előző oldaltartalomjegyzékkövetkező oldal


Alapfogalmak


A földtan mint tudomány


A földtan tárgya


  • az ásványok és kőzetek keletkezése
  • a földkéreg mozgásai, a kontinensek, óceáni medencék, hegységek keletkezése, az ezzel kapcsolatos események sorrendje
  • a nyersanyagok és energiahordozók keletkezése, előfordulása
  • az élet kialakulása és fejlődése
  • a földtani folyamatok és az emberi tevékenység kölcsönhatásai

A földtan módszere


  • empirikus
  • experimentális
  • teoretikus

A természettudományok és a geológia fejlődése


Arisztotelész (Kr. e. 384-322): csillagászati és biológiai jelenségek leírása, geocentrikus elmélet

Arisztarkusz (Kr. e. 312-230): heliocentrikus elmélet

Ptolemaiosz (Kr. u. 150): geocentrikus elmélet, bolygók mozgásának geometriája

N. Copernicus (1473-1543): heliocentrikus elmélet kidolgozása

J. Kepler (1571-1630): bolygók mozgástörvényei

G. Galilei (1564-1642): új csillagászati és fizikai felfedezések

I. Newton (1642-1727): a tömegvonzás és az égitestek mozgásának törvényszerűségei

G. Agricola (1546): ásványtani és bányászati könyvek

N. Steno (1638-1686): települési törvények

J. Hutton (1726-1797): uniformitarizmus elve

Ch. Lyell (1797-1875): aktualizmus elve

A. Wegener (1880-1930): kontinensvándorlás elmélete

H. Hess (1906-1969): lemeztektonikai elmélet

Kép Georgicus Agricola 1556-ban megjelent De Re Metallica című könyvéből

A Föld mint égitest és rendszer


A világegyetem kialakulása


"Big Bang": kb. 15 Md évvel ezelőtti ősrobbanás

  • Táguló hidrogén és hélium gázfelhő
  • Protogalaktikus gázfelhők - nebulák
  • Nebulák sűrűsödése - termonukleáris reakció - csillagok - szupenovák





A Tejútrendszer elvi felépítése. A fiatalabb csillagok a spirális karokban helyezkednek el. A mi Naprendszerünk a Tejútrendszer peremvidékén található

A Naprendszer keletkezése


A Naprendszer kialakulása. A: A gáz- és por anyagú kozmikus felhő sűrűsödni kezd. B: A tömeg a forgó mozgás miatt szétlapul. C: A külső részekből gyűrűk szakadnak le, melyeknek anyaga bolygókká tömörül

A Naprendszer felépítése


A Naprendszer felépítése. A méretkülönbségek jelzik a bolygók méreteinek eltérését

A Naprendszer bolygóinak adatai

A Föld övezetességének kialakulása


A kezdetben szilárd állapotú Föld anyagi eloszlása homogén volt (A). Az elkülönülési folyamatok a földtömeg megolvadása révén váltak lehetővé (B). Az elkülönülés során a nehéz elemek a magban, a könnyebbek a külső övekben koncentrálódtak (C)

A Föld öves felépítése

Információforrás:
P és S hullámok terjedése

A Föld belső övei összetétel alapján:
  • mag
  • köpeny
  • kéreg
A Föld belső övei fizikai jellemzők alapján:
  • belső mag
  • külső mag
  • mezoszféra
  • asztenoszféra
  • litoszféra

A Föld belső övei. A külső, merev litoszférát a szilárd, de képlékeny ("gyenge") asztenoszféra követi, majd a mezoszféra ismét ridegebb. Az alatta lévő külső mag folyékony, majd a belső mag - bár kémiai összetétele hasonló a külső magéhoz, az óriási nyomás miatt szilárd jellegű. A litoszférán belüli kéreg kontinentális és óceáni kéregre tagolható

Külső és belső eredetű geológiai folyamatok


Külső eredetű (exogén) folyamatok:

