Zem a tektonické poruchy

Zem a tektonické poruchy
Magmatizmus, Zemetrasenie
Zemské teleso pozostáva z viacerých zemských obalov, z ktorých má každý svoje
špecifické, chemické a fyzikálne zloženie. Obaly sú zoskupené do troch hlavných sfér
ciže vrstiev; zemskej kôry, zemského plášta a zemského jadra.
Zemská kôra; je povrch je pevný v pomere k celej zemi zaberá 1.5% objemu zeme. Je
to tenký obal zložený z pevných hornín rôzneho pôvodu a veku. Ak zemetrasné vlny
prechádzajú horninami s odlišnou hustotou, na ich rizhraní sa lámu ako svetlo, ked
prechádza cez sklo. Ak narazia na rozhranie pod ostrým uhlom odrazia sa. Vlny zo
vzdialených zemetrasení prechádzajú kôrou pod tupými uhlami, zatial co vlny z
blízkych zemetrasení vnikajú do kôry pod ostrými uhlami. Ak teda poznáme uhly,
rýchlost a vzdialenost, ktorú prekonali zemetrasné vlny, môžeme vypocítat hlbku a
hustotu rôznych obalov Zeme. Chemické zloženie kôry a zemského plášta poznáme
vdaka priamemu skúmaniu hornín z povrchovej, alebo pripovrchovej vrstvy. Vrchná
kôra pod kontinentmi sa nazýva sial. Pod oceánmi a pod kontinentálnym sialom leží
sima. Sial má hustotu 2,7 gramu na centimeter kubický, sima 2,9 gramu na centimeter
kubický. Sialické kontinenty vytvorené z lahších materiálov, než je sima, plávajú na
sime ako ladovce v mori. Hrúbka Zemskej kôry kolíše od 40 km pod pevninou do 5 km
pod oceánmi.
Zemský plášt; O tom co sa nachádza pod vrchným plástom vieme iba málo
pravdepodobne sa skladá z tenkej, pevnej vrstvy siahajúcej do hlbky 60- 100 km, a z
plastickej vrstvy, astenosféry, ktorá je tvorené roztavenými horninami, hrubej 200 km
a nakoniec zo spodnej vrstvy hrubej 700 km.
Zemské Jadro je zložené pravdepodobne zo zliatiny železa a niklu, v hlbke 5 150 km je
rozdelené na vonkajšiu a vnútornú zónu. Predpokladá sa že vrchná zóna je tekutá lebo
sa na nej zastavujú priecne (sekundárne)zemetrasné vlny, zatial co vnútorná zóna je
asi pevná, pretože pozdlžne (primárne)vlny sa v nej pohybujú o nieco rýchlejšie. Klúc k
rozlúšteniu záhady zloženia Zeme predstavujú meteority, ktoré na nu dopadajú. Sú bud
kamenné alebo prevažne železné. Pomer poctu železných k poctu kamenných sa
približne rovná pomeru Zemského jadra k pláštu.
Tepelné pomery vo vnútri Zeme; Od povrchu smerom do hlbky teplota stúpa. Vo
vrchnom plášti v hlbke 50 kilometrov je 800 stupnov, v hlbke 1000 kilometrov 1 800
stupnov. Teplota spodného plášta v hlbke 2 000 km sa odhaduje na 2 250 stupnov, v
hlbke 2 900 km je to až 3 000 stupnov. Na zemský povrch sa teplo dostáva prúdením (
konvekciou ) a vedením ( kondukciov ) pricom prúdenie sa viaže na kvapalné
prostredie kým vedenie na pevné.
