Ćwiczenia. Ćwiczenie nr 1 Wizyta w Muzeum Mineralogicznym UWr., ul. Kuźnicza (8 gru. 2012r.)

Transkrypt

1 Ćwiczenia Ćwiczenie nr 1 Wizyta w Muzeum Mineralogicznym UWr., ul. Kuźnicza (8 gru. 2012r.) Ćwiczenia nr 2 i 3 Praktyczna umiejętność rozpoznawania i opisu skał Instytut Nauk Geologicznych Pl. M. Borna, sala 220, (9 gru. oraz 15 gru.). Egzamin 5 stycznia 2013r.

2 Historia Ziemi

3 Historia Ziemi Eon Era Okres Czwartorzęd Neogen Kenozoik Wiek [Ma] 1,8 2,6 23,03 65,5 Paleogen 65,5 Kreda 145,5 Mezozoik Jura 185,5 199,6 Trias Fanerozoik Perm 251,0 299,0 Karbon 359,2 Dewon Paleozoik 416,0 291,0 Sylur 443,7 Ordowik 488,3 Kambr 542,0 prekabmr Proterozoik Archaik 2500,0 4600,0 4058,0

4 Historia Ziemi archaik i proterozoik PROTEROZOIK Fauna z Ediacara - niejednorodna grupa pierwszych zwierząt tkankowych, uważana czasem za "eksperyment" przyrody. Niektóre ze zwierząt z tego okresu nie pozostawiły żadnych oczywistych następców, inne wyraźnie należą do form istniejących współcześnie. Nazwa fauny ediakarańskiej pochodzi od wzgórz Ediacara w południowej Australii, gdzie w latach 40. XX wieku geolog R.C. Sprigg odrył te skamieniałości. Później podobne formy życia odkryto w innych regionach świata, w tym w Rosji, Anglii, Namibii i Nowej Fundlandii. Skamieniałości pochodzą sprzed mln lat Powszechne występowanie stromatolitów Rozwój skorupy kontynentalnej - powstanie pierwszych kontynentów (protokontynentów) Najstarsze skamieniałości bakterie sinicowe i produkt ich działalności - stromatolity ARCHAIK 4.5 3, mld lat Najstarsze datowane radiometrycznie kryształy cyrkonu ok. 4.4 mld lat (początek rozwoju skorupy kontynentalnej?) Utworzenie Układu Słonecznego, wedle obecnego stanu wiedzy nasz Układ Słoneczny powstał ok. 4,6 miliarda lat temu z zagęszczenia pierwotnej mgławicy protoplanetarnej. Owa stosunkowo rzadka chmura gazu (przede wszystkim wodoru i helu) i pyłu kosmicznego zapadła się grawitacyjnie prawdopodobnie pod wpływem jakiegoś zaburzenia zewnętrznego, związanego na przykład z niedalekim wybuchem supernowej. Stopniowemu zwiększaniu się gęstości w punkcie centralnym towarzyszyło również formowanie się wirującego coraz szybciej dysku protoplanetarnego. Centralny obiekt w końcu dał życie Słońcu, podczas gdy otaczający je dysk uległ segmentacji na poszczególne ciała niebieskie: przede wszystkim planety, ale także i pozostałe składniki Układu Słonecznego. Podczas akrecji powstała siła grawitacji i rozpad pierwiastków radioaktywnych dostarczył ciepła niezbędnego do przetopienia tak powstałej proto-ziemi. To z kolei doprowadziło do zdyferencjonowania (zróżnicowania) Ziemi na radialnie symetryczne ciało zbudowane z warstw, których gęstość wzrasta wraz z głębokością. W efekcie wspomnianej dyferencjacji niemożliwe jest obecnie ustalenie składu chemicznego Ziemi na drodze bezpośredniego opróbowania. Jednak uważa się, że meteoryty są pozostałością materii, która budowała układ słoneczny w trakcie jego formowania. Dlatego badania ich składu chemicznego pozwalają ustalić średni skład chemiczny Ziemi. Obecność zarówno faz metalicznych jak i krzemianowych w meteorytach prowadzi do wniosku, że metaliczne jądro Ziemi (zbudowane z Fe i Ni) otaczają krzemianowy płaszcz oraz skorupa o znacznie niższej gęstości aniżeli jądro Ziemi.

