Z perspektywy przestrzeni kosmicznej powierzchnia Ziemi wydaje się gładka, lecz w rzeczywistości tak nie jest, pokrywają ją wzgórza i doliny, góry i wąwozy. Wszelkie procesy geologiczne, czyli zjawiska lub zespoły zjawisk wywołujące na jej powierzchni lub w jej wnętrzu przeobrażenia fizyczne lub chemiczne sprawiają że się ciągle zmienia. Dzielą się one na procesy endogeniczne i egzogeniczne.

Procesy endogeniczne:

• Wulkanizm - jest to proces związany z wydobywaniem się lawy i innych materiałów z głębi skorupy ziemskiej. Związany głównie z przemieszczaniem się magmy z głębokich warstw Ziemi ku jej powierzchni. Kresem tej wędrówki jest erupcja, czyli wylew lawy lub wybuchy gazów wynoszących fragmenty ciekłej lawy i rozkruszone skały. W miejscu erupcji powstają góry wulkaniczne. Mogą one powstawać zarówno na powierzchni jak i na dnie oceanów.

• Metamorfizm - nazywamy tak zjawisko prowadzące do zmiany struktury, składu chemicznego i mineralnego istotnego elementu powierzchniowej warstwy skorupy ziemskiej- skał.

• Plutonizm - proces geologiczny polegający na podziemnym tworzeniu i przemieszczaniu się magmy i jej zastyganiu tuż pod skorupą ziemska i jej górnym płaszczem.

• Diastrofizm - zespół procesów takich jak orogeneza (ruchy górotwórcze), epejrogeneza (ruchy lądotwórcze; ruchy te przebiegają spokojnie, dla nas niezauważalnie, powoli podnoszące lub obniżające znaczne obszary lądów), trzęsienie ziemi powodujących deformację skorupy ziemskiej w jej geologicznej ewolucji.

Procesy egzogeniczne:

• Wietrzenie - rozpad mechaniczny i rozkład chemiczny skał w skutek działania energii słonecznej, powietrza, wody, organizmów. Zmiany fizyczne spowodowane są głównie zmianami temperatury a chemiczne procesami rozpuszczania, hydratacji, hydrolizy, utleniania. Wietrzenie powoduje powstawanie gleby, także swoistych form skalnych.

• Denudacja - zespół niszczących procesów geologicznych powodujących wyrównywanie i stopniowe obniżanie powierzchni Ziemi.

• Erozja - mechaniczne niszczenie (żłobienie) powierzchni ziemi przez czynniki zewnętrzne połączone z usuwaniem produktów niszczenia. Czynnikiem erozyjnym może być: woda płynąca (e.rzeczna), wiatr (eolityczna), lodowce(lodowcowa), woda morska (falowanie pływy i prądy przybrzeżne)

• Akumulacja - nagromadzenie się osadów.

• Depozycja - zespól procesów fizycznych i chemicznych prowadzących do przemiany luźnego osadu w litą skałę np. odwodnienie koloidów, cementacja, rekrystalizacja, kompakcja osadu.

• Diageneza - przemiana luźnych osadów w spoista skałę.

W ciągu długiego czasu rozwoju skorupy ziemskiej wzajemne oddziaływanie tych procesów doprowadziło do dzisiejszego rozmieszczenia lądów i oceanów oraz ukształtowało powierzchnię kontynentów i dno oceaniczne.

Na zmianę ukształtowania powierzchni mają tez wpływ ruchy płyt tektonicznych (największa jednostka podziału litosfery), graniczą one ze sobą obszarami o wzmożonej sejsmiczności. Dzielą się one na płyty kontynentalne i oceaniczne. Tektoniczne ruchy są wywoływane przez procesy zachodzące we wnętrzu Ziemi, powodują powstawanie deformacji tektonicznych. Ze względu na szybkość ich przebiegu wyróżnia się: powolne (dla nas niewyczuwalne), pionowe (wznoszące- ruchy górotwórcze) oraz ruchy jednocześnie skierowane poziomo i pionowo. Ruchy płyt litosfery przyczyniają się również do powstawania rowów oceanicznych.. Jednym ze skutków ruchów tektonicznych Ziemi jest przemieszczanie się kontynentów. Płyty pływają w plastycznym płaszczu ziemi, powoli, lecz stale, trącają się wzajemnie, przez co wzdłuż ich krawędzi powstają silne naprężenia. W końcu stają się one tak duże, że płyta ugina się i powstaje wstrząs- następuje trzęsienie ziemi, drugi skutek ruchów tektonicznych. Kolejnym oczywistym dowodem istnienia potężnych sił tektonicznych są wybuchy wulkanów. Kolizja jednej z płyt skorupy ziemskiej z drugą kruszy skały i pozwala magmie wydostawać się z wnętrza ziemi na powierzchnię. W miejscu wyjścia magmy tworzy się wulkan. Wulkany dzielimy na lawowe, eksplozywne i mieszane.

Formy ukształtowania terenu:

• Wyżyny - obszary wzniesione powyżej 200m.n.p.m. Największą powierzchniowo jest wyżyna Mongolska zaś najwyżej wzniesioną jest Tybet.

• Niziny -są to obszary równinne położone do wysokości 200m.n.p.m

• Góry - są to najwyższe wzniesienia o dużych różnicach w wysokościach względnych. Dzielą się na góry: niskie, średnie i wysokie. Zaś pod względem budowy na: zrębowe, fałdowe i pochodzenia wulkanicznego.

• Kotliny - są to niezbyt mocno wydłużone, rozległe, wklęsłe formy terenu z każdej strony otoczone wzniesieniami.

• Przylądki - są to części lądu (wybrzeża) najdalej wysunięte w stronę wody.

• Przesmyki - są to wąskie pasy lądu, które łączą oddzielone od siebie dwa większe obszary lądowe, dzieląc dwa morza lub oceany.

• Depresje - są to obszary położone poniżej poziomu morza. Najgłębsza depresją jest Rów Jordanu z Morzem Czarnym zaś najbardziej rozległą są tereny położone wokół Morza Kaspijskiego.

• Kryptodepresje - są to obszary depresyjne pokryte wodą. Najgłębsza kryptodepresja to Jezioro Bajkał.

• Szelfy - przybrzeżne fragmenty lądu łagodnie opadające do głębokości 200 m, pokryte wodą.

• Stoki kontynentalne - fragmenty dna oceanicznego zbudowane z tych samych skał co ląd, ograniczone z jednej strony szelfem a z drugiej basenem oceanicznym.

• Baseny oceaniczne - nieckowate zagłębienia dna oceanicznego, na głębokości 2500-6000 m.

• Grzbiety oceaniczne - najwyższe wzniesienia dna oceanicznego dochodzące do 3 tys.m

• Rowy oceaniczne - obniżenia dna oceanu, podłużne, wąskie, głębokie, o stromych zboczach i płaskim dnie, występujące przeważnie na skraju płyty oceanicznej w sąsiedztwie łańcuchów wysp wulkanicznych lub górzystych brzegów kontynentalnych. Największym rowem oceanicznym jest Rów Mariański (11034 m).

BUDOWA GEOLOGICZNA ZIEMI

Geologia jest to nauka zajmująca się badaniem budowy, właściwości, historii Ziemi oraz procesami zachodzącymi na jej powierzchni i w jej wnętrzu dzięki którym ulega ona ciągłym przeobrażeniom. Geofizyk jest to badacz, który zajmuje się tylko i wyłącznie badaniem budowy wnętrza ziemi.

Trochę historii:

• Najbardziej zewnętrzna powłoka ziemi zwana skorupą ziemską ulegała przeobrażeniom na przestrzeni stuleci. W archaiku tworzyła ją cienka powłoka lawy, której temperatura sięgała 100°C. Ta powłoka pękającej lawy dała początek skałom metamorficznym i magmowym a potem osadowym. Na jej powierzchni występowały nieustanne wybuchy wulkanów i procesy górotwórcze.

• W proteozoiku nasiliły się procesy sedymentacji, które przyczyniły się do powstania skał osadowych. Skorupa ziemska stawała się coraz stabilniejsza i grubsza. Orogenezy, które miały miejsce w tym okresie spowodowały zmianę powstałych utworów osadowych i wulkanicznych.

• W paleozoiku powstały liczne skały osadowe zawierające skamieniałości roślin i zwierząt. Na zróżnicowanie skał istotny wpływ miały zmiany zasięgu wód i lądów a także zmiany klimatyczne. W tej erze miały miejsce silne ruchy górotwórcze (ruchy kaledońskie i hercyńskie) i zjawiska wulkaniczne. Ruchy górotwórcze spowodowały zniszczenie Gór Skandynawskich, Sudetów i Gór Świętokrzyskich. W Polsce w tym okresie powstały pokłady soli kamiennej natomiast wybuchy wulkanów doprowadziły do powstania grubych skał wulkanicznych budujących m.in. Góry Wałbrzyskie czy Kamienne w Sudetach. Klimat podobny do równikowego (gorący i wilgotny) panujący na całej ziemi spowodował powstanie złóż węgla kamiennego.

• W mezozoiku superkontynent rozpadł się (w wyniku intensywnych ruchów płyt tektonicznych) na obszary posiadające tylko skorupę kontynentalną lub skorupę oceaniczną. Rozpoczęło się również formowanie oceanów. W kredzie dochodzi do wypiętrzenia się Tatr i Pienin. Na terenie Opolszczyzny i w Sudetach w płytkich morzach oddzielonych wyspą osadzają się grube seria piaszczyste i margliste. Pod koniec okresu kredy na terenie Polski wynurza się niecka łódzka i mazowiecko – lubelska. Europa charakteryzuje się w kredzie słabą działalnością wulkaniczną.

• W kenozoiku miało miejsce wyniesienie Gór Skalistych i Sierra Nevada. Skały osadowe powstałe w tej epoce zawierają bogate i bardzo liczne skamieniałości w postaci szczątków twardych. Miało też miejsce zjawisko bioturbacji. Jest to działalność organizmów żyjących na dnie zbiorników wodnych takich jak żerowanie, pełzanie czy rozkopywanie, które spowodowało zaburzenie pierwotnej struktury osadu.

Ziemia zbudowana jest warstwowo, o czym świadczy odbijanie i załamywanie fal sejsmicznych na pewnych głębokościach.

Litosfera jest to zewnętrzna sztywna warstwa kuli ziemskiej (zalicza się do niej skorupę ziemską i górną część płaszcza) sięgająca od 80 do 150 km w głąb naszej planety. Można ją podzielić na płyty, które są wyznaczane przez systemy grzbietów i rowów oceanicznych. Płyty te cały czas się zderzają, rozsuwają, poruszają.

Miejsca, po których się po sobie przesuwają nazywamy strefami subdukcji. Wyróżniono następujące płyty:

• Płyta afrykańska

• Płyta pacyficzna

• Płyta karaibska

• Płyta antarktyczna

• Płyta arabska

• Płyta Nazca

• Płyta indoaustralijska

• Płyta filipińska

• Płyta euroazjatycka

Ziemia dzieli się na 3 strefy:

• skorupę ziemską

• płaszcz (górny i dolny)

• jądro (zewnętrzne i wewnętrzne).

1. Skorupa ziemska - jest to najbardziej zewnętrzna powłoka kuli ziemskiej otoczona przez hydrosferę (wody podziemne, powierzchniowe wraz z rzekami, jeziorami, lodowcami, morzami i oceanami, a także parą wodną w powietrzu) i atmosferę (powłokę gazową). Stanowi sztywny, niejednorodny twór, którego struktura jest zależna od obecności i sposobu wykształcenia trzech głównych warstw występujących w profilu pionowym: warstwy osadowej, warstwy granitowej i warstwy bazaltowej. Warstwa osadowa zbudowana jest przede wszystkim ze skał osadowych (np. wapieni, piasków żwirów) i luźnych osadów podlegających procesom diagenezy. Warstwa ta ma grubość do kilku kilometrów. Kolejną warstwą jest warstwa granitowa. Jest ona zbudowana głównie ze skał metamorficznych (np. gnejsów, łupków krystalicznych, kwarcytów, marmurów czy fyllitów) i granitowych może ona sięgać kilkunastu km w głąb ziemi. Trzecia warstwa to warstwa bazaltowa. Zbudowana jest ze skał typu: bazalt, gabro. Ma ona ok. 1-2 km grubości. W skorupę ziemskiej znajdziemy takie minerały jak np. złoto srebro, platynę, węgiel, siarkę i związki chemiczne np.sylwin, kwarc, anhydryt, hematyt, blendę cynkową.

Skorupa ziemska:
1. Ocean
2. Dno basenu
3. Ryft
4. Grzbiet śródoceaniczny
5. Rów oceaniczny
6. Szelf
7. Stok kontynentalny
8. Skorupa oceaniczna
9. Skorupa kontynentalna
10. Nieciągłość Mohorovičicia
11. Warstwa skał osadowych
12. Warstwa bazaltowa
13. Warstwa granitowa
14. Płaszcz ziemski
15. Kierunek wsuwania się płyty oceanicznej pod kontynentalną
16. Linia, wzdłuż której następuje wzajemne przemieszczanie się płyt

Skorupa ziemska dzieli się na:

• skorupę kontynentalną,

• skorupę oceaniczną

• skorupę suboceaniczną (subkontynentalną)

Grubość skorupy ziemskiej wynosi ok. 5-12 km pod dnem oceanów, ok. 35-40 km pod platformami kontynentalnymi, dochodząc do 80 km pod niedawno wypiętrzonymi górami. Na obszarze Polski grubość skorupy ziemskiej oceniana jest na 27-47 km.

2. Drugą strefą jest płaszcz ziemski. Obejmuje on warstwę perydotytową, astenosferę i mezosferę. Średnia grubość warstwy perydotytowej na obszarach zajętych przez bloki kontynentalne wynosi ok. 80 km, pod oceanami ok. 50 km. Jest zbudowana z magmowej skały głębinowej. Astenosfera ma grubość od 100 do 400 km pod powierzchnią Ziemi. Materiał skalny w warstwie astenosfery jest częściowo stopiony. Mezosfera zaś leży na głębokości od ok. 350 km do ok. 2900 km pod astenosferą. Temperatura w tej warstwie to ok. 2000 st. C do ok. 3000 st. C.

3. Najgłębiej położoną warstwą jest jądro. Jest ono stopem metalicznym żelaza i niklu o znacznej gęstości. Jądro ma dużą przewodność elektryczną. Można wyznaczyć na podstawie badań rozchodzenia się fal sejsmicznych dwie jego strefy: jądro zewnętrzne i jądro wewnętrzne. Jądro zewnętrzne jest ciekłe lub gazowe, ma grubość 2080 km, temperaturę ok. 4000-5000°C. a jądro wewnętrzne, wykazujące sztywność ciała stałego, jego promień wynosi 1250 km, odznacza się ono dużą gęstością, wzrastającą wraz z głębokością (podobnie jak ciśnienie i temperatura).

Największy udział w budowie ziemi mają żelazo (44,8%) i tlen (24,4%). Dalsze miejsca zajmują: krzem (12,1 %), magnez (9,4%), nikiel (4,0%), siarka (1,4%), glin, wapń oraz pozostałe (1,7%).

Aby zbadać najbardziej powierzchniowa warstwę ziemi wykorzystuje się takie metody jak:

• Wiercenie mechaniczne wiertnicą Borros (wiertnica ta ma stosunkowo małe rozmiary, umożliwia wykonanie odwiertów na terenie trudno dostępnym, zasięg wiertnicy to 12 do 15 metrów (nawet do 20 m), wyposażona jest w młot hydrauliczny służący do rozkuwania utwardzeń nawierzchni w punktach wiercenia).

• Wiercenie za pomocą wiertnic spalinowych na trójnogu; umożliwia i również wykonanie wierceń na głębokość do 15metrów, służy głownie do rozpoznawania podłoża o słabych gruntach (piaszczystych, nawodnionych);

• Wiercenie świdrami ręcznymi

• Badanie zagęszczenia gruntu metodą Proctora

• Lekką płytą dynamiczną zmierzymy zagęszczenia gruntu.

• Za pomocą sond CPT i CPTU

Natomiast wnętrze ziemi badamy za pomocą:

• Badanie prędkości rozchodzenia się fal sejsmicznych (fale rozchodzą się wolniej w ośrodkach o małej gęstości a szybciej o dużej gęstości; Znając gęstość skał znajdujących się na powierzchni ziemi i bazując na prędkości rozchodzenia się fal możemy się dowiedzieć, jakie skały budują wnętrze ziemi)

• Analizy meteorytów (te ciała niebieskie powstały w tym samym czasie co ziemia, ich analiza pozwoli nam lepiej poznać budowę jądra ziemskiego)

• Robienie odwiertów (największy znajduje się na Półwyspie Kolskim w Rosji ma głębokość 13 km

• Wnętrze ziemi możemy również zbadać analizując skały wydostające się z wulkanu w czasie erupcji

• Badanie jaskiń; razem z głębinami oceanów stanowią okno, przez które można popatrzeć na wnętrze naszej planety; pierwsza opisana wyprawa naukowa do jaskini odbyła się około 3000 lat temu.

Mimo tylu metod ludzie poznali ziemie tylko do głębokości 13 km.

Badaniem składu lawy zajmuje się geochemik a zbiera je wulkanolog. Geolog kruszy zaschłą lawę po czym proszkuje i dokładnie rozpuszcza w kwasie. Następnie odparowuje się kwas.

Badanie składu chemicznego lamy mówi nam, jaki ona ma wiek i jakie jest pochodzenie skały, z jakiej jest zbudowana. Na przykład wysoka zawartość izotopu wapnia wskazuje na to że lawa pochodzi z dużych głębokości.

Bibliografia:

• www.geozone.pl

• www.wikipedia.pl

• www.sciaga.pl

• www.portalwiedzy.pl

• http://images.google.pl

• encyklopedia PWN

• http://www.geotest.pl/wiertnice

Autor opracowania:

Agnieszka Łuszcz