  • Mállás
  • Lepusztulás
  • Üledékképződés

Energiaforrás: a Nap hője

Belső eredetű (endogén) folyamatok:

  • Magmás tevékenység
  • Diagenezis
  • Metamorfózis
  • Kőzetdeformáció
  • Földrengések
  • Lemeztektonika

Energiaforrás: a Föld belső hője (radioaktív bomlás, kristályosodás, atomátalakulás, földi maradványhő)

A földi hő terjedése


Hővezetés (kondukció): szilárd anyagban
Hőáramlás (konvekció): folyadékokban vagy gázokban
Geotermikus gradiens: hőmérséklet-emelkedés mértéke a Föld belseje felé haladva (oC/km)

Konvekciós áram kialakulásának magyarázata. A felmelegedett, kisebb sűrűségű anyag felfelé mozog (A). Az asztenoszférában lassú anyagmozgással zajló konvekciós áramlás tartja mozgásban a litoszféra-lemezeket (B)

Geotermikus gradiens a kontinentális és óceáni litoszférában. Az utóbbiban a hőmérsékletemelkedés jelentősebb. Az asztenoszférában a gyorsabb konvekciós hőátadás és az adiabatikus tágulás miatt a geotermikus gradiens nagymértékben csökken

Lemeztektonikai alapfogalmak


A Föld jelentősebb litoszféra lemezei. A lemezhatárok nem esnek egybe a kontinensek határaival. A lemezek mozgásának irányát a nyilak jelzik

Lemezszegélyek típusai:

  • Divergens (szétnyíló, akkréciós, épülő)
  • Konvergens (összetartó, konszumációs, felemésztődő)
  • Transzform vetős

Divergens és konvergens lemezszegélyek vázlata a lemezhatárok feltüntetésével. Az előbbinél óceánközépi hátság, az utóbbinál mélytengeri árok jön létre

Szubdukció és kollízió

  • Konvergens lemezszegélyeknél következik be
  • Hegyláncok kiemelkedésével zárul

Hegyláncok kialakulása kollízióval. Az alábukó lemez az üledékrétegeket a kontinens szegélyéhez nyomja és deformálja. A lehajló óceáni kéreg olvadni kezd, a magma vulkánok formájában felszínre kerül. A két kontinens ütközésével az óceán eltűnik, a vulkanizmus megszűnik, gyűrt, deformált rétegekből álló hegylánc jön létre

A Föld mint rendszer


Rendszer (természettudományos):
az univerzum bármely lehatárolható része

A rendszerek típusai

  • Izolált
  • Zárt
  • Nyitott
  • Dinamikus
  • Statikus

Nagy földi rendszerek:

  • Atmoszféra
  • Hidroszféra
  • Bioszféra
  • Geoszféra (litoszféra)

Akváriumgömb mint zárt rendszer. A külvilágtól üvegfallal elszigetelt nyitott rendszerek (víz és növények) között anyagkicserélődés van, de az egyensúly miatt a rendszer sokáig stabil. Az üvegfalon keresztül csak energia kicserélődés lehetséges

A Föld mint zárt rendszer


A Föld mint zárt rendszer. Energiaáramlás működik a határain keresztül, de anyagáramlás - eltekintve az elhanyagolható meteoritoktól illetve az eltávozó hidrogéntől - nincs. A Föld négy fő alrendszere között anyag és energia kicserélődés is zajlik

A nagy földi ciklusok

Visszacsatolás (feedback):

  • Pozitív
  • Negatív

A negatív visszacsatolás stabilizálólag hat a rendszerre: ciklusok jönnek létre.

A nagy földi ciklusok. Minden földi folyamat működésének alapja az energia. A földi rendszerek közötti anyag- és energia kicserélődés révén körfolyamatok jönnek létre.

