A lemeztektonika elmélete

Átírás

1 (Tanulságos tudománytörténeti sztori!) A lemeztektonika elmélete XIX. században statikus Föld kép alig változó földfelszín nehezen magyarázhatók a geológia nagy-jelenségei 1912 Wegener elmélete: a világrészek keletkése és vándorlása bizonyítékai: 1. partvonalak egyezése pl. Afrika-Dél-Amerika (Tk. ábra) ( Véletlen? ) 2. éghajlati változások éghajlatjelző üledékek: pl. szén az Antarktiszon, Grönlandon, moréna-tillit Afrika közepén ( A Föld billent ki? ) 3. őslénytani és földtani hasonlóságok Gondwana rétegek és a 2-300m éves szárazföldi fauna egyezése (Időnként szárazföldi hidak?) 4. eljegesedés m éve a Gondwana kontinensein Afrikában az Eq-ig, Indiában, Dél-Amerikában és Ausztráliában a jég Afrikát kivéve az óceán felől jött lehetetlen!!! ( De ha összetoljuk őket és Dél-Afrikát helyezzük a Déli-sarkra ) elutasítják mert nem tudja hogyan + nem szakmabeli!!! sőt nevetségessé teszik, elképzelhetetlen hülyeség, stb. XX. sz. közepétől új ismeretek zömmel a tengerfenékről: 1. óceánaljzat domborzata - hátságok és árkok (Tk. ábra) 2. hátságtól távolodva vastagodó üledék az óceánok alján 3. vastag sóüledékek a Földközi-tenger mélyén, de az óceán peremén is! 4. óceánfenék szimmetrikusan sávos mágnesezettsége 5. óceánfenék fiatal kora - max.200, átlag 60, hátságokon 1-2 millió év 6. tengeri árkoknál mély földrengéses sáv ferdén Benioff-öv (Tk. 38.o. ábra) 7. hasadékrendszer és vulkanizmus az óceáni hátságok közepén 8. paleomágneses pólusok kontinensenként eltérő vándorlása lehetetlen a kontinensek vándorolnak Wegenernek igaza volt!!! Hogyan? Gondolj merészet! 1962 Hess zseniális ötlete Óceánaljzat szétcsúszása : (Tk. 37.o. fent) központi hasadékba magma nyomul fel folyamatosan keletkező óceáni litoszféra az óceán tágul tolja a kontinenst De ha itt növekszik, valahol csökkennie kell! Benioff-öveknél betolódik a litoszféra (szubdukció) beolvadás Mindezek alapján forradalom a geológiában Földünk felszíne dinamikus és rendkívül változékony születő, fejlődő és elpusztuló óceánokkal passzívan sodródó és gyarapodó kontinensekkel

2 A lemeztektonika gyakorlata Nem a kontinensek vándorolnak hanem az egész litoszféra mozog! Merev litoszféra 7 nagy és kb. 20 kisebb darabban kőzetlemezek alattuk a képlékeny asztenoszféra magma-áramlásokkal mozgatják a litoszféra lemezeit (Fontosabb lemezek és mozgásirányaik Atlasz 126.o./2) Milyen gyors a mozgás? Atlanti-óceán ~80m év alatt ~4000km szélesre 5cm/év nagy pontosságú mérések távolodás ma is + mozgások mindenütt sebesség: kontinensek esetén évi pár cm néhány kisebb óceáni lemeznél évi 10-20cm Lemezbelsőkben nem érezzük, lemez határoknál igen! Típusok és következményeik: 1. Távolodó lemezhatárok: A. szárazföldi rift-árok széthasadó kontinens tektonikus tólánc és bazaltplatók (pl. Kelet-afrikai-árok Etióp-magasföld) B. óceáni hátságok központi hasadékvölgye felnyomuló magma vulkánok (jórészt tenger alatt) + rengések keletkező óceáni kéreg táguló óceánok pl. Atlanti- és Indiai-óceán (Vörös-tengerből is lesz!) 2. Közeledő ütköző lemezhatárok: A. mélytengeri árkok betolódás (szubdukció) súrlódó lemezek erős földrengések cunamik beolvadó lemez magmás tevékenység óceáni üledék gyűrődik árokkal // hegység közeledő kontinenspartok pusztuló óceán pl. Csendes-óceán // Pacifikus-hegységrendszer (Földközi-tenger is az volt!) B. gyűrt lánchegységek kontinensek ütközése: az óceáni kőzetlemez elfogyott bezáródás közeledés lelassul, de földrengések üledékanyagból felgyűrt hegység mélységi gránitképződés kivastagodó kéreg kontinenseket növeli pl. Eurázsiai-hegységrendszer 3. Elcsúszó lemezhatárok: aktív törésvonalak súrlódás miatt nagy földrengések pl. Szt. András-vonal (Kalifornia), É-Anatólia (Törökország)