5 Historia Ziemi Kraton (z języka greckiego kratos / κράτος oznacza silny ). Są to fragmenty skorupy ziemskiej o wieku starszym niż 500 Ma (dochodzącym nawet ok. 3.5 Ga). Kratony zachowują się w sposób stabilny (tzn. nie podlegają deformacji). Są one często zlokalizowane w środkowych partiach kontynentów i wykazują dwudzielną budowę. Tworzy je podłoże zbudowane ze skał krystalicznych (metamorficznych i magmowych), które może być przykryte przez znacznie od nich młodszej sekwencji skał osadowych. Kratony charakteryzuje gruba skorupa, dochodząca do 50 km miąższości. Jeśli skały krystalicznego podłoża odsłaniają się na powierzchni Ziemi kraton nazywamy tarczą. Natomiast gdy skały krystaliczne przykrywa młodszy kompleks skał osadowych kraton określamy jako platforma.

6 Kratony Kraton wschodnioeuropejski tarcza bałtycka platforma schodnioeuropejska tarcza uraińska

7 Kratony Archaiczne kratony 1. Najstarsza skorupa miała prawdopodobnie skład bazaltu lub garbra (4.3 Ga, Nuvvuagittuq, płw. Labrador). 2. Najstarsze fragmenty skorupy kontynentalnej są zbudowane z kompleksu skalnego określanego w skrócie jako TTG (tonality, trondjemity, granodioryty). Powstały one z wytopienia ze skorupy (o składzie bazaltu) wraz ze znajdującymi się na niej osadami (4.03 Ga, Acasta, pln. Kanada). 3. Dalsze przetapianie skorupy o składzie TTG doprowadziło do powstania skorupy kontynentalnej o składzie granitu czyli takiej jaką znamy dzisiaj. Granity w zapisie skalnym pojawiły się powszechnie dopiero 2,6 Ga. Laurentia Amazonia Baltika W. Afryka Kongo Kalahari E. Antartktyda Indie Syberia W Australia

8 Historia Ziemi wczesny kambr Rodinia Superkontynent Rodinia. LA Laurencja (Ameryka Północna oraz Grenlandia), BA Bałtyka (Europa wschodnia i Skandynawia), SB Syberia. Rodinia Ocean Pantalassa proterozoik

9 Historia Ziemi wczesny kambr Gondwana Superkontynent Rodinia zaczyna się rozpadać. Jako pierwsze odłączają się Laurazja, Bałtyka oraz Syberia. Pomiędzy nimi rozwija się Ocean Iapetus. Powstaje kontynent Gondwana. LA Laurencja (Ameryka Północna oraz Grenlandia), BA Bałtyka (Europa wschodnia i Skandynawia), SB Syberia. Ocean Pantalassa Gondwana przełom prekambru i kambru

10 Historia Ziemi późny ordowik Ocean Iapetus powiększa się. Około 480 Ma lat temu od północnej krawędzi Gondwany odrywa się niewielki fragment skorupy kontynentalnej znany jako Awalonia (S i środkowa cześć dzisiejszych wysp Brytyjskich, N część niziny Europejskiej oraz fragment wschodniego wybrzeża USA). Otwiera się kolejny basen oceaniczny Ocean Rei. LA Laurencja (Ameryka Północna oraz Grenlandia), BA Bałtyka (Europa wschodnia i Skandynawia), SB Syberia, AV Awalonia. Ocean Pantalassa Ocean Rei przełom ordowiku i syluru

11 Historia Ziemi wczesny paleozoik ORDOWIK Ma Masowe wymieranie u schyłku ordowiku Bujny rozwój mięczaków (łodzikowate, trylobity, ślimaki, ramienionogi, małże, koralowce) Pojawienie się łodzikowatych KAMBR Ma Okres dominacji trylobitów, rozwój raf archeocjatowych

12 Historia Ziemi wczesny paleozoik DEWON Ma Ekspansja lodowców. Masowe wymieranie u schyłku dewonu. Radiacja ryb, pojawienie się pierwszych drzew i lasów Orogeneza waryscyjska (hercyńska) Pojawienie się pierwszych amonitowatych, pierwsze rośliny pojawiają się na lądzie Orogeneza kaledońska (akadyjska) SYLUR Ma Najstarsze ryby, dalszy rozwój mięczaków (małży i ślimaków),

