Budowa i skład chemiczny wnętrza Ziemi.
Na głębokości 2900 km rozciąga się jądro Ziemi zbudowane z dwóch metali ciężkich - Niklu i Żelaza, Temperatura jego sięga 5 tyś oC, a ciśnienie 3,5 mln atmosfer. Jądro ziemi dzieli się na dwie części wewnętrzną ( poniżej 5000 km będące w stanie stałym, oraz na zewnętrzną będącą w stanie ciekłym bądź gazowym. Jądro Ziemi otacza płaszcz ziemski podzielony na dwie części. Płaszcz dolny czyli NIFESIMA zbudowany głównie z niklu, krzemu, magnezu oraz płaszcz górny zw. KROFESIMA - chrom, krzem, żelazo. Górna część płaszcza zewnętrznego ma cechy ciała plastycznego - co pozwala na swobodne przemieszczanie się skorupy ziemskiej. Płaszcz ziemski otacza skorupa ziemska - najcieńsza warstwa litosfey zbudowana ze wszystkich pierwiastków chemicznych. W największym stopniu z O (46,5), krzem (27,6), glin (8), żelazo (5,1), wapń (3,5 %), sód (2,8), potas (2,5), magnez (2). Skorupa dzieli się na dwie części SIMA i SIAL - warstwa granitowa występująca zwłaszcza pod kontynentami.
Metody badań wnetrza Ziemi : geologia ( stratygraficzna - zaleganie warstw sklanych, petrograficzna - występowanie skał, tektoniczna - niezgodności w ułożeniu skał, geomorfologia - porównywanie znanych już form ), petrografia, mineraologia, peleontologia, geochemia, hydrologia, rozpad pierwistków promieniotwórczych.
Minerał to nawet najmniejszy naturalny składnik skorupy ziemskiej będący ciałem jednorodnym, o określonym składzie chemicznym i określonych cechach fizycznych. W środowisku występuje ok. 3000 minerłów, z czego 250 to minerały skałotwórcze. Najpopularniejszy z nich to kwarc, skalenie i miki. Kwarc jest skłądnikiem skał magmowych, a także osadzonych okruchowych. Klacyt wchodzi w skłąd wapieni. Drugą grupę minerałów tworzą kamienie szlachetne, które są rzadkością w przyrodzie : diamenty, szafiry, rubiny, szmaragdy. Eksploatuje je się w RPA, Indiach, Madagaskarze, Chile, Syberii. Trzecią grupę reprezentują kruszce : złoto, srebro, platyna, rtęć. każdy minerał można odróżnić poprzez barwę, połysk, spoistość, łupliwość, twardość, ciężar właściwy, cz i w jakiej formie tworzy kryształy.
Skały magmowe są to wytwory które powstały ze stopu magnetycznego, czyli z ruchliwej gorącej materii znajdującej się we wnętrzu ziemi. Podstawowym składnikiem tej materii jest stop krzemionkowy oraz glinokrzemianowy z rozpuszczonymi gazami i przegrzanymi roztworami wodnymi.
Charakter skały magmowej zależy głównie od skłądu chemicznego magmy, i od warunków w jakich następowało krzepnięcie. Jeśli magma zawiera 60-80 % krzemionki to określana jest jako kwaśna, jeśli krzeminki jest mniej niż 60 % a więcej pierwiastków metalicznych to nazywa się ją zasadową. Z tego względu skały magmowe kwaśne mają mniejszy ciężar właściwy, jaśniejszą barwę, skały magmowe zasadowe są cięższe i ciemniejsze. W pierwszym dominuje kwarc, w drugim związki magnezu i żelaza.
Warunki w jakich powstają skłay magmowe mają istotny wpływ na róznorodną ichbudowę. Z tego względu skaały te dzielą się na : głębinowe zwane też plutonicznymi oraz wylewne zwane wulkanicznymi. Powolne zastyganie magmy pozwala na wykrystalizowanie się różnych skąłdników i dlatego skały magmowe głębinowe posiadają budowę zwaną jawnokrystaliczną. Skały wylewne które powstały z szybko stygnącej magmy w temperaturze i cisnieniu atmosferycznym, są zbudowane z bardzo drobnych kryształków i noszą nazwę skrytokrzystalicznych. Trzecim rodzajem skał magmowych są skały o budowie porfirowej. Najpierw tworzyły się głęboko pod ziemią, a w wyniku nagłego wybuchu stygły już na powierchni Ziemi.
1 % skorupy ziemskiej budują skały osadowe. Dzielimy je na trzy grupy. Powstają one na wskutek procesów wietrzeniowych i sedymentacyjnych ( osadzania ).
Pierwsza grupa to skały osadowe okruchowe. Powstałe w wyniku rozdrobnienia dawnych skał luźnie rozgromadzonych np. piaski, żwiry, gruzy te okruchy skalne mogą zostać zlepione spoiwem np. z pisków utworzą się piaskowce, z żwirów zlepieńce. Jeśli bloki są ostrokrawędziaste utworzą się brekcje - iły, gliny, muły, lessy.
Skały organiczne pochodzą ze szczątków roślinnych bądź zwierzęcych wapienie. Najmiększą skałą jest kreda a najtwardszą wapień koralowy. Dolomity (węglan wapniowy magnezu) skały te tworzą się ze szczątków zwierzęcych osadzających się na dnie. Występują w paśmie Polskich Wyżyn. Skałami pochodzenia roślinnego są torf, węgiel brunatny i kamienny. Powstały w procesach uwęglenia ( rozkład szczątek roślinnych bez dostępu tlenu ). Pochodzenia zwierzęcego i roślinnego są węglowodory ( ropa naftowa, gaz ziemny ) powstałe w procesach bituminizacji ( rozkładu szczątek bez dostępu tlenu ). Skały pochodzenia organicznego mają ogromne wykorzystanie w gospodarce człowieka. Wapienie są podstawą rozwoju przemysłu cementowego. Węgle, ropa, gaz to podstawy rozwoju energetyki, metalurgii i przemysłu chemicznego.
Trzecią grupę skał reprezentują te skały które powstały w wyniku wytrącenia się związków chemicznych w rezultacie parowania zbiorników morskich a także w wyniku rozpuszczania przez wodę produktów wietrzenia i osadzania ich na dnie - to skały pochodzenia chemicznego np. sól kamienna, potasowa, gips, anhydryt, fosforyty mające także olbrzymie znaczenie w przemyśle chemicznym i mineralnym.
Skały metamorficzne ( przeobrażone ) powstają w wyniku działania wysokiej temperatury i ciśnienia na istniejące skały magmowe i osadowe. Przeobrażeniu ulega budowa wewnętrzna i skład chemiczny skał. wapienie marmury, węgiel grafit, granit gnejsy, piaskowce łupki kwarcytowe.
Znaczenie gospodarcze skał.
Skały magmowe ( np. granit, bazalt ) i przeobrażone ( np. gnejs ) ze względu na swoją dużą odporność na czynniki niszczące jak również walory estetyczne wykorzystywane są w budownictwie. Wiele skał osadowych stanowi cenny surowiec budowlany ( piaskowce, piaski, żwiry ), dla przemysłu ceramicznego ( gliny, iły ), cementowego ( wapienie, margle ) i innych. Torfy wykorzystuje się w ogrodnictwie. Dużą część energii uzyskuje się z węgla kamiennego i brunatnego. Z węgla kamiennego produkuje się również gaz koksowniczy, smołę pogazową, koks i inne. Produkcja nawozów mineralnych i wielu artykułów chemicznych oparta jest na skałach zawierających potas, fosfor, siarkę, sód i inne.
Prekambr ( ponad 4,5 mld lat ) to najdłuższy okres w dziejach Ziemi trwający ponad 4,5 mld lat. To okres ustalania się skorupy ziemskiej. Powstają wówczas tzw. tarcze i platformy kontynentalne np. : tarcza bałtycka ( płw. Skandynawski ), platforma wschodnio-europejska ( Nizina Wschodnio Europejska ), tarcza zachodnio syberyjska ( zachodnia część Syberii ), tarcza dekańska ( Wyżyna dekańska ), tarcza zachodnia, tarcza kanadyjska, gujańska, tarcza brazylijska. Tarcze te zbudowane są z bardzo twardych skał magmowych i przeobrażonych ( granitów, gnejsów, łupków ). Na obszarze tych tarcz utworzyły się bogate złoża wysokoprocentowych rud żelaza - tzw. magnetyty i hematyty zawierające do 80 % czystego pierwiastka.
W prekambrze istniały bardzo silne ruchy górotwórcze , wulkaniczne oraz trzęsienia ziemi - jednak góry te nie zachowały się do dzisiaj. Wszystkie lądy połączone były w całość tworząc jeden wielki superkontynent zwany Pangea. W prekambrze tworzyła się atmosfera i hydrosfera ziemska. Pod koniec archaiku narodziło się życie w wodzie. Ok. 2-3 mld lat temu powstała pierwsza komórka z jądrem. Pod koniec proterozoiku powstały pierwsze prymitywne pierwotniaki. Jednak skamieniałości z tego okresu nie zachowały się bowiem organizmy pozbawione były pancerzy i szkieletów.
Paleozoik. ( 370 mln lat ) W erze tej zaszły dwie wielkie fazy górotwórcze starsza na przełomie syluru i dewonu, zwana oregonezą kaledońską. Wypiętrzeniu uległy : Góry Kaledońskie, Skandynawia, Grandpian. Druga młodsza zaszła na przełomie karbonu i permu zwana oregonezą hercyńską lub walestyńską. Wypiętrzeniu uległy : masyw centralny, jura, Wogezy, Szwardzwald, Ardeny, Góry Łupkowe, Chardz, Las Turyński, Las Czeski, Szumawa, Rudawy, Sudety, Świętokrzyskie, Ural. W Azji - Autaj, Tjen Szaj, Sajamy. W Australii - Góry Wododziałowe. Wypiętrzeniu uległ prawie cały kontynent Afrykański. W Ameryce Płn - Apallachy.
