FÖLDTUDOMÁNYI BSC SZAKMAI TÖRZSANYAG SZERKEZETI FÖLDTAN Óraszám: 0+2 Kredit: 2 Tantárgyfelelős: Dr. Kozák Miklós egyetemi docens DE TEK TTK Ásvány- és Földtani Tanszék Debrecen, 2005 1
A tantárgy megnevezése: Szerkezeti földtan A tantárgy felelőse: Dr. Kozák Miklós egyetemi docens Heti óraszám: 0+2+0 Kredit értéke: 2 A számonkérés módja: gyakorlati jegy A tantárgyoktatásának célja: A hallgató számára olyan korszerű dinamikus szemlélet kialakítása, amely lehetővé teszi a szüntelenül változó, bonyolult földi anyag és kéregfejlődési rendszerben az eligazodást, a jelenségek nagyságrendekbe rendeződését, az általános és lokális jelentőségű folyamatok megkülönböztetését és felismerését. A tárgy keretbe kívánja ágyazni mindazokat az ásvány-kőzettani nyersanyag képződési kontinens fejlődési történeti és regionális földtani ismereteket, amelyeknek kiindulási alapjául szolgál. A tantárgy tematikája: Az előadások során a hallgató megismerkedik a Föld-típusú bolygók kialakulásával, fontosabb szerkezetföldtani, geofizikai, adottságaival, különös tekintettel a Földre, mint alapmodellre. Megismeri a földi litoszféra anyagi és szerkezeti felépítését, tagolódását, makro, mezo és mikro egységeit, mechanikai karakterét. Megismeri az anyag igénybevételének lehetséges formáit, deformációit, tönkremeneteleit, a feszültségmező fogalmát. Az endogén dinamikai geológiai mozgásfolyamatok során bekövetkező kéregfejlődési alapjelenségek típusait (törések, gyűrődések), a litoszféra lemezek fejlődési állomásait (riftogenezis, tektogenezi, orogenezis, tönkösödés, kratonizáció) és ezek térbeli, időbeli alakulását, a földi lemeztektonikai szintézis alapjait. Vázlatos áttekintést nyernek a Föld szerkezeti régióinak adottságairól, a kőzetciklus, a szerkezetfejlődés és a nyersanyag koncentrálódás genetikai kapcsolatairól,. Az órák keretében kerül sor a különböző léptékű szerkezetföldtani térképek megismerésére, a Föld, valamint az Alpi-Kárpáti rendszer vázlatos tektonikai bemutatására. A hallgatók megismerik a tektonikai jelenségek felismerésének lehetőségeit különböző léptékekben, ezek kapcsolatát a regionális földtani, kőzettani és a kapcsolódó morfológiai adottságokkal. Elsajátítják az alapvető mérési technikákat, a tektonikai szelvényszerkesztés, csillagdiagram készítés és gömbprojekciós adatfeldolgozás és értelmezés korszerű módszereit. Ajánlott szakirodalom: Báldi Tamás: Elemző (általános) földtan kari jegyzet ELTE Budapest Condie, Kent C. (1976): Plate tectonics and crustal evolution Pergamon Press Inc. New York, Toronto, Oxford, Sydney, Braunschweig, Paris p. 287. Csontos László: Szerkezeti földtan kari jegyzet, ELTE Budapest Moores, Eldridge M. Fairbridge, Rhodes W. (ed) (1992):Encyclopedia of European and Asian regional geology Chapman & Hall London Suppe, John (1985): Principles of structural geology Prentice-Hall Inc. Englewood Cliffs, New Jersey p. 537. 2
A tantárgy részletes tematikája: SZEMINÁRIUM Elsajátítandó ismeretek 1. hét A tektonika fogalma, helye a földtani tudományok között, beágyazó és oknyomozó szerepe a földi fejlődési folyamatok rekonstrukciójában. A geotektonika, az általános tektonika, a történeti tektonika, a leíró tektonika, a kísérleti tektonika. A Föld típusú bolygók szerkezetfejlődésének hasonlóságai és különbségei. A differenciáció, az elemvándorlás szerepe az öves felépítés kialakulásában. 2. hét Földünk szerkezete és erőterei, megismerésük közvetlen és közvetett módjai (mélyfúrások, mélyművelésű bányák, barlangok, vulkáni kőzetek, zárványok, meteorit összetétele és becsapódásuk keltette rengéshullámok. A nehézségi erőtér és anomáliái (sűrűségeloszlás, precesszió). A földi mágneses tér. A természetes és mesterséges földrengések (szeizmológia, szeizmika) szerepe a szerkezetkutatásban. A rengéshullámok típusai, tulajdonságaik. Az öves felépítés határfelületei és az övek tulajdonságai (vastagság, sűrűség, hőmérséklet, nyomás, anyagi összetétel, halmazállapot). 