Földtan

A föld belsejének fizikája

Bolygónk sugara 6371 km. A mélység felé haladva a hőmérséklet-növekedés, a geotermikus gradiens földi átlagértéke 100 méterenként 3 ⁰C. jelenlegi ismeretek szerint a belső hő radioaktív anyagok (pl. uránium, tórium) bomlásából származik. A Föld belseje felé haladva növekszik a nyomás és a sűrűség is.

Bolygónkat mágneses tér veszi körül. A mágneses teret a Föld belsejében, több ezer km mélyen rejtőző vastartalmú fémolvadékok áramlásai keltik.

Az iránytűvel meghatározott észak-déli irány eltér a földrajzi észak-déli iránytól. Ez az eltérés a mágneses deklináció (mágneses elhajlás).

A Föld belseje is gömbhéjas szerkezetű. Bolygónk belsejét 4 eltérő gömbhéjra oszthatjuk. Ezek a földkéreg, a földköpeny, a külső mag és a belső mag.

Földkéreg:

A szárazföldi kéreg felső része szilikátokban (szilícium + oxigén) gazdag.

Jellegzetes kőzete alapján ezt a réteget gránitos kéregnek nevezzük.

Alatta szilikátokban szegényebb, fémekben viszont gazdagabb réteg van. Jellemző kőzete után a gabbrós kéreg nevet kapta.

A szárazföldi kéreg átlagosan 35-40 km vastag, de hegységek alatt elérheti a 70-90 km-t is.

Az óceáni kéreg mindenütt a fémes elegyrészekben gazdagabb, szilikátokban szegényebb anyag két változatából áll. A felső ún. bazaltos réteget finomabb, az alsó gabbrós réteget hasonló összetételű, de durvább, szemcsésebb anyag alkotja. Az óceánok alatti kéreg vastagsága mindössze 7-11 km.

Földköpeny:

Kb 2900 km mélységig tart. Lefelé haladva fokozatosan tovább csökken a könnyebb, szilikátos anyagok, és nő a nehezebb, fémes elegyrészek (pl. vas, magnézium) aránya.

Külső mag:

Maghéjnak is hívják. Ez a héj 1800 km vastag. Folyékony fémekből (pl. vasból, nikkelből) áll.

Belső mag:

A külső és a belső mag határát a kutatók 4700 és 5100 km között húzzák meg. Nevét arról a tudós dán asszonyról kapta, aki kimutatta, h. a Föld. Magja szilárd anyagból, vasból és nikkelből áll.

A kőzetburok (litoszféra), a földkérget és a földköpeny legfelső szilárd részét foglalja magában.

A litoszféra a földkéreghez hasonlóan vastagabb a szárazföldek, mint az óceánok területén.

A szilárd kőzetburok alatt az anyag izzó, képlékeny állapotban van. Az a tartomány az asztenoszféra, amely mintegy 250 km-es mélységig tart.

Kőzetlemezek – lemeztektonika

Az óceánok közepén hátságok húzódnak végig. Ezek Földünk leghosszabb hegyláncai, összhosszúságuk eléri a 80 000 km-t. az óceánközepoi hátság tengelyében hasadék húzódik, és ebből kőzetolvadék (magma) buggyan a felszínre. Ez lehűlve hozzáforr a hátság pereméhez. Így képződik az óceáni kéreg felső rétegét alkotó bazaltos kőzet. Az nyomában felhatoló olvadék magának helyet követelve a hátságok mentén szétfeszíti az óceánok aljzatát.

A föld felszínét 7 nagy : Eurázsiai, Észak-amerikai, Csendes-óceáni (pacifikus), Dél-amerikai, Afrikai, Indoausztráliai és Antarktiszi, és több kisebb kőzetlemezre oszthatjuk.

A kőzetlemezek határa óceánközépi hátságok, mélytengeri árkok, hegyvidékek mentén húzódik.

Az egyes kőzetlemezek eltérő sebességgel mozognak.

Az óceánközépi hátságok mentén a kőzetlemezek távolodnak egymástól (távolodó lemezszegélyek). Sajátos hátság húzódik a Vörös-tenger alatt, ahol jelenleg születik egy új óceán. A hátság déli folytatása a Kelet-afrikai-árok, amely mentén Afrika néhány tízmillió év múlva ketté fog hasadni.

Hasonló sors vár Izlandra is, amelynek földjét az Atlanti-hátság szeli ketté.

A mélytengeri árkok vonalában a kőzetlemezek egymáshoz közeledve ütköznek, és a nagyobb sűrűségű óceáni lemez a szárazföldi lemez alá bukik (pusztuló, fölemésztődő lemezszegélyek).

Egymás mellett elcsúszó, elnyíródó kőzetlemezek: pl. Szent András-törésvonal.

A lemezek elmozdulásával változik a szárazföldek elhelyezkedése is.

Vulkánosságról csak akkor beszélünk, ha a magma eléri a Föld felszínét. A felszínre kerülő magmát lávának nevezzük. A működő tűzhányók tengerpart közelében v. szigeteken működnek. A vulkánok elhelyezkedésénél a döntő, hogy e területek egyben lemezhatárok.

A vulkáni működés szüneteiben, ill. a kitörések végleges megszűnése után még akár évmilliókig is gőz- és gázszivárgások figyelhetők meg. Ezeket összefoglalóan vulkáni utóműködésnek (posztvulkáni tevékenységnek) nevezzük. A vulkáni utóműködés leglátványosabb fajtája a gejzír, a szökőhévforrás.

