Procesy endogeniczne
Wstęp
Na powierzchni Ziemi działają procesy geologiczne endogeniczne (wewnętrzne) i procesy egzogeniczne (zewnętrzne). Procesy te w jednakowym stopniu przyczyniły się - działając od początku istnienia naszej planety - i nadal przyczyniają do kształtowania rzeźby powierzchni Ziemi, która w wyniku tego ulega ciągłym zmianom.
Do procesów endogenicznych, które mają swoje źródło w energii zmagazynowanej wewnątrz Ziemi zaliczamy: trzęsienia ziemi, wulkanizm, plutonizm, ruchy górotwórcze, ruchy epejrogeniczne (lądotwórcze) i niekiedy oddzielnie traktowane ruchy izostatyczne.
Trzęsienia ziemi:
Trzęsienie ziemi to naturalny wstrząs lub seria wstrząsów, powstałych w wyniku przemieszczenia się mas skalnych w głębi Ziemi. To trudno przewidywalne zjawisko, trwające niekiedy kilka sekund, które może spowodować znaczne zmiany w ukształtowaniu powierzchni.
Rodzaj |
Skutki i przyczyny |
%udziału we wszystkich trzęsieniach ziemi |
Tektoniczne |
Bardzo groźne, wywołane ruchami płyt litosfery |
90
|
Wulkaniczne |
Mniej groźne, powodują je erupcje wulkaniczne |
7 |
Zapadliskowe |
Najmniej groźne, wywołane zapadaniem się pustych przestrzeni w skorupie ziemskiej |
3 |
Tab 1. Rodzaje trzęsień ziemi ze względu na wywołujące je przyczyny
Trzęsienie ziemi rozpoczyna się pod powierzchnią ziemi w hipocentrum (ognisku trzęsienia), z którego we wszystkich kierunkach rozchodzą się fale sejsmiczne. Punkt na powierzchni Ziemi, do którego fale sejsmiczne docierają najszybciej, leżący nad hipocentrum, nazywany epicentrum. Tu zniszczenia są największe. W miarę oddalania się od epicentrum intensywność trzęsienia maleje. Do określania natężenia trzęsienia ziemi używa się popularnie skali Mercallego, opartej głównie na ocenie zniszczeń lub 9 - stopniowej skali Richtera (każdy następny stopień oznacza wstrząsy o 10 - krotnie większej energii). Rozchodzenie się fal sejsmicznych rejestrują sejsmografy w formie zapisów zwanych sejsmogramami.
Trzęsienia ziemi i wulkanizm występują przede wszystkim na tych obszarach, gdzie zachodzą kolizje płyt litosfery.
Obszary |
Częstotliwość wstrząsów i ich przebieg |
Występowanie trzęsień ziemi |
Obszary sejsmiczne |
Bardzo częste i silne |
„Ognisty Pierścień” wzdłuż wybrzeży Oceanu Spokojnego np. Japonia, Archipelag Malajski, zachodnie wybrzeże Ameryki, grzbiety śródoceaniczne, młode góry fałdowe |
Obszary pensejsmiczne |
Bardzo rzadkie i słabe lub sporadyczne nieco silniejsze |
Północna Europa, Masyw Centralny we Francji, Polska |
Obszary asejsmiczne |
Wolne od wstrząsów |
Stare platformy kontynentalne np. wschodnia Europa i baseny oceaniczne |
Tab 2. Podział kuli ziemskiej ze względu na częstotliwość występowania trzęsień ziemi
Skutki trzęsienia ziemi:
zmiany w ukształtowaniu powierzchni, powstają: szczeliny, uskoki,
powstawanie osuwisk na lądzie i pod wodą,
zniszczenia konstrukcji zbudowanych przez człowieka,
śmierć ludzi,
pożary spowodowane uszkodzeniami sieci gazowej i elektrycznej,
wstrząsy dna morskiego mogą wywołać tsunami -długą falę morską, rozchodzącą się z ogromną prędkością we wszystkich kierunkach, która w pobliżu lądu spiętrza się do wysokości 50 m, powodując ogromne spustoszenie na wybrzeżach.
Sposoby zapobiegania negatywnym skutkom:
stosowanie bezpiecznych rozwiązań konstrukcyjnych - zwłaszcza dotyczy to budynków,
prowadzenie badań: nad przewidywaniem zbliżających się wstrząsów, nad powolnymi zmianami w skorupie ziemskiej, zmianami pola magnetycznego, przewodnictwa elektrycznego skał itp.
uczenie ludzi przyjmowania odpowiednich zachowań w razie wystąpienia wstrząsu.
Wulkanizm:
Zjawiska wulkaniczne związane są z przebiciem i wydobywaniem się magmy i innych produktów stałych i gazowych z głębi Ziemi na jej powierzchnię. Magma wydobywa się na powierzchnię Ziemi otworem zwanym kraterem lub szczelinami. Wydobywanie się magmy na powierzchnię nosi nazwę erupcji. W zależności od składu chemicznego, lawy dzielimy na: zasadowe (ciemne o małej lepkości, z których łatwo uwalniają się zawarte w nich gazy, charakterystyczne dla wulkanów tarczowych i szczelinowych) oraz lawy kwaśne (jaśniejsze, o dużej lepkości, co utrudnia ulatnianie się z nich gazów, erupcje mają przebieg gwałtowny, tworzą stożki wulkaniczne o stromych, wysokich stokach). Stałe produkty wybuchu wulkanu powstają albo wskutek rozpylenia kropelek lawy zastygającej w powietrzu, albo ze skał wyrwanych przez wędrującą ku górze magmę. Wśród nich wyróżnia się: bomby wulkaniczne, lapille, popioły wulkaniczne, pumeks (czyli tzw. utwory piroklastyczne). Wśród gazów najwięcej jest: pary wodnej, tlenku i dwutlenku węgla, dwutlenku siarki, siarkowodoru, metanu i chlorowodoru. Wulkan składa się z ogniska magmowego, stożka wulkanicznego oraz komina i krateru.
Podziały wulkanów:
ze względu na wydobywające się produkty: efuzywne (inaczej tarczowe; wydobywa się lawa; spotykamy je na Islandii i Hawajach), eksplozywne (wydobywają się tzw. utwory piroklastyczne) oraz najczęściej spotykane stratowulkany (mieszane; wyrzucają utwory piroklastyczne i lawę),
ze względu na aktywność: czynne np. Etna, Wezuwiusz i Stromboli w Europie, drzemiące np. Fudżi - jama w Japonii, wygasłe np. stożki wulkaniczne w Polsce (Ślęża) i we Francji.
Rozmieszczenie wulkanów:
na styku płyt litosfery: w grzbietach śródoceanicznych oraz strefach subdukcji, m.in. „Ognisty Pierścień” - obszar wzdłuż wybrzeży Oceanu Spokojnego,
nad tzw. „plamami gorąca”, np. wulkany Hawajskie.
Skutki wybuchu wulkanu:
zniszczenia: roślinności, świata zwierzęcego, wytworów działalności człowieka,
śmierć ludzi,
zniszczenie części stożka wulkanicznego, powstanie kaldery,
powstanie skał magmowych wylewnych np. słupów bazaltowych,
występowanie na terenach wulkanicznych gorących źródeł do których zaliczamy gejzery np. na Islandii,
zmiany klimatyczne, m.in. większe zachmurzenie,
powstanie żyznych gleb.
Plutonizm:
Plutonizm to procesy geologiczne związane z podziemnym przemieszczaniem się magmy i tworzeniem się z niej skał głębinowych. Wciskająca się w skorupę ziemską magma tworzy pnie, żyły itp., czyli intruzje. Największe to batolity, mniejsze w kształcie soczewki lub grzyba to lakkolity.
Ruchy górotwórcze:
Są to ruchy zachodzące w skorupie ziemskiej, prowadzące do sfałdowania skał i wypiętrzenia łańcucha górskiego, wskutek silnych nacisków poziomych (patrz teoria tektoniki płyt litosfery). Powstają wówczas góry fałdowe, do których zaliczamy Himalaje, Alpy, Karpaty, Andy.
Czasem wzdłuż pęknięcia w skorupie ziemskiej dochodzi do przemieszczenia warstw skalnych względem siebie i powstaje uskok. Zdarza się, że pas skorupy ziemskiej objęty uskokami albo zapada się, albo wypiętrza. I tak powstają kolejno: rów tektoniczny i zrąb. Góry, które powstały w wyniku dźwignięcia rozległego zrębu lub zrębów, nazywamy górami zrębowymi, np. Sudety, Harz, Ural.
W wyniku erupcji wulkanicznych powstają góry wulkaniczne, np. góry Kamczatki, Islandii i Japonii.
Działanie procesów endogenicznych nie prowadzi wprost do powstania gór. Na wypiętrzający się górotwór działają jednocześnie czynniki zewnętrzne, głównie wietrzenie i erozja. Góry jako formy ukształtowania powierzchni są więc efektem różnorodnych procesów.
Wyróżnia się 3 wielkie ruchy górotwórcze (orogenezy): kaledońskie i hercyńskie, które miały miejsce w paleozoiku (stare góry, np. Sudety, Ural, Kaledońskie) oraz alpejskie kojarzone z końcem ery mezozoicznej i z erą kenozoiczną (młode góry, np. Karpaty, Alpy., Himalaje).
Ruchy izostatyczne
Ruchy izostatyczne to pionowe ruchy bloków skorupy ziemskiej dążące do uzyskania równowagi grawitacyjnej. Równowaga skorupy ziemskiej może ulec zaburzeniom wskutek obciążenia (np. przez grube pokrywy lodowe, czy wzrost ilości wody w zbiornikach wodnych lub zwiększenie akumulacji osadów w basenach morskich) lub odciążenia (np. w wyniku topnienia lodu, zmniejszenie ilości wody w zbiornikach). Zaburzenie równowagi wywołuje ruch izostatyczny, np. na obszarze dzisiejszej Skandynawii.
Ruchy epejrogeniczne (lądotwórcze)
Ruchy epejrogeniczne to powolne, długotrwałe, pionowe ruchy skorupy ziemskiej powodujące wydźwignięcie lądu lub obniżanie dna oceanicznego. Są to ruchy wahadłowe. Na tym samym obszarze może wystąpić na przemian podnoszenie lub obniżanie, np. Morze Tyrreńskie i Półwysep Apeniński. Dowodem na istnienie tych ruchów są m.in. transgresje i regresje mórz. Przyczyną tych ruchów, w przeciwieństwie do opisanych w punkcie 6 - ruchów izostatycznych, są prawdopodobnie procesy magmowe występujące w głębi Ziemi.
Pytania kontrolne - do samodzielnej pracy:
Wyjaśnij zależność między zasięgiem płyt litosfery, a rozmieszczeniem wulkanów oraz obszarów gdzie występują trzęsienia ziemi?
Od czego zależy przebieg wybuchu wulkanu i jakie skutki powoduje?
Omów rodzaje materiałów wyrzucanych przez wulkany.
Omów przyczyny trzęsień ziemi, przedstaw ich rozmieszczenie.
Od czego zależy wielkość szkód wyrządzonych przez trzęsienia ziemi i tsunami?
Na podstawie dostępnej literatury podaj przykłady wielkich historycznych i współczesnych trzęsień ziemi i wybuchów wulkanów.
Jak powstaje rów i zrąb tektoniczny?
Jaka jest różnica między ruchami izostatycznymi a epejrogenicznymi?
* Na większość pytań znajdziesz odpowiedzi w powyższej prezentacji.