W erze paleozoicznej nastąpił bujny rozwój świata organicznego. Dominowały zwierzęta morskie: skorupiaki, głowonogi, małże, ramienice, ślimaki, korale, gąbki. W ordowiku pojawiły się pierwsze ryby. W wodach Madagaskaru pływa ryba pochodząca z tego okresu - Litumura Hevona. Pojawiają się pierwsze owady, płazy, gady. Zaczyna dominować roślinność typowo lądowa. W karbonie znaczny obszar Ziemi porasta bujny las karboński. Pod koniec paleozoiku pojawiają się szpilkowate sagowce i miłorzębowe.
Do skamieniałości przewodnich tego okresu należą trylolity, gropolity. W nowo powstałych górach tworzą się różnokolorowe metale. Ponadto węgiel kamienny, sól, gips, ropa naftowa.
Mezozoik. ( 170 mln lat ) Era mezozoiczna w dziejach Ziemi była okresem wielkich zmian w świecie organicznym. Pod koniec ery zaznaczyły się ruchy górotwórcze ( wypiętrzeniu uległy Tatry i Pieniny ), które nasiliły się w następnej erze kenozoicznej jako fałdowania alpejskie.
W erze mezozoicznej miały miejsce kilkakrotne, wielkie zalewy morskie, szczególnie w jurze i kredzie. Z kredy pochodzą grube pokłady osadów morskich pochodzenia organicznego, zbudowane głównie z wapiennych skorupek otwornic - pierwotniaków morskich. na Niżu polskim miążność tych osadów dochodzi miejscami do 3 km.
Zmieniały się granice lądów. Wielki prakontynent na półkuli północnej rozpadł się na Europę i Amerykę Północną, a miedzy nimi powstał Ocean Atlantycki. Na półkuli południowej podzielił się na Afrykę, Amerykę południową, Indie i Australię, które również oddalały się od siebie.
W mezozoiku, szczególnie w jurze do szczytowego rozwoju doszły gady (dinozaury - ichtiozaury, plezjozaury, tyranozaury, gigantozaury, diplodoki, brontozaury ), żyjące na lądzie, w wodzie i powietrzu. Za przodka ptaków uważa się praptaka - archeopteryksa. Z końcem kredy , z przyczyn nie wyjaśnionych ( gwałtowna zmiana klimatu ? ), nastąpiło gwałtowne wymarcie gadów. Zasadniczo też zmienił się świat roślinny, przewagę uzyskały rośliny okrytozalążkowe, świat roslinny mezozoiku wyglądał tak jak dzisiejszy tylko nie było traw.
Do skamieniałości przewodnich tego okresu należą amonity i belemnity.
Kenozoik. ( 70 mln tal ) W trzeciorzędzie nastąpiła główna faza górotwórczości alpejskiej. Wypiętrzeniu uległy najwyższe dziś pasma górskie : Atlas, Pireneje, Apeniny, Alpy, Dynarskie, Bałkany, Kaukaz, Pamir, Hindukusz, Himalaje oraz góry Wschodniej Azji i Kordyliery, Andy.
Na obszarach nowopowstałych pasm górskich utworzyły się różnorodne surowce metaliczne. Do najważniejszych z nich należą : rudy miedzi, niklu, manganu. W klimacie ciepłym wilgotnym tworzyły się węgiel brunatny, sól kamienna, ropa naftowa, gaz ziemny, siarka.
Od początku trzeciorzędu nastąpił gwałtowny rozwój ssaków. Z początkiem okresu wyodrębniły się naczelne. Ok. 3 mln lat temu wyewoluował się pierwszy praprzodek człowieka - australopitek. Z końcem trzeciorzędu nastąpiło gwałtowne oziębienie klimatu. Okres plejstoceński to okres kilku zlodowaceń zwanych glacjałami, były one poprzedzielane okresami ociepleń podobnych do współczesnego klimatu - zwanych interglacjałami. Ośrodkiem zlodowaceń w Europie była Skandynawia, w najdalszym swym zasięgu lądolód przykrył całą powierzchnię Polski. Wielki rozwój ssaków został zahamowany zmianami klimatycznymi. Wyginęły mamuty, niedźwiedzie jaskiniowe, wielkie hipopotamy, a do zwierząt ginących należą żubry, bizony i żyrafy. Następuje dalsza ewolucja człowieka - homoerectus, człowiek neandertalski i ok. 35 tyś lat temu pojawił się homo sapiens sapiens który panuje do dziś.
Z końcem trzeciorzędu rozpoczęło się trwające do dzisiaj zlodowacenia Antarktydy.