Litosféru tvorí zemská kôra s najvrchnejšou castou zemského plášta, ktorá spocíva na
vrstve plastických roztavených hornín plášta - na astenosfére. Je objektom štúdia
Geológie. Vrchnú cast litosféry - zemskú kôru z geografického hladiska študuje
litogeografia. Zameriava sa na jej priestorové zloženie, vztahy k ostatným zložkám
krajiny a významom hornín v krajine. Zemská litosféra existuje v dvoch základných
typoch: Pevninská litosféra , oceánska litosféra. Pevninská litosféra má hrúbku od 150
do 250 km. Tvorí základ pevnín, je staršia ako oceánska a má zložitú stavbu. Pod
usadenými horninami sa nachádza žulová (granilická) cadicová ( bazaltická ) a
perodotilová vrstva. Oceánska litosféra vznikla za posledných 200 miliónov rokov. Pod
sedimentmi ( usadeninami ) má cadicovú vrstvu a pod nou rôzne vyvreté a premenené
horniny. Chýba tu žulová vrstva. Zemská litosféra nie je súvislá a hlbokými
poruchovými pásmami je rozdelená na litosferické dosky.
Roku 1972Arthur Holmes vyslovil predpoklad, že konvencné prúdy vznikajú z rozdielov
teploty. Teória Globálnej tektoniky predpokladá, že konvencné prúdy sa vyskytujú aj v
astenosfére. Teóriu podporujú merania tepelného toku- teploty vyžarovania zo Zeme.
Hodnoty teploty sú vyššie pod chrbtami a nižšie pod priekopami. Z toho vyplýva že
litosferické dosky sa v horizontálnom smere pohybujú po astenosfére a akoby unášali
jednotlivé pevniny a oceánska dná. Litosferické dosky sú ohranicené oceánskymi
chrbtami, priekopami a transformnými zlomami, pricom hranice litosferických dosiek sa
nie vždy kryjú s obrysmi oceánov a pevnín. Dve litosferické dosky sa môžu navzájom
zrážat, približovat, vzdalovat, podsúvat, ciastocne nasúvat, alebo sunút vodorovne
vedla seba. Oceánske chrbty vznikajú medzi dvom navzájom sa vzdalujúcimi sa
doskami. Medzera medzi dvoma doskami sa potom zaplna magmou, ktorá vystupuje z
astenosféry. Takto sa stále viac a viac rozširujú dná oceánov. Rýchlost rozširovania je
síce malá ale nie zanedbatelná. Atlantický oceán sa za rok otvorí o 2 centimetre a dno
na východe Tichého oceánu o 10 centimetrov za rok. Transformné zlomy vznikajú tam,
kde sa dosky klžu jedna popri druhej. Pôvodne súvislý oceánsky chrbát roztrhnú po
šírke a posunú od seba.
Jazvy po týchto zlomoch možno pozorovat na vzdialenost niekolko tisíc kilometrov.
Niekedy vznikajú na kontinentoch ako v prípade zlomu v San Anderas na juhozápade
Spojených Štátov Amerických. Oceánske priekopy sú výsledkom stretnutia dvoch
dosiek. Kedže objem Zeme sa nemení, objem zaniknutej kôry sa rovná objemu
vzniknutej kôry. Oblasti kde vzniká a zaniká zemská litosféra sa vyznacujú intenzívnou
sopecnou a zemetrasnou cinnostou - sú dôkazom vnútornej dynamiky Zeme. Na styku
litosferických dosiek sa prejavujú velmi výrazne vnútorné ( endogénne ) procesy,
najmä tektonické poruchy, magnetizmus a zemetrasenie.
Tektonické poruchy; ich zdrojom je tepelná energia uvolnovaná pri rádioaktívnom
rozpade a gravitacnom rozrôznovaní látok vo vnútri zeme. Horniny budujúce horstvá
bývajú zvrásnené a porušené zlomami. Vrásy vznikli stlacením a zlomy natahovaním
zemskej kôry. Oba druhy tektonických porúch sú mechanické pohyby vrchnej casti
litosféry vyvolané tlakovou, tahovou alebo gravitacnou silou. Pomáhajú geológom
hladat ložiská nerastných surovín. Napríklad zlomy, ktoré vzniknú nad intrudujúcou
žulou umožnujú hydrotermálnym roztokom prenikat do nadložených hornín, kde z nich
kryštalizujú rudné nerasty. Po zlomoch, ktoré nevyústujú na zemský povrch sa môžu
premiestnovat ropa a zemný plyn. Poznatky o tvorbe a zákonitostiach vrás a zlomov
majú mimoriadny význam aj v baníctve. Ležaté vrásy a prešmyky casto znamenajú že
uholné sloje sa vo zvislom priereze opakujú; Zlomy porušujú súvislý vodorovný priebeh
slojov; vdaka prešmykom možno viackrát jedným vrtom prevrtat ten istý sloj.
Vrásy a zlomy sú zvycajne dobre vyvinuté v sedimentárnych a metamorfovaných
horninách , ale tvoria sa i v abysálnych (v žule a v gabre). Pohyb obrovských dosiek
zemskej kôry vyvoláva na ich okrajoch silný tlak. Ak sa dosky približujú, vytlácajú
horniny do prevrásnených a zlomami porušených horských pásiem. Ak sa dosky
vzdalujú, vytvárajú sa medzi nimi dlhé, zlomami obmedzené zníženiny – rifty. Vrásy;
tlak a napätie v zemskej kôre rozlicne prehýnajú jej vrstvy a okrem iného vytvárajú aj
akési vlny nazývané aj vrásy. Cast vrásy prehnutá nahor sa volá antiklinála a cast
prehnutá smerom nadol sa volá sinklinála. Oba tieto vrcholy vrás sú spojené
ramenami. Velkost vrás môže byt od niekolko milimetrov, až po niekolko kilometrov.
Velká a zložitá synklinálna vrása ktorej ramená sa skladajú z dalších malých vrás sa
volá Synklinórium a velká antiklinálna vrása sa volá antiklinórium - také sú napr.
Západné Karpaty. Zlomy; ak sa horniny pod tlakom nemôžu dalej ohýbat lámu sa a
vzniká zlom. Ak sa pri tom bloky od seba oddalujú ide o pokles ( normálny zlom ) ak sú
stlacené smerom k sebe nastáva prešmyk ( reverzný zlom ). Pri vzájomnom pohybe
krýh sa na zlomových plochách vytvárajú ryhy, žliabky co umožnuje geológom urcit
relatívny pohyb krýh ; ci sa pohybovali vo vertikálnom smere, ci sa pohybovali priamo
alebo sa otácali. Zlomy v zemetrasných oblastiach sa na povrchu prejavujú ako strmé
zlomové zrázy, casto takmer kolmé steny, ci zlomami vymedzené riftové údolia. Zlomy
sa casto vyskytujú vo zvrásnených oblastiach. Niektoré zlomy ci zlomové pásma
vznikajú obnovením pohybov starého a do znacných hlbok zasahujúceho zlomu – to
bolo zrejme prícinou nicivého zemetrasenia v Taškente roku 1966.
Magmatizmus – Je to súbor procesov súvisiacich s magmou. Sopky sú velkolepým
prejavom energie ktorá sa skrýva vo vnútri Zeme a zároven jedným z kanálov ktorými
cerpáme vedomosti o vývoji zeme a o jej vnútre. Práve zásluhou sopiek vznikla velká
cast zemského povrchu. Vrchný plášt Zeme pod kôrou je vlastne tavenina. Ak tlak
mierne poklesne povedzme premiestnením jednej litosferickej dosky, horniny vrchného
plášta sa úplne roztavia cím vznikne magma. Kedže magma je ovela lahšia ako okolité
horniny pomaly stúpa k povrchu casto po zlomoch. Horniny sa môžu celkom roztavit aj
stúpaním teploty. Vedci predpokladajú že aj zhluky rádioaktívnych prvkov dokážu
vyrobit dostatok tepla na vznik magmy. Pozdlž stredooceánskych chrbtov, kde sa
vzdalujú od seba litosferické dosky a klesá tlak, magma viac menej sústavne vystupuje
na povrch oceánskeho dna a vytvára tak novú kôru. Na niektorých miestach vytvára
magma magmatické krby ( ohniská ). Ak v nich nestuhne prenikne na povrch, kde sa
vyleje ako láva. Na povrch vystupujúca láva sa stane ešte tekutejšou pretože pri
poklese tlaku sa uvolnia v nej rozpustné plyny a vznikajú v nej bubliny. Mnohé z plynov
napr. ( sírovodík a oxid uholnatý ) na vzduchu horia takže teplota v kráteri stúpa a láva
sa stáva ešte tekutejšou. Ak je láva viskózna, teda tecie velmi pomaly, pohltené plyny
sa zle uvolnujú a spôsobujú explózie. Silu explózie , ako aj normálne erupcie zvyšuje
voda, ktorá presakuje magme a ihned sa mení na paru. Ak má láva kyslý charakter
teda obsahuje viac SiO2 pomaly sa pohybuje Tuhne, ako vytlacené kopy, homole, ihly.