13 Historia Ziemi późny ordowik późny ordowik 450 Ma

14 Historia Ziemi późny dewon Orogeneza kaledońska Bałtyka, Laurencja i Awalonia ulegają kolizji około 430 Ma lat temu. Dochodzi do orogenezy kaledońskiej (znanej jako akadyjska w USA). W ten sposób po połączeniu się Laurencji, Bałtyki oraz Awalonii powstał kontynent Larussia (Euroameryka) określany często jako kontynent Old-Redu (KOR). Ocean Pantalassa KOR orogen kaledoński Ocean Rei przełom syluru i dewonu

15 Historia Ziemi późny dewon

16 Historia Ziemi późny paleozoik PERM Ma Masowe (największe) wymieranie, które przetrwały tylko nieliczne organizmy. Pierwsze gady Klimat ociepla się i pojawiają się bagna z bujną roślinnością, pierwsze płazy, orogeneza waryscyjska KARBON Ma Ponowny rozwój życia w oceanach

17 Historia Ziemi późny karbon Superkontynent Pangea Dochodzi do kolizji Gondwany (od południa) i Larussii (od północy) co prowadzi do orogenezy waryscyjskiej znanej również jako hercyńska. Pierwsze wydarzenia kolizyjne miały miejsce około 380 Ma zaś ostatnie około 300 Ma. Efektem tego zderzenia jest powstanie takich orogenów jak Appalachy, Góry Ouachita, Ural, waryscyjskie pasmo europejskie (w tym Sudety). Powstaje superkontynent Pangea. orogen waryscyjski Ocean Pantalassa orogen waryscyjski Ocean Tetydy przełom karbonu i permu

18 Historia Ziemi mezozoik KREDA Ma Masowe wymieranie. Wyginęły głównie dinozaury. JURA Ma Pojawiają się ptaki Rozwój raf, początek orogenezy alpejskiej Masowe wymieranie organizmów morskich. TRIAS Ma Ponowny rozwój życia w oceanach, rozwój gadów

19 Historia Ziemi późna jura Rozpad Pangei i rozwój Atlantyku Wielki superkontynent Pangea około 180 Ma lat temu zaczyna się rozpadać (Gondwana na południu i Laurazja na północy). Powstaje środkowy Atlantyk oraz Zatoka Meksykańska. Jednocześnie na zachodnim wybrzeżu dzisiejszej Ameryki N i w północnej części Oceanu Tetydy dochodzi do serii wydarzeń kolizyjnych, które rozpoczynają orogenezę alpejską. Ocean Pantalassa Ocean Tetydy przełom triasu i jury

20 Historia Ziemi kenozoik CZWARTORZĘD NEOGEN Ma Ma Ocieplenie klimatu Wymarcie wielkich ssaków (tygrysy szablozębne, mamuty) Koniec zlodowaceń Pojawienie się człowiekowatych (Australopitekus), zlodowacenia półkuli północnej Pojawiają się wielkie rafy koralowe, najstarsze małpy PALEOGEN Ma Rozwój ssaków

21 Historia Ziemi - paleogen Ocean Atlantycki Ocean Spokojny Ocean Indyjski paleogen

22 Historia Ziemi stan dzisiejszy Koniec orogenezy alpejskiej. Ocean Spokojny Ocean Atlantycki Ocean Indyjski

23 Historia Ziemi wielkie wymierania w historii Ziemi i ich przyczyny prekabmr Eon Era Okres Fanerozoik Kenozoik Mezozoik Paleozoik Proterozoik Archaik Czwartorzęd Neogen Paleogen Kreda Jura Trias Perm Karbon Dewon Sylur Ordowik Kambr Wiek [Ma] 1,8 23,03 65,5 145,5 199,6 251,0 299,0 359,2 416,0 443,7 488,3 542,0 2500,0 4600,0 65,5 185,5 291,0 4058,0 koniec kredy 65 Ma koniec triasu 213 Ma koniec permu 250 Ma koniec dewonu 367 Ma koniec ordowiku 438 Ma Masowe wymieranie gwałtowne (w skali geologicznej) wyginięcie wielu gatunków roślin i zwierząt w wyniku zadziałania globalnych czynników środowiskowych (np. zasadniczych zmian klimatycznych, wzmożonego wulkanizmu, katastrof kosmicznych).

