Základy geologie pro geografy (jarní semestr 2016) Litosféra a desková tektonika Daniel Nývlt (daniel.nyvlt@seznam.cz) Koncentrická stavba Země hloubka (km) hustota (g/cm3) teplota (°C) kůra 0–35 2,5 / 3,2 litosféra 0–150 astenosféra 35–700 1 400 plášť 35–2 900 3,4–5,6 1 800–2 800 vnější jádro 2 900–5150 9,9–12,2 2 800–3 100 vnitřní jádro 5 150–6 400 12,8–13,1 Terestrické planety (zemského typu) Vnitřní stavba zemského tělesa Pevné vnitřní jádro – hloubka 5150 km Průměrný poloměr Země – 6371 km Gutenbergova diskontinuita Mohorovičičova diskontinuita (MOHO) (max. 80 km) Stavba svrchní části zemského tělesa Conradova diskontinuita PERIDOTIT GABRO BASALT GRANULIT GRANIT Oceánská kůra – tvořená bazickými horninami (bazalt) s vysokou hustotou 3–3,5 g/cm3 a tenkou vrstvou sedimentů, mocnost 5–12 km Kontinentální kůra – tvořená granitoidními horninami a sedimenty s nižší hustotou 2,3–2,6 g/cm3 a mefamorfity v hlubší části, větší mocnosti (20–80 km) Stavba vnitřní části planety Země Plášť 80 % objemu planety Země. Zasahuje do hloubky ~2900 km. Olivín, pyroxeny, granáty, spinelidy Konvekce (Vertikální pohyb hmoty a tím i tepla) – hnací síla deskové tektoniky v litosféře. Přímo pod litosférou - vrstva plastické plášťové hmoty – astenosféra, po které se litosférické desky pohybují. Jádro Od pláště odděleno Gutenbergovou diskontinuitou. Fe, Ni 17 % objemu, ale 34 % hmotnosti planety. Vnější jádro – kapalné (hloubka 2900–5150 km) Vnitřní jádro – pevné (hloubka 5150–6378 km) Základy deskové tektoniky Litosférická deska – zemská kůra + pevná část svrchního pláště (litosféra). Desky se pohybují po astenosféře (plastické vrstvě ve svrchním plášti). Typy deskových rozhraní Konvergentní rozhraní (subdukční a kolizní zóny) Divergentní rozhraní (kontinentální a oceánské rifty) Transformní rozhraní (horizontální vzájemný pohyb desek) Subdukce a subdukční zóna Subdukce – proces při němž se jedna deska podsunuje pod druhou a zanořuje se hluboko do pláště. Vzniká při ní kompresní napětí. Subdukce neprobíhá plynule, ale skokově – desky na sebe tlačí v protisměru, jakmile je překročena kritická hranice, subdukovaná deska se náhle o kus posune do větší hloubky, což vyvolává silná zemětřesení. Subdukovaná deska i spodní část nadložní desky se taví magmatismus a vulkanismus andského typu (složením dioritandezit), zároveň dochází k vysokotlaké a vysokoteplotní (regionální) metamorfóze hornin. Aktivní okraj kontinentu Oceánská deska subdukuje pod kontinentální desku, resp. oceánská kůra subdukuje pod kontinentální kůru. Aktivní ostrovní oblouk Oceánská deska subdukuje pod jinou oceánskou desku/ kůru. Produktem vzniklé taveniny je magmatismus a vulkanismus – vznik pásemného vulkanického pohoří na okraji kontinentu (např. Andy) nebo sopečných ostrovů (např. Sumatra, Jáva). Typy subdukce Typické příklady subdukce Kolize kontinentálních desek Kolize – při zániku oceánu subdukcí oceánické kůry se přiblíží a nakonec i srazí dva bloky kontinentální litosféry. Kontinentální litosféra nemůže být kvůli své větší mocnosti a lehkosti pohlcena do subdukční zóny. Subdukuje pouze okraj pevniny na straně subdukované desky a dojde tak k naduření a nárůstu mocnosti kontinentální litosféry v kolizní zóně. Takto vzniká velká mocnost kontinentální kůry pod orogény jako jsou Himálaje, Hindúkuš a Tibet. Během kolize kontinentů dochází k vrásnění, vzniku příkrovů, střednětlaké a zároveň středněteplotní regionální metamorfóze hornin. Tavením kontinentální kůry vzniká granitoidní magmatismus a ryolitový vulkanismus. Takto vznikají superkontinenty. Superkontinent Pangea (karbon-jura) Zkrácení prostoru – přesouvání šupin kůry – vznik příkrovů Orogenní pásma Doklady subdukce oceánské kůry a kolize kontinentů Zemětřesení vs. subdukční a kolizní