3. hét A Föld endotermikus energiarendszere. Az izotópok (U, Th, K, stb.) hőbomlása. A konvekciós magmaáramok kialakulása, a hő lehetséges terjedési formái. A litoszféra részei, viselkedése, úszási jelenségei és kapcsolata az asztenoszférával. Köpenyzárványok (pl.: lherzolit) megjelenése magmás kőzetekben, mint a korai kristályosodás és egyensúly indikátorai. 4. hét Az ásványok és kőzetek mechanikai viselkedése. Az igénybevétel formái, az általuk okozott deformációk és hatásaik észlelése a kőzetekben. A nyomó-, húzó-, nyíró szilárdság, rugalmassági modulusz, Poisson tényező, egyéb szilárdságtani adottságok. A kőzettömbök szilárdsága és azok mérése. A földi feszültségterek kialakulásának okai és jellemzői, a deformációk és tönkrementelek megjelenésének nagyságrendjei. A feszültségkioldódás formái és kísérőjelenségei, földrengések hullámterjedés, tönkremenetelek, vulkáni működés, magmatizmus, tengerrengések. A globál-, mezo- és mikrotektonika, ezek vizsgálati lehetőségei 3
kozmikus és légifelvételek alapján, földtani térképezés, szelvényezés, mélyfúrások értékelése, geodéziailag szabatos szintezések által jelzett változások értékelése, fúrólyukak deformálódása, porózus és hasadékos kőzetek hézagtérfogat pulzációja, és egyéb lehetőségek felhasználása. 5. hét A vonalas és sík elemek térbeli jellemzői (csapás, dőlés, áldőlés). A mikrotektonikai mérések elve, technikája és a mérési eredmények ábrázolási lehetőségei. A geológuskompasz felépítése, használata. A csillagdiagram, mint a horizontális síkvetület értékelése és korrelációs lehetőségei a regionális, morfológiai adottságokkal. A gömbprojekciós ábrázolás, mint az erőhatások térbeliségének rekonstrukciós lehetősége. A geokronológia szerepe a szerkezetfejlődési rekonstrukcióban. 6. hét A földkéreg szerkezeti formaelemei. Gyűrődéses formák kialakulásának okai, jellemzői, az antiklinális és szinklinális szerkezetek elemei, nevezéktana. A gyűrt formák osztályozási rendszere A rétegek vastagsága alapján Szimmetrikus, aszimmetrikus redők Harmónikus, diszharmónikus redők A tengelysík helyzete alapján: Álló redő Ferde redő Átbuktatott redő Fekvő redő A redőszárnyak helyzete alapján: Chevron redő Koffer redő Legyező redő Összetett gyűrtformák: sziklinórium, antiklinórium A rétegek fiatalodása és idősödése a redőszárnyakban. Gyűrődéses formák orogén területeken és kratonizált kéregben. Nem tektonikus eredetű gyűrődéses formák: települt boltozat és teknő, duzzadásos jelenségek (anhidrit-gipsz átalakulás, szerpentinesedés), csuszamlásos jelenségek, terhelési redőzöttség, sótektonika. Sík elem képlékeny nyúlása, a budinásodás mechanizmusa, jellemzői, σ-klasztok kialakulása, nyírásjelző tulajdonsága. A palásság kialakulási mechanizmusa, típusai (töréses elválás, közönséges palásság, fóliáció, krenulációs palásság). Töréses szerkezeti elemek kialakulásának okai, jelenségei. Töréstípusok: litoklázisok, diaklázisok, paraklázisok. A vetők kialakulása, jellemzői, típusai (normál vető, reverz vető, jobbos vető, balos vető). Feltolódások, áttolódások, rátolódások, pikkelyes szerkezetek. Lépcsős vetődések és az általuk határolt formák (sasbérc és szerkezeti árok). 4
