Magmowe

Transkrypt

Magmowe

GEOLOGIA
Plan zajęć i wymagania
Wykłady nr 1 i 2
Budowa Ziemi, minerały skałotwórcze i skały
Budowa Ziemi i skład chemiczny jej powłok.
Skały i ich pochodzenie.
Typy skał.
Wykład nr 3
Różnorodność życia
Skamieniałości.
Królestwa.
Omówienie najważniejszych skamieniałości.
Datowanie zapisu skalnego
Geologiczna skala czasu.
Jednostki stratygraficzne.
Pierwsze szacunki bezwzględnego wieku Ziemi.
Środowiska sedymentacyjne
Jeziorne i lodowcowe środowiska sedymentacji.
Systemy rzeczne jako środowiska sedymentacji.
Środowiska sedymentacji morskiej.
Pustynie i suche obszary bezodpływowe.
Ćwiczenie nr 1
Wizyta w Muzeum Mineralogicznym UWr., ul. Kuźnicza (8 gru. 2012r.)
Ćwiczenie nr 2 i 3
Praktyczna umiejętność rozpoznawania i opisu skał.
http://www.js.ing.uni.wroc.pl
[email protected]
Wykład nr 4
Teoria tektoniki płyt
Historia poglądów na temat dryfu kontynentów.
Alfred Wegner.
Sekwencja gondwańska.
Spreading dna oceanicznego.
Wulkanizm wzdłuż granic płyt oraz w ich obrębie.
Strefy sejsmiczne i asejsmiczne
Wykład nr 5
Główne wydarzenia na przestrzeni dziejów Ziemi
ze szczególnym uwzględnieniem terytorium Polski
Eon archaiczny.
Eon proterozoiczny.
Eon fanerozoiczny.
GEOLOGIA
wykład nr 1 - Budowa Ziemi, minerały skałotwórcze i skały
Zalecana literatura
GEOLOGIA
Podstawowe koncepcje w geologii
Aktualizm geologiczny, uniformitaryzm, uniformitarianizm,
XIX-wieczna idea, której założenia sformułował szkocki farmer James
Hutton a spopularyzował Ch. Lyell. Koncepcja, zgodnie z którą zmiany
zachodzące w przeszłości w skorupie ziemskiej dokonywały się na
skutek tych samych praw fizycznych, które działają obecnie. Jedna z
podstawowych zasad w geologii. Umożliwia odtwarzanie dawnych
zdarzeń geologicznych na podstawie obserwacji zjawisk współczesnych.
Metoda ta streszcza się w haśle "teraźniejszość jest kluczem do
przeszłości".
James Hutton
Charles Lyell
GEOLOGIA
Katastrofizm teorie geol., szczególnie popularne w 1. poł. XIX w., zakładające, że w historii Ziemi
miały miejsce gwałtowne wydarzenia (zalewy mor., trzęsienia ziemi, zlodowacenia itp.), które
ogarniały swym zasięgiem znaczną część lub nawet całość planety i miały wielki wpływ na losy
życia na Ziemi.
GEOLOGIA
Fiksizm, fiksycyzm - pogląd, wg którego kontynenty (bloki
kontynent.) nie ulegały w przeszłości geol. znacznym
przemieszczeniom poziomym; przeciwieństwo mobilizmu.
Mobilizm - pogląd, wg którego wielkie obiekty tektoniczne,
takie jak np. kontynenty lub płyty litosfery, przemieszczają się
poziomo na znaczne odległości, rzędu kilkuset lub kilku tys.
km; podstawową teorią mobilistyczną jest obecnie teoria
tektoniki płyt litosfery.
GEOLOGIA
Neptunizm - jeden z dawnych kierunków w geologii,
funkcjonujący na przełomie XVIII i XIX wieku, będący w
opozycji do plutonizmu. Nazwa wywodzi się od rzymskiego
boga mórz - Neptuna. Zakładał, że wszystkie skały powstały
poprzez krystalizację lub osadzanie ze środowiska wodnego.
Koncepcja ta okazała się słuszna w ograniczonym stopniu,
jedynie w odniesieniu do niektórych skał osadowych.
Przedstawicielami neptunizmu byli: Abraham Gottlob Werner,
Jean Baptiste Lamarck.
Abraham Gottlob Werner
Osiecznica k. Bolesławca
Plutonizm (od rzymskiego boga podziemia, Plutona)
koncepcja, opracowana w XVIII wieku przez Jamesa
Huttona, zakładająca, że wszystkie skały istniejące na Ziemi
powstały na skutek działalności wulkanicznej m.in.
zastygania magmy. Teorią przeciwną był neptunizm.
GEOLOGIA
James Hutton
Trzy zasady Steno (1669)
1. Zasada superpozycji - w niezaburzonej sekwencji skalnej
najstarsze warstwy leżą w spągu sekwencji, a ku górze
leżą warstwy coraz młodsze.
2. Zasada pierwotnie poziomego ułożenia – w trakcie
powstawania wszystkie warstwy ułożone są poziomo.
3. Zasada pierwotnej obocznej ciągłości – warstwa skalna
jest ciałem o lateralnej rozciągłości i kończy się ona
jedynie kiedy np. ulega wyklinowaniu.
Zasada relacji intruzywnych
Zasada inkluzji
Niels Steensen (Nicolas Steno)
Duński lekarz, anatom i geolog.
Beatyfikowany 23. października 1988
przez Jana Pawła II.
C
B
A
A
GEOLOGIA
Cykl skalny
skały
magmowe
głębinowe
skały
magmowe
wylewne
skały osadowe
skały magmowe
głębinowe
skały metamorficzne
• Magmowe
• Osadowe
• Metamorficzne
GEOLOGIA
Skład chemiczny skorupy ziemskiej
Fe
5,0%
Ca
3,6%
Na
2,8%
K
2,6%
Mg pozostałe
2,0% 1,5%
Al
8,1%
O2
46,6%
Si
27,8%
GEOLOGIA
Podstawowe pojęcia
•
Minerał: faza krystaliczna powstała w wyniku
procesów geologicznych lub kosmologicznych.
Minerały tworzyć mogą zarówno pierwiastki
jak i związki chemiczne. Minerały mają
określone właściwości fizyczne, chemiczne,
określony sposób powstawania,
występowania i przeobrażeń.
•
Ciała krystaliczne mają uporządkowaną
budowę wewnętrzną, polegającą na
prawidłowym ułożeniu atomów i jonów w
przestrzeni, czyli tworzą sieć przestrzenną
(= sieć krystaliczną). Jeżeli ciało krystaliczne
wykazuje prawidłową, wielościenną postać
zewnętrzną wykształconą samorzutnie to
wtedy nazywamy je kryształem.
•
Definicja powyższa nie obejmuje stałych ciał
bezpostaciowych (np. szkliw wulkanicznych),
substancji ciekłych (np. woda, ropa), czy
gazowych (np. gaz ziemny), które nazwano
substancjami mineralnymi. Nie mają one
uporządkowanej budowy wewnętrznej i
często też ściśle określonego składu
chemicznego i własności fizycznych.
•
Skała: zespół złożony z jednego bądź więcej
minerałów, powstały wskutek działania
procesów geologicznych lub kosmologicznych.
Skała może być skonsolidowana lub
nieskonsolidowana. Definicja ta nie obejmuje
gleby. Ze względu na warunki tworzenia
wyróżnia się skały magmowe, osadowe i
metamorficzne. Zaś ze względu na skład
mineralny skały mono- i polimineralne.
GEOLOGIA
skalenie
alkaliczne
biotyt
plagioklazy
kwarc
Klasyfikacja chemiczna minerałów wg Strunza (Karl Hugo Strunz)
• Pierwiastki rodzime:
C - grafit, antracyt, diament oraz Cu, Ag, Au czy S.
• Siarczki i siarkosole:
galena PbS, piryt FeS2, markasyt FeS2.
• Halogenki:
halit NaCl, sylwin KCl, fluoryt CaF2.
• Tlenki i wodorotlenki: hematyt Fe O , magnetyt Fe O , korund Al O , rutyl TiO .
• Sole kwasów tlenowych:
2
–
–
–
–
3
a) węglany - kalcyt CaCO3, aragonit CaCO3, magnezyt MgCO3,
b) siarczany - anhydryt CaSO4, gips CaSO4*2H2O,
c) fosforany - apatyt Ca5[(PO4)3(OH,F,Cl)],
d) krzemiany i glinokrzemiany - kwarc SiO2
skaleń potasowy K[AlSi3O8], oliwiny (Mg, Fe)2SiO4,
granaty, pirokseny, amfibole.
3
4
2
3
2
Struktura krzemianów
O
Si
O
GEOLOGIA
O
O
Minerały skałotwórcze
skał magmowych
Skały magmowe
minerały skałotwórcze
Kwarc SiO2
Skalenie
Wyróżnia się trzy główne skalenie:
• ortoklaz
K[AlSi3O8]
• albit
Na[AlSi3O8]
• anortyt
Ca[Al2Si2O8]
Wyróżnia się dwie grupy łyszczyków. Są to:
• muskowit
KAl2[(OH)AlSi3O10]
• biotyt
K(Mg,Fe2+)3[(OH)AlSi3O10]
GEOLOGIA
Skały magmowe
minerały skałotwórcze
Amfibole
Uwodnione krzemiany i glinokrzemiany Na, Ca, Mg i Fe.
Najczęściej spotykanym amfibolem, który powstaje w
warunkach magmowych jest hornblenda.
Pirokseny
Krzemiany i glinokrzemiany Na, Ca, Mg i Fe.
Najczęściej spotykanym piroksenem, który
powstaje w warunkach magmowych jest augit.
Oliwiny
Krzemiany Mg, Fe oraz Mn.
Najważniejsze oliwiny to:
forsteryt Mg2[SiO4] i fajalit Fe2 [SiO4].
GEOLOGIA
Minerały poboczne
i akcesoryczne
Galena
Fluoryt
Granaty
Kalcyt
Chalcedon
Piryt
Magnetyt
Hematyt
Skały magmowe
struktury i tekstury skał magmowych
Struktura sposób wykształcenia składników skały.
Pojęcie to obejmuje:
– stopień krystaliczności,
– wielkość i kształt kryształów,.
Tekstura sposób rozmieszczenia składników w skale.
Pojęcie to obejmuje:
– cechy uporządkowania składników skały,
– stopień wypełnienia przestrzeni skalnej.
Stopień krystaliczności
– str. pełnokrystaliczna,
– str. częściowokrystaliczna,
– str. szklista.
Cechy uporządkowania składników skały
– tekst. bezładna,
– tekst. kierunkowa.
GEOLOGIA
Stopień wypełnienia przestrzeni skalnej
– tekst. masywna,
– tekst. porowata,
Skały magmowe
GEOLOGIA
Struktura szklista
Tekstura masywna
Bazalt. Struktura częściowokrystaliczna
Tekstura porowata, bezładna
Andezyt. Struktura częściowokrystaliczna
Tekstura masywna, kierunkowa
Bazalt. Struktura częściowokrystaliczna
Tekstura porowata, kierunkowa
Skały magmowe
Granit. Struktura pełnokrystaliczna
Tekstura masywna, bezładna
Granit. Struktura pełnokrystaliczna
Tekstura masywna, bezładna
GEOLOGIA
Skały magmowe
serie reakcyjne Bowena
Skała
głębinowa
Skała
wylewna
perydotyty
pikryty
gabro
bazalt
dioryty
andezyty
granity
ryolity
1200oC
Ca
biotyt
amfibole
plagioklazy
pirokseny
oliwiny
1100oC
Na
kwarc
muskowit
skal. alkaliczne
1000oC
900oC
GEOLOGIA
Skały magmowe
Skład
chemiczny
podział skał i ich barwa
Felzytowe
(granitowe)
Pośrednie
(andezytowe)
Maficzne
(bazaltowe)
Ultramaficzne
Minerały
skałotwórcze
kwarc, skaleń
alkaliczny,
plagioklaz Na,
muskowit,
biotyt
amfibole,
plagioklazy Na,
biotyt
piroksen,
plagioklaz Ca
Oliwin, piroksen
Minerały
akcesoryczne
amfibol,
piroksen
amfibol, oliwin
Plagioklaz Ca
Skały
głebinowe
Granit
Dioryt
Gabro
Perydotyt
Skały wylewne
ryolit
andezyt
bazalt
pikryt
Kolor skały
szkliwa
GEOLOGIA
Obsydian i pumeks
Skały magmowe
felzytowe
granit
ryolit
ryolit
GEOLOGIA
Skały magmowe
pośrednie
dioryty
andezyty
GEOLOGIA
Skały magmowe
maficzne
gabra
bazalty
GEOLOGIA
Skały magmowe
ultramaficzne
perydotyty
GEOLOGIA
skał osadowych
Skały osadowe
minerały
kalcyt
GEOLOGIA
Skały osadowe
minerały
halit
GEOLOGIA
Skały osadowe
minerały
gips
GEOLOGIA
Skały osadowe
•
•
•
•
podział genetyczny
okruchowe,
ilaste,
organogeniczne,
chemogeniczne.
GEOLOGIA
Skały osadowe
budowa skał okruchowych
szkielet
ziarnowy
matriks
lepiszcze
cement
Rodzaje spoiwa:
• margliste
• dolomityczne
• kalcytowe
• krzemionkowe
• glaukonitowe
• ilaste
GEOLOGIA
Skały osadowe
256 mm
ogólny podział skał okruchowych
Frakcja
głazowa
Frakcja
żwirowa
Głazy/
Bloki
Żwir/
gruz
Zlepieniec/
brekcja
2 mm
Frakcja
piaskowa
Piasek
Frakcja
pyłowa
Pył
Piaskowiec
0,063 mm
0,004 mm
Muł
Frakcja
iłowa
GEOLOGIA
Mułowiec
Ił
Iłowiec
Skały osadowe
ogólny podział skał okruchowych
mułowiec
piaskowiec
GEOLOGIA
zlepieniec
Skały osadowe
chemogeniczne i organogeniczne
Organogeniczne
• wapienie,
• kopalne paliwa stałe (torf, węgiel brunatny, węgiel kamienny).
Chemogeniczne
• wapienie,
• sól kamienna (halityt), gipsyty,
• skały krzemionkowe
(opal, chalcedon, kwarc).
Chalcedon (krzemień)
GEOLOGIA
skał metamorficznych
Skały metamorficzne
minerały
andaluzyt
syllimanit
dysten
GEOLOGIA
16
typy metamorfizmu
WARUNKI
NIEOBECNE
W
LITOSFERZE
50
14
40
10
30
Nadtapianie
(ULTRAMETAMORFIZM)
8
20
6
4
metamorfizm termiczny
Głębokość [km]
Ciśnienie [kbar]
12
10
2
DIAGENEZA
100
GEOLOGIA
200
300
400
500
600
700
o
Temperatura [C]
800
900
1000
Skały osadowe
GEOLOGIA
rodzaje metamorfizmu
Skały osadowe
GEOLOGIA
rodzaje metamorfizmu
Protolit
Skała metamorficzna
Osady ilaste lub mułowcowoilaste
fyllity, łupki łyszczykowe
Piaskowce kwarcowe
Kwarcyty
Wapienie
Marmury
Granitoidy
Gnejsy
Bazaltoidy
Zieleńce, amfibolity
Skały ultramaficzne
serpentynity
Wzrost stopnia metamorfizmu
metapelity:
fyllity
łupki łyszczykowe
metabazyty:
zieleńce
amfibolity
METAMORFIZM REGIONALNY BARDZO WYSOKIEGO STOPNIA
granulity
migmatyty
GEOLOGIA
zróżnicowany protolit
METAMORFIZM WYSOKOCIŚNIENIOWY BAZYTÓW (bazaltów i gabr)
niebieskie łuki
(glaukofanowe)
Eklogity
METAMORFIZM KONTAKTOWY
łupki plamiste
GEOLOGIA
łupki gruzełkowe
HORNFELSY
16
typy metamorfizmu
WARUNKI
NIEOBECNE
W
LITOSFERZE
eklogity
50
14
40
10
NADTAPIANIE
(ULTRAMETAMORFIZM)
8
łupki łyszczykowe
amfibolity
6
migmatyty
granulity
amfibolity
20
fyllity
zieleńce
4
30
Głębokość [km]
Ciśnienie [kbar]
12
10
2
h o r n f e l s y
DIAGENEZA
100
GEOLOGIA
200
300
400
500
600
700
o
Temperatura [C]
800
900
1000
Budowa Ziemi
Budowa Ziemi
skorupa kontynentalna
skorupa oceaniczna
płaszcz
Górny płaszcz
Astenosfera
Płaszcz
Jądro
wewnętrzne
Jądro zewnętrzne
płaszcz
skorupa
GEOLOGIA
skorupa
kontynentalna
25-90 km
górny płaszcz
skorupa
oceaniczna
7 km
skorupa kontynentalna
litosfera
Budowa Ziemi
sfałdowane i niezmet.
skały osadowe
fyllity
(kliważ pionowo
ustawiony )
łupki łyszczykowe
intruzja
magmowa
łupki łyszczykowe z grt
migmatyty
granulity
GEOLOGIA
Budowa Ziemi
skorupa oceaniczna
Lawy poduszkowe
Osady
Osady
bazalty
Skorupa
oceaniczna
gabra
perydotyty
skorupa
oceaniczna
7 km
GEOLOGIA
skorupa
kontynentalna
25-90 km
górny płaszcz litosfera
płaszcz
Budowa Ziemi
skorupa oceaniczna
Ofiolity – fragmenty den oceanicznych wbudowane w skorupę ziemską.
Lawy poduszkowe
dajki pakietowe
gabra izotropowe
gabra warstwowane
i perydotyty
perydotyty płaszcza
GEOLOGIA
Budowa Ziemi
skorupa oceaniczna
Lawy poduszkowe
dajki pakietowe
gabra izotropowe
gabra warstwowane
GEOLOGIA
Budowa Ziemi
skorupa oceaniczna
Lawy poduszkowe
dajki pakietowe
gabra izotropowe
gabra warstwowane
GEOLOGIA
Budowa Ziemi
skorupa oceaniczna
osady głębokomorskie
lawy poduszkowe
dajki pakietowe
gabra izotropowe
perydotyty i gabra warstwowane
GEOLOGIA
Budowa Ziemi
Jest to największa warstwa budująca Ziemię zarówno
pod względem masy jak i objętości. Rozciąga się
ona od MOHO, które znajduje się na średniej
głębokości około 21 km aż do granicy z jądrem na
głębokości około 2883 km. Uważa się, że pod
względem składu chemicznego ta warstwa jest
niehomogeniczna (niejednorodna). Wraz z
głębokością zachodzą w niej zmiany o charakterze
mineralogicznym (przejścia od faz mineralnych
trwałych w niższych ciśnieniach - o mniejszej gęstości
do faz trwałych w wyższych ciśnieniach - o większej
gęstości upakowania materii). Większość naszej
wiedzy na temat płaszcza ziemskiego opiera się na
wynikach badań sejsmicznych. Sporadycznie znajduje
się także skały, które interpretuje się jako fragmenty
płaszcza wyniesione na powierzchnię Ziemi jako
ksenolity w obrębie wulkanów przez znajdującą się w
nich lawę. Ponieważ zdecydowana większość skorupy
oceanicznej jest zbudowana ze skał o składzie
bazaltu oraz gabra a ksenolity znajdowane w
wulkanach bazaltowych mają skład perydotytu uważa
się, że płaszcz jest zbudowany ze skał o składzie
perydotytu.
GEOLOGIA
płaszcz Ziemi
górny
płaszcz
dolny
płaszcz
perydotyt
granatonośny
perydotyt
Budowa Ziemi
Jądro Ziemi
jądro
zewnętrzne
Meteoryt żelazny
jądro
wewnętrzne
Jądro buduje najbardziej wewnętrzną warstwę Ziemi. Granica pomiędzy
płaszczem i jądrem to bardzo wyraźna granica sejsmiczna określana jako
nieciągłość Gutenberga. Informacje dotyczące budowy tej części Ziemi
pochodzą wyłącznie z badań prędkości przebiegu fal sejsmicznych. Jądro dzieli
się na zewnętrzne i wewnętrzne. Uważa się, że to ostatnie jest stałe, zaś
zewnętrzne płynne. Przypuszcza się, że jądro wewnętrzne jest zbudowane z
mieszaniny Fe i dodatku 4% Ni. Natomiast jądro zewnętrzne prawdopodobnie
buduje niemal wyłącznie Fe, które zawiera jedynie niewielki dodatek jakiegoś
lekkiego pierwiastka spośród, których najbardziej prawdopodobne wydają się
być tlen lub potas.
GEOLOGIA
Stop Fe
Fe 99%
O2 lub K
Stop Fe-Ni
Budowa Ziemi
Jądro Ziemi
Ziemskie pole magnetyczne jest podobne do tego generowanego przez magnes sztabkowy,
który jest ułożony niemal równolegle do osi obrotu Ziemi. Linie sił ziemskiego pola
magnetycznego są łukowato wygięte. Miejsce, gdzie linie sił zorientowane są pionowo
określane jest jako biegun. Bieguny mogą się przemieszać, a nawet ulegać odwróceniu
(zmiana polarności biegunów). Dotychczas zebrane dane wskazują, że ziemskie pole
magnetyczne powstaje w obrębie płynnego jądra zewnętrznego w wyniku działania
mechanizmu podobnego do dynama. Magnetyzm ziemski jest wynikiem współdziałania
trzech czynników:
(1) obecności w pobliżu jądra dużej ilości płynnego przewodnika (płynne Fe),
(2) dopływu energii, która wywołuje konwekcję materii w płynnym jądrze zewnętrznym,
(3) rotacji planety, która kontroluje konwekcję w jądrze zewnętrznym.
Pole magnetyczne jako całość podobne jest do pola generowanego przez magnes
sztabkowy ale ruch wirowy Ziemi powoduje, że w wielu miejscach powstają obszary o
przeciwnej biegunowości zwane anomaliami magnetycznymi.
GEOLOGIA
Budowa Ziemi
Jądro Ziemi
Linie sił ziemskiego
pola magnetycznego
(rok 2010)
GEOLOGIA
Budowa Ziemi
skorupa oceaniczna
ryft
skały o
normalnej
polarności
magnetycznej
4 Ma lat temu
skały o
odwróconej
polarności
magnetycznej
2 Ma lat temu
dzisiaj
litosfera
magma
Ma lat temu
Jako pierwszy odkrył zjawisko zmiany polarności biegunów Motonori Matuyama w 1920 roku na podstawie obserwacji skał odsłaniających się w
Japonii. Następnie w latach 50-tych XX w prace prowadzone przez statki badawcze mierzące namagnesowanie skał budujących dna oceaniczne
wykazały powszechność tego zjawiska i występowanie pasowych anomalii ziemskiego pola magnetycznego. Dopiero w 1963 roku Frederick Vine
iDrummond Matthews zaproponowali model zgodnie, z którym powstaje skorupa oceaniczna.
GEOLOGIA
Budowa Ziemi
skorupa oceaniczna
obliczona krzywa zmian
ziemskiego pola magnetycznego
zaobserwowana krzywa zmian
ziemskiego pola magnetycznego
GEOLOGIA

Magmowe

Transkrypt

Podobne dokumenty

Metoda elektrooporowa jest to metoda prądu stałego słuŜąca

OPIS GEOSTANOWISKA

profile geologiczne zadania 2014