Történeti földtan A földtani idő

Az előadások a következő témára: "Történeti földtan A földtani idő"— Előadás másolata:

1 Történeti földtan A földtani idő

2 Rétegtan: a földtörténeti kutatás eszköze
Rétegtan (sztratigráfia): elsősorban üledékes rétegekkel foglalkozik. Segédtudománya az Őslénytan (paleontológia): ősmaradványokkal (fosszíliákkal) foglalkozik Fosszilizálódás feltétele: betemetődés. Fosszilizálódásra a szervetlen vázelemek (mész- és kovaanyagú héjak, Ca-foszfát) alkalmasak Fosszíliák rendszerezése: taxonokba való besorolás Taxonok: törzs (phylum) osztály (classis) rend (ordo) család (familia) nemzetség (genus) faj (species)

3 Paleontológiai alapfogalmak
Fosszíliák szerepe a földtörténeti kutatásban: Az üledékes kőzetek korának megállapítása Az ősföldrajzi környezet rekonstrukciója A fosszíliák lehetnek: Héjas példány (A) Kőbél (B) Lenyomat (C) A: Hippurites (kagyló). B: amonitesz (lábasfejű) C: Trilobita (ízeltlábú)

4 Speciális fosszilizálódási lehetőségek

5 Sztratigráfiai alapfogalmak
Rétegtani alapelvek: Eredeti horizontalitás (vízszintes település) Települési törvény (az alól lévő réteg idősebb) A rétegek eredeti vagy átbuktatott helyzetére következtethetünk a keresztrétegzés, hullámfodrok vagy gradált rétegzés vizsgálatával.

6 Sztratigráfiai alapfogalmak
A rétegek települési módja: Konkordáns Diszkordáns /eróziós (A) és szögdiszkordancia (B) Nonkonformitás (C)

7 A rétegtani osztályozás
A rétegek egységekbe sorolása, elkülönítése, tagolása. Litosztratigráfiai osztályozás: ásványkőzettani és geokémiai jellegek alapján tagol. Alapegysége a formáció. (formációcsoport —> formáció —> tagozat —> rétegtag) Biosztratigráfiai osztályozás: ősmaradványtartalom alapján tagol. Alapegysége a biozóna. Kronosztratigráfiai osztályozás: a kőzetek kora alapján tagol. Alapegysége az emelet (rendszer —> sorozat —> emelet —> kronozóna)

8 A rétegtani korreláció
A különböző helyeken feltárt rétegtani egységek párhuzamosítása, ezáltal korbesorolása Kőzettani korreláció: a litológiai tulajdonságok alapján (indexrétegek) Őslénytani korreláció: Dollo-törvény teszi lehetővé (indexfosszíliák)

9 A magnetosztratigráfia
Alapja a kőzetek mágnesezhető ásványainak vizsgálata (magnetit, Fe3O4) Vulkáni kőzetek: bazalton alkalmazható. A magnetit atomjai a Curie-pontnál (580 °C) a mágneses tér irányába beállnak. Üledékes kőzetek: a magnetit törmelékszemcsék üledékképződés közben állnak be a mágneses tér irányába. A mágneses pólusok néhány százezer évenként kicserélődnek. Mágneses pólusváltások az utolsó 4,5 millió év során

10 A földtörténeti időskála

11 A földtörténeti időskála A Föld korának becslése
1: Ussher: a Biblia alapján 2-3: Buffon, Lyell: az üledékképződés sebessége alapján 4: Kelvin: termodinamikai számítások alapján 5: Joly: a tenger sótartalma alapján 6: radiometrikus mérési adatok alapján

12 A radiometrikus kormeghatározás
Radioaktivitás felfedezése: 1886 Az 1950-es évektől vannak megbízható adatok A radiometrikus kormeghatározás lényege: Radioaktív izotópokból stabil izotópok keletkeznek A radioaktív izotópok jellemzője a felezési idő A bomló atomok száma exponenciálisan csökken A 40 ismert radioaktív izotóp felezési idejét (bomlási állandóját) meghatározták A kiindulási és a keletkezett izotópok mennyiségéből, valamint a bomlási állandóból a bomlás időtartama (a kőzet kora) meghatározható