Bázické lávy majú menej plynov, vodných pár i SiO2. Sú pohyblivejšie a tvoria lávové
prúdy, pokrovy a ploché štítové kužele. Lávové prúdy sa navrstvujú na seba cím
vlastne vzniká sopecný kužel– vlastné teleso sopky. Podobne sa do kužela navrstvujú
sopecné vyvreliny. Na vrchole kužela vyústuje sopecný komín – sopúch.
Sopky sú rozmiestnené pozdlž trhlín v zemskom povrchu a pozdlž stykov dvoch
litosferických dosiek. Povestný ohnivý kruh – retaz sopiek obklucujúcich Tichý oceán –
lemuje okraj Tichooceánskej litosferickej dosky. Najviac sopiek sa nachádza v oceánoch
a moriach, lebo oceánska kôra je tenká a magma ju lahko prerazí. V Tichom oceáne sa
nachádza okolo 10 000 sopiek vyšších ako 1000 metrov. Podmorské sopky sú ale
zväcša vyhasnuté. Na pevnine, daleko od okrajov litosferických dosiek, nájdeme len
málo sopiek. Dvíhajú sa nad magmatickými krbmi ako výsledok tepla uvolneného pri
rozpade rádioaktívnych prvkov, alebo tepla z tepelných škvrn v plášti. Na zemi sa
nachádza okolo 500 cinných aktívnych sopiek z nich asi 20-30 sa ozve každý rok. Ak je
sopka v pokoji hovoríme o nej že spí, to môže trvat velmi dlho takže sopka môže byt
považovaná za vyhasnutú. Sopky vyvrhujú taveninu plyny a pevné látky. Najcastejším
typom sopiek sú stratovulkány. Sú tvorené lávou, sopecným materiálom, popolom i
pieskom. Plyny, ktoré najcastejšie vystupujú na povrch pocas sopecnej cinnosti;
prevažne dusík, oxid uhlicitý, chlorovodík, vodná para, oxid uholnatý a sírovodík.
Žeravá vyvrelina roztavených hornín sa nazýva láva, ktorá tuhne na povrchu. Lávové
sopky (Island, Havaj ) produkujú len lávu. Tekutá láva sa vylieva z krátera pokojne. V
case pokoja sa v kráteri nahromadí voda. Pri náhlej erupcií vznikajú z týchto jazier
bahenné toky, ktoré sa velkou rýchlostou valia po svahu sopky. Sú ovela nicivejšie ako
prúdy lávy. Horšie ako lávové alebo bahenné prúdy sú však mracná sopecného popola.
Môžu spôsobit viac škôd ako láva, lebo prúd zasiahne väcšie územie. Sopecný popol
pozostáva z drobných vyvrhlín v priemere menších ako 2 milimetre a môže dosiahnut
objem až 1 štvorcový kilometer. Pevné látky vyletujú z krátera ako bomby.
Nahromadením sypkého sopecného materiálu rôznej velkosti vznikajú nasypané(
explózne ) sopky napr. Fudžisan v Japonsku. Sopky sa rozdelujú aj podla spôsobu
výbuchov. Puklinová ( lineárna ) erupcia uvolnuje najbázickejšiu a najtekutejšiu lávu.