A litoszféra építőanyagai: ásványok és kőzetek


Ásványok:

  • Meghatározott kémiai összetétel és kristályszerkezet jellemzi őket
  • Ismert ásványok: kb. 4000 ásványfaj
  • Kőzetalkotó ásványok: kb. 15
  • Kémiai elemek: 90 (természetben)
  • Kőzetalkotó ásványokat felépítő elemek: 8
Elemtömeg %

oxigén45,20
szilícium27,20
alumínium8,00
vas5,80
kalcium5,06
magnézium2,77
nátrium2,32
kálium1,68
titán0,86
hidrogén0,14
mangán0,10
foszfor0,10
az összes többi elem0,77

összesen100,00

A földkéreg felépítésében legjelentősebb szerepet játszó elemek

  • Atom: atommag + elektronok
  • Atommag: proton + neutron
  • Izotóp: azonos rendszám, különböző tömegszám
  • Ion: kation vagy anion, szilárd anyagokban összekapcsolódnak
  • Kötéstípusok: ionos, kovalens, fémes, van der Waals, hidrogénkötés

Kősó (NaCl) kristályok. A szabályos (köbös) rendszerben kristályosodó ásványban a kémiai alkotók ionos kötéssel kapcsolódnak

A termésfémekben fémes kötés jellemző. Termésarany, Verespatak, Románia

Az ásványok kristályosodása: az atomok összekapcsolódása

Történhet

  • magmából
  • gőzökből
  • oldatból

Oka:

  • a termális energia lecsökken
  • oldat koncentrációja nő

A kristályok 7 kristályrendszerbe sorolhatók

Azurit: Cu3(CO3)2(OH)2

ÁsványosztályJellemző anionPéldák
terméselemek(nincs töltéssel rendelkező ion)termésarany (Au), termésréz (Cu)
szulfidok(S2-)galenit (PbS), pirit (FeS2)
oxidok(O2-)kvarc (SiO2), hematit (Fe2O3)
hidroxidok(OH-)goethit (FeOOH)
szilikátok(SiO44-)olivin (Mg,Fe)2SiO4
foszfátok(PO43-)apatit [Ca5F(PO4)3]
szulfátok(SO42-)gipsz (CaSO4•2H2O)
karbonátok(CO32-)kalcit CaCO3
halogenidek(Cl-, F-, Br-, I-)kősó (NaCl), fluorit (CaF2)

Az ásványok rendszerezése az anionelv alapján

Kőzetek:

Fő jellemzőjük: ásványos összetétel és kőzetszövet

A kőzetek genetikai csoportjai: magmás, üledékes, metamorf

Ásvány neveIdealizált kémiai összetételKőzettípus
kvarcSiO2magmás, üledékes, metamorf
ortoklászKAlSi3O8magmás, metamorf, (üledékes)
plagioklász csoportCaAl2Si2O8+ NaAlSi3O8magmás, metamorf, (üledékes)
olivin csoport(Mg,Fe)2SiO4magmás, (metamorf)
piroxén csoport(Mg, Fe)2Si2O6magmás, metamorf
amfibol csoport(Ca2Mg5)Si8O22(OH)2magmás, metamorf
biotit (csillám)K(Mg, Fe)3O10(OH)2magmás, metamorf (üledékes)
muszkovit (csillám)KAl3Si3O10(OH)2magmás, metamorf (üledékes)
agyagásvány csoportK,Mg,Ca,Na-Al-hidroszilikátoküledékes
kalcitCaCO3üledékes
dolomitCaMg(CO3)2üledékes
klorit csoport(Mg, Fe, Al)6(Si,Al)4O10(OH)8metamorf
szerpentin csoportMg6(Si4O10)2(OH)2metamorf
epidot csoportCa2Al3(SiO4)3(OH)metamorf

A legfontosabb kőzetalkotó ásványok összetétele. A kőzettípus oszlopban az látható, hogy az adott ásvány milyen eredetű kőzetekben gyakori.


előző oldaltartalomjegyzékkövetkező oldal