3 Vulkánok a pokol bugyrai Híres vulkánkitörések: i.e Thíra/Santorini Kréta-Mükéné vége i.sz. 79 Vezúv Pompei, Herculaneum (Plinius írja le) 1773 Laki Izland fele pusztul (+gyenge nyarak Európában francia forradalom?) 1815 Tambora 70km 3 anyag a levegőbe (200 éve a legnagyobb) 1883 Krakatau 18km 3 tefra + szökőár 40e halott + leghangosabb 1905 Pelé pici, mégis 30e halott (csak 2 túlélő jobb mint Hirosima) 1912 Katmai mint Pelé, de ártufa 120 km-re! 1980 St.Helens oldalrobbanás 65 halott, pedig jelezték, 600km 2 letarolva 1984 Ruiz iszapár (lahar) 45km-re 25e halott Armero városban 1986 Pinatubo 20km 3 hamu 40km magasba klímaváltozás -0,5 C Napjainkban: 1996 Sufriere, 98 Izland (jökull-hlaup), Etna, 2006 Merapi 2010 Eyafjalla káosz a légiforgalomban (korábbi repülőkatasztrófa miatt tilalom) Kockázatok és mellékhatások: gázok gyorsan, szilánkok lassan, savas közeg hosszú távon ölnek kihalások 70e éve majdnem kipusztultunk a Toba-vulkán miatt éghajlatváltozás ma kb. 1mrd ember él vulkánok tőszomszédságában pl. Mexikóváros, Tokió, Manila, Jakarta, Seattle, La Paz, Quito, Santiago, stb. termékeny talaj, ásványkincsek, stb. miatt megéri (?), már előre-jelezhető a kitörés Vulkánzónák: 2 nagy 80ekm hosszú övezet + 4 kisebb zóna + forró pontok A. Óceáni hátságok vulkánjai: (Laki, Hekla, Surtsey, Eyafjalla, Ascension) asztenoszférából alacsony SiO 2 és gáztartalmú, magas hőmérsékletű, híg, kötélfonatos, bazaltláva kiömlése, szökőkutak, lávafolyók pajzsvulkánok óceáni hasadékokban a víz alatt gyors kérgeződés párnalávák B. Pacifikus-tűzgyűrű: (Fuji, Pinatubo, Katmai, Szt.Helens, Popocatapetl, Cotopaxi) beolvadó lemezből magas SiO 2 és gáztartalmú sűrű láva robbanásos vagy vegyes működéssel tufa és kevés sűrű láva meredek rétegvulkánok, dagadókúpok a. Kelet-Afrikai-árok: (Kilimadzsáró, Meru, Ngorongoro) óceáni hátságokhoz hasonló híg bazalt kiömlése pajzsvulkánok vastag kéreg miatt spec. tulajdonságok (fekete/fehér láva/400 fokon) b. Szunda-szigetek: (Tambora, Krakatau, Merapi, Toba) Pacifikushoz hasonló, de óriási robbanásos kitörések rengeteg törmelék a magas-légkörbe c. Kis-Antillák: (Mt. Pelée, Soufriere) spec. kicsi izzófelhő kitörések d. Földközi-tenger: (Vezúv, Etna, Stromboli + 4e éve Thíra + 1m éve Kárpátok) kialvó terület, közepes SiO 2 és gáztartalmú, hőmérsékletű láva vegyes működésű egyedi vulkánok + Forró pontok: (Hawaii, Mauritius, Réunion, Kamerun, Yellowstone) a köpenyben gomolyáramlatok hátságokhoz hasonló vulkánok forró pont helye változik egyik végén aktív sziget-lánc

4 Magmás tevékenység Magma: izzó kőzetolvadék keletkezése nagy mélységben magmakamra feszítőereje révén felfelé nyomul magmás tevékenység kihűlésekor megszilárdul magmás kőzetek Szintjei: mélységi magmatizmus: több km mélységben, lassan megszilárdul, nagy méretű benyomulások: gránitbatolit, tömzs kőzetek: gránit, diorit, gabbró felszíni magmatizmus: felszínre jut a magma láva vagy tufa/tefra (Tk. 40.o.) kürtő, vulkán, kráter, parazitakráter kalderaképződés kiürülő magmakamrába beszakad a hegy vulkánformák: lávaplató, pajzs-, réteg-(sztrato-)vulkán, dagadókúp, tufamező kőzetek: bazalt, andezit, riolit, tufák Vulkáni működés anyagai (tefra): láva: folyékonyság változó (SiO 2 tartalom) párna, fonatos, tömbös-láva gáz: vízgőz, CO 2, SH 2, SO 2 kénes kiválások, savas esőzések SO 2 a magas légkörbe jutva évszázadokig albedo növelés klímaváltozás szilárd: kirobbanó gáz hatására kirepülő szilárd törmelék bomba, horzsakő, lapilli, homok, por tufák, tefra vegyes: izzófelhő: forró kőzet a belőle kiszabaduló gáz légpárnáján nagy sebességgel legveszélyesebb (nagy pusztító-képesség + messzire eljuthat) ártufa-mező iszaplavina (lahar): a kitörés pora és vízgőze vagy megolvasztott hó és jég Vulkánok működését a magma összetétele határozza meg típusai: A. kiömléses: alacsony SiO 2 és gáztartalom hígfolyós bazaltláva csendes kitörés, főleg lávafolyással B. robbanásos: magas SiO 2 és gáztartalom sűrű tésztaszerű riolitláva kürtőben megszilárdul gáznyomástól hirtelen kirobban törmelékszórás C. vegyes: közepes SiO 2 és gáztartalom átmeneti andezitláva törmelékszórás majd lávaömlés kitörés mérete kiszórt anyag mennyisége 8 fokozatú skála (VEI) 2000 óta 15 db 4-es kitörés 0,1-1km 3 tefra XX.sz-ban 10 db 5-ös 1-10km 3 (Szt. Helens, El Chicón, Hudson) XX.sz.-ban 2 db. 6. >10km 3 tefra (Katmai, Pinatubo) történelmi kitörések 2 db. 7. >100km 3 (Tambora, Thíra) töri előtt 100e év 2db 8. >1000km 3 globális szupervulkánok (Taupo, Toba) földtöri 100m év 10 db bazaltplató > 1m km 3 Vulkáni utóműködés: kitörés után további gyenge anyagszolgáltatás fumarola - H 2 O, szolfatáre - SO 2 -SH, mofetta - CO 2 gázok spec. gejzír (szökő-hévforrás), iszapvulkán savanyúvíz (10m év múlva is)

5 Földrengések Földrengések: a legpusztítóbb természeti jelenség, alattomos nem lehet rá felkészülni, csak előre védekezni Nagy történelmi rengések: (áldozatok száma ezerben és ok) i.e.1180 Jerikó, i.e.464 Spárta, Savaria 1556 Kína (550 - Sárga-f), 1730 Osaka (150) 1755 Lisszabon (cunami) 1905 San Francisco (80), 08 Messina (80), 20 Gansu (200), 23 Tokió (250) 76 Tangsan (3-700?! - panelváros), 88 Leninakan (55) 95 Kobe (500mrd$), 99 Izmit (20e), 2004 Bám (70e - agyagváros) Szumátra (cunami 350e) Honshu (cunami 25e + Fukushima, pedig legfelkészültebb) Mao közepesen aktív: balkáni Vardar-törés végén (Skopje) évtizedenként károk i.sz. 455 Savaria, 1763 Komárom, 04 Gölle, 56 Dunaharaszti, 85 Berhida, 89 Zalabér Keletkezése: a rideg szilárd kéregben feszültségek halmozódnak E felszabadulásakor hirtelen nagy elmozdulások centrumból hullámok formájában terjed Fogalmak: rengésfészek / hipocentrum: a rengés kipattanásának helye rengésközpont / epicentrum: a fészek földfelszíni helye fészekmélység: a rengés fészkének mélysége Rengéshullámok típusai: (Tk. ábrák) térhullámok: primer (longitudinális) - nyomás szekunder (transzverzális) - nyíró nagy frekvencia, kis amplitúdó gyors, de nem pusztít felületi hullámok: térhullámokból a felszínen Raleigh mint a tengervíz Love csak vízszintesen kis frekvencia, nagy amplitúdó lassabban terjed, de ez pusztít Fokozatai: Mercalli-skála (MSK): tapasztalati pusztítás mértéke 12 fokozattal Richter-skála (magnitúdó): rengés energiája logaritmikus skálán 1 fok 30 E évente kb. ~300e rengés, 3e okoz károkat (4M), 30 nagyerejű (6M), 1-3 katasztrofális (7-8M), 0,1 totális (9M) Védekezés: előrejelzés bizonytalan, spec. építkezés drága vasbetonszerkezet lengéscsillapítóval, rugalmas alapozással (Tarics Sándor) Földrajzi elterjedésük: lemezhatároknál, mint vulkanizmus 80% a Pacifikus-hgr., 15% Eurásziai, 4% óceáni hátságok kísérő jelenségek: moraj, fény, vízfeltörés + tenger alatti nagy rengéseknél cunami sekély partokon pusztít

6 Hegységképződés folyamata Geológia alapfolyamata kb. fél mrd. évig tart Szakaszai: 0. üledékgyűjtés (geoszinklinálisokban): előkészítő szakasz óceáni medencék - mélytengeri árkok sok üledéket fogadnak be 1. Tektogenezis: hegységi szerkezet születése ütköző kőzetlemez-határokon szubdukció üledékgyűrés + magmás tevékenység + metamorfózis ütköző lemezfajták alapján 3 típus: A. új-guineai típus: óceáni-óceáni magmás tevékenység a fő, üledékgyűrés csekély vulkáni szigetív // betolódás helyén mély óceáni árok B. kordillera típus: óceáni-szárazföldi üledékgyűrés és magmás tevékenység is (50/50) kontinensszegélyen // üledékes és vulkáni hegyláncok (kordillerák) part előtt // óceáni árok C. alpi típus: kontinens-kontinens hatalmas üledékgyűrés, takaróredő képződéssel magmás tevékenység a mélyben + nagy kőzettömegek átalakulása hatalmas üledékes és kristályos hegyláncok mellette süllyedő alföldek átmenet a típusok közt: odaérhet a kontinens A. B. C. lehet 2. Orogenezis: hegység születése, kivastagodó kéreg kiemelkedés külső erők lepusztítása hegységi formakincs kialakulása fiatal lánchegységek (kiemelkedés lepusztulás szakaszos teraszfelszínek, hegységszintek) 4. Rögösödés: újabb mozgások, de gyűrődni már nem tud töredezés-rögösödés újra-kiemelkedés idősebb röghegységek 5. Teljes lepusztulás félmilliárd év után 10-20km ősmasszívumok stabil kontinentális kéreg csak gyenge függőleges mozgásokat végez üledékek táblásan rakódhatnak rá táblás vidékek Ciklusok: a kristályos kőzetek képződése alapján hegységképződési időszakok azonos időszakban képződött hegységek hegységrendszerek a Földön eddig (7-)9 hegységképződési ciklus: 1-5. ősmasszívumok 6-7. kaledon és variszkuszi röghegységek 8-9. alpi-pacifikus lánchegységek

