SEARCH
You are in browse mode. You must login to use MEMORY

   Log in to start

Osnove geologije


🇸🇮
In Slovenian
Created:


Public
Created by:
Nina_malina


0 / 5  (0 ratings)



» To start learning, click login

1 / 25

[Front]


Stratigrafska vrzel (hiatus)
[Back]


• časovno obdobje, za katerega nimamo zapisa v kamninah • vključuje čas brez sedimentacije • plus “izbrisano” obdobje, ki je bilo zapisano v erodiranih kamninah

Practice Known Questions

Stay up to date with your due questions

Complete 5 questions to enable practice

Exams

Exam: Test your skills

Test your skills in exam mode

Learn New Questions

Dynamic Modes

SmartIntelligent mix of all modes
CustomUse settings to weight dynamic modes

Manual Mode [BETA]

Select your own question and answer types
Specific modes

Learn with flashcards
Listening & SpellingSpelling: Type what you hear
multiple choiceMultiple choice mode
SpeakingAnswer with voice
Speaking & ListeningPractice pronunciation
TypingTyping only mode

Osnove geologije - Leaderboard

0 users have completed this course. Be the first!

No users have played this course yet, be the first


Osnove geologije - Details

Levels:

Questions:

202 questions
🇸🇮🇸🇮
Stratigrafska vrzel (hiatus)
• časovno obdobje, za katerega nimamo zapisa v kamninah • vključuje čas brez sedimentacije • plus “izbrisano” obdobje, ki je bilo zapisano v erodiranih kamninah
Stratigrafska vrzel (hiatus)
• časovno obdobje, za katerega nimamo zapisa v kamninah • vključuje čas brez sedimentacije • plus “izbrisano” obdobje, ki je bilo zapisano v erodiranih kamninah
Kaj je kotna diskordanca?
-diskordanca, kjer imajo plasti pod diskordanco drugačen vpad kot plasti nad diskordanco • lahko kaže na tektonske deformacije (gubanje, premiki ob prelomih) pred nastankom diskordance
Kaj je facies?
Sedimentni facies pomeni vse značilnosti sedimentne kamnine, iz katerih moremo določiti okolje, v katerem je kamnina nastala
Kaj je stratigrafska formacija?
– osnovna geološka (stratigrafska) enota – kamnine (plasti) v formaciji imajo prepoznavne skupne značilnosti – spodnja in zgornja meja formacije je jasno določljiva – formacijo je mogoče slediti (kartirati) na daljšo razdaljo
Grödenska formacija
– menjavanje konglomerata, peščenjaka, meljevca in glinavca značilne rdečkaste do zelenkaste barve – plasti so se usedale v pretežno kontinentalnem okolju (reke, vršaji) – vsebuje tudi uranovo rudo (Žirovski vrh) – srednjepermska starost (~270 Ma) – debelina do 800 m
Opiši -Zakon o prvotni horizontalnosti plasti (2. Stenojev zakon)
• sedimentni delci se usedajo pod vplivom težnosti • zato so sedimentne plasti odložene horizontalno oziroma vzporedno površini, na katero se odlagajo • poševne plasti potemtakem kažejo, da je po njihovi odložitvi prišlo do tektonskih premikov (deformacij) • (poznamo pa tudi izjeme, npr. sedimentacija v deltah!
Opiš-Zakon o bočni (lateralni) kontinuiteti (3. Stenojev zakon)
• sedimentne plasti in formacije se raztezajo na velikih razdaljah • izklinjajo se na meji sedimentnega bazena • bočno lahko prehajajo v drug facies/formacijo • možno je torej na terenu korelirati (izolirane) izdanke formacij (če korelacija ni možna, je vmes prelom ali kaj drugega)
Opiši -Zakon o medsebojnem sekanju struktur (4. stratigrafski zakon)
• struktura, ki seka neko formacijo (ali je vanjo vtisnjena), je od te formacije mlajša Interpretiraj geološki razvoj profila in starostno zaporedje dogodkov! 1. Odložitev formacije D. 2. Prelom B preseka in razmakne plasti formacije D. 3. Magmatska intruzija C se vtisne v formacijo D in seka prelom B. 4. Erozijska diskordanca seka formacijo D, prelom B in intruzijo C. 5. Formacija E se odloži na erozijsko diskordanco.
Biostratigrafija
• že zelo zgodaj so geologi ugotovili, da različno stare plasti vsebujejo različne fosile • (vzrok temu je seveda biološka evolucija) • fosili oz. njihove združbe definirajo biocone • biostratigrafija reši problem regionalne oz. globalne časovne korelacije litološko različnih formacij Biostratigrafija je ključna za izdelavo geološke časovne lestvice
Biostratigrafija
Biostratigrafija • idealen vodilni fosil: široko razširjena vrsta, ki ni vezana na ozko omejena okolja • za definicijo biocone bolje več vrst kot ena sama • mikrofosili (npr. foraminifere) boljši od makrofosilov (npr. mamuti) • PROBLEMI: slabo ohranjeni, presedimentirani, preredki ali popolnoma odsotni fosili • s fosili načeloma ne moremo neposredno datirati magmatskih in metamorfnih kamnin ali tektonskih dogodkov • LOČLJIVOST: praviloma zelo dobra; npr. 50-60 mikrofosilnih con v zadnjih 65 Ma; s starostjo pada
GEOLOŠKA ČASOVNA LESTVICA
Relativni starostni odnosi (brez absolutnih starosti v letih), ugotovljeni na podlagi stratigrafskih odnosov • lestvica je sestavljena iz posameznih lokalnih “koščkov sestavljanke”, povezanih v globalno stratigrafsko zaporedje s pomočjo biostratigrafije in drugih korelacij • lestvica je začela nastajati pred ~200 leti in se v podrobnostih še danes nekoliko spreminja – kakor pač prihajajo novi stratigrafski podatki (www.stratigraphy.org) • geološka časovna lestvica je hierarhično sestavljena • enote lestvice lahko smatramo kot geokronološke (časovne enote) ali kronostratigrafske (dejanski paketi kamnin, ki so nastali v posameznih časovnih obdobjih. ker je stratigrafska časovna lestvica narejena na podlagi stratigrafskih zaporedij, se lahko lokalne lestvice tudi razlikujejo od globalne lestvice
KATASTROFIZEM
– teorija o enem ali večih katastrofalnih dogodkih, ki so preoblikovali Zemljo
UNIFORMITARIZEM
UNIFORMITARIZEM – Zemljo preoblikujejo ciklični, počasni, stacionarni procesi, enaki kot danes
RADIOAKTIVNOST KOT GEOKRONOLOŠKA METODA
