Gleboznawstwo i geomorfologia

Transkrypt

1 Gleboznawstwo i geomorfologia Wykład dla studentów ochrony środowiska I rok...nie ma życia bez gleby, ani gleby bez życia Stanisław Miklaszewski (1907)

2 Gleboznawstwo i geomorfologia WYKŁAD 3: SIŁY WEWNĘTRZNE TEKTONIKA

3 1. Działalność sił wewnętrznych Rzeźba powierzchni Ziemi powstaje na skutek działania procesów endogenicznych i egzogenicznych. procesy endogeniczne wywołane są działaniem czynników pochodzących z wnętrza Ziemi, np. trzęsienia ziemi, plutonizm, wulkanizm, ruchy izostatyczne, procesy te powiązane są z tektoniką. procesy egzogeniczne wywołane działaniem czynników zewnętrznych, takich jak: słońce (procesy wietrzeniowe), woda (procesy fluwialne), wiatr (procesy eoliczne), lód (procesy glacjalne), pływy i fale morskie (procesy abrazyjne).

4 1.1. TRZĘSIENIA ZIEMI Nagłe przemieszczenia mas skalnych w obrębie skorupy ziemskiej są odczuwalne jako trzęsienia ziemi. Rozróżnia się trzęsienia ziemi: a) tektoniczne, wywołane ruchami wzdłuż uskoków, izostazją lub ruchami kier litosferycznych, b) wulkaniczne - z reguły słabe, towarzyszą wulkanom, c) zapadliskowe, powstające wskutek obrywania się dużych mas skalnych, zawalenia się stropu jaskini lub podziemnych wyrobisk (tąpnięcia). Miejsce, z którego rozchodzą się fale nosi nazwę hipocentrum (ognisko). Miejsce najwcześniej uderzone, znajdujące się prostopadle nad ogniskiem, nazywa się epicentrum.

5 Zależnie od częstotliwości i siły uderzeń wyróżnia się obszary: 1) sejsmiczne, gdzie trzęsienia ziemi są zjawiskiem pospolitym, 2) pensejsmiczne - słabo wstrząsane, 3) asejsmiczne - wolne od trzęsień. Obszarami najsilniej nawiedzanymi przez trzęsienia ziemi są góry pofałdowane w niedawnym czasie (np. góry okołopacyficzne), jak również wielkie rowy oceaniczne. Obszary pensejsmiczne są to albo stare masywy odmłodzone w czasie młodych ruchów (np. Masyw Centralny), albo też młode zapadliska, jak rów reński, rowy afrykańskie, rów Morza Martwego. Obszarami asejsmicznymi są obszary pofałdowane przed erą paleozoiczną i następnie nie odmładzane ruchami górotwórczymi, jak wschodnia Europa, Kanada, Brazylia, większa część Afryki i Australii.

6 Trzęsienia ziemi powodują powstanie głębokich pęknięć, pionowych uskoków i poziomych przesunięć na powierzchni, zmiany w ukształtowaniu wybrzeży i den morskich rzędu kilkuset metrów (np. dno japońskiej zatoki Sagami w 1923 r.). Poza tym trzęsienia są często bezpośrednim impulsem do obrywów, osuwisk i zapadlisk, a także doprowadzają do zmian sieci rzecznej. W Polsce trzęsienia ziemi są bardzo rzadkie, były obserwowane w średniowieczu, w XVII w. oraz sporadycznie w XX stuleciu. O sejsmiczności Pienin donosi M. Baumgart-Kotarba (1983).

7 1.2. PLUTONIZM Zjawisko to związane jest z tworzeniem, przemieszczaniem i zastyganiem magmy (gorąca, stopiona masa krzemianów i glinokrzemianów, tlenków, siarczków oraz wody i gazów) w skorupie ziemskiej. Na skutek tych procesów powstają z magmy krystaliczne skały zwane głębinowymi lub plutonicznymi. Tworzą one formy zwane plutonami. Występują one w postaci intruzji (wciśnięta magma między skały) bądź skał przeobrażonych na skutek działania roztworów i par.

8 1.2. PLUTONIZM Ze względu na kształt intruzji i ich stosunku do otaczających je skał wyróżniamy: intruzje zgodne, niezgodne oraz batolitowe. W przypadku dwóch pierwszych mówimy, iż są one ograniczone przestrzennie, tj. posiadają u góry strop, a u dołu spąg. Intruzje batolitowe nie posiadają spągu (ciągną się w głąb nieprzerwanie).

9 1.2. PLUTONIZM Intruzje zgodne ich ściany schodzą się z otaczającymi je skałami. Zaliczamy do nich: Sille, czyli żyły pokładowe, wciśnięte między dwie skały w ten sposób, że strop dolnej stanowi podstawę żyły, a spąg górnej jest stropem żyły pokładowej. Rozmiary silli wynoszą od kilku mm do kilkudziesięciu metrów. Tworzą się one ze skał zasadowych pochodzących od magm łątwo płynnych (np. bazaltów).

10 1.2. PLUTONIZM

11 1.2. PLUTONIZM Lakolity to intruzje w kształcie bochenka lub grzyba, wciśnięte między warstwy w ten sposób, że podstawa lakkolitu jest płaska, natomiast strop jest kopułowato wygięty. Magma została wprowadzona kanałem u podstawy intruzji. Tworzone są ze skał kwaśnych, np. granitów; występują na głębokościach 0,5-3 km.

12 1.2. PLUTONIZM lopolity to odwrócone formy lakkolityczne tzn., że są wypukłe ku dołowi, prawdopodobnie wskutek zapadnięcia się spągu prawdopodobnie na skutek opróżnienia się zbiornika pod intruzją.

13 1.2. PLUTONIZM Intruzje niezgodne przecinają otaczające je struktury. Obejmują one następujące formy zwane dajki, czyli zwykłe żyły biegnące w poprzek warstw o różnej długości. Występują w formie bądź małych żył kominowych (mniejsza średnica) i dużych pni wulkanicznych (duża średnica). Wypełnia je skała wulkaniczna.

14 1.2. PLUTONIZM

15 1.2. PLUTONIZM Batolity wielkie masywy zbudowane ze skał głębinowych, najczęściej z granitów lub granodiorytów, których powierzchnia górna przecina mniej lub więcej niezgodnie otaczające skały; powierzchnia dolna zaś, czyli spąg batolitu, nie jest nigdzie odsłonięta, tak że masyw batolitowy robi wrażenie jakby ciągnął się w głąb skorupy ziemskiej i nie był podesłany przez żadne inne skały.

16 1.3. WULKANIZM Wydobywająca się na powierzchnię Ziemi lawa wraz z materiałem piroklastycznym i porwakami skał podłoża tworzy stożki wulkaniczne i rozległe pokrywy skał wylewnych. Rocznie jest to około 40 km 3 materiału. W ten sposób tworzone są nowe formy rzeźby oraz niszczone wcześniejszych. Wybuch wulkanu St Helens w Stanach Zjednoczonych w 1980 r. wysokość wzniesienia uległa obniżeniu o prawie 400 m. Eksplozja wulkanu Krakatau w Indonezji w 1883 r. pozostawiła nad powierzchnią wody tylko 1/3 pierwotnej wyspy wulkanicznej.

17 1.3. WULKANIZM Istnieją różne sposoby wydobywania się materiału wulkanicznego na powierzchnię: - Erupcje gwałtowne eksplozje, w trakcie których wyrzucane są do atmosfery duże objętości utworów nieskonsolidowanych (piroklastycznych). - Efuzje w miarę spokojne wylewy lawy o małej lepkości, a także wzrost kopuł lawowych.