13 A radiometrikus kormeghatározás
A 238U izotóp átalakulása 206Pb izotóppá

14 A radiometrikus kormeghatározás A kőzetek kora
Magmás kőzetek: a megszilárdulás időpontja Üledékes kőzetek: a glaukonit tartalmú kőzetekre alkalmazható, a leülepedés időpontját adja meg Metamorf kőzetek: az átkristályosodás időpontja Az üledékes rétegek kora az azokat átszelő magmás dájkok alapján is kalkulálható

15 A radiometrikus kormeghatározás Radiometrikus módszerek

16 A radiometrikus kormeghatározás Radiometrikus módszerek
Fission-track (hasadvány nyom) módszer: Az 238U izotóp bomlása roncsolja a kristályrácsot Polírozott ásványfelületen a roncsolásnyomok mérhetők Összehasonlító alapon a bomlás időtartama számítható

17 A Föld és az élet fejlődésének főbb eseményei

18

19

20 A korai prekambrium Prekambrium: a földtörténet 7/8-ad része
Főleg magmás és metamorf kőzetek jellemzők Archaikum: 4,6-2,5 milliárd év Proterozoikum: 2,5 milliárd-570 millió év A Föld korai differenciációja, a szilárd litoszféra kialakulása: 4,6-4,2 milliárd év A Hold befogása: 3,6 milliárd év

21 Archaikum A kezdeti lemeztektonika
Melegebb köpeny —> kisebb és gyorsabb konvekciós áramok Vékonyabb, lágyabb és kisebb litoszféralemezek Nem volt riftesedés és szubdukció 3,6-3,8 milliárd évvel ezelőtt kezdődött a maihoz hasonló lemeztektonika (zöldkő-övek, gránit-gneisz formációk) 2,5 milliárd évvel ezelőtt: hideg, rideg litoszféra lemezek -> proterozoikum kezdete

22 Archaikumi kőzetek előfordulása
Pajzsterületeken (kratonokon) fordulnak elő Pajzsterület: archaikumi + proterozoikumi kőzetek A kontinensek ősi magját képezik A fanerozoikumi hegységképződések folyamatosan növelték a kontinensek területét

23 A pajzsterületek, táblás vidékek és fanerozoikumi hegységképződési övek eloszlása

24 Archaikumi kőzetek világosszürke, durvaszemcsés gneisz gránit erek
1. Gránit-gneisz formációk: világosszürke, durvaszemcsés gneisz gránit erek 2. Zöldkő-formációk: bazalt, komatiit, tengeri üledékes kőzetek (grauwacke, agyagpala) zöldpala metamorfózis kőzetei (szerpentinit, amfibolit)

25 Archaikumi kőzetek 3. Sávos vasérc formációk:
Kizárólag 3,8-1,6 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek Vastartalmú és kovarétegek váltakozásából állnak Képződésükben a kékalgák fotoszintézise szerepet játszott

26 Az archaikumi atmoszféra
4,6 milliárd évvel ezelőtt: legősibb atmoszféra (a szoláris nebulából származó H2 és nemesgázok) 4 milliárd évvel ezelőtt: másodlagos atmoszféra kezd kialakulni a vulkáni gázokból (vízgőz, CO2, SO2, NH3, CH4, H2S, H2, Ar) 3,8 milliárd évvel ezelőtt: O2 kezd felhalmozódni a tengerben, majd az atmoszférában (néhány század %-a a mai mennyiségnek)

