Geolo

1
Geološko-paleontološki zavodGeološki
odsjekPrirodoslovno matematicki
fakultet Horvatovac 102aSveucilište u Zagrebu

• Predmet F I Z I C K A G E O L O G I J
  Apredavac doc.dr.sc. Blanka Cvetko Tešovic
• asistent dipl.inž. Maja Martinuš, asistent

2
LITERATURA!

• Plummer, Ch.C. McGeary, D. (1993) Physical
  Geology, 6th Ed., WC Brown Publishers.
• Plummer, Ch.C., McGeary, D. Carlson, D. (2001)
  Physical Geology, 8th Ed., Mc Graw Hill, Boston.
• Tarbuk, E.J. Lutgens, F.K. (1988) Earth
  Science. 5th Ed., Merrill Publ. Company,
  Columbus.
• Wicander, R. Monroe, S. (1999) Essentials of
  Geology, 8th Ed., Wasworth Publ. Company,
• Belmont.
• Herak, M. (1990) Geologija, 5. izd., Školska
  knjiga, Zagreb.

3
FIZICKA GEOLOGIJA
4
Zašto geologija?
26.08. 1883. Krakatau erupcija u obliku oblaka
pepela visokog 80 km, eksplozija se cula sve do
Australije, 4653 km na zapad u Indijskom oceanu,
samo 1/3 od 5x9 km
otoka ostala iznad mora
preuzeto iz Wicander, R J.S. Monroe (1999)
Essentials of Geology
5
posljedice!!!

• gigantski morski val visok 40m
• atmosfera - Sunda tjesnac u potpunom mraku do
  slijedeceg dana
• vulkanska prašina
• - registrirana na brodovima udaljenim i do 6076
  km
• crveni zalasci Sunca
• pad temperature za ½ 0C
• uništen biljni i životinjski svijet

6
Zašto erupcija Krakataua?

• nekoliko aspekata geologije Zemljina
  unutrašnjost, Zemljina površina i atmosfera
  povezane u jednu dinamicku cjelinu
• Sumatra, Java i Sunda otoci dio 3000 km dugog
  lanca vulkanskih otoka otocni lukovi rezultat
  kolizije dva dijela Zemljinog vanjskog sloja
  (litosfere) - tektonika ploca

preuzeto iz Wicander, R J.S. Monroe (1999)
Essentials of Geology
7

• bogato tlo uslijed cestih erupcija fizickim i
  kemijskim procesima iz pepela i lave nastaje tlo
• vulkanski aktivno podrucje velika opasnost za
  život ljudi
• do sada 972 erupcija (83 smrtonosne)
• dijelovi dinamicki povezanog sistema navedena
  erupcija Krakatau pokazati spregu Zemljine
  unutrašnjosti i površine, posljedice za susjedna
  podrucja i na klimatske promjene koje su
  zahvatile i imale efekt na cijelom planetu

8
Što cemo raditi na predmetu FIZICKA GEOLOGIJA?

• Zemlja kao kompleksan, dinamicki planet SUSTAV
  kombinacija povezanih dijelova koji su u
  medudjelovanju na organiziran nacin

preuzeto iz Wicander, R J.S. Monroe (1999)
Essentials of Geology
9
Što je geologija?

• GEOLOGIJA grc. rijec gea
• znanost o Zemlji
• logos
• cesto se dijeli na
• fizicku (dinamicku) geologiju - materijali od
  kojih je gradena Zemlja (minerali i stijene),
  procesi unutar Zemlje i na njenoj površini
• historijsku geologiju porijeklo i evolucija
  Zemlje, kontinenata, oceana, atmosfere i života

10
GEOLOGIJA kao znanstvena disciplina podijeljena
je na mnogo razlicitih znanstvenih poddisciplina
i specijalnosti npr. paleontologija,
historijska geologija, mineralogija, petrologija,
stratigrafija, sedimentologija, geokemija,
geologija zaštite okoliša, hidrogeologija,
strukturna geologija, paleogeografija

• GEOLOGIJA - povezana s drugim znanstvenim
  disciplinama astronomija, fizika, biologija i
  kemija

znanost s kojom je u vezi
specijalnost
podrucje istraživanja
preuzeto iz Wicander, R J.S. Monroe (1999)
Essentials of Geology
11

Što geolozi rade?

• - geolozi - ukljuceni u istraživanja
• prirodnih resursa, minerala, energetskih sirovina
  specijalisticka znanja
• korištenja zaliha voda (ekonomski i ekološki
  aspekt)
• sudjeluju u gradevinskim radovima, u prognozi i
  predvidanju potresa, vulkanskih erupcija i
  potencijalne štete
• ujedno prikaz kako geologija utjece na naš
  svakidašnji život (vulkanske erupcije, razarajuci
  potresi, veliki morski valovi, energija i
  mineralne sirovine)
• Ekonomska i ekološka važnost geologije!

12
SUNCEV SUSTAVPOSTANAK SUNCEVOG SUSTAVA

• NEBULARNA HIPOTEZA danas prihvacena teorija
  o postanku Suncevog sustava
• I. Kant (1724-1804), P.S. de Laplace (1749-1827)
  primordijalno stanje Suncevog sustava kao golem
  sferican oblak (nebula) vrucih plinova u rotaciji

solarsystem.nasa.gov/.../display.cfm?ST_ID748
www-space.arc.nasa.gov/sst/sst.html
13
Nebula meduzvjezdana materija (materijal u
meduzvjezdanom prostoru) u spirali Mlijecne staze
koja se kondenzira i urušava

• - gravitacija kolaps (urušavanje) oblaka
  (nebule) - nebula postaje sve plosnatija -
  rotacija (u suprotnom smjeru od kazaljki na satu)
  90 mase prvotnog oblaka koncentrira se u
  središnjem dijelu oblaka

preuzeto iz Wicander, R J.S. Monroe (1999)
Essentials of Geology
14
- nastavlja se koncentracija i rotacija
materijala te se formira SUNCE (kao embrij)
okruženo s turbulentnim rotirajucim oblakom
materijala (solar nebula)
faculty.fortlewis.edu/.../classes/206/notes3.htm
http//www.theallineed.com/astronomy/06010411.htm
15
turbulencija u Suncevoj nebuli formira lokalna
vrtloženja kondenzacija plina i cvrstih
cestica srastaju i nakupljaju se
PLANETEZIMALI - planetarna tijela, PLANETI
juno.wisc.edu/science_history.html
16
- nakupljanjem i oblikovanjem planeta materijal
gurnut u centar nebule takoder kondenzira,
urušava se, zagrijava (na nekoliko milijuna 0C)
pri gravitacijskom zbijanju rezultat je rodenje
zvijezde, našeg SUNCA
faculty.fortlewis.edu/.../classes/206/notes3.htm
lasp.colorado.edu/.../SESSIONS/11.Formation.html
17
-prije 4.6 mlrd.god. prikupljeno dovoljno
materijala zajedno u jedan turbulentan vrtlog
(kretao se vrtložno oko prvotnog Sunca) za
postanak planeta ZEMLJA (i dr. planeta Suncevog
planetarnog sustava)
goopstechnologies.com/
preuzeto iz Wicander, R J.S. Monroe (1999)
Essentials of Geology
18
Unutrašnji (terestricki) planeti Merkur,
Venera, Zemlja i Marsasteroidni pojasVanjski
planeti plinoviti divovi Jupiter, Saturn,
Uran, Neptun Pluton
www.ioncmaste.ca/.../lesson2/keplerLaws.html
Pluton?
www.kidsastronomy.com/solar_system.htm
19
Zemlja u ranoj fazi - hladna - nakupljali su se
cvrsti nebularni fragmenti stijena, prašine
(vjerojatno ne plinovite i tekuce tvari) -
uniformnog, jednolicnog sastava - gradena od
smjese tj. spojeva silicija, željeza,
magnezija, kisika, aluminija i manjeg udjela
dr. kemijskih elemenata
diferencijacija u slojevit planet
preuzeto iz Wicander, R J.S. Monroe (1999)
Essentials of Geology
- kasnije je Zemlja bila podvrgnuta zagrijavanju
(dijelom od Sunca, dijelom od radioaktivnog
raspada u svojoj unutrašnjosti i gravitacijskog
zbijanja) nestaje homogenost grade
diferencijacija planeta serija koncentricnih
slojeva razlicitog sastava i gustoce
20
diferencijacija u slojevit planet najvažniji
dogadaj za naš planet (važna ne samo za
formiranje kore, litosfere te kontinenata, vec i
za emisiju (isijavanje) plinova iz unutrašnjosti
koja je vjerojatno dovela do formiranja oceana i
atmosfere)
preuzeto iz Wicander, R J.S. Monroe (1999)
Essentials of Geology
21
Ekstraterestricka materijaotpad Suncevog
sustava- materija u Svemiru koja nije dio
planeta

• Asteroidi
• glavni pojas asteroida izmedu Marsa i Jupitera
  podrucje gusto napuceno tisucama malenih
  stjenovitih tijela nepravilna oblika

www.mtholyoke.edu/courses/tburbine/ASTR220/
www.teslasociety.com/happybirthday2007.htm
Kuiperov pojas veliki broj malenih nebeskih
tijela koja se okrecu u orbiti oko Sunca, s one
strane Plutona ostaci stvaranja Suncevog
sustava
22
poznato ih je oko 50 000
porijeklo asteroida pretpostavka možda se
radi o ostacima jednog promašenog planeta
(izmedu Marsa i Jupitera)
www.teslasociety.com/happybirthday2007.htm

• pod utjecajem gravitacijske sile privlacenja
  ovih dvaju planeta, ova tijela su se trebala
  spojiti, ali blizina divovskog Jupitera
  vjerojatno je poremetila njihovu relativnu
  brzinu i sprijecila ih da se skupe i oblikuju
  vece tijelo
• - grada prvenstveno metal, drugi su od
  bazaltnih stijena, a treci su bogati ugljikom
• i zaledenom vodom

23
Meteori

• Meteori kruta tijela, stijene (1 cm 1 km),
• nalaze se cesto u pojasu izmedu
• Marsa i Jupitera (asteroidi)
• krecu se neorganizirano, sudaraju se i razbijaju
• brzina im je velika 35-95 km/s
• u asteroidnom pojasu u obliku diska
• ulaskom u atmosferu Zemlje
• zagrijavaju se i pocinju svijetliti
• (zvijezde padalice)
• - bilo kakav fizicki objekt ili fragment iz
  Svemira koji
• ostavlja sjajan, fluorescentan trag kao
  rezultat trenja
• prilikom prolaska kroz Zemljinu atmosferu

www.vest.com.mk/default.asp?idg4idb898
www.aad.hr/novosti/87/meteorska_astronomija.html
24
Meteoriti

• svaki meteor koji je pao u jednom komadu ili u
  fragmentima
• na površinu Zemlje (stjenoviti ili metalni
  meteor dovoljno velik da
• preživi prolaz kroz atmosferu)
• padom na Zemlju nastaju meteorski krateri (1m
  300km)

meteoriti - govore o prošlosti našeg planeta!
25
Barringer veliki krater u Arizoni, širine 1.300
m, dubine 174 m, - prije 49.000 god.- udarcem u
Zemlju eksplozija (snaga u megatonama)- oko
120 kratera na Zemlji
www.vialattea.net/.../php/risposta.php?num2499
www.oltrepensiero.it/immagini/meteorite.JPG
26
postanak pretpostavka nastali od materije
unutar pojasa asteroida (njihovi fragmenti)

• razlikuju se po velicini i sastavu
• vrste
• - sideroliti (kameno-željezni) potjecu od
  jezgre raspadnutih planeta
• - aeroliti (kameni), dijele se na
• hondriti po hondrama, nakupine minerala
  (olivin, piroksen i ponekad staklo)
• ahondriti nema hondri (nikal, željezo, olivin)
• - tektiti stakleni, od istaljenih stijena,
  nastali pri sudaru meteorita sa Zemljom
• za vecinu meteorita se smatra da su s Mjeseca ili
  Marsa

Antarktik, prije 13.000 god. pao s Marsa
27
Kometi

• smrznuta masa stijena, prašine i leda mogu
  doseci i više kilometara
• periodicki putanje su jako ekscentricne
• dolaze iz udaljenog Oortovog oblaka ili iz
  Kuiperovog pojasa
• u blizini Sunca ledene jezgre se uslijed
  Suncevog zracenja pretvaraju u plin i oslobadaju
  se cestice površinske kore rep kometa!
• polagano se troše prolazeci više puta blizu
  Sunca, ponekad naglo nestanu (kad se obruše na
  neki od planeta) rijedak dogadaj!
• kiša meteora (meteorski rojevi) svjetleci
  tragovi isparavanjem sitnih cestica stijena,
  leda ili prašine (oko 1 mm) u atmosferu
  oslobodene kometima u velikom broju ih se može
  naci oko Zemlje

28
OBLIK ZEMLJE

• u povijesti velika nepoznanica i
• problem Zemlja ploca?
• srednji vijek okrugla?!
• NIJE OKRUGLA!
• spljoštena na polovima, ispupcena na ekvatoru
• centrifugalna sila - razvlaci
• gravitacijska sila privlaci
• površina Zemlje niz tocaka na kojima su te
  dvije sile u ravnoteži
• sferoid? oblik spljoštene kugle Zemlja ima
  reljef!

www.gma.org/surfing/imaging/imaging.html
29
geoid! površina konstantnog gravitacijskog
potencijala oko Zemlje površina istih
gravitacijskih silasferoid i geoid koincidiraju
na razini mora geoid je iznad sferoida na
kontinentima, a ispod sferoida na dubinama

• danas Zemlja rotacioni geoid

www.esri.com/news/arcuser/0703/geoid1of3.html
30
GRAÐA ZEMLJE

• Zemlja je dinamicki planet
• stalno se mijenjao tijekom 4.6 mlrd.god.
• - velicina, oblik i geografska rasprostranjenost
  
• kontinenata i oceana, sastav atmosfere, oblici
  života
• - lako možemo zamisliti kako se mijenjala njezina
  površina (erozija, trošenje )
• - vulkanske erupcije i potresi govore nam o
  njezinoj unutrašnjoj aktivnosti, a rasjedi i
  pukotine - golema, silna snaga unutrašnjih sila
  Zemlje!

preuzeto iz Wicander, R J.S. Monroe
(1999) Essentials of Geology
31

• grada Zemlje
• ima lupinastu gradu 1909. god. Mohorovicic -
  prosjecno 40 km - Mohorovicicev diskontinuitet
• tri koncentricne lupine (sloja) jezgre,
  plašta i kore
• jezgra (16 ukupnog volumena Zemlje) - unutrašnja
  (Ni, Fe, kruta) i vanjska (Fe, tekuca) 50 mase
• planeta
• Wiechert-Gutenbergov diskontinuitet (2900 km)
• plašt (83 ukupnog volumena Zemlje) - tri zone
  ili dijela
• donji - (mezosfera) kruti srednji -astenosfera,
  tekuci gornji dio plašta zajedno s korom (6-79
  km) - litosfera

preuzeto iz Plummer, C.C. McGeary, D. (1993)
Physical Geology
32
litosfera - cvrsti gornji plašt zajedno s korom
koja ga pokriva kora vanjski, površinski
sloj (lupina) Zemlje sastoji se od dva tipa
kora
Moho

• kontinentalna kora (20-90 km, 2.7 g/cm3) (Si,
  Al), granitna kora
• oceanska kora (5-10 km, 3.0 g/cm3 ) gradena od
  bazalta, bazaltna kora

preuzeto iz Wicander, R Monroe, J.S. (1999)
Essentials of Geology
33

• litosfera - raskidana na brojne individualne
  dijelove - PLOCE - krecu se preko astenosfere
  kao rezultat konvekcijskih strujanja u plaštu -
  medusobno djelovanja tih ploca je odgovorno za
  potrese, vulkanske erupcije, oblikovanje
  razlicitih uzvisina i oceanskih bazena

preuzeto iz Wicander, R J.S. Monroe (1999)
Essentials of Geology
preuzeto iz Wicander, R J.S. Monroe (1999)
Essentials of Geology
- sile koje se stvaraju u unutrašnjosti Zemlje
tektonske sile - nacin na koji radi mašinerija
Zemlje TEKTONIKA PLOCA