18 1.3. WULKANIZM Istnieją trzy podstawowe obszary działalności wulkanicznej: a) zbieżne granice płyt litosferycznych, wzdłuż których wulkanizm jest pochodną zjawiska subdukcji. b) rozbieżne granice płyt litosferycznych, gdzie znaczne objętości skał wulkanicznych wydobywają się na powierzchnię z otwierających się szczelin ryftowych. c) plamy gorąca (hot spots), rozmieszczone nieregularnie na powierzchni Ziemi i występujące zarówno w obszarach lądowych, jak i w basenach oceanicznych.

19

20 1.3. WULKANIZM Wyróżnia się erupcje: centralne materiał wulkaniczny wydobywa się na powierzchnię kraterem, linijne - materiał wydobywa się wzdłuż otwartej szczeliny. Budowa i formy wszelkich tworów wulkanicznych zależą od częstości erupcji i ich siły, a te od lepkości lawy, jej temperatury i ciśnienia gazów. Zależnie od tych czynników wyróżnia się kilka typów wulkanów.

21 1.3. WULKANIZM TYPY WULKANÓW 1) Typ hawajski (effuzywny) cechują spokojne wylewy ciekłych law zasadowych (wyłącznie bazaltowych o małej lepkości) z przeważnie centralnych kominów. Lawy te tworzą tarcze wulkaniczne, zwane też wulkanami tarczowymi. Są to rozległe wzniesienia o stokach słabo nachylonych (5-8 ). Kratery tych wulkanów to zagłębienia, w wielu przypadkach stale wypełnione gorącą lawą, która zbiera się w kraterze i od czasu do czasu wylewa poza jego krawędź.

22 2) Typ strombolijski (effuzywno-eksplozywny) odznacza się krótkimi, ale bardzo częstymi wybuchami gazów, połączonych z wyrzucaniem bomb oraz wylewaniem się częściowo zasadowych, częściowo kwaśnych law, które utrudniają swobodne wydobywanie się gazów. Utwory te budują stożki lawowe o stokach stromych do 30 (np. na Nowej Zelandii) WULKANIZM TYPY WULKANÓW

23 3) Typ wulkaniański (eksplozywno-effuzywny) cechują rzadsze, ale za to gwałtowniejsze wybuchy. Lawa tych wulkanów jest kwaśna o dużej lepkości, stąd przeważnie brak potoków lawowych. Z krateru wydobywają się wraz z gazami utwory piroklastyczne, głównie bomby i popiół wulkaniczny WULKANIZM TYPY WULKANÓW

24 1.3. WULKANIZM TYPY WULKANÓW 4) Typ wezuwiański (eksplozywno-effuzywny) cechuje bardziej katastrofalny przebieg erupcji i dłuższe przerwy między nimi. Gazy wyrzucają ogromne ilości bomb, popiołu i pyłu wulkanicznego. Obok utworów piroklastycznych wydobywa się też lepka kwaśna lawa. Wskutek działalności wulkanicznej typu wulkaniańskiego i wezuwiańskiego powstają małe stożki wulkaniczne, zbudowane wyłącznie z materiału piroklastycznego, oraz wielkie stożki wulkaniczne, zbudowane z naprzemianległych warstw lawy i utworów piroklastycznych. Są to stratowulkany (stratovolcano).

25 1.3. WULKANIZM TYPY WULKANÓW

26 1.3. WULKANIZM TYPY WULKANÓW 5) Typ pliniański (eksplozywny), nazwany od Pliniusza Starszego, który obserwował z bliska katastrofalne skutki wybuchu Wezuwiusza w 79 roku n.e., cechuje bardzo wielka gwałtowność, są wyrzucane głównie popioły.

27 1.3. WULKANIZM TYPY WULKANÓW 6) Typ peleański (eksplozywny), nazwany od wybuchu Mt Pelee na Martynice w 1902 r., cechuje największa gwałtowność wybuchu, poprzedzonego długim okresem spokoju. Wraz z gazami są wyrzucane ogromne masy pyłu wulkanicznego.

