plik


ÿþKatolicki Uniwersytet Lubelski Jana PawBa II Katedra Chemii Geochemia, biogeochemia czyli Ziemia, |ycie, ewolucja Andrzej Kuczumow Jak wyglda glob we wntrzu? Troch skomplikowany wygld  wntrze nie przypomina powierzchni a warstwy s rozsegregowane Poni|ej mamy lepiej ukazane poszczególne warstwy Ziemi Warstwy maj ró|ny skBad chemiczny " Skorupa ziemska  zbudowana z lekkich glinokrzemianów z du|ym udziaBem Ca, Na i K oraz Si; " PBaszcz ziemski  zbudowany z ci|kich glinokrzemainów z du|ym udziaBem Mg i Fe " RdzeD Ziemi  zbudowany z Fe z dodatkiem Ni i Co oraz S Co z tego jest szczególnie wa|ne? " Krzem  podstawa geosfery " Wgiel  podstawa biosfery Oba  pierwiastki z grupy 14 ukBadu okresowego, czterowarto[ciowe To z kolei skBad typowego obiektu biologicznego  ciaBa ludzkiego A oto zupeBnie odmienny skBad SBoDca Jeszcze inny skBad Kosmosu Szczególnie interesuj nas najbardziej zewntrzne warstwy Zwrómy uwag na zmienn grubo[ skorupy ziemskiej  od 5 km pod dnem oceanów a| do 90 km pod BaDcuchami górskimi  przecitnie 45 km Jak zbada Ziemi we wntrzu? §ð GBbokie wiercenia Ale to jest mo|liwe tylko do 13 km, czyli w wierzchnich warstwach skorupy ziemskiej; W tym roku francuscy badacze chc na wschód od Puerto Rico dowierci si do gBboko[i 2 km pod dnem oceanu, a tam grubo[ skorupy jest najmniejsza To s odpowiednie wiertBa  nasadki s z diamentów przemysBowych Wiercenia s czsto prowadzone grupowo, aby dosta peBniejszy obraz wntrza Tak wygldaj uzyskane mapy z pomiarów midzyotworowych (dane sejsmiczne lub elektryczne) A tak dane chemicznej analizy rdzeni  s to dane bezpo[rednie Metody po[rednie Wielkie nieszcz[cia, jakimi s trzsienia ziemi to wielka okazja dla naukowców  badaj fale sejsmiczne, ich prdko[, odbicia, zaBamania. Wielkie trzsienie  wicej lepszych danych Fale zachowuj si ró|nie w ró|nych [rodowiskach Ró|ne Odbicie prdko[ci Wskazania sejsmografu Fakty o Ziemi zebrane z danych sejsmicznych Jak zastpi trzsienia ziemi w naszych badaniach? " Trzsienia ziemi s nieprzewidywalne " Lepsze s planowe odwierty i kontrolowane wybuchy " Najlepsze byBy kontrolowane podziemne wybuchy jdrowe lub termonuklearne, dla celów wojskowych  obecnie zabronione Albo  postara si o próbk materii pierwotnej, czyli meteorytów " S prawdopodobnie reprezentantami  starej materii, z której powstaBa Ziemia; " Ale  s dwa rodzaje meteorytów  |elazne i kamienne; " W zbiorach muzeów jest nadreprezentacja |elaznych, podczas gdy w rzeczywisto[ci przewa|aj kamienne i s wBa[ciwym pierwotnym materiaBem Wygld meteorytów Oto skBad porównany z u[rednionym st|eniem meteorytów Tak|e pomiary pola magnetycznego Ziemi mówi o jej wntrzu Oto rozkBad siB pola magnetycznego Ziemi; pole to ustaliBo si zapewne 3.5 mld lat temu A tak si wi| linie siB z zewntrznym ciekBym jdrem Ziemi zbudowanym z |elaza Mo|emy wic policzy, na jakiej gBboko[ci i z czego zbudowane jest jdro, aby dawaBo Ziemi jej pole magnetyczne Ale ziemskie pole magnetyczne podlega zaburzeniom ze strony SBoDca Po ustaleniu skBadu chemicznego Ziemi powinni[my zapyta, jak wiekowa jest staruszka Jest kilka sposobów: " Ustali wiek najstarszych skaB; " Ustali wiek Ksi|yca; " Zdoby dane izotopowe z Ziemi; " Porówna je z danymi z meteorytów Najstarsze skaBy s trudne do wykrycia  na pocztku Ziemia byBa pokryta oceanem lawy a po utworzeniu pierwszych skaB ulegaBy one licznym przemianom. Tylko w pBn. Kanadzie, na Grenlandii i w zachodniej Australii s prawdziwie stare skaBy SkaBy w PBn. Quebecu -  Nuvvuagittuq greenstone belt s najstarszymi zachowanymi skaBami na Ziemi - 4.28 mld lat SkaBy osadowe wymagaja obecno[ci wody  poni|ej najstarsza z Grenlandii datowana na 3.9 mld lat Niektórzy rozwa|aj, czy ta skaBa nie kryje najstarszych [ladów |ycia na Ziemi Ale naprawd najstarsze s maleDkie pozostaBo[ci po najstarszych skaBach  cyrkony, pochodzce z archaicznych granitów Same cyrkony s datowane na do 4.404+/-0.008 mld lat i znalezione w formacji zmetamorfizowanych piaskowców datowanych na 3.06 mld lat z Jack Hills w zach. Australii Odejdzmy od Ziemi do Ksi|yca Ok. 4.53+/-0.01 mld lat temu planeta wielko[ci Marsa uderzyBa w mBod (30-50 mln lat) Ziemi, odszczepiajc Ksi|yc To s skaBy ksi|ycowe z misji Apollo 16; ich wiek okre[lono za pomoc stosunku izotopów 182W/182Hf Najstarsza znaleziona skaBa ksi|ycowa   Genesis Rock (Apollo 15)  4.5 mld lat A teraz wrómy do oznaczeD izotopowych wieku skaB ziemskich lub meteorytów. Tak np. izotop 207Pb mógB powsta tylko z rozpadu 235U; gdyby u progu istnienia Ziemi nie byBo 207Pb, wiek Ziemi wynosiBby 5.5 mld lat; poprawki na [ladow obecno[ pierwotn daj wiek 4.55 mld Typowy przykBad izotopowych oznaczeD wieku Oznaczenia w meteorytach " St. Severin (zwyczajny chondryt)  Pb-Pb isochrona - 4.543 +/- 0.019 GY  Sm-Nd isochrona - 4.55 +/- 0.33 GY  Rb-Sr isochrona - 4.51 +/- 0.15 GY  Re-Os isochrona - 4.68 +/- 0.15 GY " Juvinas (bazaltowy achondryt)  Pb-Pb isochrona - 4.556 +/- 0.012 GY  Pb-Pb isochrona - 4.540 +/- 0.001 GY  Sm-Nd isochrona - 4.56 +/- 0.08 GY  Rb-Sr izochrona - 4.50 +/- 0.07 GY " Allende (wglanowy chondryt)  Pb-Pb isochrona - 4.553 +/- 0.004 GY  Ar-Ar datacja - 4.52 +/- 0.02 GY  Ar-Ar datacja - 4.55 +/- 0.03 GY  Ar-Ar datacja - 4.56 +/- 0.05 GY Wreszcie  do SBoDca SBoDce nie mo|e by starsze od Ziemi a jego wiek ocenia si wspóBcze[nie na 4.57 mld lat. Poniewa| obecnie przyjmuje si prawie nagBe uformowanie si zarówno SBoDca jak i caBego UkBadu SBonecznego  wszystkie powy|sze oszacowania zgadzaj si z dobr dokBadno[ci. Skoro powstaBa  to jak? Tak wygldaBa mgBawica protosBoneczna, która przeksztaBcaBa si w protoplanetarn, zreszt bByskawicznie LiczyBy si przede wszystkim spore kawaBki (planetezymale) które BczyBy si i kondensowaBy kurz Dynamika Ziemi Nasza dyskusja najstarszych skaB wskazuje, |e skaBy rzadko s stabilne; podlegaj zmianom. Najpowa|niejsze zmiany wynikaj z ruchów pionowych  subdukcji i orogenezy. Tak wic istnieje wymiana materii midzy powierzchni i wntrzem globu. Tak to wyglda w skali ogólnoplanetarnej Ale wymiana materii midzy rdzeniem a pBaszczem prawie nas nie dotyczy To jest ogólny mechanizm wszelkich ruchów pionowych  transport konwekcyjny wewntrz Ziemi A dlaczego wntrze Ziemi jest gorce? " We wntrzu zmagazynowane s resztki energii kinetycznej planetezymali przekazanej w momencie ich zBczenia si w planet; " S izotopy promieniotwórcze: 238U; 235U; 232Th; 40 K oddajce energi rozpadu do skaB; " Dostawy energii ze SBoDca hamuj odpByw ciepBa z Ziemi; " Materia glinokrzemianowa jest dobrym izolatorem (sami stosujemy i na[ladujemy j w naszym budownictwie) DokBadniejszy obraz ruchów pionowych w pobli|u powierzchni Ziemi Tutaj lepiej wida obustronny charakter wymiany materiaBu  wchodzca pod spód pByta nawet z wod i wyrzut lawy z wulkanu Konkretny przykBad  zej[cie pByty