Uvod do GEOLOGIE Úvodní přednáška Charakteristika předmětu • předmět je určen studentům 1. ročníku geologie a všem zájemcům z negeologických oborů • seznámit se základními pojmy, argumenty a způsobem myšlení, dát základní přehled o geologii • jednotlivé poznatky budou Úvodní přednáška • definice geologie • rozdělení geologie • vědecký způsob myšlení • vznik a stavba Země Definice geologie . *.\ Definice geologie • z řečtiny gé = země a logos = slovo = > věda o Zemi = > věda o zemské kůře = > věda o ... • i jiné obory se zabývají Zemí - geografie, biologie, planetologie, chemie, fyzika aj. • geologie se zabývá i jinými, než jen pozemskými záležitostmi - meteority (meteoridy), Měsíc, Mars, ... Definice geologie subjekt = člověk, geolog - cíl = najít suroviny, podzemní vodu, zajistit základy stavby, ochrana před katastrofami aj. - s rozvojem společnosti se cíle mění objekt = stále se mění - vlastnosti = obsahuje kovy, vodu, má určitou pevnost, vyvíjí se procesy, které mají ničivé účinky - rozšiřuje se podle našich možností - povrch na pevnině, materál z nitra Země, dno moře, jiné planety a měsíce, ... předmět = průnik cílů a vlastností studovaných jedním způsobem (metodikou) - geologie studuje „kamení", jejich složení, stavbu procesy tvorby, vývoje a zániku Definice geologie Geologiclé cykly (koloběhy) mobilizovaná hmota kámen (pevná hornina) Geologické si • Vnitřní (endogenní) síly • energie radioaktivního rozpadu • vysoké teploty a tlaky • procesy cyklu: - metamorfóza - roztavení - intruze - utuhnutí f a jejich cykly • Vnější (exogénni) síly • energie dodávaná Sluncem • nízké teploty a tlaky • procesy cyklu: - zvetrávaní - rozpad, rozpouštění - transport - usazení Endogenní cyklus (koloběh) ■ utuhnutí, krystalizace vy vřel á hornina metamorfovana hornina, restit roztavení Exogénni cyklus (koloběh) i usazeni, sedimentace usazena hornina zvětralina, reziduum rozpuštění, rozvolnění Rozdělení geologie • obecné geologické vědy - o látkovém složení (geochemie, mineralogie, petrologie) - o stavbě (geofyzika, tektonika) - o geologických procesech (dynamická geologie, ...) • historická geologie - o konkrétních dějinách (paleontologie, stratigrafie, paleogeografie aj.) • regionální geologie - o konkrétních oblastech • aplikovaná geologie - dříve především ložisková geologie (nerostné suroviny) - dnes přesun do oborů inženýrská geologie, hydrogeologie, environmentálni geologie, geologická rizika, geologická turistika Vědecký způsob myšlení • pojem (=logická konstrukce) a termín (=slovo) • definice: obecnější termín + specifikace • nové poznatky — indukce (data~argumenty1+data~argumenty2+...=>teorie) • předpoklady: zákonitost, strukturovanost, příčinnost — dedukce (data~předpoklady+teorie=>data~předpověď) • vědecký důkaz - induktivní dokazování • principy: vyvratitelnosti (bez dogmat), antropický (historický princip), jednoduchosti (aktualismus) - deduktivní dokazování Vznik Země Vznik Země - nebulami teorie (ulddun rtJtli R"l;i(icni nítis Rotation axíí Vznik a stavba Země - argumenty • Meteority - chondrity • Asteroidy, diferencované meteority • Hutnictví • Geofyzika Meteority • kamenné - tvořeny hlavně kremičitany - chondrity - mají chondry - achondrity - nemají chodry • železné - hlavně z kovového železa • železo-kamenné Dne 6.5. 2000, ve 13:51:50 hodin středoevropského letního času byl z mnoha míst České republiky, Slovenska a Polska pozorován denní bolid. Tři lidé měli po ruce videokameru a podařilo se jim část dráhy bolidu nafilmovat. eority Meteority Obrázek ukazuje dráhu meteoroidu ve Sluneční soustavě. Spodní graf znázorňuje průmět dráhy do roviny ekliptiky (roviny oběžné dráhy Země), horní graf do roviny kolmé k rovině ekliptiky. Je patrné, že meteoroid Moravka se značně vzdaloval od roviny oběžných drah planet. Meteority V obci Moravka byl sledován pád meteoritu z tohoto bolidu a meteorit byl předán k vědeckému zkoumání. Druhý meteorit byl potom nalezen v polovině května a třetí na konci května. Jde teprve o pátý případ v historii, kdy existují fotografické nebo videozáznamy bolidu, od něhož byl nalezen meteorit. % Berli n n '■■■ ■' \ SAcnsÉřt-AHHAL1 (SAXONY ANHALT)' -'■■ ■:--!?' ■■...BRANUENÜURÜ 1 GERMANY . THÜRINGEN řf.. (SA^«m.; (THURlMtilA) .'':-{ ---■" \Q. <■■: } F : r.^' í "', L'.,' "■■*""■ č- ." ■": - -■-* ~>' i\ i ■ "V-Prague } n i -.v.~ T. ! "t l . i K "■■■ ;,^'X I,- " -CZECH REPUBLIC- „Poznaň (Warszawa) Lodž * POLAND Wrocfaw 9 80 km EN060500MÓI . ■ Kraków 8 a y E R K -T, (e A v A- R i Ä) - Munich (Münihe.n) _.-■'' "AUSTRIA aitóJlfc^milM,WÍ5W»l!l.f!rJSl'l*JIJle.,,tlUJJJliilHlJNGARY Jeden x meteoritů,, kléry spadnul 6. května ZQ-DO v Beskyd ech (na mapa je vyznačena oblaet pravděpodobného pádu věltiny úlomku). Tento kamenný chondril se na první pohled ničím neliti od obyčejných "šutrů". Foto T. Havlík,. Hvězdárna a planetárium Johanna Palisy v Oetfave. Meteority Jak se poznají spadlé meteority? ***-p3 - - M m Otavený povrch Meteority 'main im 1i i nv i TTTTiTTjTTrmTrriTTn jnnn i í i j Á 9 lb. U 12 i: i|iimim|müutiimi|[irvniiiu\u\Huu i^ \e, "te "\7 Meteorit Moravka Meteority chondry (chondrule) kamenný meteorit --chondrit Meteorit Morávka Chondi ^CMuJlI 1,1 'JIH llilijlti CM 1 Meteorite Sahra 97072 , found 1997 Chondry- drobné, až 2mm velké, okrouhlé částice kamenných meteoritů, tvořené křemičitanovým materiálem (olivín, pyroxen, sklo) s*»> zchlazené kondenzační kapky Chondrity • tvořené chondrami + jemnou základní hmotou • => kondenzační kapky + prach • mají stejná stáří - 4,5 až 4,6 miliardy let • => doklad počátku vzniku planet Sluneční soustavy (stáří a způsob vzniku kondenzací z mezihvězdného mračna) Asteroidy Sun Eürth chybějící planeta M á Mars Jupiť&r Pásmo planetek (asteroidů) ORBITS DRAWN TO SCfiLE Pásmo planetek (asteroidu) ■1K Ejů* 1 5.3 £ Pallas 7.Ô f 324 O-imůerga ^ »,4 W ^ Juna 72 O 7Iri4 /*} 7.t ^r 5rí 1 C*f6S ' O 13 Fwluna 74 ZCUPTiC PiAWE 747 WJnchsstar J 31 Euphro&yne 5.5 41 Ojphní 5.C 4&i P«li«nt~v>-rfř 7.ť) i^Jí; Í74 Ursula Q 'ŕ~~~Ĺ 532 HŕrCullriÉ ť*.fti>—< aH*t>i» í^_-J A9J Í11 Davida &24 HeklCí Q 107 Camilla 34 ^ ti Cybers /^i702 Ateuda 5,1 ŕNWfft ŕUGŕ OF MAIN BFI T L__/ 7Qd Inl&FiimnFa 9-& flIlTFR fDUP Or fcfAJ« BFLl Asteroid Toutatis 29 September 2004 Orbit of Asteroid Toutatis „ \ \ __--y Eartfi A large aste id passed near Earth on September 29, 2004. How close was it? Not close enough to worry about! Asteroid Toutatis passed within about 1.5 million kilometers of Earth, about four times the distance to the Moon. Asteroid Toutatis These are radar images of the asteroid Toutatis taken from Earth. NASA Its size is 1.92 km by 2.29 km by 4.6 km. It may actually be two asteroids that are stuck together. Klasifikace meteoritů vyvinutost litologie počet pádů nediferencované kamenné chondrity (do 5% Fe°) 87,4 % diferencované achondrity 8,3 % železo-kamenné 3,2 % železné 1,1 % Klasifikace meteoritů vyvinutost litologie počet pádů nediferencované kamenné chondrity (do 5% Fe°) 87,4 % diferencované achondrity 8,3 % železo-kamenné 3,2 % železné 1,1 % Železné meteority • složení - železo + nikl => nerezavějí, jsou nápadné, snadno se najdou • struktura - Widmanstättenovy obrace Železné meteority ■ ■ •* r ■! ■:■..