zóny Riftové zóny Rifty – až tisíce km dlouhé praskliny mezi deskami, podél nichž vystupuje plášťové magma, čímž přirůstá nová hmota desek a starší horniny jsou odtlačovány do stran a v obou směrech se vzdalují od riftové zóny. Na riftech vzniká a přirůstá vždy oceánský typ zemské kůry a dochází tím ke vzniku a rozšiřování oceánů. S tímto procesem souvisí tahové napětí, které je v riftech přítomné. Oceánské rifty – rift v oceánské litosféře, např. četné rifty v Tichém oceánu. Kontinentální rifty – rozdělení kontinentu a otevření oceánu mezi oddělenými bloky kontinentální litosféry. Příkladem je Východoafrický rift, pokročilejším je Rudé moře je otevírajícím se oceánem, v mesozoiku rifty mezi Jižní Amerikou a Afrikou a Evropou a Severní Amerikou, které stály na počátku vzniku Atlantského oceánu. Riftové zóny Rift vzniká jako reakce na vytvoření subdukční zóny na jiném místě planety. Subdukce vyvolává tahové napětí v ostatních deskách. Rift by bez subdukce vzniknout nemohl – nově vytvořená hmota by se neměla kam posunovat, pokud by na jiném místě nezačala litosféra zanikat subdukcí. Na základě orientace magnetických minerálů v bazaltech oceánského dna vzniklých v riftové zóně lze ukázat radiální nárůst stáří těchto hornin, přičemž nejmladší horniny leží přímo na riftu. Transformní zlomy Desky se posunují laterálně podél kolmého zlomu, nedochází k subdukci, ani ke kolizi. Transformní zlomy vznikají současně se subdukčními a riftovými zónami. Rift mezi Grónskem a Skandinávským poloostrovem (R) rozšiřuje oceánskou litosféru severního Atlantiku – vzájemné vzdalování Severní Ameriky a Eurasie (žluté šipky) – jz. okraj šelfu Barentsova moře oddělen od severního Grónska, – posun Eurasie podél transformního zlomu (T) podél severního okraje Grónska na JV a současný posun Severní Ameriky na SZ (červené šipky). Současné otevírání pánve Arktického oceánu. R T zlom San Andreas Východopacifický hřbet transformní systém Mrtvého moře Wilsonův cyklus vývoje oceánů 1) počáteční období – vznik a vývoj kontinentálního riftového systému (období vysoké vulkanické aktivity, hromadění materiálu v riftových depresích) 2) mladé období – uprostřed původně kontinentálního riftu se vytváří deprese s kůrou oceánského typu, riftová deprese se rozšiřuje poklesy ker podél centrálního zlomu, marinní sedimentace 3) období zralosti – rozšiřující se oceánská pánev, hřbet s centrálním riftem – seismická a vulkanická aktivita, pasivní okraje kontinentů jsou součástí téže desky jako přilehlá část oceánu 4) období úpadku – přeměna pasivních okrajů kontinentů v aktivní (rozdělení desek), zmenšování oceánské pánve, na obvodu subdukce (zánik oceánské kůry), při aktivních okrajích kontinentů pohoří andského typu 5) období uzavírání – postupný zánik oceánské pánve, tektogeneze typu kontinent – kontinent, vulkanismus vázaný na subdukci zaniká 6) vytvoření geosutury – definitivní zánik zbytku oceánů mezi sbližujícími se kontinenty, znásobení mocnosti kontinentální kůry, vznik pásemného pohoří himálajského typu Wilsonův cyklus vývoje oceánů Princip pohybu litosférických desek Gravitační zanořování postupně těžknoucí oceánské kůry pod lehčí kontinentální kůru Vznik nové oceánské kůry na riftech v důsledku konvekčního proudění ve svrchním plášti → nerovnoměrné prohřívání hornin a vznikají plášťové chocholy Zdroj tepla → rozpad radiogenních izotopů 238U, 235U, 232Th, 40K 600 Ma ediacar Rodinia 540 Ma spodní kambrium 470 Ma střední ordovik Gondwana 400 Ma spodní devon Gondwana Laurussie 340 Ma spodní karbon 280 Ma spodní perm Pangea 240 Ma střední trias Pangea 170 Ma střední jura Gondwana Laurussie pozdní jura 150 Ma Laurussie Gondwana spodní křída 120 Ma svrchní křída 90 Ma hranice křída/paleogén 65 Ma eocén 50 Ma oligocén 35 Ma současnost