• jedra atomov sestavljajo protoni in nevtroni • število protonov imenujemo atomsko število (določa kemijske lastnosti elementa) • nevtronov je enako oz. približno enako kot protonov – število protonov in nevtronov skupaj da masno število elementa • različki nekega elementa z različnimi masnimi števili se imenujejo izotopi • nestabilni izotopi s časom razpadejo; nastanejo drugi izotopi in sevanje (α, β, γ)
RADIOAKTIVNOST KOT GEOKRONOLOŠKA METODA
• hitrost radioaktivnega razpada je karakteristična za vsak izotop in je konstantna (neodvisna od zunanjih pogojev) • hitrost razpada navadno opišemo z razpolovno dobo – čas, v katerem razpade polovica jeder izotopa • razpolovne dobe znašajo od nekaj sekund do nekaj milijard let
TERMOKRONOLOGIJA:
Z različnimi geokronometri pravzaprav določimo termično zgodovino kamnine (kdaj je imela kamnina določeno temperaturo), ta pa nam razodene na kateri globini je bila kamnina v določenem času!
MAGNETOSTRATIGRAFIJA
• Zemljino magnetno polje je v geološki zgodovini večkrat menjalo polarnost (zamenjana magnetni sever in jug) • tako poznamo obdobja normalne polarnosti (take kot danes) in reverzne polarnosti • v kamninah, ki vsebujejo magnetne minerale, se ti minerali v času nastanka kamnine pogosto usmerijo v smeri takratnega magnetnega polja – paleomagnetizem kamnin • stratigrafskemu stolpcu lahko določimo paleomagnetne intervale v kamninah in jih poskusimo korelirati z globalno magnetostratigrafsko lestvico –posreden način datiranja kamnin • uporabno tako za magmatske kot sedimentne kamnine! • natančnost in zanesljivost metode sta odvisni od stratigrafskih značilnosti kamnin, ki jih datiramo, praviloma pa nista zelo veliki
ČASOVNA UMERITEV STRATIGRAFSKE LESTVICE
• geološka časovna lestvica obsega 4.5 Ga, enormno količino časa • obdobje od paleozoika do danes (obdobje relativno poznane geološke zgodovine) obsega le okoli 12% tega časa • paleozoik: 291 Ma (53% fanerozoika) • mezozoik: 186 Ma (35%) • kenozoik: 65 Ma (12%) • geokronološke periode so povprečno dolge med 30 in 55 Ma
Zakon o superpoziciji plasti (1. Stenojev zakon)
• v vertikalnem zaporedju plasti so najstarejše plasti na dnu, proti vrhu so vedno mlajše (razen kadar so plasti v inverzni legi!)
Stratigrafski stolpec
• shematiziran prikaz vertikalnega (starostnega) zaporedja kamnin na nekem območju
Diskordanca
• ploskev (kontakt), ki označuje daljšo prekinitev sedimentacije • lahko tudi erozija predhodno odloženih plasti • diskordančna ploskev običajno prepoznavna (rezidualni sedimenti, trda skorja, ...)
Stratigrafska vrzel (hiatus)
• časovno obdobje, za katerega nimamo zapisa v kamninah • vključuje čas brez sedimentacije • plus “izbrisano” obdobje, ki je bilo zapisano v erodiranih kamninah
Življenska pot zvezd
• kontrakcija medzvezdnega plina (H in He), povečanje gostote, nastanek enostavnih molekul • gravitacijski kolaps, povečevanje temperature, razpad molekul na atomske in subatomske delce • začetek jedrskih reakcij v jedru protozvezde -razvoj zvezde vzdolž glavne veje HR diagrama (pozicija odvisna od začetne količine H) • nastajanje He iz H, možnost nastajanja planetov • s staranjem se zvezda pomika proti desni HR diagrama • majhne zvezde ne morejo kuriti He, gorenje H v ovoju začne napihovati zvezdo, nastanejo rdeče orjakinje, ki hitro izgubijo ovoj in ugasnejo kot bele pritlikavke
Življenska pot zvezd
• kontrakcija medzvezdnega plina (H in He), povečanje gostote, nastanek enostavnih molekul • gravitacijski kolaps, povečevanje temperature, razpad molekul na atomske in subatomske delce • začetek jedrskih reakcij v jedru protozvezde • razvoj zvezde vzdolž glavne veje HR diagrama (pozicija odvisna od začetne količine H) • nastajanje He iz H, možnost nastajanja planetov • s staranjem zvezda potuje vzdolž glavne veje proti desni • v večjih zvezdah so ob kolapsu temperature dovolj visoke, da vžgejo He, iz katerega začneta nastajati C in O • zvezda eksplodira v supernovo • na koncu lahko nastane ekstremno gosta nevtronska zvezda
KOZMOLOŠKA NUKLEOSINTEZA
KOZMOLOŠKA NUKLEOSINTEZA • Lahki elementi H, D, He in Li so nastali v prvih trenutkih po Velikem poku • osnovna sestavina snovi Vesolja in vir za nastanek vseh ostalih prvin • količina He približno 25% količine H; večina navadne snovi v Vesolju je
ZVEZDNA NUKLEOSINTEZA
• gorenje H v He: protonska verižna reakcija v središču zvezd pri 5*106 K. Počasen proces, ki traja večino življenja zvezde. • gorenje He v C in O: ko je ves H v zvezdi porabljen, se zvezda skrči, T naraste preko 108 K. V teh pogojih iz He lahko nastajajo C, O in N. • gorenje C in O: tik preden je porabljen tudi He, se zaradi dodatnega krčenja zvezde temperatura poviša na 6*108 K. S fuzijo C nastajajo Mg, Na in Ne. Pri 109 K iz O nastajajo S, P in Si. • gorenje Si: pri 109 K in naraščajoči koncentraciji Si nastajajo prvine z masnim številom vse do 56Fe. Reakcije nastajanja višjih prvin energije ne sproščajo, ampak jo potrebujejo za svoj potek. • eksplozivno gorenje v supernovah: le v supernovah se sprosti dovolj energije za sintezo prvin težjih od Fe. Težje prvine so zato izjemno redke: le vsaka milijonta zvezda postane supernova.
HONDRITI – PRIMITIVNA SNOV OSONČJA
Hondriti so najpogostejša skupina meteoritov (87% vseh) • radiometrična starost 4,56 Ga – čas nastanka Osončja • kemična sestava enaka sestavi Sonca in zvezd (razen za najbolj lahkohlapne komponente) • zato domnevamo, da hondriti predstavljajo prvotno trdno snov Osončja, iz katere so nastale druge kamninske snovi
AKRECIJA
• kondenziran “prah” se po vplivom elektromagnetnih sil združuje v ~km velike kepe – planetezimale, ki se zbirajo v ravnini protoplanetarne nebule • diferenciacija: sestava planetezimalov je pogojena z razdaljo od Sonca (kondenzacijska temperatura!) • zaradi gravitacije se planetezimali začnejo združevati v večja telesa - protoplanete (do 4000 km premera; velikost današnjega Marsa ali Merkurja). V času ~1 Ma se praktično vsa snov zbere v nekaj deset večjih telesih
