Szakáll Sándor egyetemi tanár Hartai Éva egyetemi docens

Az előadások a következő témára: "Szakáll Sándor egyetemi tanár Hartai Éva egyetemi docens"— Előadás másolata:

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

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

3 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).

4 Ajánlott tankönyv, jegyzet
Geológia:

5 +Tudományos diákköri munka
+ 2 x 1 napos terepgyakorlat

6 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)

7 A természettudományok és a geológia fejlődése
Arisztotelész (Kr. e ) csillagászati és biológiai jelenségek leírása, geocentrikus elmélet Arisztarkusz (Kr. e ): heliocentrikus elmélet Ptolemaiosz (Kr. u. 150): geocentrikus elmélet, bolygók mozgásának geometriája N. Copernicus ( ): heliocentrikus elmélet kidolgozása G. Galilei ( ): új csillagászati és fizikai felfedezések I. Newton ( ): a tömegvonzás és az égitestek mozgásának törvényszerűségei G. Agricola 1546: ásványtani és bányászati könyvek N. Steno ( ): települési törvények J. Hutton ( ): uniformitarizmus elve Ch. Lyell ( ): aktualizmus elve A. Wegener ( ): kontinensvándorlás elmélete H. Hess ( ): lemeztektonikai elmélet

8 Wegener öröksége

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

10 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

11 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).

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

13 A Naprendszer felépítése

14 A Naprendszer bolygóinak adatai

15 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).

16 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

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

18 Információ a mélyebb földövekről: földrengéshullámok alapján

19 Információ a mélyebb földövekről: meteoritok alapján
kőmeteoritok vasmeteoritok

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

21 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

22 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)

23 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)

24 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.

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

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

27 Lemeztektonikai alapfogalmak A lemezek jelenlegi helyzete

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

29 A Föld mint zárt rendszer

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

31 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)

32

33 A földkérget felépítő fő kémiai elemek

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

35 Ásványok Kb 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

36 Kristályok kőzetekben és kőzetüregekben

37 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

38 A litoszféra építőanyagai: ásványok
Rendszerezésük az anionelv alapján

39 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 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

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

41 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)

42 A litoszféra építőanyagai: kőzetek
Kőzetalkotó ásványok: