Geologia ogólna

2006/2007

Jan

Golonka

Geologia (gr. Gea- Ziemia + gr. lógos -nauka) nauka
zajmująca się badaniem skorupy ziemskiej i
procesów w niej zachodzących, dzieląca się na
geologię historyczną, dotyczącą jej dotychczasowego
rozwoju oraz dynamiczną związaną z procesami w
niej zachodzącymi.

Hasło opracowano na podstawie -Słownika Wyrazów Obcych- Wydawnictwa
Europa, pod redakcją naukową prof. Ireny Kamińskiej-Szmaj, autorzy:
Mirosław Jarosz i zespół. ISBN 83-87977-08-X. Rok wydania 2001.

Geologia, nauka, której przedmiotem jest litosfera,
tj. ziemska powłoka skalna. Różnorodność
podejmowanych tematów i metod stosowanych w
badaniach geologicznych oraz proces rozwoju tej
dyscypliny wiedzy doprowadził do wyodrębnienia z
geologii poszczególnych jej działów, do coraz
szerszego traktowania jej przedmiotu.

W nowoczesnej geologii wykształciły się odrębne dyscypliny
szczegółowe:
1) mineralogia, której zadaniem jest badanie składu, właściwości i
pochodzenia minerałów,
2) petrografia, która zajmuje się badaniem rodzajów skał
występujących w litosferze i ich klasyfikacją,
3) geologia dynamiczna, której zadaniem jest badanie procesów
zachodzących w litosferze, prowadzących do jej zmian
4) geologia historyczna, która bada przeszłość Ziemi,
5) paleontologia, która zajmuje się badaniem wymarłego świata
organicznego,
6) tektonika, której zadaniem jest badanie ruchów skorupy
ziemskiej i sposobu ułożenia mas skalnych,
7) geochemia, zajmująca się badaniem rozmieszczenia i obiegu
pierwiastków chemicznych w przyrodzie,
8) geofizyka, której zadaniem jest badanie budowy i właściwości
fizycznych globu ziemskiego,
9) stratygrafia, która zajmuje się badaniem następstwa warstw
skalnych i określaniem ich wieku,
10) hydrogeologia, która zajmuje się badaniem krążenia wód w
skałach,
11) kartografia geologicznw, której zadaniem jest opracowywanie
metod sporządzania map geologicznych,
12) geologia stosowana, grupa nauk z pogranicza geologii i nauk
technicznych, których wspólną cechą jest wykorzystywanie badań
geologicznych do bezpośrednich celów praktycznych.

http://oen.dydaktyka.agh.edu.pl/dydaktyka/inzynieria_srodowiska/c_geologia_ogolna/index.php

Geologia
stosowan
a

Geologia
podstawo
wa
(ogólna)

Filtr (cel
praktyczny
)

Inne
nauki o
Ziemi

Nauki
techniczn
e

Nauki
Przyrodnicz
e

Inne

ENDOGENICZNE PROCESY, procesy geol. mające

źródło we wnętrzu Ziemi; należą do nich:
diastrofizm,

magmatyzm

i metamorfizm;

przeciwieństwem p.e. są procesy egzogeniczne.

DIASTROFIZM

[gr.],

geol.

zespół

procesów

wywołanych przez czynniki mające swe źródło
w głębi Ziemi, prowadzących do deformacji
skorupy ziemskiej; do procesów tych należą:
orogeneza

i epejrogeneza;

powodują

one

powstanie

i zanik

basenów

oceanicznych,

kontynentów, łańcuchów górskich; obecnie za gł.
czynnik d. jest uważany ruch płyt litosferycznych
(tektoniki płyt teoria).

EGZOGENICZNE

PROCESY,

procesy

geol.

zachodzące na powierzchni Ziemi wywołane przez
czynniki działające na skorupę ziemską od
zewnątrz

(energia

słoneczna,

atmosfera,

hydrosfera, działanie organizmów); mogą być
niszczące (wietrzenie, erozja i ruchy masowe,
określane łącznie jako denudacja) i twórcze
(

sedymentacja);

prowadzą

do

zrównania

powierzchni Ziemi (niszczenie wyniosłości przez
procesy denudacyjne oraz zapełnianie obniżeń
terenu

przez

produkty

sedymentacji);

przeciwieństwem p.e. są procesy endogeniczne.

•

Wprowadzenie, definicja geologii ogólnej, cele i zadania, omówienie programu, literatura

zalecana. Powstanie Ziemi. Pozycja Ziemi w układzie słonecznym.

•

Wiek Ziemi i metody jego oznaczania. Pojęcie czasu geologicznego. Budowa Ziemi. Struktura

skorupy ziemskiej. Grawitacja. Stan termiczny i magnetyzm Ziemi.

•

Budowa sedymentosfery - jednostki sedymentacyjne, ułożenie warstw. Transgresje i regresje

morskie. Niezgodności. Ruchy pionowe skorupy ziemskiej. Izostazja.

•

Główne założenia teorii tektoniki płyt litosferycznych. Wczesne przesłanki dryftu kontynentów,

hipoteza Wegenera, krytyka dryftu kontynentalnego.

•

Spreading dna oceanicznego. Charakterystyka stref: akrecji, subdukcji i uskoków

transformujących. Kraton, platforma, tarcza, ryft, aulakogen, obdukcja, ofiolity.

•

Trzęsienia Ziemi. Przyczyny, rodzaje fal, rozmieszczenie trzęsień Ziemi.

•

Deformacje skorupy ziemskiej, typy deformacji tektonicznych

•

Orogeneza, rodzaje orogenów, góry fałdowe Ziemi.

•

Wulkanizm - przyczyny, przebieg i produkty.

•

Rozmieszczenie wulkanów, klasyfikacja zjawisk wulkanicznych.

•

Plutonizm - powstawanie, różnicowanie i krystalizacja magmy. Szeregi reakcyjne i procesy

pomagmowe. Intruzje zgodne i niezgodne. Klasyfikacja skał głębinowych.

•

Metamorfizm - definicja i granice metamorfizmu, czynniki metamorfizmu, facje metamorfizmu,

•

Metamorfizm. Rodzaje metamorfizmu, metamorfizm hydrotermalny, kontaktowy, metamorfizm

błękitnych łupków, metamorfizm łuków wyspowych i kolizji kontynentalnych

•

Dynamika atmosfery i hydrosfery.

•

Wietrzenie fizyczne, insolacja, dezintegracja granularna i blokowa, zamróz, strefa wiecznej

marzłoci,

•

Wietrzenie chemiczne. czynniki wietrzenie chemicznego, wietrzenie sialitowe i alitowe

glinokrzemianów, minerały ilaste i glinowe, lateryt, boksyty. Gleby.

•

Wody podziemne.

•

Zjawiska krasowe i suffozja.

•

Powierzchniowe ruchy masowe subaeralne i subakwalne i ich klasyfikacja.

•

Ablacja deszczowa, erozja i akumulacja rzeczna.

•

Działalność eoliczna.

•

Erozyjna i akumulacyjna działalność lodowców. Osady fluwio- i limnoglacjalne. Przyczyny

zlodowaceń.

•

Sedymentacja w jeziorach i bagnach. Powstanie węgla kamiennego.

•

Erozyjna działalność morza w strefie brzegowej i na dnie.

•

Sedymentacja w morzu.

•

Facje i formacje osadowe, stratygrafia sekwencyjna. Pochodzenie i występowanie węglowodorów.

•

Diageneza.

•

Cykl geologiczny. Cykliczność rozwoju geotektonicznego Ziemi.

•

Geodynamika a klimat Ziemi.

•

Podsumowanie, zagadnienia egzaminacyjne.

Literatura zalecana:

 Geologia dynamiczna. Książkiewicz M., 1979, Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa..
 Zarys fizyki Ziemi [Introduction to physics of the earth] / Zofia MORTIMER. Kraków :

Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, 2001. --- 2004, [1] s. --- (Skrypty
Uczelniane / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie ; SU
1615).

 Geologia dynamiczna dla geografów. 2005. Mizerski Włodzimierz Publisher:

Wydawnictwo Naukowe PWN

 Multimedialna encyklopedia PWN 1/natura/Ziemia
 Multimedialna encyklopedia "Budowa i ewolucja Ziemi" - Impresja Wydawnictwa

Elektroniczne SA.

 Słownik geologii dynamicznej. W. Jaroszewski, L. Marks, A. Radomski,, Wyd. Geol.,

Warszawa 1985, ss. 310.

 Historia Ziemi . Steven M. Stanley Przekład Ireneusza Walaszczyka

Wydawnictwo Naukowe PWN
Warszawa 2002

http://zgpos.geol.agh.edu.pl/index.php?action=dydaktyka&subaction=kanon

http://oen.dydaktyka.agh.edu.pl/dydaktyka/inzynieria_srodowiska/c_geologia_ogolna/index.php

Literatura uzupełniająca:
Dadlez R., Jaroszewski, W., 1994, Tektonika, PWN, Warszawa, 743 p.
Van Andel, T. H., 1991. Historia Ziemi i dryf kontynentów
Van Andel, T. H., 2001. Nowe spojrzenie na starą planetę. Zmienne oblicze Ziemi
Oceanologia, Gasinski, A, Radomski A, 2004. Wyd. UJ
Duxbury A. C., Duxbury A. B & Sverdrup K. A., 2002. Oceany Świata. PWN, Warszawa, 636.

Literatura w jęz. angielskim:
Physical Geology, 11th Edition. Charles Plummer, David McGeary, Diane H. Carlson. 2005.

McGraw-Hill College  

Introduction to Physical Geology. Edward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens, Dennis Tasa,

2004. Earth: An Prentice Hall

Geology. Stanley Chernicoff, Donna Whitney, 2006. Prentice Hall

Powstanie Ziemi, pozycja Ziemi

w układzie słonecznym

• Wszechświat - powstanie i budowa
• Wszechświat to przestrzeń i znajdujące się w niej ciała i

wzajemne oddziaływanie między nimi. Taka definicja nie
wyklucza istnienie innych wszechświatów. Badaniem
wszechświatu zajmuje się kosmologia. Punktem wyjścia
kosmologii jest ruch ciał niebieskich.

•

http://oen.dydaktyka.agh.edu.pl/dydaktyka/inzynieria_srodowiska/c_geologia_ogolna/index.php

 BIG BANG
 era hadronowa (1/10000 sek.) - błysk; światło i materia przekształcają się w siebie;
 era leptonowa (kilka sek.) neutrony rozpadają się lub łączą się z protonami protonami

tworzą jądro atomu deuter - powstaje hel;

 era promieniowania - wszechświat prawie jednorodnie wypełniony promieniowaniem i

zjonizowanym gazem rozszerza się i stygnie (300 tyś. lat) powstaje wodór;

 era gwiazdowa

 coraz chłodniejszy gaz skupia się w obłoki chaotycznie poruszające się względem siebie
 po mld lat pojawiają się samograwitujące skupienia obłoków (z nich po latach powstaną

gromady galaktyk)

 pod wpływem oddziaływań grawitacyjnych obłoki ściągane były ku centrum

protogalaktyki. Dochodziło często do zderzenia różnych obłoków. Powstały wtedy różne
fale uderzeniowe, które zagęszczają materię i umożliwiają powstawanie gwiazd;

 era powstawiania gwiazd ; jedną z gwiazd było Słońce z wirującym wokół dyskiem pyłowym

•

http://oen.dydaktyka.agh.edu.pl/dydaktyka/inzynieria_srodowiska/c_geologia_ogolna/index.php

http://www.fizyka.net.pl

/

•

Około 5 mld lat temu rozpoczął się etap powstawania planet czego następstwem
było:

•

Kondensacja cząsteczek gazu w mikronowe cząsteczki pyłu

•

Ziarna pyłu wiążą się w coraz większe cząstki pod wpływem sił Wandersalsa

•

Gdy grunty osiągają 1m średnicy siły grawitacyjne powodują gwałtowną
kondensacje w ciało o kilometrowej średnicy - powstają planetezymale.
Planetezymale w skutek zderzeń między sobą ulegają rozproszeniu albo łączą się w
coraz to większe ciała

•

http://oen.dydaktyka.agh.edu.pl/dydaktyka/inzynieria_srodowiska/c_geologia_ogolna/index.php

Etapy ewolucji planet typu ziemskiego
• Proces dyferencjacji (tj. proces różnicowania) - żelazo i nikiel gromadzą się w centrum

planety tworząc jądro; proces ten wyzwala dużo ciepła;

• Na powierzchnie Zimi wydostają się lżejsze pierwiastki tj. krzem i glin - powstaje twarda

skorupa;

• Okres wielkiego bombardowania na powierzchni planety spadają planetezymale.

Efektem jest gigantyczne pokraterowanie powierzchni planety;

• Druga dyferencjacja - rozdział materii wewnątrz planety w efekcjie której powstaje

skorupa, płaszcz i jadro Ziemi; W kolejne etapy weszła tylko Ziemia a częściowo Wenus i
Mars.

• Skorupa ulega przekształceniu dzieli się na odrębne płyty: kontynentalne i oceaniczne -

rozpoczyna się wędrówka kontynentów ;

• Kształtowanie się atmosfery i hydrosfery;
• Powstawanie i ewolucja życia

;

•

http://oen.dydaktyka.agh.edu.pl/dydaktyka/inzynieria_srodowiska/c_geologia_ogolna/index.php

Pozycja Ziemi w układzie słonecznym

Słoneczny Układ, zespół ciał niebieskich poruszających się w przestrzeni wraz ze

Słońcem, powiązanych siłami wzajemnych oddziaływań, z których najsilniejsze
jest grawitacyjne oddziaływanie Słońca. Ciałem centralnym, skupiającym
prawie całą (99,85%) masę Układu Słonecznego, jest Słońce, obiegane przez 9
planet (Merkury, Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran, Neptun, Pluton);
wokół 7 planet krążą naturalne satelity (ponad 60). Między orbitami Marsa
i Jowisza rozciąga się pas planetoid, z których część, poruszając się po
orbitach silnie wydłużonych, zbliża się do Słońca bardziej niż Ziemia. Wśród
ciał Układu Słonecznego są także meteoroidy i komety; obecna jest też materia
międzyplanetarna w postaci gazu, plazmy i pyłu kosmicznego; pył
obserwowany jest w postaci światła zodiakalnego; strumienie plazmy płyną od
Słońca w postaci wiatru słonecznego z prędkością około 300-800 km/s.
Przestrzeń międzyplanetarna jest przeniknięta polem magnetycznym, którego
linie sił są wynoszone ze Słońca wraz z materią.

pozycja Ziemi w układzie słonecznym

Masa Układu Słonecznego wynosi 1,994 ·10

30

 kg; jego rozmiary, określone

średnicą orbity Plutona, wynoszą około 12 mld km (80 jednostek
astronomicznych), wiele jednak komet obiega Słońce po orbitach
o półosiach rzędu kilkudziesięciu tysięcy jednostek astronomicznych.
Przez planety tradycyjnie rozumie się większe ciała obiegające
bezpośrednio Słońce. Satelity (księżyce), poruszające się wokół planety,
razem z nią obiegają Słońce. W przypadku niewielkiej różnicy mas
satelity i planety (przypadek Pluton-Charon) często mówimy o planecie
podwójnej. Największą planetą jest Jowisz o masie równej 0,0001 masy
Słońca. Dolna granica wielkości planet jest umowna. Pluton o średnicy
około 2340 km uważany jest za planetę, mniejsza zaś Ceres (średnica
914 km) jest nazywana planetoidą (używa się także terminów: asteroida
i planetka). Podobne pod względem masy do planetoid są komety.
Jeszcze mniejsze ciała nazywamy meteoroidami, mikrometeoroidami
i najmniejsze — pyłem kosmicznym. Na ogół ciało o rozmiarach poniżej
1 m nazywamy meteoroidem, zaś powyżej 100 m — planetoidą

.

Słońce jest niedużą gwiazdą zaliczaną do klasy G2V. W jego wnętrzu

zachodzi proces syntezy jąder (reakcja termojądrowa). Ponieważ
procesy termojądrowe wymagają ogromnych ciśnień i temperatur,
mogą zachodzić jedynie w dużych ciałach niebieskich. W środku
Słońca temperatura wynosi około 16 mln K, a gęstość 1,6 · 10

5

 kg/m

3

.

Temperatura powierzchni (tzw. fotosfery) Słońca jest równa około
6000 K. Całkowita energia promieniowania słonecznego wynosi
3,9 · 10

26

 J/s; na Ziemię dociera znikoma część tej energii, ale i tak na

powierzchnię 1 m

2

, ustawioną prostopadle do promieni, pada około

1370 J/s (tzw. stała słoneczna). Niewielka część energii traconej przez
Słońce przypada na strumień wiatru słonecznego (strumień
całkowicie zjonizowanej wodorowo-helowej plazmy poruszającej się
z prędkością około 300-800 km/s) oraz promieniowanie
ultrafioletowe, rentgenowskie i strumienie cząstek elementarnych.
Ilość traconej w ten sposób energii zależy od aktywności Słońca
związanej z ilością tzw. plam słonecznych.

Wszystkie ciała Układu Słonecznego poruszają się wokół

wspólnego środka masy (położonego blisko środka
Słońca), który z kolei porusza się wokół środka masy
Galaktyki, obiegając jej jądro w ciągu około 200 mln lat,
w przybliżeniu po kole o promieniu około 10 kpc
(parsek), z prędkością około 250 km/s. Układ Słoneczny
znajduje się około 15 kpc na północ od płaszczyzny
równika Galaktyki. W stosunku do najbliższych gwiazd
Układ Słoneczny porusza się z prędkością około 20 km/s
w kierunku gwiazdozbioru Herkulesa.