SEIZMOLOGIJA
Seizmologija je veda, ki preučuje potrese in potovanje potresnih valov skozi Zemljo • večina potresov nastane zaradi hipnih zdrsov ob prelomnih ploskvah v Zemljini skorji, ki sproščajo mehanske napetosti • iz žarišča potresa sproščena energija potuje skozi Zemljo v obliki seizmičnih valov, ki jih na površju zaznamo kot tresenje tal • v hitrih primarnih P valovih (kompresijskih) delci kamnine nihajo vzdolž smeri širjenja valovanja • v počasnejših sekundarnih S valovih (transverzalnih) delci kamnine nihajo prečno na smer širjenja valovanja • vzdolž Zemljinega površja se širijo tudi počasni Lovejevi in Rayleighovi valovi (površinski valovi)
Sezimologija
Hitrost potovanja potresnih valov je odvisna od mehanskih lastnosti kamnine (modul stisljivosti, modul strižne trdnosti, gostota) • na mejah med različnimi plastmi se valovi odbijajo in lomijo • pomembne meje v notranjosti Zemlje imenujemo seizmične diskontinuitete, ki so odraz večjih sprememb v kemizmu in/ali fizikalnih lastnostih kamnin • z globino se hitrosti valov večinoma večajo – večji pritiski stisnejo oz. zgostijo kamnine • S valovi se ne širijo skozi tekočo snov • višje temperature upočasnjujejo valove (posebej, če povzročajo delno taljenje kamnine); v velikih globinah je ta učinek zanemarljiv, ker prevlada učinek visokih pritiskov • širjenje potresnih valov skozi podpovršje je torej zelo kompleksen proces • poti valov so ukrivljene, ker se hitrost potovanja valov skozi notranjost Zemlje zvezno spreminja • na seizmičnih diskontinuitetah se valovi odbijajo in lomijo (spreminjajo smer)
Sezimologija
Potresne valove beležimo s seizmografi, ki so razpostavljeni po vsej Zemlji • iz seizmograma razberemo čas prihoda posameznih potresnih valov do seizmografa, njihovo amplitudo in druge podatke • zelo močne potrese zaznajo seizmografi po celi Zemlji • z analizo zbranih podatkov je mogoče rekonstruirati pot valov skozi Zemljo, iz tega pa njeno notranjo zgradbo (inverzija podatkov)
ZGRADBA ZEMLJE – OSNOVNA SLIKA
• SKORJA je zelo tanek površinski ovoj (povprečno 7-50 km debeline) • PLAŠČ sega do globine 2.900 km • JEDRO je v središču Zemlje in sega preko polovice polmera planeta
ŠIRJENJE POTRESNIH VALOV SKOZI ZEMLJO
• S valovi se normalno širijo skozi skorjo in plašč – notranjost Zemlje torej ni staljena, ampak je v trdnem stanju • S valovi pa ne prodrejo skozi mejo plašč/jedro – jedro Zemlje je torej v tekočem stanju • poti valov so ukrivljene, ker se hitrost potovanja valov skozi notranjost Zemlje zvezno spreminja • na seizmičnih diskontinuitetah se valovi odbijajo in lomijo (spreminjajo smer) • vsak seizmograf na površju Zemlje torej ob potresu na seizmogramu zabeleži zelo kompleksno nihanje, ki je vsota vseh prejetih valovanj
OCEANSKA SKORJA
• tip skorje, ki leži pod oceani • povsod dokaj enakomerna debelina, povprečno 7 km • hitrost P valov ~7 km/s • povprečna gostota ~3,0 g/cm3 • sestava: bazalt in gabro (mafični kamnini, predornina in ekvivalentna globočnina) • (N.B.: mafično – vsebuje magnezij in Fe, pa malo silicija) • sestavo potrjujejo globokomorske vrtine in ofioliti – na kopno narinjeni fragmenti oceanske skorje
KONTINENTALNA SKORJA
• tip skorje, ki leži pod kontinenti • zelo spremenljive debeline, od 5 do 70 km, povprečno 30 - 50 km • hitrost P valov ~6 km/s • povprečna gostota 2,7 g/cm3 • felzična sestava, povprečno dioritna (v resnici pa litološko zelo heterogena) • felzično – vsebuje veliko glinencev in kremenice, “feldspars and silica
Magnetno polje Zemlje
• Zemlja ima dipolno magnetno polje • lega severnega in južnega magnetnega pola se približno ujema z geografskima poloma (11° razlike) • izvor magnetnega polja ni povsem zadovoljivo pojasnjen, gotovo pa nastaja v jedru Zemlje • trdno notranje jedro se vrti znotraj tekočega zunanjega jedra • vrti se hitreje od preostale Zemlje (~1°/leto), kar je razlog za zamik in premikanje magnetnih polov • magnetno polje najverjetneje ustvarja predvsem konvekcijsko pretakanje v zunanjem jedru, ki generira električne tokove
Izostazija
• relativno lahka skorja leži na gostejšem plašču, ki ni trden, ampak duktilen • višji dela reliefa so zato izostatsko kompenzirani v globini (plašču) • analogni primer: ledene gore ali kosi lesa, ki plavajo v vodi (Arhimedov zakon) • višji predeli (npr. gore) zato tudi segajo globje v plašč (koren gorovja – debelejša kontinentalna skorja • predeli površja z oceansko skorjo (tanka, bolj gosta kot kontinentalna) so zato relativno nizki
Gravimetrične anomalije
• vrednost težnostnega pospeška na posamezni točki je odvisna (tudi) od porazdelitve mas v podpovršju – npr. gostejše kamnine, višji g • razlike (anomalije) glede na pričakovano vrednost g (predvidena na podlagi oblike in gostote Zemlje) so sicer zelo majhne: g znaša 970-980 Gal, anomalije tipično ~100 mGal • nekoliko vpliva ima celo relief površja – Bougerjeva korekcija odšteje ta vpliv in preračuna g na nivo morske gladine (“free-air anomalies”
Izostazija
• izostatska kompenzacija je dinamičen proces • npr. erozija gorovja povzroči izostatsko dviganje, odlaganje sedimentov v predgorju pa skorjo obteži in jo izostatsko pogrezne navzdol • gore so gore prav zaradi izostazije – erozija bi gore dokaj hitro izravnala, če se ne bi stalno izostatsko dvigovale (dokler seveda ne zmanjka orogenskega korena • vertikalna premikanja skorje sproti izravnava počasno duktilno (plastično) tečenje snovi v plašču • izostatsko kompenzacijo lahko povzročijo že relativno majhne obremenitve – npr. teža ledenega pokrova v ledenih dobah, ali teža vode pri globalnem dvigu morske gladine
Kateri so že viri Zemljine toplote
• akrecijska toplota (sproščena kinetična energija trkov planetezimalov) • diferenciacija jedra (sproščena potencialna energija kovinske taline, ki se spušča v jedro planeta) • energija plimovanja Zemlje (distorcija trdne Zemlje zaradi plimovanja znaša ~1 m, kar na leto doprinese ~3 x 1019 J energije) • radiogena toplota (toplota, ki se sprošča z radioaktivnim razpadom nestabilnih izotopov
Temperatura in tlak v notranjosti Zemlje
• temperatura z globino narašča • geotermični gradient pove za koliko se temperatura poveča na enoto globine • v kontinentalni skorji je povprečna vrednost 25°/km • (koliko je potem temperatura v najglobljih rudnikih?) • tako hitro pa T ne more naraščati prav dolgo – sicer bi morale biti kamnine plašča staljene (na 100 km že 2500°C)?? • (N.B.: to je bila tudi glavna napaka Kelvinovega izračuna starosti Zemlje!)
Temperatura in tlak v Notranjosti Zemlje
• v resnici T v plašču narašča veliko počasneje (~ 1°/km) – zaradi drugačnega načina prenosa toplote • načini prenosa toplote v Zemlji: • kondukcija (prevajanje): pogojena s topolotno prevodnostjo kamnin in razliko v temperaturi • konvekcija: gibanje (tečenje) vročega materiala od vročih proti hladnejšim predelom • advekcija: prenos toplote npr. z vročo magmo, ki se izlije na površje • fizikalne razmere v plašču (visok pritisk in temperatura) dopuščajo počasno tečenje snovi v trdnem stanju (~cm/leto) in s tem konvekcijo – najbolj učinkovit način prenosa toplote • v trdni litosferi konvekcija ni mogoča – prenos toplote s kondukcijo • meja litosfere je reološka (mehanska) meja, pogojena pa je primarno s temperaturo! • od meje med plaščem in jedrom do središča Zemlje T naraste s 3800°C na 6400°C
Temperatura in tlak v notranjosti Zemlje
• tlak v notranjosti Zemlje povzroča teža kamnin (litostatični tlak) • do CMB narašča pretežno linearno (~150 GPa na CMB), potem pa zaradi znatno večje gostote jedra narašča hitreje (>350 GPa v središču) • obnašanje mineralov in fazne prehode v teh fizikalnih pogojih preučuje eksperimentalna petrologija
Wegenerjevi argumenti:
– Razširjenost nekaterih paleozojsko-triasnih fosilov kopenskih in sladkovodnih vrst v J. Ameriki, Afriki, Indiji, Avstraliji in Antarktiki – razširjenost sledov paleozojske poledenitve in rekonstruirane smeri premikanja ledenih mas • poledenitev vsekakor ni bila globalna, saj enako stare kamnine drugod kažejo na tropsko klimo • razporeditev postane logična, če kontinente združimo v Pangeo, ki pokriva južni pol
WEGENERJEVA HIPOTEZA O PREMIKANJU KONTINENTOV
– razporeditev podnebnih pasov rekonstruirana iz značilnih kamnin (paleoklimatologija) – ujemanje geoloških značilnosti J. Amerike in Afrike vzdolž atlantske obale • vzroke za premikanje kontitentov Wegener napačno pripiše delovanju centrifugalne sile in plimskih sil; kontinenti “orjejo” skozi oceansko skorjo, pri čemer se na robovih nagubajo v gorovja • iz različnih razlogov Wegenerjeve ideje ne prodrejo, premikanje kontinentov postane “nespodobna tema” v geologiji prve polovice 20. stoletja
Wegenerjevi argumenti:
– Razširjenost nekaterih paleozojsko-triasnih fosilov kopenskih in sladkovodnih vrst v J. Ameriki, Afriki, Indiji, Avstraliji in Antarktiki – razširjenost sledov paleozojske poledenitve in rekonstruirane smeri premikanja ledenih mas • poledenitev vsekakor ni bila globalna, saj enako stare kamnine drugod kažejo na tropsko klimo • razporeditev postane logična, če kontinente združimo v Pangeo, ki pokriva južni po
WEGENERJEVA HIPOTEZA O PREMIKANJU KONTINENTOV
Razporeditev podnebnih pasov rekonstruirana iz značilnih kamnin (paleoklimatologija) – ujemanje geoloških značilnosti J. Amerike in Afrike vzdolž atlantske obale • vzroke za premikanje kontitentov Wegener napačno pripiše delovanju centrifugalne sile in plimskih sil; kontinenti “orjejo” skozi oceansko skorjo, pri čemer se na robovih nagubajo v gorovja • iz različnih razlogov Wegenerjeve ideje ne prodrejo, premikanje kontinentov postane “nespodobna tema” v geologiji prve polovice 20. stoletja
Dokazi Paleomagnetizma
• zaradi oblike magnetnega polja Zemlje imajo magnetne silnice različno inklinacijo (naklon) – blizu ekvatorja so skoraj horizontalne, proti poloma so vedno bolj strme • tako lahko iz paleomagnetne inklinacije, ki je zapisana v kamnini, sklepamo na zemljepisno širino in poloblo (južno, severno), na kateri so se nahajale kamnine v času nastanka • paleomagnetna deklinacija (odklon paleomagnetnega severa od smeri današnjega) pa nam kaže navidezno smer magnetnega pola v času nastanka kamnin • sam po sebi je podatek dvoumen: pomeni lahko bodisi premikanje kontinentov, bodisi premikanje magnetnih polov skozi zemeljsko zgodovino! • krivulje navideznih premikanj magnetnih polov (APW, apparent polar wander path) konstruiramo iz podatkov paleomagnetnih inklinacij in deklinacij starostnega zaporedja kamnin neke regije/kontinenta • različni kontinenti imajo različne APW – dokaz, da se niso premikali poli, ampak kontinenti! • če pa bi kontinente sestavili v Pangeo in jih potem razmaknili v današnjo lego, bi se njihove APW ujemale – dokaz za resničnost Wegenerjeve teorije
Primer paleomagnetizma
Primer: • APW za Evrazijo in Severno Ameriko • EU – beli krogci in črtkana pot • SAm – črni krogci in sklenjena pot • številke pomenijo starost v Ma • na sliki a) sta APW glede na sedanji položaj Evrope in Amerike • na sliki b) sta APW, če zapremo Atlantik in združimo Evropo in Severno Ameriko • očitno sta se kontinenta držala skupaj od konca paleozoika do jure
Hipoteza o širenju morskega dna
Nenavadna topografija morskega dna • sredoceanski hrbti – topografsko visoki grebeni (3 km nad dnom), ki se vlečejo preko oceanov • linearne prelomne cone, ki sekajo sredoceanske hrbte • oceanski jarki – ozke, linearno razpotegnjene depresije vzdolž kontinentalnih robov ali otočnih lokov (najgloblja območja na Zemlji, do ~13 km)
Značilnosti oceanskih hrbtov
• vzdolž osi oceanskih hrbtov potekajo ozke in dolge doline – jarki, omejeni s prelomi • visok toplotni tok, podmorski vulkanizem • potresna aktivnost, potresi kažejo na natezne razmere • praktično brez sedimentov • v smeri stran od grebenov se plasti sedimentov debelijo, toplotni tok upada, vulkanizem preneha
Značilnosti oceanskih jarkov
• debele plasti sedimentov • zelo majhen toplotni tok, brez vulkanizma v območju jarka • pač pa se vzdolž jarkov vlečejo dolge verige vulkanov • območja globokih kompresijskih potresov, nanizanih vzdolž ravnine (Wadati-Benioffova cona), segajo 200- 300 km, celo 600 km globoko
Hipoteza o širjenju morskega dna
• oceanski hrbti se nahajajo nad dvigajočimi se konvekcijskimi stebri • konvekcijski tok razpira oceansko skorjo; vrzel zapolnjuje magma iz plašča (vulkanizem, potresi vzdolž hrbtov) • vzdolž hrbtov torej neprestano nastaja nova oceanska skorja • hrbti so topografsko višji zaradi segrevanja (toplotnega raztezanja) • konvekcijski tok starejšo skorjo vleče stran od hrbtov; zaradi ohlajanja se njena višina manjša, z oddaljenostjo od hrbta se veča debelina (in starost) oceanskih sedimentov • oceanski jarki se nahajajo, kjer konvekcijski tokovi vlečejo staro, hladno skorjo v plašč • na podrivanje (subdukcijo) oceanske skorje kažejo potresi v Wadati-Benioffovi coni • subducirana skorja se v plašču segreva, zaradi taljenja nastaja magma, ki prodira na površje in ustvarja verige vulkanov in otočne loke nad subdukcijskimi conami
Magnetne anomalije na oceanskem dnu
• že v 50’ so odkrili nenavadne normalne in reverzno polarizirane pasove na morskem dnu, vzporedno ocenskim hrbtom • razlaga (Vine & Matthews, 1963): to je zapis izmenjujoče polarnosti magnetnega polja Zemlje v oceanski skorji, ki nastaja vzdolž oceanskih hrbtov • središča hrbtov so povsod normalno polarizirana (današnja polarnost) • anomalije so simetrično razporejene na obeh straneh hrbtov • zaporedja in širine anomalij se ujemajo z epohami magnetostratigrafske lestvice
Transformalni prelomi
TRANSFORMNI PRELOMI • linearne prelomne cone navidezno sekajo in razmikajo oceanske hrbte • so to mlajši zmični prelomi, ki sekajo in zamikajo starejše, nekoč sklenjene hrbte? • N.B.: aktiven je samo transformni prelom vmes med grebenoma • naprej se transformni prelom nadaljuje v razpokano cono (fracture zone) • ob razpokani coni se dogajajo vertikalni premiki zaradi različno močnega pogrezanja enega in drugega krila cone
Premikanje kontinentov
• hipoteza o širjenju morskega dna je samozadostna, kontinenti so pri tem lahko fiksni • prvotno so predvidevali, da je reološka meja MOHO (pojavi se sicer vprašanje, kako se lahko zgolj nekaj km debele in nekaj 1000 km široke plošče oceanske skorje premikajo enotno?) • iz tega izhaja domneva, da je mnogo debelejša kontinentalna skorja pač fiksirana • PROBLEM: niso vsi oceanskih robovi omejeni z jarki, kam potemtakem izginja oceanska skorja npr. v Atlantiku?
TEORIJA TEKTONIKE PLOŠČ
• v svetovnem merilu so potresi jasno koncentrirani v ozke pasove, ki potekajo vzdolž oceanskih hrbtov in jarkov, deloma pa tudi znotraj kontinentov • vzdolž teh pasov poteka tudi praktično vsa vulkanska dejavnost na Zemlji • očitno so ti seizmični pasovi meje med “bloki” – ploščami v skorji • večina plošč vključuje tako oceansko kot kontinentalno skorjo • spodnja meja plošč ne more biti MOHO, najboljši kandidat je naslednja velika seizmična diskontinuiteta – astenosfera – ki je hkrati reološko šibka cona (bingo!) • teorija TP (McKenzie, Morgan, 1968) združuje hipotezi o širjenju morskega dna in premikanju kontinentov • zunanjo lupino Zemlje sestavlja 14 velikih litosferskih plošč (in še precej manjših mikroplošč) • litosferske plošče se premikajo po duktilni astenosferi • plošče se tesno stikajo in se ne premikajo neodvisno ena od druge (torej, večja sprememba gibanja ene od plošč nujno vpliva tudi na ostale plošče) • plošče so toge; deformacije so omejene na robove (stike) plošč (glej karto razporeditve potresov!)
Robovi plošč
• divergentni robovi: razmikanje plošč, praviloma na oceanskih hrbtih, nastajanje nove skorje • konvergentni robovi: primikanje plošč v subdukcijskih conah (podrivanje oceanske litosfere in njeno tonjenje v plašč) in kolizijskih conah (trk kontinentalnih plošč; ni subdukcije ker je kontinentalna litosfera “lažja” in se ne subducira v plašč) • transformni robovi: horizontalno drsenje ene plošče ob drugi • (N.B.: premiki plošč na stikih so lahko tudi poševni glede na orientacijo robu)
Divergentni robovi
Divergentni robovi • vzdolž oceanskih hrbtov • razmikanje se lahko dogaja tudi v kontinentalni litosferi (Vzhodnoafriška tektonska cona)
Konvergentni robovi
• subdukcijske cone (ocean-kontinent in ocean-ocean) • kolizijske cone – kolizijski orogeni
Transformni robovi
• transformni prelomi prečno na oceanske hrbte • kontinentalni transformni prelomi (npr. Jordanija, Alpski prelom na Novi Zelandiji)
Eulerjev teorem
• kakršnokoli gibanje toge plošče po površju krogle matematično opišemo kot rotacijo okoli osi, ki poteka skozi središče krogle • prebodišče osi rotacije s površjem imenujemo eulerjev pol • gibanje litosferske plošče torej popolnoma opišemo, če podamo lokacijo njenega eulerjevega pola, ter hitrost in smisel rotacije (urna, protiurna smer) • npr.: translacija (drsenje) plošče: eulerjev pol je lociran daleč stran od plošče • npr. rotacija plošče: eulerjev pol je lociran na plošči • koncentrični krogi okoli eulerjevega pola nam podajajo trajektorije gibanja plošče (smer in hitrost premikanja)
Opiši gibanje litosferskih plošč