Juan de Fuca pod nasuwajcy si masyw póBnocnoamerykaDski z wyniesieniem Kordylierów w pobli|u Vancouver Otoczki pBynne Ziemi " Atmosfera  otoczka gazowa o fundamentalnym znaczeniu dla klimatu i |ycia na Ziemi " Hydrosfera  otoczka ciekBa na Ziemi, pokrywajca 70% powierzchni globu  Ziemia jest nazywana planet skalist, a powinna by nazywana planet o otoczce ciekBej! Dla |ycia i klimatu  te| fundamentalna Atmosfera jest zbudowana z gazów i rozciga si do ~1000 km Warstwy atmosfery " Exosfera, 500 do 1000 km od Ziemi; tutaj stacjonuj sztuczne satelity a sama strefa przechodzi w przestrzeD zewntrzn. " Jonosfera, 110 do 500 km, sfera silnych oddziaBywaD czsteczek gazu z wiatrem sBonecznym, prowadzcych do jonizacji i odbijania promieniowania radiowego. " Termosfera, 80 do 110 km powy|ej Ziemi. Formuj si tutaj zorze w trakcie uderzania przez wiatr sBoneczny w gaz atmosferyczny. " Mezosfera, 50 do 80 km od Ziemi  warstwa rozrzedzonego i zimnego gazu (do -120oC), strefa zaporowa dla meteorytów. " Stratosphere 11 do 50 km, wBcza warstw ozonow i na ogóB jest cieplejsza od troposfery. " Troposfera - strefa mieszania, zawiera 80 % masy, warstwa najbli|sza powierzchni, zawiera prawie caB wod atmosferyczn, tu powstaj chmury, deszcze, [nieg, lód (szczególnie do 2.5 km). SkBad powietrza atmosferycznego Ale nie zawsze tak byBo  na pocztku atmosfera byBa beztlenowa, a wolny tlen pojawiB si pózno (2.7 mld lat temu), a w obfito[ci jeszcze pózniej i mocno fluktuowaB Porównanie rozkBadu temperatur, ci[nieD i zawarto[ci ozonu w dolnej atmosferze Co jest dla nas wa|ne w atmosferze? " Tlen  bo zwierzta i my oddychamy " Dwutlenek wgla  bo jest podstaw procesu asymilacji i |ycia ro[lin " Dwutlenek wgla  bo jest zródBem wolnego tlenu " Dwutlenek wgla  bo Ziemia jest cieplejsza ni| by powinna " Woda  bo w niej zaczBo si |ycie " Dwutlenek wgla i woda  bo ksztaBtuj klimat Wreszcie, atmosfera rzdzi t energi, która dochodzi do nas od SBoDca Wreszcie, ostatnia cudowna rola CO2  przechwytywanie uciekajcego promieniowania  efekt cieplarniany Hydrosfera Niestety, wikszo[ wody jest dla nas bezu|yteczna; ale  caBa woda uczestniczy w planetarnej cyrkulacji Zasoby wody sBodkiej Bilans obiegu wody  jest to podstawa wykorzystania ldów A tu s wyliczone procesy odpowiedzialne za obieg: parowanie, ewapotranspiracja, sublimacja, kondensacja A jak jest poza Ziemi? Tylko Europa, ksi|yc Jowisza ma powierzchni pokryt lodem a by mo|e pod spodem ocean ciekBej wody, w atmosferze tlen pod niskim ci[nieniem a na równiku przyjemn temperatur -160oC Jeszcze inny [wiat Tytan, ksi|yc Saturna posiada morza wypeBnione metanem, chmury i deszcze s te| metanowe, w atmosferze przewa|a azot. Licznie wystpuj zwizki organiczne Wracamy do Ziemi Omówili[my sam gór  atmosfer i hydrosfer, a pod spodem mamy [wiat skaB i ich przemian. Bardzo dynamiczny

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
kuczumow geochemia3
kuczumow geochemia2
Geochemia 3 Geochemia skał magmowych
06 geochemia wód powierzchniowych i podziemnych
Geochemia skał magmowych
Geochemia izotopów wykłady
Geochemia analityczna 1
Geochemia 5 Strefa hipergeniczna oraz 6 hydrogeochemia
indeksy geochemiczne
8 Chemia i geochemia organiczna
Geochemia 7 Geochemia poszukiwawcza
Sposoby przeliczen i prezentacji wynikow analizy geochemicznej
Geochemia ska magmowych 1 KubaM
1 Geochemia analityczna

więcej podobnych podstron