Pri havajských erupciách menej tekutá láva strieka ako fontána a vytvára ploché
kužele. Charakterizujú ju cadicové lávové prúdy, casto sprevádzané ohnivými, lávovými
fontánami, ked 1 300 stupnová láva vystrekuje až do výšky 300 metrov. Ak sa
vystrekujúca láva prevalí cez okraj dalej steká po svahu až kým nestuhne. Vulkánsky
typ vyvrhuje kusy pevnej lávy ktoré potom spolu s popolom tvoria nad sopkou oblak v
tvare karfiolu. Strombolský typ pravidelne chrlí žeravú hmotu. Žeravé oblaky
peelejského typu sa kotúlajú po svahoch sopky a všetko spalujú. V pliniovskej erupcií
sa and kráterom stlp pary plynov a popola.
V istom zmysle fungujú sopky ako bezpecnostné ventily v Zemskej kôre. Cím je
záklopka ventilu pevnejšia tým väcšia bude erupcia. Za najväcšiu sopecnú katastrofu
sa považuje výbuch indonézskej sopky Tambora roku 1615: tisícky ludí zahynuli priamo
pri výbuchu a 82 000 ludí skonalo na rozlicné choroby a hladomor, ktoré nastali po
výbuchu. Neobývaný indonézsky ostrov Rakata ( Krakatoa ) bol mohutným výbuchom
roku 1883 takmer celý znicený. V druhom tisícrocí pred naším letopoctom sa odohrala
na ostrove Théra sopecná erupcia, ktorá mala katastrofálny dopad na obyvatelstvo
Kréty a pravdepodobne spôsobila zánik vyspelej mínojskej kultúry. Podnietila aj vznik
legendy o ostrove Atlantída. Sopecným erupciám nemožno zabránit ale možno ich
aspon v niektorých prípadoch predvídat. Predpovede sa opierajú o pozorovanie malých
zemetrasení, ktoré sprevádzajú výstup magmy, a sledovanie deformácie pôdy a
výronov plynov a pár z kráteru.
Sprievodnou cinnostou horotvornej cinnosti a magmatizmu sú zemetrasenia.
Zemetrasenie; je to náhle uvolnenie energie, ktoré sa prejavuje chvením Zeme a jej
otrasmi. Túto energiu vyvolávajú stlacené alebo rozpínané tektonické dosky, co sa
lámu a posúvajú pozdlž zlomov–nazývame ho tektonické zemetrasenie. Malé otrasy v
okolí aktívnej sopky môže spôsobit láva predierajúca sa z hlbky na povrchu–sopecné
zemetrasenie. Najzriedkavejšie sú rútivé zemetrasenia, ktoré vznikajú prepadávaním
stropov podzemných dutín. Podla odhadu vedcov sa za rok odohrá na Zemi asi milión
zemetrasení, ale väcšina je taká slabá, že prebehne bez pozorovania. Ozaj silné a
pustošivé zemetrasenia sa vyskytujú raz za dva týždne. Väcšina naštastie na dne
oceánov, takže nezaprícinujú žiadne škody. Existujú aj hlbkové zemetrasenia ktorých
prícinu nepoznáme a ich ohnisko je až v hlbke 700 kilometrov.
Seizmické vlny a ich meranie - horniny sú rozložené pozdlž zlomu, aby sa klzali popri
sebe, ale bráni im v tom trenie. Tým sa hromadí energia v podobe pružného napätia.
Ked napätie prekrocí kritický bod, prekoná odpor trenia a horniny na zlome sa pohnú,
prasknú. Nahromadená energia sa uvolní a vyvolá zemetrasenie.
Pružné napätie môže prekrocit kritický bod aj v horninových vrásach, takže sa pretrhnú
a vznikne zlom. Seizmické zemetrasné vlny sa šíria z ohnísk všetkými smermi, podobne
ako zvukové vlny pri výstrele z pušky. Existujú dva hlavné typy seizmických vln;
pozdlžne a priecne. Pozdlžne vlny vyvolávajú v horninovom prostredí cez ktoré
prechádzajú, chvenie castíc v smer svojho šírenie. Priecne vlny vyvolávajú chvenie
castíc kolmo na smer svojho šírenia. Pozdlžne vlny sa šíria 1,7 krát rýchlejšie ako
priecne, preto ich seizmografy na seizmických staniciach zaznamenajú ako prvé.
