Szakáll Sándor egyetemi tanár Hartai Éva egyetemi docens Geológia Szakáll Sándor egyetemi tanár Hartai Éva egyetemi docens

A tantárgy fejezetei Kőzetképző földtani folyamatok Szerkezeti földtan Történeti földtan Nyersanyagok földtana (teleptan) Magyarország földtana

Tantárgyi követelmények Az előadások és gyakorlatok látogatása kötelező. A gyakorlatokon minden alkalommal létszámellenőrzés van, 3-nál több hiányzás esetén a hallgató nem kap aláírást. Az aláírás feltétele az elméleti és gyakorlati követelmények teljesítése. Elméleti követelmények: az előre kiadott, alapszintű tudást felmérő kérdésekből 2 zárthelyi teljesítése, legalább 50 %-os eredménnyel. Gyakorlati követelmények: beszámoló a félév végén, a gyakorlatokon bemutatott kőzetanyag földtani értelmezése, legalább 60 %-os eredménnyel (szóbeli).

Ajánlott tankönyv, jegyzet Geológia: http://digitalisegyetem.hu http://fold1.ftt.uni-miskolc.hu

+Tudományos diákköri munka + 2 x 1 napos terepgyakorlat

A földtan tárgya A földtan módszere 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 Az alkalmazott földtan különböző területei A földtan módszere Empirikus (tapasztalati) Experimentális (kísérleti) Teoretikus (elméleti)

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 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

Wegener öröksége

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

A világegyetem kialakulása „Big Bang”: kb. 15 milliárd évvel ezelőtti ősrobbanás Táguló hidrogén és hélium gázfelhő Protogalaktikus gázfelhők – nebulák Nebulák sűrűsödése – termonukleáris reakció – csillagok – szupernovák

Az elemek keletkezése négy fázisban Kozmológiai atommag-szintézis: közvetlenül az ősrobbanás után: H, He. Csillagokban zajló atommag-szintézis: a csillagok belsejében az elemek keletkezése Fe-ig. Robbanásos atommag-szintézis: szupernova robbanáshoz kapcsolódó neutronbefogási folyamatok: további nehéz elemek keletkezése (Fe-től nagyobbak). Galaktikus atommag-szintézis: csillagközi térben a kozmikus sugárzás hatására: Li, Be, B (nem keletkeznek termonukleáris atommag-szintézis folyamatokban, természetes gyakoriságuk ezért kicsi).

A Naprendszer keletkezése Szupernova-robbanás utáni gáz- és porfelhő létrejötte Diszkoszszerűen szétterülő alakzat kialakulása A gyűrűk szétszakadása és planetáris akkréció

A Naprendszer felépítése

A Naprendszer bolygóinak adatai

A Föld övezetességének kialakulása A Föld kezdeti állapotában az elemek homogén eloszlásban voltak jelen. Feltehetően a radioaktív bomlások és meteorit-becsapódások miatt megolvadt a bolygó teljes anyaga, a nehezebb elemek a központi részbe, míg a könnyebb elemek a külső burokba koncentrálódtak (sűrűség szerinti differenciáció). A Föld magasan frakcionálódott, öves felépítésű testté vált. Később lassan hűlni kezdett és kb. 4,2 milliárd évvel ezelőtt egy külső, vékony burok megszilárdult. A kéreg alatti olvadékból gázok szabadultak fel a vulkánokon keresztül (a korai légkört vízgőz, széndioxid, metán és ammónia alkotta).

Sűrűségértékek a Világegyetemben Anyag Sűrűség g/cm3 Világegyetem 2 x 10-29 Fekete lyuk 1,8 x 1016 Nap 1,42 Föld 5,1 Föld FeNi mag 12,0 Földköpeny 3,3 Földkéreg 2,85 Kvarc 2,63 Víz 1 Fekete lyuk egy galaxis középpontjában Fekete lyukat megelőző állapot: Neutron csillag: 1,5 naptömeg 3 km átmérőben

Információ a mélyebb földövekről: földrengéshullámok Primer (P) longitudinális hullámok: szilárd és folyékony anyagban is terjednek (utóbbiban lassabban). Szekunder (S) transzverzális hullámok: a folyadékok elnyelik

Információ a mélyebb földövekről: földrengéshullámok alapján

Információ a mélyebb földövekről: meteoritok alapján kőmeteoritok vasmeteoritok

Információ a mélyebb földövekről: xenolitok (kőzetzárványok) alapján lherzolitos xenolit bazaltban A földköpeny jellemző kőzetei

A Föld öves felépítése Információforrás: P és S hullámok terjedése, meteoritok Kémiai összetétel alapján: mag köpeny kéreg Fizikai jellemzők alapján: belső mag külső mag mezoszféra asztenoszféra litoszféra

