoda poměrů izotopů olova (radioaktivní izotopy olova vs. neradioaktivní izotop Pb204), metoda stop štěpení (Fission-track - hustota spontánních a indukovaných stop po průletu částic v krystalové mřížce), kalium –argonová metoda (K40→Ar40 p.r. 11,9 Mld.), rubidium-stronciová metoda (Rb87→Sr87 poločas rozpadu 47 Mld., aplikace poměru izotopů stroncia - poměr Sr87/Sr86), neodym – samariová metoda(Nd143→Sm147 pol. rozp. 106 Mld.), radiouhlíková metoda (N14→C14 pol. rozp. 5730 let), triciová metoda (izotop H3 pol. rozp. 12,3 roku).
IV.2.2. Neradiometrické metody- metody rychlosti sedimentace/počítání přírůstkových vrstev (varvová stratigrafie, dendrochronologie, zvětrávací vrstvy, rychlost sedimentace vs. množství extraterestrického materiálu, kolagenová a fluorová metoda určení stáří kosterních zbytků).
Paleomagnetické metody
V. Vesmír (vznik, složení, vlastnosti) – kosmologie a planetologie
Extraterestrická geologie
Náboženské mýty a báje – pozorování oblohy (Egypt, Mezopotámie, Mexiko – Mayové, tvorba kalendáře, cykly, komety..)
Konec středověku počátek novověku (pozorování novy, první dalekohledy-čočkové refraktory, geocentrický vs. heliocentrický názor)
Pozorování v různých vlnových pásmech (infračervené vlny, radiová astronomie - kvasary, pulsary, reliktní záření, rentgenová astronomie). Pozorování na oběžné dráze Země.
V.1. Vznik vesmíru
Teorie „velkého třesku“ - big bang (počáteční singularita) vs. big crunch (závěrečná singularita). Prostor a čas jsou funkcí expandující hmoty. Stáří vesmíru – nejrůznější hodnoty mezi 10-20 Mld. let (metody: věk nejstarších hvězd, radiometrická chronologie, kosmologická dynamika rozpínání vesmíru). Výsledek stáří mezi 12-13 Mld. Doklady velkého třesku a rozpínání vesmíru - E.P.Hubble - „rudý posun“, reliktní radiové záření (izotropie, teplota), kosmologický princip rozpínání vesmíru.
Doba trvání/existence vesmíru (30-160 Mld. let.) - uzavřené a otevřené modely vesmíru.
Hadronová éra, homogenita - heterogenita prvotního vesmíru. Spektrální záznamy – určení složení vesmíru (Odd-Harkinsonovo pravidlo: Se stoupajícím atomovým číslem klesá zastoupení chemických prvků ve vesmírů (výjimka kolem a.č. 24 - Cr, Ni, Fe, Mn). Prvky se sudými at. čísly jsou hojnější než s lichými. Stejný proces vznik prvků ve vesmíru (nukleosyntéza – tvorba prvků, supernovy)
Základní stavební kameny vesmíru jsou galaxie (milióny galaxií – tvar, vývoj, složení)
Základní stavební kameny galaxií jsou hvězdy. Rozhodující silou galaxie je gravitace – rovnováha mezi pohybem/expanzí a gravitací (tvar galaxie, kulové hvězdokupy, spirální, nepravidelné a eliptické galaxie). Stáří hvězd, jejich rozmístění v galaxii a charakterem hvězdy existují zákonitosti.
Galaxie Mléčná dráha - miliardy hvězd (rotace galaxie kolem středu - galaktický rok - 250 Mld.)
V.2.Vznik hvězd
Základem je nebulární teorie o sluneční mlhovině (Descartes, Kant, Laplace) – model naše Slunce. Mračno mezihvězdné hmoty/nebule/mlhovina (chladný plyn a prach – H, Si, C) - dynamický impuls (výbuch hvězdy, průchod spirálním ramenem galaxie,..) – gravitační kondenzace – globule -protohvězda (hybnost vs. hmotnost)- zapálení termonukleárních reakcí (sluneční vítr).
Sluneční cykly – termonukleární reakce (H –He), sluneční cykly (ovlivnění tvorby C14), stáří Slunce 4,6 Mld. Předpokládaný budoucí vývoj - žlutý trpaslík (10 Mld.) - červený obr - bílý trpaslík.
Vývoj hvězd - Hertzprung-Russelův diagram (diagram hlavní posloupnosti) – závislost spektrálního typu hvězdy a povrchové teploty vs. absolutní hvězdná velikost (magnitudo)
V.3. Sluneční soustava
Slunce, 8 planet, asi 35 měsíců, asi 50 000 asteroidů, množství rojů asteroidů, meteoritů a komet. Slunce 99,87% hmotnosti soustavy
Vznik planet (kondenzační teploty planet-rozdíly ve složení a vnitřní stavbě, smysl rotace planet vs.smysl rotace slunce, rozmístění a vlastnosti planet, index hybnosti)
Vznik planet společný proces se vznikem slunce – procesy v centru a na periferii kondenzujícího mračna, role impaktů, proces akrece. Vznik hmotnostních zárodků tzv. zvločkovatění (shluky částic o velikosti kolem 100m) - planetesimály (5 km) – protoplanety (10 km). Rychlost tvorby planet vs. vývoj hvězdy (termonukleární reakce – sluneční vítr- zbytek neakretovaného materiálu na periferii).
Další teorie vzniku planet – gravitační zachycení mezihvězdného materiálu Slunce, vydělení materiálu ze Slunce vlivem gravitačního působení jiné hvězdy nebo vlivem vysoké počáteční rotace.
Rozdělení planet
Vnitřní planety – planety terestrického typu (malé rozměry, vysoká měrná hmotnost, málo satelitů, pevný povrch, obdobné složení jako Země). Možnosti srovnání raných stadií vývoje sluneční soustavy a Země, procesy diferenciace Země, vnitřních zemských geosfér).
Merkur (pomalá rotace, vlastní magnetické pole, vysoká průměrná měrná hmotnost podobná Zemi – existence „železného“ jádra, impaktní krátery, zlomová pásma v oblasti rovníku, bez satelitů, absence atmosféry)
Venuše (podobná měrná hmotnost, velikost a gravitační konstanta jako Země, opačný směr rotace, chybí magnetické pole, hustá a horká atmosféra, bez satelitů, vnitřní diferenciace, konvenkční proudy)
Mars (menší hustota, vnitřní diferenciace-jádro, plášť a kůra, řídká atmosféra, 2 velmi malé satelity). Geologie Marsu, určování typů hornin, určování depozičních prostředí a procesů, vysoká mocnost kůry (vulkanicko-tektonické oblasti, kaňony (Coprates v.), štítové sopky (Mt.Olympus), impaktní krátery, polární čepičky - obsahují vodu (led), C02, prachové částice, sezónní změny, pouště a duny (prachové bouře). Vývojová období Marsu (Noachián, Hesperián, Amazonián) – vulkanismus vs. oceány vs. zalednění vs. atmosféra. Meteority z Marsu na Zemi - (SNC) - vyvřeliny, stáří krystalizace 1,3-3,9 Mld., Fe3+, obsahy stopových prvků, poměry izotopů, pozůstatky života?).
Pásmo asteroidů (role látkové diferenciace a akrece, rozdílné složení vnitřního a vnějšího pásu).
Vnější planety (značná velikost, malá měrná hmotnost, fluidní složení, absence pevného povrchu, množství satelitů, ledové prstence). Velmi odlišné procesy a složení od Země.
Jupiter (největší planeta, 2,5x hmotnější než ostatní planety, pozice uprostřed soustavy, významná produkce vlastní energie, silné radiační a magnetické pole, množství měsíců, různá velikost a vlastnosti - Amalthea, Ió, Europa, Ganymed,.., „malá sluneční soustava“). Na satelitu Io vulkanismus vyvolávaný z vnějšku (gravitační silou Jupitera), na Europě silná ledová krusta, pod kterou je pravděpodobně kapalná voda.
Saturn (obrovské měsíce – Titan s metanovými jezírky na povrchu a hustou atmosférou) Uran, Neptun
Pluto a planetoidy obdobného typu
Pluto vyřazeno ze seznamu planet/planetoid. Jedná se totiž o malé těleso náležící do tzv. Oortova mračna, které obklopuje z vnějšku Sluneční soustavu a ve kterém jsou spousty dalších těles velikostně odpovídajících Plutu.
Kometární oblaky/mračna – celkově 50x větší hmotnost než Země, tvořené ledem a prachem.
Měsíc
Geologicky vyvinutý objekt (stáří hornin 3-4 Mld.), obdobná stavba k planetám terestrického typu. Velmi rychlá diferenciace.
Vazba Země-Měsíc (značná velikost satelitu ve srovnání s mateřskou planetou, průměrná měrná hmotnost Měsíce 3,34 g/cm3 - hodnoty pláště Země)
Měsíční náhorní planiny a moře (chemická a hustotní diferenciace). Měsíční krátery.
Vznik Měsíce- teorie: zachycení zemskou gravitací?, dvojplaneta?, odtržení od Země v rámci obrovského impaktu 4 Ga, kolize tělesa velikosti cca Marsu a Země, trosky po impaktu se ustanovily jako orbitální disk, kolize a akrece materiálou disku vedla ke vzniku Měsíce.
Slapové síly.
Meteority
Stadium akrece, srovnání role diferenciace zemského tělesa vůči primitivnímu počátečnímu složení, radiometrické datování). Původ- pásmo asteroidů, Měsíc, Mars.
Složení – rozmanité složení. Několik základních skupin dle složení (kovové Fe, sirníky, křemičitany) a role diferenciace, další vnitřní dělení např. mineralogické.
Chondrity (84%) - chondry (pyroxen, olivín), základní stavební materiál sluneční soustavy, uhlíkaté chondrity. Kamenné primitivní nediferencované, dominují silikáty.
Achondrity (8%) - přetavení (zbytky planet?), diferencované meteority, absolutní dominance křemičitanů.
Železa (6%) – diferenciace, významné zastoupení kovů a menší role silikátů.
Siderolity (2%) – diferenciace, obsah kovů a silikátu je v rovnováze.
V.4. Teorie katastrof - impakty
Globální měřítko katastrofy - mimozemský původ. Důvody: pozice planet, dopady vesmírných těles (asteroidy, komety).
Kosmický/hvězdný prach: částice s velikostí kolem 0.001- 1 mm (konec v atmosféře)
Četnost pozemských impaktů – vazba velikosti a četnosti (kosmický prach odhad 100 trilionů impaktů denně - velké tělesa/planetky jsou extrémně vzácné cca jednou za 100 Ma). Roční přírůstek hmotnosti Země cca 170 000 tun.
Velké impakty – hromadné vymírání organismů/mass extinction -Chicxulub Impact Structure, Mexico (Yucatán – hloubka 9 km, průměr 200km), 65 Ma, hranice křída/terciér, meteorit ~10 km v průměru, iridiová anomálie (cca 30x navýšení).
V.4.1. Impaktní krátery
Možnosti zachování impaktních kráterů vnitřní planety sluneční soustavy vs. Země (různé stáří kráterů) – geologická činnost Země (cca 100 Ma existence kráteru). Rané stadium planety - akrece (zmírnění bombardování 4,2-3,6 Mld.)
Na Zemi katalogizováno asi 130 kráterů (kontinenty vs. oceány). Doklady: impaktové struktury (krátery) + další doklady (brekciace hornin, tektitová skla, šokové křemeny/minerály/horniny, vysokotlaké SiO2 minerály, kuželovité tříštění, chemické anomálie, obohacení iridiem, …).
Určující pro výsledek impaktu je kinetická energie dopadajícího tělesa (rychlost, hmotnost), petrofyzikální povaha dopadajícího tělesa a cílových hornin. Šoková metamorfóza (vysoký tlak, vysoká teplota, velmi krátký čas), exploze materiálu, skluzy.
Dvě skupiny kráterů: Úderové krátery (drobná tělesa, malá rychlost, metrové velikosti deprese, zbytky impaktoru).
Impaktní (výbuchové krátery), které lze rozdělit na jednoduché (průměr/ hloubka asi 0,33) a složité krátery (průměr /hloubka asi 0,1, centrální pahorek)
V.5. Vznik Země
Odlišnosti ve srovnání s ostatními vnitřními planetami (atmosféra s vysokým obsahem kyslíku, hydrosféra, povrchová teplota v okolí trojného bodu vody - dlouhodobě, geologicky aktivní planeta – dostatek vnitřních zdrojů energie – tektonická, seismická, vulkanická aktivita, výrazně diferencovaná kůra, existence života,…)
Ve srovnání s primárním materiálem obohacení litofilními refraktorní prvky (v minerálech, které krystalují z magmatu jako první – U,B,Sr), Mg a vzácné zeminy a ochucení o lehké (volatilní) litofilní prvky (Li,Na,K) a refraktorní siderofilní prvky.
Vznik Země procesem akrece. Názory o homogenní vs. heterogenní akrece (primární materiál o stejném nebo rozdílném chemickém složení). Představa hetorogenní akrece (vznik za „horka“) ve finálních stadiích modifikace dopady kosmických těles (komety). Vazba ke vniku jednotlivých zemských geosfér (jádro, plášť) a jejich složení. Problematika vzniku zemského jádra – několik fází akrece?
Gravitační energie dopadajících těles se mění na tepelnou energii – tavení hornin, gravitační diferenciace.
Energetické zdroje - gravitační diferenciace, rozpad radionuklidů, kinetická energie dopadajících těles. Vznik látkově a chemicky stratifikovaného jádra, pláště, zárodků kůry, prvotní atmosféra a hydrosféra. Postupný vývoj všech geosfér – od vzniku Země 4,6 Mld. Role biosféry.
VI. Termální model Země
VI.1. Tepelná bilance planety
Rozhodující faktor geologické aktivity. Existence termálních a látkových nehomogenit a jejich vyrovnávání.
Energetická bilance planety - vnitřní endogenní vs. vnější exogenní zdroje a procesy.
Vnitřní energetické zdroje planety: rozpad radioaktivních prvků, procesy gravitační diferenciace, latentní teplo uvolněné při krystalizaci, teplo exotermních reakcí – hlavní energetický zdroj vulkanismu, magmatismu, zemětřesení, pohybu litosférických desek, metamorfózy, tektonických deformací, vzniku horstev.
Vnější zdroje: především energie Slunce (podrobněji viz. dynamika exogenních procesů). Energie Slunce vysoce převyšuje vnitřní energetické zdroje planety.
Vývoj v čase – prvotní stadia Země spjaty s přeměnou kinetické energie impaktů, za předpokladu přibližně stabilní sluneční produkce energie lze spojit změny endogenní aktivity a vývoje planety Země dominantně s procesy endogenními (jádro, plášť).
Tepelný tok a termální gradient- distribuce tepelní energie v rámci zemském tělese. Výrazné rozdíly mezi jednotlivými oblastmi (geologický vývoj).
Geotherma – závislost tepla na hloubce.Výrazné rozdíly průběhu geothermy v různých místech zemské kůry- horniny s odlišnou termální historií (rozdílná geneze, minerální složení a stavba). Role sedimentace a eroze – snížení a zvýšení teplotního gradientu.
Šíření tepla kondukcí/vedení vs. konvekcí/proudění.
VI.2. Pohyby a tvar planety Země
Oběžná dráha kolem Slunce (parametry, excentricita)
Rotace- preces
Vloženo: 3.01.2011
Velikost: 436,00 kB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Mohlo by tě zajímat:
Skupina předmětu G1021 - Geologie dynamická
Reference vyučujících předmětu G1021 - Geologie dynamická
Podobné materiály
Copyright 2024 unium.cz