Seizmológovia, ktorý skúmajú zemetrasné javy nazývajú tieto vlny primárne. Priecne
zase sekundárne. Napokon rozoznávajú ešte tretí typ vln dlhé vlny ( long wave ) alebo
povrchové vlny. Práve ony vyvolávajú nicivé otrasy. Velkost zemetrasenia sa meria
Richterovou stupnicou v ktorej každá jednotka zodpovedá 30 násobku zemetrasnej
energie predchádzajúcej jednotky. Otrasy 2.
Stupna clovek prakticky nepocíti, kým 7 stupen je spodnou hranicou zemetrasení s
nicivými následkami. Zemetrasenia sa smutne preslávili pustošivými následkami, ktoré
spôsobili otrasy zeme ale aj obrovské prílivové vlny zvané Tsunami. Vyvolávajú ich
seizmické otrasy dna morí ci oceánov. Dlžka Tsunami dosahuje až 200 km, rýchlost na
volnej hladine je až 800! Km/h. Ak vlny narazia na mierne stúpajúce pobrežie,
spomalia sa zato však narastú do výšky. More najprv ustúpi ale potom sa vráti spät v
sériách 15- 30 metrov vysokých vln, ktoré prenikajú daleko do vnútrozemia.
Zemetrasenie na západnej Sicílií roku 1968 nacisto znicilo väcšinu budov v meste
Gibellina a okolitých dedinách a vyžiadalo si 224 ludských životov. Tí co prežili sa ocitli
uprostred zrúcaných stavieb. Pri silnom zemetrasení najviac ohrozujú obyvatelov
padajúce múry budov. Znicené inžinierske siete sa menia semeniská rozlicných chorôb
a nákaz. Najnicivejšie zemetrasenia od roku 1965 sa odohrali : 1970 Peru ( 66 794
ludských životov ) 1976 Guatemala ( viac ako 16 000 obetí ) Cína ( viac ako 100 000
obetí )
V polovici 60. Rokov v meste Denver štátu Colorado v USA bola do vrtu napumpovaná
odpadová voda co vyvolalo rad menších nenicivých zemetrasení. Vtedy sa ujala
myšlienka urobit hlboké vrty pozdlž seizmického zlomu a napumpovat do nich vodu, a
uvolnit tak napätie v horninách niekolkými slabšími nenicivými otrasmi. Clovek tým
môže predíst nicivému otrasu, ovládnut nebezpecné sily. Aby však vedel kde presne
treba zasiahnut musí vediet kde presne sa chystá zem otriast. Tesne pred
zemetrasením je zem na jednej strane zlomu pružne deformovaná, co možno
geodeticky merat teodolitom alebo laserovým lúcom. Na meranie porušenosti sa
používajú aj sklonomery. Informácie z meracích zariadení umiestnených pozdlž
seizmoaktívneho zlomu zaznamenávajú družice, ktoré ich odosielajú do riadiacich
centier. Vedci preto vedia zistit aj velmi malé pohyby zeme, a znacit miesta kde sa
hromadí pružné napätie v horninách. Iná metóda sa zakladá na meraní obsahu vody v
horninách; ked na horniny pôsobí tlak zväcšujú sa v nich póry, takže nasávajú viac
vody. Kedže podzemné vody sa zúcastnujú na vzniku zemetrasení, je velmi dôležité
poznat hladinu podzemnej vody v oblasti náchylnej na otrasy. Nebezpecenstvo
zemetrasení však možno do istej miery znížit aj vhodnými opatreniami. Napríklad velké
budovy v oblastiach ohrozenými zemetraseniami by sa mali stavat na železobetónových
“pltiach“ ktoré by pri prechode zemetrasných vln doslova plávali, a ulice by mali byt
dostatocne široké v pomere k výškam budov, Mnoho ludí zahynulo pod troskami budov
ktoré s zrútili do ulíc.