■ :;:*tí_.yaŕ._jŕ-ií^i-í An iron meteorite (of the ataxtite group) weighing some 60,000 kg -the largest meteorite ever found. It still lies where it was found in 1920 at Hoba Farm, near Grootfontein, Namibia. Železné meteority Stätte n o vy ob Železné meteority • odmíšené kovová slitina železa a niklu (oddělená od kremičitanu) • slitina železa a niklu pomalu chladla, rychlostí asi 1 až 10 °C/milion let • => těleso velikosti stovek kilometrů (asteroid) s izolační (křemičitanovou) vrstvou Achondrit (eucrit) Achondrite that fell in Sioux County, Nebraska. This eucrite has been broken open, revealing the distinction between its black, shiny, and smooth fusion crust and its light-colored interior. The specimen is about 7 cm from left to right. Photo by J. Kurtzmen Mikroskopický pohled (eucrit) Example of a subophitic eucrite basalt with augite partially enclosed by plagioclase (white in both images; PPL, left; XPL, right). Height is 3 mm. ©2005 T. E. Bunch Mikroskopický pohl eucrity => čedičové výlevy (eucrit) Textural similarity of the basaltic eucrite Stannern (left; plagioclases white to gray; pyroxene, brown to buff) compared with a terrestrial basalt (right; same with highly colored olivine grains).© 2005 T. E. Bunch Drcený achondrit (diogenit) Sawn surface of the Johnstown diogenite that shows fragmented orthopyroxene clasts and crushed matrix. Base of specimen is 15.4 cm (6 in). Source: http://www.meteoriteti mes.com/Back Links/ 2002/april/Meteorite of Month.htm diogenity => gabra Brekciovitý meteorit * ' XT " "*'* J^t^ĚfĚSL f- ' ."■J6- w* #3*335*«*'■•-■ < ». ***í . j howardit) Surface of the NWA 776 howardite. Consists of eucrite fragments or clasts (example of white plagioclase and dark pyroxene eucrite shown in upper left), diogenite pyroxene grains (green), and clasts (dark). Height is 2 cm.© 2005 T. E. Bunch Diferencované meteority čediče Euer i to Crust brekcie Howard i to EJecta HED Stratigraphy Motali je Care železa Vzájemné vztahy diferencovaných meteoritů na hypotetické planetce Analogie roztavené kremičitany (struska) laoff hutnění železa mtni svttwfwni CCh-"C*äíCO Feí>*Cd = Pfc*fíPs ŕďJ-ÍÍIU ^ roztavené železo Vývoj - difernciace na planetce tron-nšcket metal sinks into core Less dense rock rises Planetky • diferenciace materiálu na železo-niklové jádro a obal (plášť) tvořený bezvodými kremičitany Fe, Mg, AI (Ca) • drcení v důsledku srážek - nárazy planetek, jejich rozpad a spojování • růst do velikosti planet, gravitační vyčištění okolí dráhy Studium Země • Tvar Země • Geofyzika - gravitační pole - seismický výzkum - magnetické pole • Geochemie • Petrologie - xenolity z vulkanitů - horniny vynesené tektonickými pochody Tvar Země • Odplouvající a připlouvající lodě „zapadají" za obzor • Při cestách na jih se mění poloha Slunce (je výše na obloze) a Polárky (je blíže k obzoru) • Kulatý tvar stínu Země při zatmění Měsíce Tvar Země - vzdálené lodě A \ / á K \ / Tvar Země - tvar stínu na Měsíci ic^vii .MrEclipse.com ©2000 by F. Espenak fc" e1 Tvar Země - tvar stínu na Měsíci Eratosthenes z Kyrené (-276 až-194) / 360 r =--------- a 2n Poloměr Země v poledne za letního slunovratu stadion ~ 185 m a = 7° (6,3°) r = 40 tisíc stádií Hmotnost Země Mm F-m.a f = k-- r2 r = 637\ 000 m 2 Q . f a = 9,806 65 m.s"2 ^/[ zz --------------- jc = 6,67.10-n m3.kg-!.s-2 (Cavendish 1798) K Hustoty planet a Měsíce Merkur S o "co 3 Neptun 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 vzdálenost od Slunce v mil. km Hustota hornin v nitru • horniny na povrchu Země je 2,2 až 3,3 • průměrná hustota Země je 5,5 • => v hloubce musí být materiál s vysokou hustotou (asi kovové železo) Seismické vlny • primární (kompresní) - mění objem, ekvivalent zvuku • sekundární (střižné) - mění tvar, nešíří se tekutinami (jen pevnými látkami) • rychlost seismických vln závisí na poměru elastických parametrů materiálu a jeho hustoty Velikost jádra zemětřesení seismické vlny s jsou odstíněné tekutým jádrem Seismické vlny Struktura Země Vnitřní stavba Země v. r-y. Mantle Outer ^^ Core Inner k Core Struktura Země • kůra (kontinentální) - svrchní kůra -spodní kůra • plášť - kremičitany Fe, Mg - svrchní plášť - spodní plášť • jádro - železo-niklová slitina - vnější jádro - tekuté -vnitřní jádro -tuhé o 400 650 Subduction Zone 2 2,700 | 2,890 5,150 6,378 Shallow / Mantle idocean Ridges Crust and Lith o sphere Lower Mantle