24 Historia Ziemi wielkie wymierania w historii Ziemi i ich przyczyny Eon Era Okres Fanerozoik Kenozoik Mezozoik Paleozoik Proterozoik Archaik Czwartorzęd Neogen Paleogen Kreda Jura Trias Perm Karbon Dewon Sylur Ordowik Kambr Wiek [Ma] 1,8 23,03 65,5 145,5 199,6 251,0 299,0 359,2 416,0 443,7 488,3 542,0 2500,0 4600,0 65,5 185,5 291,0 4058,0 koniec ordowiku 438 Ma Wymarło wtedy około 85% gatunków, największe zmiany dotknęły ramienionogi, mszywioły, trylobity a także graptolity i konodonty.

25 Historia Ziemi wielkie wymierania w historii Ziemi i ich przyczyny Eon Era Okres Fanerozoik Kenozoik Mezozoik Paleozoik Proterozoik Archaik Czwartorzęd Neogen Paleogen Kreda Jura Trias Perm Karbon Dewon Sylur Ordowik Kambr Wiek [Ma] 1,8 23,03 65,5 145,5 199,6 251,0 299,0 359,2 416,0 443,7 488,3 542,0 2500,0 4600,0 65,5 185,5 291,0 4058,0 koniec dewonu 367 Ma Dotknęło 80% gatunków (przede wszystkim faunę rafową - koralowce czteropromienne, faunę pelagiczną, konodonty, amonity, tentaculity).

26 Historia Ziemi wielkie wymierania w historii Ziemi i ich przyczyny Eon Era Okres Fanerozoik Kenozoik Mezozoik Paleozoik Proterozoik Archaik Czwartorzęd Neogen Paleogen Kreda Jura Trias Perm Karbon Dewon Sylur Ordowik Kambr Wiek [Ma] 1,8 23,03 65,5 145,5 199,6 251,0 299,0 359,2 416,0 443,7 488,3 542,0 2500,0 4600,0 65,5 185,5 291,0 4058,0 koniec permu 250 Ma W końcu permu wymarło blisko 85-90% wszystkich gatunków (m. in. koralowce czteropromienne oraz trylobity), przeszło 60% rodzin gadów i płazów i 30% rzędów owadów. Wymarły w tym czasie również drzewiaste widłaki, skrzypy i paprocie.

27 Historia Ziemi wielkie wymierania w historii Ziemi i ich przyczyny Eon Era Okres Fanerozoik Kenozoik Mezozoik Paleozoik Proterozoik Archaik Czwartorzęd Neogen Paleogen Kreda Jura Trias Perm Karbon Dewon Sylur Ordowik Kambr Wiek [Ma] 1,8 23,03 65,5 145,5 199,6 251,0 299,0 359,2 416,0 443,7 488,3 542,0 2500,0 4600,0 65,5 185,5 291,0 4058,0 koniec triasu 213 Ma Wymieranie późnotriasowe objęło 80% gatunków morskich (zwłaszcza mięczaki, ramienionogi, a przede wszystkim fauna rafowa, amonity i definitywnie wymierają konodonty).

28 Historia Ziemi wielkie wymierania w historii Ziemi i ich przyczyny Eon Era Okres Fanerozoik Kenozoik Mezozoik Paleozoik Proterozoik Archaik Czwartorzęd Neogen Paleogen Kreda Jura Trias Perm Karbon Dewon Sylur Ordowik Kambr Wiek [Ma] 1,8 23,03 65,5 145,5 199,6 251,0 299,0 359,2 416,0 443,7 488,3 542,0 2500,0 4600,0 65,5 185,5 291,0 4058,0 koniec kredy 65 Ma Wyginęło wówczas ok 75% wszystkich gatunków, m.in.: dinozaury oprócz ptaków, belemnity, amonity.