28 1.3. WULKANIZM TYPY WULKANÓW Działalność wulkaniczna typu pliniańskiego i peleańskiego przejawia się głównie w niszczeniu form wulkanicznych, zbudowanych w spokojniejszym okresie. Wybuchy Wezuwiusza w 79 r. n.e., Bandaisanu w 1888 r. i Krakatau w 1883 r. zniszczyły dużą część stożków wulkanicznych, doprowadzając do powstania kalder.

29 1.4. FORMY STRUKTURALNE POCHODZENIA WULKANICZNEGO Formami charakterystycznymi dla wulkanów są kratery i kaldery. Krater jest czeluścią, która za pośrednictwem komina łączy się z komorą magmową, znajdującą się na głębokości od kilku do kilkunastu kilometrów. Tym kominem i kraterem wydobywa się gorąca lawa o temperaturze ponad 1000 C oraz kawałki skał podłoża i gazy wyrzucające utwory piroklastyczne. Wulkany mogą mieć jeden krater albo oprócz centralnego także poboczne, przechodzące w stożki pasożytnicze.

30 1.4. FORMY STRUKTURALNE POCHODZENIA WULKANICZNEGO Kaldera to wielkie, przeważnie koliste zagłębienie w szczytowej części wulkanu, w którym znajduje się nowy stożek z kraterem, np. Monte Somma jest krawędzią kaldery, w której mieści się stożek Wezuwiusza. Kaldery powstają wskutek gwałtownej eksplozji, niszczącej górną część stożka wulkanicznego (np. Krakatau), albo wskutek osiadania spowodowanego zapadaniem się stropu komory pomagmowej wraz ze środkową częścią stożka wulkanicznego (Hawaje).

31 1.4. FORMY STRUKTURALNE POCHODZENIA WULKANICZNEGO Rys. 8. Kaldera wulkanu Krakatau po wybuchu w 1883 r a - resztki dawnego stożka, b - młody stożek, c - lawa w starej kalderze

32 1.4. FORMY STRUKTURALNE POCHODZENIA WULKANICZNEGO Maary to koliste zagłębienia o średnicy do ponad 1 km, przechodzące w kanał wypełniony utworami piroklastycznymi (np. w Szwabii i górach Eifel, na Nowej Zelandii). Maary są nieraz otoczone niskim wałem tufowym i tufowolawowym o nachyleniu ok. 4.

33 1.4. FORMY STRUKTURALNE POCHODZENIA WULKANICZNEGO Podstawy wulkanów tarczowych (największe formy wulkaniczne nz Ziemi) (shield volcano) mają do 400 km średnicy, a wysokości sięgają nawet m (Mauna Loa wznoszący się z dna basenu Oceanu Spokojnego). Lawy bazaltowe wylewają się także przeważnie spokojnie z otwartych szczelin (gja) utworzonych w czasie wybuchów. Na tych szczelinach powstają następnie liczne kratery i małe stożki wulkaniczne (Islandia). Z law mniej ciekłych (głównie andezytowych) są zbudowane kopuły wulkaniczne (lava dome) o formach bardziej stromych. Powstawały one m.in. Wskutek nabrzmiewania pokryw lawowych pod naciskiem law podpływających (np. w Owernii).

34 1.4. FORMY STRUKTURALNE POCHODZENIA WULKANICZNEGO Obecnie czynnych lub drzemiących (np. Fudżijama od 1707 r.) jest ponad 800 wulkanów. Spośród nich większość występuje w okołopacyficznych łańcuchach wyspowych i w młodych łańcuchach górskich; towarzyszą także wielkim rozłamom skorupy ziemskiej w obrębie platform kontynentalnych i oceanicznych oraz grzbietom oceanicznym. W Polsce nie ma świeżych form wulkanicznych. Działalność wulkaniczna zaznaczyła się tu w hercyńskiej i alpejskiej fazie górotwórczej.

35 Dziękuję za uwagę