Takarós szerkezetek kialakulása, jellemzői, szerkezeti földtani jelentősége. Takarós szerkezetek az Alp-Kárpáti rendszerben A lemeztektonikai ismeretek alapjainak korai megszületése és mai korszerű bizonyítékai (kontinens illesztések, formációk folyamatossága, paleontológiai hasonlóságok és eltérések, paleomágneses vizsgálatok, óceánfenék kutatások, stb.) A litoszféra nagyszerkezeti egységei és ezek előfordulásai Földünkön (Eurázsiai lemez, Afrikai lemez, Észak-Amerikai és Dél- Amerikai lemezek, Indo-Ausztrál lemez, Pacifikus lemez, Antarktisz, Arab tábla, Fülöp lemez, Karib lemez, Cocos lemez). 7. hét A riftogenezis kialakulása, az óceáni kéreg korai szakaszának típuspéldái. A Kelet-Afrikai árok és a Vörös-tenger fejlődésének tanulságai. Az óceáni lemezek, mint elsődleges és megújuló kéregrészek képződése, fejlődése, mozgási mechanizmusai, felépítése. Az ofiolit szelvények kialakulása és öves differenciálódása, elsődleges és másodlagos jelenségei. A riftrendszer működése középóceáni hátságok vertikális és horizontális mozgásai, alaktana. A transzform és transzkurrens vetők kialakulása. Izland kitüntetett helyzete és közvetlenül tanulmányozható jelenségei. A forró folt vulkanizmus, az aktív forró foltok eloszlása, a vulkáni szigetsorok petrogenetikai, geokémiai és kronológiai vizsgálatából leszűrhető következtetések. Az óceáni medencék üledékképződése. 8. hét A vulkáni szigetívek kialakulása konvergens lemezszegélyeken. A fejlődés korai szakaszának és érett szakaszának sajátosságai, a vándorló ív vulkanizmus, az akkréciós prizmák képződésének mechanizmusa, a szubdukciós zónák mélytengeri árkainak eddig megismert jelenségei. A több szakaszú szubdukciós rendszerek fejlődésének eltérései, az ívelőtér és ívháttér szerepe, a másodlagos köpenyáramlások hatása. A szigetív fejlődés típuspéldái Földünkön. 9. hét A hegységképződés (orogenezis) lehetséges okai, folyamata, típusai, szakaszossága és kapcsolata a szubdukciós rendszerrel. Bezáródási övek, az obdukció és a szutúra fogalma. Az orogén magmatizmus, metamorfózis és üledékképződés sajátosságai és fejlődési irányai. A hegységképződés okozta egyensúlyi anomáliák és kiegyenlítődésük. Az izosztázia fogalma, okai és folyamata. 10. hét A gyűrthegységek lepusztulása, a tönkösödés menete, fázisai és következményei. A gyökérzónák feltáródása, a felszín lealacsonyodása és másodlagos folyamatai. Az egyensúlyi állapotba került, lepusztult orogén gyökérzónák kratonizációja. Az endogén folyamatok és a kőzetciklus kapcsolata. 5
A hegységképződés és kéregfejlődés történeti vonatkozásai. A nagy orogén ciklusok és ma is aktív képviselőik. 11. hét Az eurázsiai ekvatoriális és a cirkumpacifikus meridionális orogén főbb jellemzői, részei. A Csendes-óceán keleti és nyugati aktív peremének eltérései és ennek lehetséges magyarázata. Az Alp-Kárpáti hegységrendszer fő egységei, szerkezetfejlődésének vázlata, a regionális eltérések okai. 12. hét A Kárpát-medence szerkezeti keretei. A Pannon-medence aljzatának földtani felépítése, a nagyszerkezeti egységek lehatárolása, a legfontosabb szerkezeti vonalak elhelyezkedése és jellemzői. A Pannon-medence kialakulásának és fejlődésének fő állomásai, hasonlóságai és eltérései az ismert modellektől. Vitatható hipotézisek. 13. hét A szerkezeti földtan alkalmazása egyéb tudományterületeken. Az intenzív tektonofázisok és a magmatizmus. Az ősföldrajzi fácies környezetek kialakulásának és fejlődésének szerkezeti okai és behatároltsága. Tektonika, mint a morfogenetika meghatározó eleme: Mikrotektonikai jellemzők és völgyirány statisztika Szerkezeti formaelemek és a domborzat Töréses és törvegyűrt zónák kapcsolata a karsztos formaelemek (barlangok, töbrök, töbörsorok) orientációjával. A regionális szerkezetfejlődés intenzitásának hatása a felszínstabilitásra és az antropogén környezetek építésbiztonságra. 14. hét Szerkezetföldtani kirándulások Magyarország kiválasztott területein. 6