29 Historia Ziemi wielkie wymierania w historii Ziemi i ich przyczyny Eon Era Okres Fanerozoik Kenozoik Mezozoik Paleozoik Proterozoik Archaik Czwartorzęd Neogen Paleogen Kreda Jura Trias Perm Karbon Dewon Sylur Ordowik Kambr Wiek [Ma] 1,8 23,03 65,5 145,5 199,6 251,0 299,0 359,2 416,0 443,7 488,3 542,0 2500,0 4600,0 65,5 185,5 291,0 4058,0 Przyczyny masowych wymierań Or i D zlodowacenie spowodowało globalne ochłodzenie i zagładę ciepłolubnych organizmów; przyczyniło się też do obniżenia poziomu wody w oceanach i wyschnięcie większości płytkich mórz na szelfach. D być może także upadek meteorytu Woodleight w zachodniej Australii, Alamo w zachodnich USA i Siljan w Szwecji; P zmiana konfiguracji lądów wywołana orogenezą waryscyjską spowodowała obniżenie poziomu wody w oceanach i wyschnięcie większości płytkich mórz na szelfach, dodatkowo intensywny wulkanizm na Syberii wywołał uwolnienie dużej ilości gazów cieplarnianych (CO 2 ) do atmosfery co było przyczyną globalnego ocieplenia; w jego wyniku wody oceaniczne pochłonęły dużą ilość CO 2 co spowodowało rozwinięcie się warunków beztlenowych. Tr rozwój efektu cieplarnianego wywołanego wulkanizmem, K-T upadek meteorytu na płw. Jukatan, który wytworzył krater Chicxulub, intensywny wulkanizm na płw. Dekan. Meteoryt uderzył w osady węglanowe uwalniając do atmosfery ogromne ilości CO 2 i SO 2. Ponadto ogromne pożary spowodowały osłabienie światła słonecznego oraz kwaśne deszcze.

30 Historia Ziemi wielkie wymierania w historii Ziemi i ich przyczyny GEOLOGIA POLSKI

31 Budowa geologiczna Polski Polska leży na styku trzech wielkich jednostek tektonicznych: - prekambryjskiego kratonu wschodnioeuropejskiego (Bałtyka); - paleozoicznej platformy (kaledonidy oraz waryscydy); - alpejskiego pasma fałdowego (Karpat i zapadliska przedkarpackiego). Platforma wschodnioeuropejska Platforma prekambryjska jest najstarszą częścią Europy. Rozciąga się ona od Uralu i sięga aż po pn.- wsch. część Polski. Podłoże zbudowane jest z prekambryjskich skał metamorficznych i magmowych wieku Ga. Na nim spoczywa pokrywa platformowa utworzona z poziomo lub prawie poziomo leżących paleozoicznych i mezozoicznych skał osadowych. Miejscami miąższość pokrywy platformowej przekracza 3000 m. Obszar ten został usztywniony w prekambrze i w późniejszych okresach nie ulegał istotnym deformacjom. Platforma prekambryjska styka się z platformą paleozoiczną wzdłuż linii tektonicznej Teisseyre a- Tornquista (T-T). Na uskokach strefy T-T cokół platformy urywa się gwałtownie i opada na głębokość ok. 13 km.

32 Budowa geologiczna Polski Platforma paleozoiczna Zachodnia część Polski została uformowana w paleozoiku. Deformacje nastąpiły tu w dwóch okresach: w orogenezie kaledońskiej i waryscyjskiej. Po fałdowaniach paleozoicznych cały ten obszar został przykryty grubą serią osadów permskomezozoicznych i kenozoicznych. Orogeneza kaledońska (kaledonidy pomorskie) Kulminacja orogenezy kaledońskiej pod koniec syluru doprowadziła do deformacji skał budujących dzisiejsze Pomorze Zachodnie. Skały te leżą dzisiaj na znacznych głębokościach ( m). Kaledonidy pomorskie powstały w efekcie kolizji Bałtyki, Laurencji oraz Awalonii. Powstał wtedy konetynent Old Red (KOR). Orogeneza waryscyjska objęła swym zasięgiem niemal całą Europę Zachodnią. Na obszarze Polski w jej wyniku powstały Sudety ze znajdującym się na ich przedpolu zapadliskiem górnośląskim. Waryscydy europejskie powstały w wyniku kolizji Laurazji i Godwany. Powstał wtedy superkontynent Pangea. Z orogenezą waryscyjską na tych obszarach wiążą się powstanie złóż wielu cennych kopalin użytecznych: - w karbonie złoża węgla kamiennego Górnośląskiego Zagłębia Węglowego i Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego; - w permie złoża ropy naftowej i gazu ziemnego w Wielkopolsce i na Pomorzu, miedzi w okolicach Lubina, Głogowa i Bolesławca oraz soli kamiennej, soli potasowo-magnezowych, gipsów i anhydrytów w rejonie Inowrocławia i Kłodawy, a także u podnóża Gór Świętokrzyskich i Sudetów. W procesach magmatycznych wytworzyły się natomiast granity (Strzegom, Strzelin).