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 (ásványokban) Hőáramlás (konvekció): folyadékokban vagy gázokban Geotermikus gradiens: hőmérséklet-emelkedés mértéke a Föld belseje felé haladva (°C/km)

Lemeztektonikai alaptételek A litoszféra átlagosan 100 km vastag, jelenleg 7 nagyobb és számos kisebb lemezből áll. A lemezek száma, mérete, alakja a földtörténet során folyamatosan változott. A lemezek állandóan mozgásban vannak, a mozgás okai a köpenyben zajló konvekciós áramokra vezethetők vissza. A lemezek távolodnak, egymás alá lebuknak, egymás mellett elcsúsznak. A távolodó lemezek között új óceáni kéreg és litoszféra képződik. A lemezbelsők nyugodt területek, az aktív geológiai jelenségek a lemezhatárokra korlátozódnak.

Lemeztektonikai alapfogalmak Lemezszegélyek típusai: Divergens (szétnyíló, akkréciós, épülő) Konvergens (összetartó, konszumációs, felemésztődő) Transzform vetős

Lemeztektonikai alapfogalmak Szubdukció és kollízió: konvergens lemezszegélyeknél következik be Hegységképződéssel, hegyláncok kiemelkedésével zárul

Lemeztektonikai alapfogalmak A lemezek jelenlegi helyzete

A Föld mint rendszer Rendszer (természettudományos): az univerzum bármely lehatárolható része Izolált Zárt Nyitott Dinamikus Statikus Nagy földi rendszerek: Atmoszféra Hidroszféra Bioszféra Geoszféra (litoszféra)

A Föld mint zárt rendszer

A nagy földi ciklusok - pozitív - negatív Visszacsatolás (feedback): - pozitív - negatív A negatív visszacsatolás stabilizálólag hat a rendszerre: ciklusok jelensége

A litoszféra építőanyagai: ásványok Ásványok: meghatározott kémiai összetétel és kristályszerkezet. Ismert ásványfajok: kb. 5500 Kőzetalkotó ásványok: kb. 15 (földkéreg 99%-a) Kémiai elemek: 98 db (természetben) Kőzetalkotó ásványokat felépítő elemek: 8 db (földkéreg 99%-a)

A földkérget felépítő fő kémiai elemek

A litoszféra építőanyagai: ásványok Ásványok fő jellemzői: Kémiai összetétel Kristályszerkezet

Ásványok Kb. 5500 ásványfaj Kb. 15 kőzetalkotó ásvány (99%-a a földkéregnek) 8 elemből épülnek fel (O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K) A kőzetekben az ásványok általában nem saját alakúak (hipidiomorf, xenomorf), kivéve pl. fenokristályok, hanem szorosan összenőnek egymással Saját alakú (idiomorf) kristályok általában üregekben fejlődnek ki

Kristályok kőzetekben és kőzetüregekben

A litoszféra építőanyagai: ásványok Az ásványok kristályosodása: az atomok, ionok összekapcsolódása Történhet magmából fluidumból oldatból Oka: a termális energia lecsökken oldat koncentrációja nő Nagy, sajátalakú kristályok: üregben, szétnyílt repedésben Össze-fogazódott kristályok: kőzetekben

A litoszféra építőanyagai: ásványok Rendszerezésük az anionelv alapján

Az ásványok evolúciója Periódus Év (milliárd évben) Fajok száma Tipikus ásványok Naprendszer kialakulása előtt >4.6 12 Nanogyémánt, grafit, moissanit I. Naprendszer-bolygók kialakulásakor >4.55 250 Vas-nikkel, troilit, olivin, piroxének II. Bolygók differenciációja, lemeztektonika 4.55-2.5 1,500 kvarc, ortoklász, csillámok, cirkon, amfibolok, pirit, magnetit, ilmenit III. Élettevékenységek közreműködésével létrejött ásványok - Oxidációs tevékenységek közreműködésével létrejött ásványok >2.5 to present 4,400+ Hematit, kalcit, aragonit, hidroxilapatit, részben agyagásványok Szulfátok, oxi-hidroxidok, arzenátok, foszfátok

Kőzetek Kőzetek fő jellemzői: ásványos összetétel, kémiai összetétel, kőzetszövet A kőzetek genetikai csoportjai: magmás, üledékes, metamorf

A kőzetek kialakulása Magma kristályosodásával (magmás) Kőzettörmelékek felhalmozásával, vegyi kicsapódással, vagy élő szervezetek élettevékenységével (üledékes) Az ásványok szerkezetének nyomás és/vagy hőmérséklet hatására történő átalakulásával (metamorf)

A litoszféra építőanyagai: kőzetek Kőzetalkotó ásványok: