1 Environment Environmentá ln lní geologie geologie sylabus 1 sylabus 1 Ladislav Strnad Ladislav Strnad Rozsah 2/0 ZS Rozsah 2/0 ZS - Z Z Rozsah 2/0 Rozsah 2/0 LS LS – Zk Zk Čas v geologick as v geologické historii historii Zem Země % doby existence Země Život na Zemi – 85-90% Mnohob. org. – 15% Hommo Sapiens – 0.002% !! Naše civilizace <0.0002%!!! Trvání 20.století – 0.000 0002% Ur Určov ování st stáří v v geomateri geomateriálech lech ⇒ ⇒ discipl disciplí na na Geochronologie Geochronologie Horniny, miner Horniny, minerály ly (10 (10 9 – 10 10 5 let) let) -vyu využí vaj vající radioaktivn radioaktivní ho rozpadu prvk ho rozpadu prvků rozpad rozpad 238 238 U U ⇒ 206 206 Pb; Pb; 235 235 U U ⇒ 207 207 Pb Pb; ; miner minerál zirkon zirkon rozpad rozpad 87 87 Sr Sr ⇒ 87 87 Rb; Rb; 40 40 K K ⇒ 40 40 Ar; Ar; živce, sl ivce, slí dy dy Kvart Kvartérn rní a recentn a recentní materi materiál kostern kosterní zbytky, stromy, zbytky, stromy, ra rašeliny, ledovce eliny, ledovce 14 14 C (10 C (10 3 – 10 10 5 let); let); 210 210 Pb (0 Pb (0 - X00 let) aj. X00 let) aj. Prvn První sekundy sekundy- existence pouze existence pouze částic, T stic, T ~ 5x10 5x10 9 K K Od 10 Od 10 6 let prvn let první atomy, atomy, Éra l ra látky, T tky, T < < 3000 K 3000 K Od 10 Od 10 9 9 let prvn let první hv hvězdy a galaxie, jak zn zdy a galaxie, jak známe nyn me nyní VZNIK VESM VZNIK VESMÍRU RU Teorie Velk Teorie Velkého t ho tř esku esku Rozp Rozpínání Vesm Vesmí ru ru St Stáří Vesm Vesmí ru ru Nejnov Nejnověj ší ší pozorov pozorování 13.7 13.7 mld mld let let Hv Hvě zdy zdy Hv Hvězda zda - vesm vesmí rný objekt na n rný objekt na němž vzplanula vzplanula termonukle termonukleárn rní reakce reakce Hv Hvězda vznik zda vzniká – z mlhovin vod z mlhovin vodí kov kového plynu, ho plynu, působen sobení m gravitace m gravitace Termonukle Termonukleárn rní reakce, Extr reakce, Extrémn mní uvoln uvolnění energie energie - spalov spalování jader H, D, jader H, D, He He Doba Doba života hv ivota hvězd zd – zále leží na velikosti na velikosti 10 10 8 8 – 10 10 10 10 let let Rovnov Rovnovážný stav hv ný stav hvězdy zdy– gravita gravitační sí la vs. la vs. termonukle termonukleárn rní reakce reakce Spektrum a povrchov Spektrum a povrchová teplota hv teplota hvězd zd ca od 3000 ca od 3000 – 20 000 K (Slunce 5 700 K) 20 000 K (Slunce 5 700 K) 1,4 g/cm 3 Průměrná hustota Chemické složení 25 dní rovník 36 dní póly Doba otočení kolem osy 15 000 000 K Teplota jádra 5 700 K Teplota povrchu 1 400 000 km Průměr 150 000 000 km 1,989×10 30 kg Vzdálenost od Země Hmotnost 0,03 % C 0,061 % O 7,8 % He 92,1 % H 28 g Tíhové zrychlení 618 km/s Úniková rychlost 1,4 kW/m 2 Tok energie u Země 4×10 26 W Celkový výkon SLUNCE
PrvnPrvníí sekundysekundy--existence pouze existence pouze ččáástic, T stic, T ~~ 5x105x1099 KKOd 10Od 1066 let prvnlet prvníí atomy, atomy, ÉÉra lra láátky, T tky, T < < 3000 K3000 KOd 10Od 109 9 let prvnlet prvníí hvhvěězdy a galaxie, jak znzdy a galaxie, jak znááme nynme nyníí
HvHvěězdyzdyHvHvěězda zda -- vesmvesmíírný objekt na nrný objekt na něěmmžž vzplanula vzplanula termonukletermonukleáárnrníí reakcereakceHvHvěězda vznikzda vznikáá –– z mlhovin vodz mlhovin vodííkovkovéého plynu, ho plynu, ppůůsobensobeníím gravitacem gravitaceTermonukleTermonukleáárnrníí reakce, Extrreakce, Extréémnmníí uvolnuvolněěnnííenergie energie -- spalovspalováánníí jader H, D, jader H, D, HeHeDoba Doba žživota hvivota hvěězd zd –– zzááleležžíí na velikostina velikosti10108 8 –– 10101010 letletRovnovRovnováážžný stav hvný stav hvěězdyzdy–– gravitagravitaččnníí ssííla vs. la vs. termonukletermonukleáárnrníí reakcereakceSpektrum a povrchovSpektrum a povrchováá teplota hvteplota hvěězdzdca od 3000 ca od 3000 –– 20 000 K (Slunce 5 700 K)20 000 K (Slunce 5 700 K) 1,4 g/cm3Průměrná hustota
Odvozuje se i stáří Země 4.6Masivní bombardování Země v
ranných stadiích její existence
Původně patřil tento materiál (1) i (2) pravděpodobně jednomu tělesu, které se záhy po vzniku rozpadlo
KOMETYMalé objekty – max. desítky km (jádro komety)Chvost se tvoří až v blízkosti SluncePeriody (navracení ke Slunci) od X do ca 105 letSložení – zmrzlé plyny CO2,CO,CN,led …Součást tzv. Oortův oblak – zbytek původního pracho-plynného disku
Halleyova kometa Jádro - Halleyova kometa
58.65 dní
3.3 x 1023 kg
427 až -173 °CPovrchová teplota87.97 dníDoba oběhu
Doba rotace3.7 m.s-2
4879 kmRovníkový průměr
Gravitační zrychlení
0.55 hmot ZeměHmotnost
57.91 mil. kmVzdálenost od Slunce
MERKUR
Mariner
Složení – 70% Fe-Ni, 30% silikát
Velké kovové jádro Slabé mag. pole
Vysoká hustota – 5.4g.cm-3!!
Téměř žádná atmosféra; Tlak = 0
VENUŠE
0,905 gZ; 8,88 m.s-2Gravitační zrychlení
5 250 kg.m-3Střední hustota Venuše
243 d 03 h 50 minDoba rotace Venuše
0,815 MZ; 4,871x1024 kgHmotnost Venuše
12 104 kmRovníkový průměr Venuše
35,02 km × s-1Střední rychlost na oběžné dráze
224,701 doběžná doba
108,2 mil. km (0,723 AU)Střední vzdálenost od Slunce
Pravděpodobně – jádro-plášť-kůra
Podobnost se Zemí; desková tektonika?
Intenzivní vulkanická činnost
Tlak 100 x pozemského
Teplota na povrchu 300 – 500°C !
Atmosféra – 96%CO2,3%N2..SO2,CO aj.
3
..tak která to bude..☺
..viz. další slajdy0,13 %Kyslík
1,6 %Argon
2,7 %Dusík
95,32 %Oxid uhličitý
- 100 – 0°C0,7–0,9 kPa
Teplota povrchAtm. tlak
Složení – jadro-plášť-kůra,
Podobnost se Zemí, tekuté jádro?
V minulosti intenzivní vulkan činnost
Výlevy bazaltů
Výrazné zbarvení povbrchu – ox. Fe
Sedimentární horniny ?
Desková tektonika nepozorována
Polární čepičky!–voda v pevném stavu
Velmi slabé mag. pole
25,19°Sklon rotační osy
1,026 d (24,622 h) Perioda rotace
3,69 m/s2Gravitace na rovníku3,934 g/cm3Průměrná hustota
6 804,9 km6,4185×1023 kg
Rovníkový průměrHmotnost
MARS
JUPITER
URAN
NEPTUN
Vnější (pracho)plynné planety – nepodobné Zemi
Satelit Europa –silikátový povrch; a voda v atmosféře !!!
Všechny velké množství satelitů, některéaktivní
Atmosféra planet ~ H2 a He
Z hlediska geologie i možných primit. forem života jsou zajímavější některé satelity těchto
planet, které mají silikátový povrch a vodu
2% CH4
74% H2, 25%He1% CH4
83% H2, 15%He97% H2, 3%He
Atmosféra:
86% H2, 14%He
SATURN
Planeta ZemPlaneta ZeměěPEVNÁ ZEMĚ -
- HYDROSFÉRA
ATMOSFÉRA -
- BIOSFÉRA
EN
DO
GEN
NÍ
GEO
LOG
IE
E X
O
G
E
N
N
Í
GEO
LOG
IE
AkrecAkrecíí –– spojovspojováánníím prachových m prachových ččáástic z pstic z půůvodnvodníímlhovinymlhovinyGravitaGravitaččnníí kontrakce, vznik kontrakce, vznik protoplanetyprotoplanetyPrvnPrvníí miliardu let existence Zemmiliardu let existence Zeměě masivnmasivnííbombardovbombardováánníí meteorickým materimeteorickým materiáálemlemOd poOd poččáátku vývoje výrazntku vývoje výraznáá diferenciace tdiferenciace těělesa lesa (gravita(gravitaččnníí segregace), jsegregace), jáádro, pldro, plášášťť, k, kůůra, prvotnra, prvotnííatmosfatmosfééra (H2,ra (H2,HeHe,CO2..),CO2..)
VZNIK ZEMĚ
A A
Gravitačnídiferenciace
Dnešní stav
ZEMĚ – ZÁKLADNÍCHARAKTERISTIKY
Rotačníelipsoid
Obvod přes póly40 041,455 km
Průměr6378 km
Hmotnost6x1024 kg
Prům.hustota5.5 g/cm3
Gravitace9,81 m/s2
Sklon rot. Osy23,5°
Oběžná doba365.25 dní
Orbitální rychlost30 km/s
Rychlost rotace rovník465 m/s
Obvod na rovníku40 075,004 km
Souřadnicový systém
4
Kůra kontinent. – 2.7 g/cm3
ocean. – 2.9 g/cm3
Plášť – 3.3 g/cm3 – spodní 4.4 – 5.5 g/cm3
(Plastická vrstva „astenosféra“ ca 100 – 200 km)
Jádro - 10 g/cm3 – ve středu Země cca 15 g/cm3
--- --- MOHO diskontinuita--- ---
VNITŘNÍSTAVBA ZEMĚ
Zemská kůra
(nejsvrchnější pevná část Země, ca 5 - 70 km)
(Zóna plasticity)
ChemickChemickéé a la láátkovtkovéé slosložženeníí ZemZeměě
Většina hornin v litosféře (kůra+nejsvrchnější plášť)
ZEMSKÝ PLÁŠŤ O, Si, Mg, Fe, Al, Ca aj.Např. peridotit
ZEMSKÉ JÁDRO Fe-Ni, S..(Co, Cr, silik.)
železo-niklová slitina
pokles zastoupení
Chemické složení Země
jako celku
Laboratoř
S1,9%Ni2,4%Mg12,7%Si15,2%O229,5%Fe !!!34,6%
Nejvíce zastoupeno v zemském tělese je Fe!
PPřříímmáá pozorovpozorováánníí v terv teréénu, xenolity (cizorodnu, xenolity (cizorodééuzavuzavřřeniny v hornineniny v hornináách), hlubokch), hlubokéé vrty, vrty, laboratornlaboratorníí zkoumzkoumáánníí -- modelovmodelováánníí
MeteorityMeteority, jejich slo, jejich složženeníí; st; stáářříía zastoupena zastoupeníí
GeofyzikGeofyzikáálnlníí mměřěřeneníí --seismickseismickáá pozorovpozorováánníí––identifikujidentifikujíírozhranrozhraníí v zemských sfv zemských sféérráách nach nazzáákladkladěě rrůůznznéého ho šíšířřenenííseismických vln v horninseismických vln v horninááchchP a S vlnyP a S vlny
VnitVnitřřnníí stavba a slostavba a složženeníí ZemZeměě
Odkud to vOdkud to vššechno vechno vííme???me???
Pohyb pevného zemského jádra pravděpodobně indukuje:
MAGNETICKÉ POLE ZEMĚ(důležité pro existenci života na Zemi)
ODRÁŽÍ/usměrňuje SLUNEČNÍ VÍTR
Směr
Slunečního
větru
SLUNCE
Země jako tyčový magnet
Sluneční vítr jsou nabité energetickéčástice: hlavněprotony, elektrony a α-částice
Pochopení fungování deskovétektoniky = pochopenífungovaní geologických procesů v litosféře (kamenný obal Země, nejsvrchnější část ca 100km)
Angl. = Plate tectonic
Má vztah k zemětřesení
a vulkanické činnosti
Vše je vzájemněpropojeno
ENDOGENÍ DYNAMIKA ZEMĚ
VVššiml si podobnosti východniml si podobnosti východníího okraje J.Ameriky ho okraje J.Ameriky a z.okraje Afriky a podobných fosilna z.okraje Afriky a podobných fosilníích spolech společčenstevenstev
Alfred Alfred WegenerWegener18801880--19301930
1912 - The Origin of Continents and Oceans
Původní superkontinent nazývá PANGEA (250 mil. let zpět)