33 Budowa geologiczna Polski Alpejskie pasmo fałdowe Alpidy Fałdowanie alpejskie, którego kulminacja przypadła na przełom paleogenu i neogenu, objęło Europę Południową oraz południową część Europy Zachodniej. W Polsce powstały wówczas Karpaty i zapadlisko przedkarpackie, nastąpiło też morfologiczne odmłodzenie Sudetów. Alpidy na obszarze Polski składają się z pięciu jednostek Tatr, niecki podhalańskiej, Pienin, Karpat Zewnętrznych (fliszowych) i zapadliska przedkarpackiego. Tatry składają się z trzonu krystalicznego pokrytego skałami osadowymi. Głównymi skalami trzonu są łupki metamorficzne i gnejsy oraz granity. Pieniny są zbudowane z wapieni jury i kredy. Budują one najwyższe szczyty Pienin (Sokolicę, Trzy Korony). Karpaty zewnętrzne (fliszowe) obejmują pasmo Beskidów i Pogórze Karpackie. Zbudowane są one głównie z piaskowców i łupków mułowcowych i marglistych. Sumaryczna grubość utworów fliszowych wynosi ok m. Sedymentacja fliszu rozpoczęła się w późnej jurze i trwała nieprzerwanie do wczesnego miocenu (23 Ma). W środkowym miocenie utwory fliszowe uległy sfałdowaniu. Zapadlisko przedkarpackie zaczęło się formować we wczesnym miocenie i zostało wypełnione morskimi osadami, pochodzącymi z erozji wypiętrzających się Karpat zewnętrznych. W środkowym miocenie nastąpiła regresja morza i powstawały ewaporatowe gipsy, anhydryty i sól kamienna. Czwartorzęd w Polsce był okresem zlodowaceń.

34 Budowa geologiczna Polski CEBS Środkowoeuropejski system basenowy 35

35 Budowa geologiczna Polski Model ewolucji basenu polskiego perm trias-jura Trwa depozycja osadów w basenie sedymentacyjnym. Największą grubość (miąższość mają osady deponowane w osiowej części basenu. kreda W wyniku fałdowań alpejskich podłoże krystaliczne basenu w jego osiowej części podnosi się, Osady wypełniające basen ulegają deformacji..

36 Budowa geologiczna Polski Fałd to wygięcie warstwy, ławicy lub innego pierwotnie płaskiego elementu strukturalnego wytworzone wtórnie. Są dwie formy fałdu, zwykle sąsiadujące ze sobą: antyklina zawierająca utwory starsze w jądrze i synklina z utworami młodszymi w jądrze. Jeżeli mamy do dyspozycji tylko to kryterium geometryczne (np. nieznana jest nam stratygrafia warstw), mówimy o antyformie i synformie. A Cr J Tr Cr J Tr S

37 Budowa geologiczna Polski W pokrywie permskomezozoicznej, w czasie orogenezy alpejskiej powstały szerokopromienne formy synklinalne i antyklinalne. Na krawędzi platformy wschodnioeuropejskiej znajduje się niecka brzeżna, a dalej na zachód wał środkowopolski, niecka szczecińsko-lódzko-miechowska, monoklina przedsudecka i monoklina śląsko-krakowska. Wspomniane ruchy tektoniczne spowodowały także powstanie uskoków oraz przemieściły permskie masy solne i utworzyły słupy solne (tektonika solna Kujawy). Struktury te zostały następnie przykryte utworami trzecio- i czwartorzędowymi. Monoklina Przedsudecka Monoklina Śląsko- Krakowska

38 Historia Ziemi DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