Geološko-paleontološki zavod Geološki odsjek Prirodoslovno matematički fakultet Horvatovac 102a Sveučilište u Zagrebu

1. Geološko-paleontološki zavodGeološki odsjekPrirodoslovno matematički fakultetHorvatovac 102aSveučilište u Zagrebu Predmet:F I Z I Č K A G E O L O G I J Apredavač: doc.dr.sc. Blanka Cvetko Tešović 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. FIZIČKA GEOLOGIJA

4. Zašto geologija? 26.08. 1883. Krakatau – erupcija u obliku oblaka pepela visokog 80 km, eksplozija se čula 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 slijedećeg 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 dinamičku cjelinu • Sumatra, Java i Sunda otoci – dio 3000 km dugog lanca vulkanskih otoka; otočni lukovi – rezultat kolizije dva dijela Zemljinog vanjskog “sloja” (litosfere) - tektonika ploča preuzeto iz: Wicander, R & J.S. Monroe (1999): Essentials of Geology

7. bogato tlo uslijed čestih erupcija – fizičkim i kemijskim procesima iz pepela i lave nastaje tlo • vulkanski aktivno područje – velika opasnost za život ljudi • do sada 972 erupcija (83 “smrtonosne”) • dijelovi dinamički povezanog sistema – navedena erupcija Krakatau – pokazati spregu Zemljine unutrašnjosti i površine, posljedice za susjedna područja i na klimatske promjene koje su zahvatile i imale efekt na cijelom planetu

8. Što ćemo raditi na predmetuFIZIČKA GEOLOGIJA? • Zemlja kao kompleksan, dinamički planet – SUSTAV – kombinacija povezanih dijelova koji su u međudjelovanju na organiziran način preuzeto iz: Wicander, R & J.S. Monroe (1999): Essentials of Geology

9. Što je geologija? • GEOLOGIJA – grč. riječ gea znanost o Zemlji logos često se dijeli na: fizičku (dinamičku) geologiju- materijali od kojih je građena 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 različitih 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 područjeistraživanja preuzeto iz: Wicander, R & J.S. Monroe (1999): Essentials of Geology

11. Što geolozi rade? • - geolozi - uključeni u istraživanja: • prirodnih resursa, minerala, energetskih sirovina – specijalistička znanja • korištenja zaliha voda (ekonomski i ekološki aspekt) sudjeluju u građevinskim radovima, u prognozi i predviđanju potresa, vulkanskih erupcija i potencijalne štete • ujedno prikazkako geologija utječe na naš svakidašnji život(vulkanske erupcije, razarajući potresi, veliki morski valovi, energija i mineralne sirovine…) • Ekonomska i ekološka važnost geologije!

12. SUNČEV SUSTAVPOSTANAK SUNČEVOG SUSTAVA • NEBULARNA HIPOTEZA– danas prihvaćena teorija o postanku Sunčevog sustava • I. Kant (1724-1804), P.S. de Laplace (1749-1827) – primordijalno stanje Sunčevog sustava kao golem sferičan oblak (nebula) vrućih plinova u rotaciji… solarsystem.nasa.gov/.../display.cfm?ST_ID=748 www-space.arc.nasa.gov/sst/sst.html

13. Nebula– međuzvjezdana materija (materijal u međuzvjezdanom prostoru) u spirali Mliječne 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 formiraSUNCE(kao embrij) okruženo s turbulentnim rotirajućim oblakom materijala (“solar nebula”) faculty.fortlewis.edu/.../classes/206/notes3.htm http://www.theallineed.com/astronomy/06010411.htm

15. turbulencija u Sunčevoj nebuli formira lokalna vrtloženja – kondenzacija plina i čvrstih čestica – srastaju i nakupljaju se – PLANETEZIMALI - planetarna tijela, PLANETI juno.wisc.edu/science_history.html

16. - nakupljanjem i oblikovanjem planeta materijal gurnut u centar nebule također kondenzira, urušava se, zagrijava (na nekoliko milijuna 0C) pri gravitacijskom zbijanju – rezultat jerođenje zvijezde, našegSUNCA 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 planetaZEMLJA (i dr. planeta Sunčevog planetarnog sustava) goopstechnologies.com/ preuzeto iz: Wicander, R & J.S. Monroe (1999): Essentials of Geology

18. Unutrašnji (terestrički) 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 čvrsti nebularni fragmenti stijena, prašine (vjerojatno ne plinovite i tekuće tvari) - uniformnog, jednoličnog sastava - građena 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 građe –diferencijacija planeta – serija koncentričnih “slojeva” različitog sastava i gustoće

20. diferencijacija u “slojevit” planet – najvažniji događaj za naš planet (važna ne samo za formiranje kore, litosfere te kontinenata, već 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. Ekstraterestrička materija“otpad Sunčevog sustava”- materija u Svemiru koja nije dio planeta • Asteroidi • glavni pojas asteroida između Marsa i Jupitera – područje gusto napučeno tisućama 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 okreću u orbiti oko Sunca, “ s one strane” Plutona – “ostaci” stvaranja Sunčevog sustava

22. poznato ih je oko 50 000 porijeklo asteroida – pretpostavka – možda se radi o ostacima jednog “promašenog planeta” (između Marsa i Jupitera) www.teslasociety.com/happybirthday2007.htm pod utjecajem gravitacijske sile privlačenja ovih dvaju planeta, ova tijela su se trebala spojiti, ali blizina divovskog Jupitera vjerojatno je poremetila njihovu relativnu brzinu i spriječila ih da se skupe i oblikuju veće tijelo -građa – prvenstveno metal, drugi su od bazaltnih stijena, a treći su bogati ugljikom i zaleđenom vodom

23. Meteori • Meteori – kruta tijela, stijene (1 cm – 1 km), nalaze se često u pojasu između Marsa i Jupitera (asteroidi) – kreću 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 počinju svijetliti (“zvijezde padalice”) - bilo kakav fizički objekt ili fragment iz Svemira koji ostavlja sjajan, fluorescentan trag kao rezultat trenja prilikom prolaska kroz Zemljinu atmosferu www.vest.com.mk/default.asp?idg=4&idb=898 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?num=2499 www.oltrepensiero.it/immagini/meteorite.JPG

26. postanak – pretpostavka – nastali od materije unutar pojasa asteroida (njihovi fragmenti) • razlikuju se po veličini i sastavu • vrste: - sideroliti(kameno-željezni) – potječu 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 većinu 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 doseći i više kilometara • periodički; putanje su jako ekscentrične • dolaze iz udaljenog Oortovog oblaka ili iz Kuiperovog pojasa • u blizini Sunca – ledene jezgre se uslijed Sunčevog zračenja pretvaraju u plin i oslobađaju se čestice površinske kore – rep kometa! • polagano se troše prolazeći više puta blizu Sunca, ponekad naglo nestanu (kad se obruše na neki od planeta) – rijedak događaj! • kiša meteora (meteorski rojevi) – svjetleći tragovi – isparavanjem sitnih čestica stijena, leda ili prašine (oko 1 mm) u atmosferu – oslobođene kometima – u velikom broju ih se može naći oko Zemlje

28. OBLIK ZEMLJE • u povijesti velika nepoznanica i problem – Zemlja ploča? • srednji vijek – okrugla?! • NIJE OKRUGLA! • spljoštena na polovima, ispupčena na ekvatoru • centrifugalna sila - “razvlači” • gravitacijska sila – “privlači” • površina Zemlje – niz točaka 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. GRAĐA ZEMLJE • Zemlja je dinamički planet – • stalno se mijenjao tijekom 4.6 mlrd.god. - veličina, 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. građa Zemlje: • ima lupinastu građu – 1909. god. Mohorovičić - prosječno 40 km - Mohorovičićev diskontinuitet • tri koncentrične „lupine“ („sloja“): jezgre, plašta i kore • jezgra (16% ukupnog volumena Zemlje) - unutrašnja (Ni, Fe, kruta) i vanjska (Fe, tekuća) – 50% mase • planeta • Wiechert-Gutenbergov diskontinuitet (2900 km) • plašt (83% ukupnog volumena Zemlje) - tri zone ili dijela • donji - (mezosfera) kruti;srednji -astenosfera,tekući;gornji dio plašta zajedno s korom (6-79 km) - litosfera preuzeto iz: Plummer, C.C. & McGeary, D. (1993): Physical Geology

32. litosfera- čvrsti gornji plašt zajedno s korom koja ga pokrivakora – vanjski, površinski „sloj“ (“lupina”) Zemlje sastoji se od dva tipa kora: kontinentalna kora(20-90 km, 2.7 g/cm3) (Si, Al), granitna kora oceanska kora(5-10 km, 3.0 g/cm3 ) građena od bazalta, bazaltna kora Moho preuzeto iz: Wicander, R & Monroe, J.S. (1999): Essentials of Geology

33. litosfera - „raskidana“ na brojne individualne dijelove - PLOČE - kreću se preko astenosfere kao rezultat konvekcijskih strujanja u plaštu - međusobno djelovanja tih ploča je odgovorno za potrese, vulkanske erupcije, oblikovanje različitih 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 - način na koji radi „mašinerija“ Zemlje – TEKTONIKA PLOČA