7 Kéregszerkezetek Tartós erőhatások a kéregben több millió év alatt jelentős elmozdulások rideg kőzet sík mentén törik törésrendszerek képlékeny üledék gyűrődik gyűrt szerkezetek Törés, vetődés: sík mentén a kőzet eltörik és elmozdul a felszínen törésvonal rög: törésrendszerek a kőzettömegeket rögökre darabolják lépcsők, árok, sasbérc rögös táj, idős hegységek pl. Mao aljzata, Európai-középhg-ek, Belső-Ázsiai-hegységek, Appalache ősföldeken is gyakori Angara-m., Africida-rögök, Brazil-, Guyanai-hv. Gyűrődés: redő redőteknő (szinklinális) és redőboltozat (antiklinális), lehet: szimmetrikus erőknél álló, asszimetrikusnál ferde és fekvő redő erős egyirányú erőhatásra (bulldózer-hatás) idős rétegek fiatalokra is rácsúszhatnak áttolt takaróredő fiatal hegységekben gyakori erősen gyűrt rétegek, több 10 km-es rátolódások, többszörös takarórendszerek pl. Alpok, Kárpátok, Zagrosz-hg, Himalája Kontinensszerkezet kontinensfejlődés: szerkezeti nagyformák: ősmasszívum, röghegység, lánchegység + üledékes táblák, medencék Ősmasszívumok: a kontinensek 600m évnél idősebb részei gránit és gneisz a felszínen fedetlen pajzsok egy részükön táblás üledékfedő fedett táblás vidékek változatos felszín, nehézfémek érceiben gazdagok, az üledékben más is Laurázsia: Balti-pajzs, Gondwana: Brazil-pajzs Röghegységek: ősföldekhez 3-600m év között gyűrődött két hegységrendszer gránit és átalakult kőzetek lépcsős felszín, nehéz és színesfémek is + előtérben: szén Kaledon-hgr. és Variszkuszi-hgr.: Skandináv- / Urál-hg. Lánchegységek: utolsó 100m évben gyűrődött két hegységrendszer főleg üledékes és vulkáni + átalakult kőzetekből, kevés gránit párhuzamos, éles gerincű, magas láncok, hosszanti völgyekkel színesfémek ércei, fiatal szenek, völgyekben szénhidrogének Eurázsiai-hgr. / Pacifikus-hgr.: Alpok / Andok Üledékes táblák, medencék: lesüllyedt medencék üledékekkel kitöltve ma is süllyedőket a folyók feltöltik tökéletes síkság alföldek: Alföld megállt a süllyedés lepusztító erők tökéletlen síkság, dombság: Dunántúli-d. ásványkincsük az üledékben felgyűlt szénhidrogének, hévíz

8 ++******************************************************************* Kontinensszerkezet kontinensfejlődés Szerkezeti formák: ősmasszívum, rög-, lánchegység, üledékes medencék (keletkezése, fő kőzeteik, ásványkincseik, felszínük, egyéb jelentőségük) Ősmasszívumok: a kontinensek 600m évnél idősebb részei gránit és gneisz, egy részük táblás üledékfedővel változatos felszín, nehézfémek érceiben gazdagok, az üledékben más is Balti-, Kanadai-, Africida-, Ausztrál-masszívum, Brazil-, Guyanai-, Dél-Kínai-hegyvidék, Közép-Szibériai-, Dekkán-fennsík Röghegységek: ősföldekhez 3-600m év között gyűrődött két hegységrendszer gránit és átalakult kőzetek lépcsős felszín, nehéz és színesfémek is + előtérben: szén Kaledon-hr.: Skandináv-, Skót-felföld, Pennine, É-Appalache Variszkuszi-hr.: Francia-, Német-, Cseh-, Lengyel-középhg, Ural, D-Appaleche, Tien-san, Altáj, Fok-, Nagy-Vízválasztó-hg. lánchegységek: utolsó 100m évben gyűrődött két hegységrendszer főleg üledékes és vulkáni + átalakult kőzetekből, kevés gránit párhuzamos, éles gerincű, magas láncok, hosszanti völgyekkel színesfémek ércei, fiatal szenek, völgyekben szénhidrogének Eurázsiai-hr.: Alpok, Kárpátok, Dinaridák, Pireneusok, Appeninek, Balkán, Atlasz, Toros, Kaukázus, Zagrosz, Hindukus, Pamír, Himalája Pacifikus-hr.: Andok, Sziklás-, Parti-hg, Verhojanszki-hg, Japán, Fülöp-szk. üledékes táblák, medencék: lesüllyedt medencék üledékekkel kitöltve ma is süllyedőket a folyók feltöltik tökéletes síkság alföldek: Alföld, Pó-, Román-, Ny-Szibériai-, Kínai-, Hindusztáni-, Mississippi- Amazonas-a. megállt a süllyedés lepusztító erők tökéletlen síksággá, dombsággá alakítják: Dunántúli-dombság, Erdélyi-medence, Cseh-medence, Kelet-Európai-síkság, Préri ásványkincsük az üledékben felgyűlt szénhidrogének, hévíz