Osnove geologije
🇸🇮
In Slovenian
In Slovenian
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
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
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 |