27 Az archaikumi hidroszféra
H2O eredete: kondrit-meteoritok (15-20 % H2O) Föld korai megolvadása: a víz az olvadékba került Vulkanizmus által vízgőzként a légkörbe jutott 4 milliárd évvel ezelőtt: a földfelszín hőmérséklete 100 °C alá csökkent, megkezdődött a víz kondenzációja Korai világóceán: savas, oldott sókat nem tartalmazott A sók a szárazföldekről szállítódtak be, a jelenlegi sótartalom 2 milliárd évvel ezelőtt alakulhatott ki

28 Az élet kialakulása, az archaikumi bioszféra
Élet: anyagcsere, növekedés, szaporodás, fejlődés Élő anyag (szerves anyag) építőelemei: a C, H, N, O vegyületei „Kísérleti élet”: Őslégkör -> „villámlások” -> aminosavak -> esővel a vízbe kerültek -> fehérjékké csoportosultak -> a fehérjemolekulák mikroszférákat alkottak -> ?? DNS Az élet kialakulhatott a „black smoker”-ek környezetében is

29 Az archaikumi fosszíliák
3,8 milliárd évvel ezelőtt: első fosszíliák: prokarióták (baktériumok és kékmoszatok) -> sztromatolitok Isua-sorozat, Grönland, 3,8 Md év: baktériumok (?) D-Afrika, 3,4 Md év: Ramsey-gömbök, osztódásos szaporodás D-Afrika, Fig Tree sorozat: algaszerű maradványok

30 Proterozoikum Határai: 2,5 milliárd év (merev litoszféralemezek) – 570 millió év (ediacarai fauna kihalása) Orogenezisek: több alkalommal, több helyen. Legjelentősebbek: 2-1,9 Md és 1,3-1,1 Md évvel ezelőtt. A hegyláncok erősen lepusztultak. Ősföldrajzi helyzet: Az archaikumi kis kontinensek ütközésével 4 nagy kontinens jött létre Kb. 1 milliárd évvel ezelőtt ezek egyetlen szuperkontinensbe forrtak -> Rodinia - A proterozoikum végén ez 4 darabra szakadt Kontinensek riftesedése: proterozoikumban kezdődött, nem mindig fejlődött óceáni medencévé (Bushveld, Great Dyke)

31 Rodinia szétszakadása a proterozoikum végén

32 Proterozoikumi kőzettípusok
Metamorf kőzetek, gránit (kollíziós övek) Bázisos magmatitok (riftesedés) Szárazföldi vörös, törmelékes üledékek (O2 a légkörben) Tillit (felszíni hőmérséklet 0 °C alá csökkent) Legjelentősebb jégkorszak: varangani (700 M évvel ezelőtt) Agyagpala (terrigén eredetű) Mészkő (tengervíz savassága/oldóhatása csökkent, melegebb éghajlat) Dolomit (korábbi magas Mg-tartalmú bazaltok, komatiit) Evaporit (Bitter Springs F.) -> a tengervíz összetétele a maihoz hasonló

33 A proterozoikumi éghajlatváltozások
A proterozoikum folyamán több eljegesedés történt A legjelentősebb millió évvel ezelőtt (varangini jégkorszak) A jégtakaró lenyúlt az egyenlítőig Minden kontinensen tillitek képződtek „Snowball Earth” Bagganjarga tillit, Norvégia. A fekükőzet felületén jégkarcok

34 „Snowball Earth”

35 Az élet fejlődése a proterozoikumban
2,5-1,5 Md év: prokarióták (baktériumok és kékmoszatok) 1,5 Md évvel ezelőtt megjelentek az eukarióták (sejtmagosok) „Szerves molekula fosszíliák”, egysejtűek PAL 1 % -> ózonréteg -> az élet a partszegélyig kiterjed Proterozoikum végén: többsejtűek Ediacarai fauna (szilárd váz nélkül), eltűnésük jelzi a proterozoikum végét

36 Az ediacarai fauna maradványai
Kimberella Mawsonites spriggi Tribrachidium heraldicum Dickinsonia Spriggina floundersi

37