• medsebojno gibanje dveh plošč opišemo z eulerjevim polom relativnega gibanja ene plošče na drugo • Primer: eulerjev pol premikanja Pacifiške plošče glede na Severnoameriško • orientacija stika med ploščama glede na smer trajektorij gibanja določa naravo stika (divergentni, konvergentni, transformni)
DOLOČANJE RECENTNIH PREMIKOV PLOŠČ
• transformni prelomi so vzporedni trajektorijam eulerjeve rotacije plošče • pravokotni krogi se sekajo v eulerjevem polu • hitrost premikanja plošče se spreminja odvisno od oddaljenosti od eulerjevega pola! • uporabimo najmlajše magnetne anomalij • smer premikanja plošč kažejo tudi žariščni mehanizmi močnih potresov • (danes še: GPS meritve premikov • iz teh podatkov je mogoče določiti eulerjeve pole relativnega gibanja vseh parov litosferskih plošč, ki so v stiku • dobimo globalni model kinematike plošč (npr. NUVEL-1
Vroče točke
• Havaji so linearen niz vulkanskih (bazaltnih) otokov v severnem Pacifiku • starost otokov se povečuje proti NW • niz se nadaljuje pod vodno gladino v podvodno verigo, ki nato zavije bolj proti N v verigo podvodnih gora Emperor • razlaga: otočje se nahaja nad “vročo točko”, kjer vroč material iz plašča prodira proti površju in s segrevanjem litosfere povzroča vulkanizem • ugasli vulkani se ohladijo in se zato pogrezajo
Določanje preteklih premikov plošč
Paleomagnetizem: • APW opisuje premikanje plošč skozi zgodovino (vendar brez podatka o zemljepisni dožini!) • inklinacija kaže na zemljepisno širino (paleoširinski referenčni okvir) • problem kolizijskih con: • koliko litosfere je vključene v močno deformiranih kolizijskih orogenih? • od kod prihajajo ti fragmenti? • koliko oceanske skorje je bilo subducirane?
Raziskovanje oceanskega dna
• še v 50’ letih je bilo več znanega o površju Lune kot o oceanskem dnu! • globokomorsko vrtanje: leta 1968 se je začel obširen program raziskav z vrtanjem v morsko dno; še vedno traja (IODP) • iz vrtalnih jeder pridobimo vzorce sedimentov in kamnin morskega dna • topografijo morskega dna preučujemo s sonarji • globinsko strukturo preučujemo z metodo refleksijske seizmike • neposredna opazovanja in vzorčenja so možna z uporabo različnih podvodnih plovil
Refleksija seizmika
Umetno povzročene seizmične valove (airgun, eksploziv, vibroseis,...) prestrezamo z omrežjem seizmometrov/geofonov • enako kot potresni valovi se tudi ti valovi odbijajo in lomijo na mejah med plastmi različnih kamnin • ker kontroliramo geometrijo oddaje in sprejema valov, je mogoča mnogo natančnejša interpretacija kot pri potresih • izjemno pomembno v naftnih raziskavah ($$$$$$$) • posebej praktična je uporaba refleksijske seizmike na morju
Značilnosti oceanskega dna
• (sred)oceanski hrbet z vzdolžnim tektonskim jarkom, globina ~2500 m • stran od oceanskega hrbta globina počasi narašča • horizontalna abisalna ravnica, globina ~5000 m • proti obali začetek blagega vzpenjanja dna, naklon ~0,5° • kontinentalno pobočje, naklon 4-5° • kontinentalna polica, globina do ~200 m • podmorske gore in platoji • oceanski jarek, globina 8.000-12.000 m
Oceanski hrbet
V osrednjem delu hrbta (cona 20-50 km širine) nastaja nova oceanska skorja; vulkansko delovanje in potresi, strmi ekstenzijski normalni prelomi • topografija oceanskih hrbtov je odvisna od hitrosti razpiranja • počasni (atlantski) tip: • tipične hitrosti razpiranja pod 2 cm/leto • osrednji jarek širine 20-30 km, globine 500-2500 m • prelomni robovi do 100 m višine, prelamljanje mnogo pogostejše kot na hitrih riftih • hitri (pacifiški) tip: • tipične hitrosti razpiranja do 15 cm/leto • manj razgibane oblike • v osrednjem delu namesto jarka ponavadi vzdolžni greben višine nekaj 100 m
HIDROTERMALNO DELOVANJE OB OCEANSKIH HRBTIH
• vročina magme v jarku vzdolž oceanskega hrbta segreva morsko vodo v razpokah - do 350°C • dviganje segrete vode potegne v razpoke in prelomne cone hladno vodo iz okolice • vroča voda raztaplja kovine in žveplo iz prikamnine razpok • na mestu izlivanja vročih raztopin v hladno morsko vodo prihaja do obarjanja mineralov – črni in beli dimniki (black, white smokers) • na mestu izlivanja vročih raztopin v hladno morsko vodo prihaja do obarjanja mineralov – črni in beli dimniki (black, white smokers) – bodoča rudišča • v teh vročih in toksičnih območjih so bile odkrite nenavadne življenske združbe (vzor za nastanek življenja na Zemlji in drugih planetih?)
Nastajanje oceanske skorje
• do delnega taljenja astenosfere najverjetneje prihaja zaradi hitrega dvigovanja in s tem povezanega padca tlaka • talina se loči od izvorne kamnine in se nabira v magmatskem ognjišču. Od tam prodira navzgor in se izliva na površje (zgornji bazaltni horizont, 200-800 m). Nižje se magma strjuje v dovodnih žilah (dajkih). [To je horizont 2 v oceanski skorji.] • preostala talina v magmatskem ognjišču se nekoliko diferencira (zaporedje kristaljenja, teža kristalov,...), nastanejo anizotropne “plastovite” globočnine dunit, peridotit, ter izotropni gabro. [To je horizont 3 v oceanski skorji.] bazaltna lava se na morsko dno izliva v kratkih “curkih”, ki se hitro strdijo – blazinasta (“pillow”) lava
Debelina in starost oceanske litosfere
• debelina oceanske litosfere je neposredno povezana s temperaturo oz. starostjo (ohlajanje) • zato se profil oceanskega dna znižuje stran od hrbtov • skorja se ohlaja in krči, veča se njena gostota • ohlaja se tudi astenosfera pod skorjo – reološka meja se znižuje, debeli se litosferski plašč • težja litosfera se pogreza tudi zaradi izostazije • najgloblji deli oceanov (razen globokomorski jarki) so tako tam, kjer je skorja najstarejša
GLOBOKOMORSKI (ABISALNI) SEDIMENTI
V abisalnih predelih oceanov je sedimentacija praviloma izjemno počasna (“sneženje” sedimentov) • hitrost sedimentacije je reda velikosti od 1 mm do 1 cm na 1000 let • zelo drobni glineni delci • vulkanski pepel • puščavski prah, ki ga nad oceane nosi veter • lupinice (skeleti) pelagičnih planktonskih organizmov • izjemoma prinese več sedimentov kak podvodni plaz s kontinentalnega robu ali ledene gore (“dropstones”) • na najmlajši oceanski skorji na oceanskih hrbtih torej praktično ni nobenih sedimentov • njihova debelina se povečuje stran od hrbtov in se (seveda) povečuje s starostjo skorje
PODMORSKE GORE IN PLATOJI
Na oceanskem dnu se nahajajo tudi stožčaste podmorske gore in obsežnejša “planotasta” področja – podvodni platoji • večina je povezanih z delovanjem vročih točk – nastajajo verjetno zaradi tokovnih stebrov vročega materiala, ki se dviga iz spodnjih delov plašča
PODMORSKE GORE IN PLATOJI
• podmorske gorske verige (aseizmični grebeni – za razliko od seizmično aktivnih oceanskih hrbtov) so v veliki večini nizi vulkanov, ki nastanejo s premikanjem litosfere nad vročo točko • primer Havaji – veriga Emperor v Pacifiku • zaradi ohlajanja skorje (deloma vpliva tudi erozija) ugasli vulkani sčasoma popolnoma potonejo pod morsko gladino
Podmorske gore in platoji
• podmorski platoji so lahko več 1000 km razsežna planotasta območja v oceanih • najpogosteje nastanejo z vulkanskim delovanjem – gigantski izlivi bazaltne lave • povezujemo jih z zgodnjim delovanjem vročih točk – material zelo vročega tokovnega stebra se razširja pod litosfero in proizvede ogromno taline, ki se izlije na površje (kasneje z ohlajanjem iz nje nastane običajna vroča točka havajskega tipa) • primer: plato Kerguelen v južnem Indijskem oceanu, dolžina 2200 km, nastanek ob razpadu Gondwane pred 110 Ma
VELIKE MAGMATSKE PROVINCE
• poleg v oceanih se masivni planotasti izlivi bazalta nahajajo tudi na kontinentih (LIP – Large Igneous Provinces) • primer: Dekan Traps v Indiji, 500.000 km2 (koliko Slovenij je to??), 2000 m debeline, izliv pred 65 Ma (izumrtje dinozavrov?) • tudi te izlive praviloma lahko povežemo z vročimi točkami
PODMORSKI PLATOJI IN MIKROKONTINENTI
• nekateri podmorski platoji imajo granitsko (kontinentalno) sestavo • to so fragmenti kontinentalne litosfere, ki so ostali izolirani ob razpadu večjih kontinentov – mikrokontinenti • primer: Sejšelski plato v Indijskem oceanu • na podobnem potopljenem mikrokontinentu – Apulijski mikroplošči v oceanu Tetida med Afriko in Evrazijo – se je v mezozoiku nahajalo tudi naše ozemlje
RAZKLOP (“RIFTING”) KONTINENTALNE SKORJE
• večina današnjih oceanov je nastala ob razpadu Pangee v začetku mezozoika • novi oceani se torej rodijo z razpadom (razklopom, riftingom) kontinentalne skorje • je velikost superkontinenta kriva za nabiranje toplote pod litosfero in posledično razpad kontinenta zaradi delovanja večih vročih točk? • za začetek riftinga so potrebne natezne napetosti v litosferi oziroma raztezanje in tanjšanje litosfere • dvig vroče astenosfere povzroči segrevanje litosfere, termično raztezanje in magmatizem
POTEK RIFTANJA
Vroča astenosfera (vroča točka!) segreva litosfero • zaradi segrevanja se litosfera nad vročo točko kupolasto “napihne” • raztezanje litosfere povzroči nastanek normalnih prelomov in ugrezanje tektonskih jarkov • litosfera se tanjša, astenosfera se dviga in zapolnuje prostor – še več segrevanja in raztezanja litosfere • nastane tektonski jarek z visokimi, strmimi robovi (odtekanje rek vstran) kontinentalni sedimenti (reke, puščave, vulkanski pepel) • dekompresija in taljenje astenosfere generira magmo, vulkansko delovanje v tektonskem jarku - če se raztezanje nadaljuje – razklop litosfere in začetek nastajanja bazaltne oceanske skorje – ocean je rojen, najprej kot zelo ozek in plitev jarek • jarek počasi zalije morje s širjenjem oceana se robovi jarka začnejo ohlajati in zato pogrezati (termično pogojeno pogrezanje) • površje v krilih jarka se sedaj obrne proti oceanskemu bazenu, rečna mreža se prilagodi novemu reliefu
Vzhodno afriški tektonski sistem
• kupolasto izbočenje litosfere zaradi segrevanja od spodaj največkrat povzroči nastanek trikrakega sistema tektonskih jarkov (“mercedes konfiguracija”) • dva kraka se širita naprej v ocean, en krak pa ostane pasiven (“aborted rift”, avlakogen) • aktivni ocean: Rdeče morje + Adenski zaliv • pasivni krak: Vzhodnoafriški tektonski jarek
Nastanek pasivnega kontinentalnega robu
• če proces riftanja privede do razvoja oceana, nastane na prehodu med oceansko in kontinentalno skorjo pasiven kontinentalni rob • tektonski jarek se ugreza ob prelomih • na dnu se odlagajo kontinentalni klastični sedimenti in vulkanski pepel • postopno vdiranje morja v jarek in njegovo izsuševanje lahko odloži debele plasti evaporitov • z nadaljnim ugrezanjem se polagoma ustali plitvo morje • ugodno za razvoj koralnih grebenov, za njimi lagune • bogato življenje, v sedimentih se odlaga veliko organske snovi • še nadaljne poglabljanje umori koralne grebene (pregloboka voda, premalo svetlobe) • hkrati začnejo zaradi obrata topografije v morje pritekati reke, ki prinašajo klastične sedimente (melj, glino, lahko tudi pesek) • vulkanizma in premikov ob prelomih ni več – rob rifta je sedaj pasiven
Nastanek pasivnega kontinentalnega robu-2
• dodatno pogrezanje povzročita tudi termalni vpliv (ohlajevanje litosfere) in izostazija • če je dovolj donosa sedimentov, se lahko na kontinentalnem robu odloži več km (10+!) debeline sedimentov • sedimentna prizma tvori kontinentalno polico (šelf) in kontinentalno pobočje
PASIVNI KONTINENTALNI ROBOVI
• v pasivnih kontinentalnih robovih je shranjena večina svetovnih sedimentov! • približno polovica obstoječih kontinentalnih robov izvira iz razpada Pangee • ekonomsko izredno pomembni – večina zalog nafte • ekonomsko zelo pomembni tudi avlakogeni • kamnine pasivnih kontinentalnih robov pa tvorijo tudi velik del orogenov (oz. geološkega zapisa iz preteklosti
CIKLIČNO NASTAJANJE SUPERKONTINENTOV
• superkontinent je velik kontinent, ki vključuje večino (ali vso) obstoječo kontinentalno litosfero • v geološki zgodovini poznamo več takih superkontinentov, ki so bili rekonstruirani z različnimi metodami (katerimi?) • nastanek: s kolizijami (akrecijo) kontinentalnih plošč • razpad: z riftingom kontinentalne litosfere
Potisk s hrbta (ridge push):
Drsenje oceanske litosfere z oceanskega hrbta zaradi gravitacije (Frp); pomaga tudi povečevanje teže litosfere s starostjo
Subdukcijski vlek (slab pull):
Teža hladne, goste litosfere (Fnb), ki se spušča v plašč, se prenaša vzdolž plošče kot vlečna sila subdukcije (Fsp)
Odpor na hrbtu (ridge resistance)
: “trenjski upor” drsenju litosfere z oceanskega hrbta, ki se dogaja v trdnem delu litosfere (Rr )– to generira potrese vzdolž oceanskih hrbtov. Odpor je mnogo manjši kot sila potiska s hrbta
Vlek plašča (mantle drag):
Sila, ki se pojavi, če se litosferska plošča premika z drugačno hitrostjo kot astenosferski plašč ki je z njo v stiku (Rd). Lahko zavira ali pospešuje premikanje plošče. Sila je skoraj 10x večja pod kontinenti kot pod oceani (verjetno zaradi znatno večje debeline kontinentalne litosfere).
Odpor proti tonjenju plošče (slab resistance):
Sila, ki se upira rinjenju toneče plošče v astenosfero (Rs). Deluje predvsem na konico plošče; je skoraj 10x večja od vleka plašča
Odpor proti zvijanju plošče (bending resistance):
Sila, ki se upira fleksurnemu upogibanju toneče plošče na pregibu v subdukcijsko cono (Rb)
Trenje na stiku plošč (overriding plate resistance):
Sila trenja na stiku spodnje in zgornje plošče na vhodu v subdukcijsko cono (Ro). Ta sila proizvaja potrese in tektonsko aktivnost v plitvem delu litosfere nad subdukcijsko cono
SILE KI DELUJEJO NA LITOSFERSKE PLOŠČE
SILE KI DELUJEJO NA LITOSFERSKE PLOŠČE • če je Fsp = Rs+Ro bo plošča tonila s stalno hitrostjo • če je Fsp > Rs+Ro bo plošča tonila hitreje in bodo v njej nastajale natezne napetosti • če je Fsp < Rs+Ro bo plošča tonila počasneje in bodo v njej nastajale tlačne napetosti (vemo, da se napetostno stanje znotraj toneče plošče vidi iz tipa potresov v območju c v Benioffovi coni)
KAJ PREMIKA LITOSFERSKE PLOŠČE?
Očitno sile na robovih plošč! • hitrosti premikanja plošč so neovisne od površine – če bi bile hitrosti odvisne od vleka plašča, bi se povečevale z velikostjo kontaktne površine • plošče, ki so pritrjene na tonečo litosfero v subdukcijskih conah, se premikajo hitro – očitno je sila vleka toneče plošče mnogo večja od ostalih sil • kontinentalne plošče se premikajo počasneje od oceanskih – vlek plašča premikanje očitno zavira, ne pa omogoča • ocenjujejo, da sila subdukcijskega vleka znaša okoli 95% vseh sil, ki delujejo na plošče!
KONVEKCIJA V PLAŠČU
• konvekcijsko kroženje v fluidu se pojavi zaradi razlike v vzgonu med lažjim in gostejšim materialom • Rayleigh-Bernardova konvekcija nastopi pri segrevanju fluida od spodaj s hkratnim ohlajanjem na površini (kadar sile vzgona premagajo učinke viskoznosti in termične difuzije) • kvantitativno razumevanje konvekcije v plašču zapletajo naslednji dejavniki: • sferična oblika Zemlje • gretje ne samo od spodaj (jedro), ampak tudi znotraj plašča (radioaktivnost!) • vpliv toge litosfere na površju
ENOTNA ALI DVONIVOJSKA KONVEKCIJA?
• meja med zgornjim in spodnjim plaščem je seizmična diskontinuiteta s prehodnim območjem – jo konvekcijski tokovi lahko prebijejo? • po klasični geokemični interpretaciji izvora navadnih oceanskih bazaltov (MORB, midocean ridge basalts) in bazaltov iz oceanskih vulkanov vročih točk (OIB, ocean island basalts) izvirajo MORB bazalti iz zgornjega, “osiromašenega” plašča, v katerega se reciklirajo tudi subducirane plošče. Spodnji plašč pa naj bi imel bolj “prvotno” izotopsko sestavo; iz njega s stebrnimi tokovi prihajajo magme za OIB bazalte. • zato so prvotni modeli predvidevali, da sta v plašču dva ločena konvekcijska sistema
SEIZMIČNA TOMOGRAFIJA
• teleseizmična tomografija je v principu podobna tehnika kot medicinska tomografija • hitrost potovanja seizmičnih valov skozi kamnino je odvisna od več dejavnikov (agregatnega stanja –prisotnost taline ali ne, sestave – litološka, mineraloška, kemična, in temperature) • s primerjavo dejanskih časov potovanja potresnih valov s teoretičnim “idealnim” modelom Zemlje lahko pridemo do 3D slike “anomalij” v podpovršju • običajno se v tomografskih modelih interpretira “hladne” (koreni kontinentov, subducirane oceanske plošče) in “vroče” (vroče točke, tokovni stebri) anomalije N.B.: tomografske slike so lahko zelo atraktivne, a seizmologi opozarjajo, da je interpretacija pogosto zelo dvoumna in nezanesljiva!
SEIZMIČNA TOMOGRAFIJA
Največje anomalije so prisotne pri vrhu in dnu plašča (pričakovano – termični meji) • v vrhnjih 200 km se anomalije skladajo s tektonskimi značilnostmi površja • nizke hitrosti valov: sredoceanski hrbti, Vzhodnoafriški jarek, pacifiški zaločni bazeni • visoke hitrosti valov: kontinenti, posebej predkambrijski ščiti; stara oceanska litosfera • odraz temperaturnih gradientov oziroma debeline litosfere • pod 300 km se razlike močno zmanjšajo • viden pas visokih hitrosti okoli Pacifika –subducirana oceanska litosfera? • pod 2000 km najbolj izrazita značilnost veliki območji nižjih hitrosti pod Pacifikom in južno Afriko v zgornjem delu plašča se valovi razširjajo anizotropno – hitrejše se širijo v smereh, ki so pogojene z orientacijo mineralov oz. s smermi deformiranja kamnin • iz tega sklepamo na smeri tečenja plašča – dobro se ujemajo s smermi premikov litosferskih plošč • pod oceanskimi hrbti in v okolici subdukcijskih con je anizotropija vertikalna • spodnji plašč pa je večinoma izotropen