1. Podział chemiczny i reologiczny Ziemi.
Podział chemiczny:
-skorupa – różnorodność pierwiastków
-płaszcz – CPx, OPx, grt -> głębiej – tlenki MgO,SiO2, Al203
- jądro – stopy Ni i Fe
Podział reologiczny:
-litosfera – częściowo sztywna, skorupa + część górnego płaszcza (80-200 km), 280* C –
granica termiczna
-astenosfera – ośrodek mniej sprężysty, bardziej plastyczny, o większej temperaturze (niższe
prędkości rozchodzenia fal sejsmicznych)
-mezosfera
-barysfera – jądro zewnętrzne 4300*C / jądro wewnętrzne 5500-6000* C
3.Geochemiczna klasyfikacja granitoidów i źródła magm granitoidowych.
Granity:
-z przetopionych skał osadowych- peraluminiowe: Al>(Ca+Na+K) = typ S, kordieryt, granat,
pierwotny muskowit
-z przetopionych skał magmowych- metaaluminiowe: Al<(Ca+Na+K) typ I,amfibole, biotyt
-peralkaliczne (Na+K)>Al
-typ A – „pozaorogeniczne”, wysokotemperaturowe, bogate w cyrkon i FE
-typ M – z płaszcza, muskowit, amf., Cpx
-typ H – mieszane
Granitoidy typu I uważa się za powstałe z magmy i przetopienia skał pochodzenia magmowego
(ang. I – igneous). Granitoidy typu S uważa się za powstałe przy dużym udziale przetopienia
skał pochodzenia osadowego (ang. S – sedimentary). Granitoidy typu A są uważane za
anorogeniczne (ang. A – anorogenic). Granitoidy typu M to skały powstałe przy wyraźnym
udziale materiału z płaszcza Ziemi (ang. M – mantle = płaszcz Ziemi). Powyższy schemat
alfabetycznego wyróżnienia typów granitoidów, pod względem genetycznym, choć niezbyt
precyzyjny, oddaje charakter regionalny i kontekst geologiczny, przez co jest często
stosowany.
Źródła magm granitoidowych -
ORG- zubożony płaszcz, bez udziału skorupy kontynentalnej
WPG- wzbogacony płaszcz (procesy wewnątrz płyty) zmienna interakcja ze skorupą
kontynentalną
VAG- ogólnie zubożony płaszcz, ale z wyraźnym wzbogaceniem przez fluidy z subdukowanej
skorupy kontynentalnej
SYN-COLG- płaszcz lub skorupa wzbogacona przez fluidy z subdukowanej skorupy
Granity postkolizyjne (??) – wzbogacone źródło płaszczowe (subdukcja+procesy wewnątrz
płyty) oraz silna interakcja ze skorupą kontynentalną
5. Jakich informacji o bud. skorupy dostarcza Sejsmika refrakcyjna i refleksyjna.
-Fala refrakcyjna – powstaje na granicy dwóch ośrodków, które różnią się prędkościami fal (fala
wtórna). Pokazuje przebieg granic horyzontalnych warstw o różnej prędkości rozchodzenia się
fali.
-Fala refleksyjna – czyli inaczej fala odbita (pierwotna). Pozwala tworzyć pionowe profile
sejsmiczne, które służą do analizy głębokości występowania ośrodków o różnej prędkości
rozchodzenia się fali sejsmicznej. Wykorzystywana jest również do, poszukiwań
węglowodorów, wykrywania złóż kopalin, występowania pustek skalnych. Pozwala na badanie
wertykalnego rozłożenia warstw o różnej gęstości.
sejsmika refleksyjna
sejsmika refrakcyjna
11. Omów rolę granic fazowych 400 km i 650 km dla dynamiki płaszcza.
Analiza przebiegu fal sejsmicznych wykazała, że własności fizyczne wnętrza Ziemi zmieniają się
na pewnych głębokościach w sposób skokowy wzdłuż powierzchni granicznych faz o różnej
prędkości rozchodzenia się fal sprężystych i różnej gęstości. W płaszczu istnieją dwie takie
granice fazowe 410 km i 680 km. W związku ze wzrostem ciśnienia oraz temperatury wraz z
głębokością, dochodzi do tak zwanych przemian fazowych. Tak by atomowy w minerałach były
coraz ciaśniej upakowane. Wprowadza to zmiany w sieci krystalograficznej.
Nieciągłość sejsmiczna na 410 km. Poniżej oliwin może istnieć tylko w strukturze właściwej
spinelowi (tlenkowi).
Przemiana fazowa na głębokości 410 km jest egzotermiczna – wydziela ciepło co przyczynia się
do wzmożenia konwekcji w górnym płaszczu oraz częściowo do topienia minerałów. Tworzą
się w ten sposób źródła magm, które przebijają się ku powierzchni Ziemi w konwekcyjnych
prądach wstępujących.
Nieciągłość sejsmiczna na 680 km. Poniżej 680 km krzemiany przyjmują strukturę właściwą
perowskitowi, a część zmienia się w tlenki. W warstwie D” krzemiany przyjmują strukturę post-
perowskitową.
Przemiana fazowa na gł. 680 km jest endotermiczna – pochłania ciepło, warstwa staje się
bardziej lepka, chłodniejsza i sztywniejsza, od materii ją otaczającej. Jest to strefa będąca
źródłem chłodnych kaskad spadających ku spągowi płaszcza i komplikującymi konwekcyjny
transport ciepła ku górze, ale z drugiej strony tworzy barierę dla tonących w płaszczu płyt
litosfery.
13. Wyjaśnij pojęcie - korzeń kontynentów.
Tworzą je chłodniejsze i sztywniejsze partie płaszcza zespolone tam z litosferą i sięgające do
głębokości 200-300 km. Zbudowane z materii płaszcza, są bardzo stare i trwałe, starsze są
wieku archaicznego i wczesno proterozoiczne; występują pod starymi kartonami, stale
związane z kontynentem; sztywniejsze od niego i chłodniejsze, trzymające go stabilnie;
składają się z starej mieszaniny materii płaszcza oraz materii płaszcza która ewoluowała,
przemieściła się ku górze a potem została pogrążona w dół, przyczyna tkwi w płaszczu, a to
się przekłada na to co widzimy w litosferze; następuje nabrzmienie, litosfera zaczyna pękać i
materia z dołu rozrywa litosferę
15. Pętla P-T- d-t jakie informacje można z niej odczytać?
Ścieżka P (ciśnienie)- T (temperatura)- d (deformacja)- t (czas) jest wykorzystywana do
datowania wydarzeń (zapis metamorfizmu).
Charakteryzuje ona całkowicie badany orogen, a wydarzenia są umieszczone w czasie.
Opierają się o informacje petrograficzne bez obserwacji w terenie. Aby poszerzyć wyniki
należy dodać czynnik deformacji oraz czasu. Wykorzystuje się do tego badania izotopowe
minerałów i skał.
21. Jakie informacje geologiczne można uzyskać dzięki właściwościom magnetycznym
niektórych minerałów?
Pole magnetyczne Ziemi jest wytwarzane przez jądro planety. Minerały, które reagują na
rozkład pola magnetycznego ziemi nazywane są ferromagnetykami. Ich ziarna układają się
równolegle do linii ziemskiego pola magnetycznego w trakcie krzepnięcia magm lub depozycji
w osadzie i są zapisem orientacji tego pola. Uzyskujemy również informacje co do natężenia
pola. Dzięki ciągłemu rozrostowi skorupy oceanicznej i krzepnięciu nowych porcji magm,
tworzą się podłużne pasy, które informują nas o zmianie pola magnetycznego Ziemi w czasie,
otrzymujemy inf. o paleomagnetyzmie.
23. Zjawisko ucieczki tektonicznej.
W wyniku wbicia się jednej płyty kontynentalnej w drugą, powstaje specyficzna forma
orogenu. Następuje wygięcie orogenu i rozsuwanie na boki bloków po obu stron ach klina-
tektonika ucieczki. Właśnie taka formę stanowią orogeny typu alpejskiego w części
europejskiej.
Tektonika ucieczkowa jest wywołana wciskaniem klinowatej jednostki litostratygraficznej w
krawędź większego systemu terranów lub skorupy kontynentalnej. Wciskanie klinów
powoduje wypychanie oraz rozczłonkowanie masywu.
25. Mechanizmy ekshumacji skał HP i UHP.
Proces ekshumacji to wynoszenie skał z głębi ziemi które znowu widzimy na powierzchni.
Nasuwanie nie łączy się z ekshumacją chyba, że w połączeniu ekshumacji z erozją.
Wyróżniamy 4 modele ekshumacji:
o wg Chemendry- ekshumacja w warunkach konwergentnych
o wg Listera- nisko kątowy długi uskok, wymaga przestrzeni
1. erozja uwarunkowana klimatem (działalność wody, lodu, temperatura itp.)
2. ekstensja- wycienienie
3. kontrakcja związana z ekstruzją (wyciśnięciem). Wypchnięcie ku górze czyli ekshumacja w
warunkach skracania. Wyciśnięcie siły wyporu lżejszej subdukowanej skorupy która
wypychana jest w skały płaszczowe- cięższe, ale ona jest lżejsza i będzie wypychana ku górze;
wyciśnięcie ku górze.
4. ekstrakcja
7. Kaledonidy brytyjskie.
Góry Kaledońskie, pasmo górskie w północno-zachodniej części Szkocji, długość 300 km.
Powstały w orogenezie kaledońskiej (fazie Grampian). Orogeneza kaledońska – trwała od
późnego kambru do wczesnego dewonu.
Orogen kaledoński powstał w wyniku zamknięcia oceanu Iapetus. Główna faza orogenezy
kaledońskiej na wyspach brytyjskich jest zwana fazą grampian (ordowik 475-460 Ma). Była
spowodowana kolizją Laurencji i Baltiki. Ocean Iapetus wpierw zamknął się na północy, później
południu. Najstarszymi skałami są gnejsy.
Kaledonidy Brytyjskie – Główne terrany :
Scottish Highlands (Grampain Terrane) – uformowany podczas orogenezy Grampain (590–
480 Ma).
Midland Valley – granulitowe podłoże wieku wczesno ordowickiego
Southern Uplands – Podłoże zbudowane jest z bazaltów typu MORB. Pokrywa jest
wykształcona głównie z niezmetamorfizowanych osadów ordowiku i syluru, a są to:
wulkanoklatyski i turbidyty.
27. Budowa i ewolucja orogenu panafrykańskiego.
Ostateczna kratonizacja platformy afrykańskiej zakończyła się w czasie orogenezy
katangijskiej zwanej też panafrykańską. 730-600 mln lat temu. Klasycznym obszarem działania
tej orogenezy jest strefa nigeryjsko-saharyjska. W okresie 750-500 mln lat temu nastąpiła seria
wydarzeń kolizyjno-akrecyjnych tworzących Gondwanę. W wyniku kolizji zachodniej i
wschodniej Gondwany, 640Ma powstał Orogen Wschodnioafrykański (od Półwyspu
Arabskiego, przez wschodnią Afrykę, po Antarktydę). W części północnej jego części, w okolicy
tarczy arabsko-nubijskiej występują szwy, które podkreślone są ofiolitami. Ponad 600Ma
nastąpiła amalgamacja Gondwany. Zaczął zamykać się ocean i nastąpiła jego subdukcja pod
zachodnią Gondwanę. 590-560Ma nastąpiła kolizja Indoantarktydy z zachodnią Gondwaną, w
wyniku czego powstał Pas Mozambicki, będący strefą szwu (występują tu granulity). Następnie
550-530 Ma miał miejsce Orogen Kuunga (po dobiciu do zachodniej Gondwany Australii z
Antarktydą).
9. Orogen awalońsko-kadomski w Europie.
Wspólne dla orogenezy kadomskiej i awalońskiej było, że stanowiły peryferyjny łuk marginalny
na W skraju Gondwany.
Orogen Awalońsko-Kadomski powstał w wyniku kolizji oceanu Prototetydy pod zachodnią
część Gondwany. Pas awalońsko-kadomski jest złożony częściowo z juwenilnego łuku
magmowego, a częściowo z Gondwany. W ordowiku od Gondwany odrywa się wspomniany
pas, który zaczyna przemieszczać się ku północy, ku Baltice i Laurencji. Blok ten uległ później
rozczłonkowaniu i zderzył się pod koniec ordowiku z Baltiką i Laurencją, czego efektem były
ruchy tektoniczne fazy takońskiej. W wyniku subdukcji południowo-wschodniej części oceanu
Iapetus (zwanego Morzem Tornquista) pod wschodnią Awalonię, pod koniec ordowiku
(450Ma) nastąpiła kolizja Awalonii z Baltiką. Jej skutkiem było zamknięte Morza Tornquista.
Pozostał po nim szew - lina Tornquista, która znajduje się pod Morzem Północnym, w
południowej Danii, północnych Niemczech oraz w Polsce (na osi Kołobrzeg-Przemyśl). W
Europie części Awalonii występują w Anglii i Walii, w Ardenach (Belgia), północno-wschodniej
Francji, północnych Niemczech oraz północno-zachodnia Polska. Być może do pasu
awalońsko-kadomskiego należał także blok górnośląski.
17. Struktury kolizji orogenicznej oraz późniejszego kolapsu ekstensywnego w kaledonidach
skandynawskich.
Orogen składa się ze stosu jednostek allochtonicznych oraz płaszczowin nasuniętych na
krawędź Baltiki głównie w okresie ok. 435 Ma do ok. 395 Ma = orogeneza skandyjska :
A) upper most allochton – częśd Laurencji,
B) upper allochton- oceaniczne płaszczowiny oraz kontynentalne pochodzenia
bałtyckiego(mikrokontynent lub oderwane fragmenty),
C) middle allochton- kontynentalne bałtyckie(brak elementów oceanicznych tylko te
pochodzące z Baltiki),
D) lover allochton- bałtyckie skały osadowe i krystaliczne podłoże(granity porfirowate- tzw.
rapakiwi).
Ewolucja:
Linnmarkian- akrecja 520- 500 Ma kolizja między Baltiką a mikrokontynentem Barents’a.
Konstruują się pierwsze płaszczowiny, na podłoże krystaliczne zaczynają się nasuwać twór
dolny i środkowy allochton.
Soandian- 420-400 Ma- kolizja Laurencji z Baltiką
Subdukcja krawędzi Baltiki + seria osadowo-wulkanogeniczna pod płytą Laurencji, wczesne
płaszczowiny były również metamorficzne(wysoko ciśnieniowe) i po których doszło do
szybkiej ekshumacji, liczne łuski i pakiety nasuwcze, powstanie najwyższego allochtonu.
Niektóre takońskie terrany allochtoniczne i nasuwanie na wyższe jednostki skandynawskie
klina orogenicznego, obecnie część uppermost allochton. Wykształcone typowe orogeniczne
elementy pogrubienie, dało to efekt pogrubienia litosfery, powstał korzeń orogeniczny-
został szybko usunięty przez termiczną erozję lub powstania rozcinania przez uskoki
normalne i powstanie kolapsu ekstensyjnego.
Kolaps ekstensyjny – odkucie od podłoża krystalicznego Baltiki o tym wszystkim powyżej -
tektonicznym nakładem wcześniejsze uskoki nasuwcze zamienione na uskoki normalne,
wycienione, zmienionej grubości, wzdłuż lokalnych uskoków normalnych, jako nowe
powierzchnie uskokowe - rotacje skrzydeł bloków i powstają baseny - pojawiają się skały
klastyczne wypełniające baseny. Orogen dąży do usunięcia korzenia poprzez erozję termiczną
- proces ten jest hamowany lub przyspieszany przez materiał płaszczowinowy.
19. Wyjaśnij hipotezę taranów na podst. Kordylierów Ameryki Północnej.
Terran jest to jednostka tektoniczna orogenu, której cechy geologiczne (litologiczne,
tektoniczne, stratygraficzne, paleobotaniczne, petrologiczne, metamorficzne, złożowe,
paleomagnetyczne), są zdecydowanie inne niż właściwości terranów sąsiednich. Granice
między terranami są z reguły strukturalnie ostre. Wyznaczają ją głęboko zakorzenione uskoki
lub strefy uskokowe, najczęściej o charakterze przesuwczym bądź strefy szwów ofiolitowych
lub metamorfizmu wysokich ciśnień, bądź też strefy melanżu tektonicznego. Mamy
następujące typy terranów:
- egzotyczny - terran, który przebył daleki transport, powstał poza danym kontynentem, skąd
pochodzi można wnioskowad po boistratygrafii i paleomagnetyzmowi
- proksymalny - podobieostwa do danego kontynentu (podobna budowa), powstawał w jego
pobliżu
- podejrzany - fragment skorupy, ograniczony dużymi uskokami, który mógł byd dokowany do
kontynentu lub innego terranu
- superterrany - zespół ternarów powstały jeszcze przed kreacją do krawędzi kontynentalnej
(najpierw złączenie ternarów, a potem dobicie do kontynentu)
Terrany, poza proksymalnymi, nie powinny wykazywać podobieństw i cech do przyległych
jednostek tektonicznych.
Przykładem tektoniki terranów są Kordyliery Ameryki Północnej gdzie zjawisko to rozpoznano
najwcześniej i stosunkowo najlepiej. Pasmo to szerokości do 500km i długości 5000km składa
się ze stu kilkudziesięciu terranów. Historia doczepiania ternarów:
1. Perm - Powstaje łuk wyspowy McCloud podczas fragmentacji SW części Ameryki N, uskok
transformujący połączył łuk McCloud z łukami utworzonymi przy krawędzi bloku Chortis I pd.
Ameryki.
2. Trias - Łuk McCloud został rozbity na fragmenty, które dokonują akrecji do Ameryki N -
orogeneza Sonoma (nie odpowiadam za nazwy nie wiem czy dobrze je rozszyfrowałem)
3. Wczesna Jura - Fragmenty dołączone do kontynentu tworzą drugi łuk
4. Jura środkowa -Tworzy się basen załukowy między nimi i dołącza kolejny łuk (trzeci)
5. Jura późna - tworzy się płyta obecnie istniejąca, baseny między łukami zostają zamknięte
6. Wczesna Kreda - tworzy się orogen seviar na kontynencie, poprzez napór tych wszystkich
łuków
7. Kreda - rozwój orogenu poprzez oddziaływanie łuków i subdukcji, tworzy się Sierra Nevada
8. Kreda - trzeciorzęd - orogeneza laramijska - wynoszenie przedpola i zanik basenów
przedgórskich
9. Eocen - zakooczenie - struktura obecna dzisiaj.
29. Porównaj budowę tektoniczną Alp Zachodnich i Alp Wschodnich.
Alpy dzieli się wzdłuż wąskiej strefy kontaktu tektonicznego, zwanej linią insubryjską,
biegnącej wzdłuż łańcucha na południe od głównego grzbietu. Na północ od tej linii leżą
pasma zbudowane z płaszczowin nasuniętych ku północy, dzielone wzdłuż doliny Renu na
Alpy Zachodnie i Wschodnie. Wewnętrzna strefa Alp Zachodnich, przylegająca do linii
insubryjskiej, zbudowana jest głównie ze zmetamorfizowanych skał paleozoicznych i
mezozoicznych, nasuniętych na strefę środkową, penińską. Ta strefa zbudowana jest głównie
z łupków metamorficznych i silnie sfałdowanych w orogenezie alpejskiej skał osadowych
karbonu (węglonośnych) i permu. Zewnętrzna strefa (helwecka) zawiera krystaliczne skały z
pokrywą osadową wieku mezozoicznego i trzeciorzędowego. Strefa helwecka nasunięta jest
na strefę przedalpejską (należą do niej góry Jura), która przechodzi w pokrywę platformy
waryscyjskiej. Płaszczowiny Alp Wschodnich oddzielone są bardzo płaskimi nasunięciami,
dzięki czemu występują w nich wielkie okna tektoniczne. Najwyższe płaszczowiny są
utworzone z wapieni triasowych o grubości do 3 km i silnie sfałdowanego fliszu
górnokredowego i paleogeńskiego. Struktury Alp Wschodnich zanurzają się ku wschodowi
pod trzeciorzędowe zapadlisko Basenu Wiedeńskiego. Leżące na południe od linii
insubryjskiej.