A gejzírek pár tíz méter mély kürtőjében a vulkáni kőzetek melege hevíti fel a felszínről bekerült vizet. A kürtőben lévő vízoszlop fokozatosan felmelegszik. A mélyebben lévő és így nagyobb nyomás alatt lévő vízoszlop fokozatosan 100 ⁰C fölött forr fel. Az egész vízoszlop csak akkor tud felforrni, amikor a vízoszlop legfelső része is eléri a forrpontot. Ekkor a víz szinte robbanásszerűen gőzállapotba megy át, és kilövell.

Hegységképződés

Hegységrendszernek az egy hegységképződési időszak során képződött hegységek összességét nevezzük. A hegységek anyaga tengerek mélyén, üledékgyűjtő medencékben halmozódik fel. Ezeket geoszinklinálisoknak nevezzük. Az anyag részben vulkáni kőzetből, főként a szárazföldekről bekerülő üledékekből származik. E felhalmozódott anyagokból hosszú évmilliók alatt, bonyolult szerkezeti mozgások során épülnek fel a hegységek. E szerkezeti mozgások közé tartoznak a gyűrődések és a vetődések. A felhasználódott anyag meggyűrődését, a gyűrt, takarós szerkezetek kialakulását tektogenezisnek nevezzük. A tektogenezistől időben megkülönböztetjük a hegységszerkezet kiemelkedését, az orogenezist.

A gyűrődés a földkéreg rétegeinek oldalirányú nyomás hatására kialakuló meghajlása. A mélyben lévő, a nagy nyomás és magas hőmérséklet miatt képlékeny rétegekben megy végbe. A gyűrődés alapformája a redő.

Vetődés: A szilárd kőzetanyag két tömbjének töréses elmozdulása az ún. vetősík mentén. Az elmozdulás függőleges és vízszintes irányban is végbemehet.

A vetők által közrefogott kőzettömeg a rög.

Az egymással ütköző lemezek szegélyéhez kapcsolódik a hegységképződés. Az ütközés történhet két óceáni, óceáni és kontinentális, ill. két kontinentális lemez határán.

Két óceáni lemez ütközésekor szigetívek jönnek létre. Ezek főként vulkáni anyagokból állnak.

Ilyen szigetívekből állnak a Csendes-ó nyugati részének szigetei (Új-Hebridák, Salamon-szigetek).

Óceáni és szárazföldi lemezek ütközésekor a nagyobb sűrűségű óceáni lemez a kontinentális alá bukik. Itt is a vulkánosság az uralkodó, mint pl. az Andokban és a Csendes-ó-t övező többi hegységben (a pacifikus hg.rendszerben). itt uralkodó szerepet játszanak a magmás kőzetek.

Két kontinentális lemez ütközésekor az eltérő sebességgel mozgó lemezhatárokon ekkor alakulnak ki a ferde és a fekvő redők, amelyek anyagai egymásra tolódva takaróredőket hoznak létre. Az ütközéskor a kontinentális lemezperemről mikrolemezek szakadna, töredeznek le, amelyek közbeékelődve megszabják az új hegység vonulatainak elhelyezkedését. Így jött létre az Alpok, a Himalája, és az Eurázsiai-hegységrendszer többi tagja.

A kőzeteket keletkezésük szerint 3 nagy csoportba sorolhatjuk:

- magmás kőzetek: obszidián, gránit, bazalt, andezit, riolit

- üledékes k.: agyag, homok, homokkő, mészkő, dolomit

- átalakult (metamorf) k.: kvarcit, márvány, pala

Földtörténeti korok

Idő	Időszak	Kor	Földtörténeti események	Millió évvel ezelőtt
	negyed -	holo-cén	A jégkorszakok után felmelegedés, a földrészek mai	0,01
Ú	időszak	pleisztocén	Fokozatos lehűlés, a pleisztocén második felében jégkorszakok, a mai élővilág kialakulásának kezdete, az ős- és előember megjelenése.	2,5
J		pliocén	É- és D-Amerika záródása, az emlősök elterjedése	5,3
I	harmad	miocén	.Folytatódik az Eurázsiai-hg.képződés, a Tethys tovább zsugorodik, kialakul, majd a kor végére kiszárad a Földközi-tenger medencéje. Jelentős mozgások a Pacifikus-hg.képződés területén. A szarvasfélék, elefántok, antilopok, majmok kialakulása.	25
D	időszak	oligo-cén	Az Indiai- és Eurázsiai-lemez ütközése, a Himalája kialakulásának fő fázisa, Auaztrália és az Antarktisz végső különválása.	37
Ő		eocén, paleo-cén	Az Eurázsiai-hg.rendszer alpi területén az óceáni medencék záródása, a Pacifikus-hg.képződés területén jelentős kéregmozgások. Idősebb területeken tegerelöntés, barnakőszénképződés. Az emlősök uralomra jutásának kezdete.	65
KÖZÉP	kréta		Az Eurázsiai-hg.rendszer kialakulásának kezdete, Ausztrália-Antarktisz kivételével a Gondvána szétesése. Az első virágos növények és az emlősök megjelenése, az időszak végén az óriáshüllők vmint az ammoniták kihalása.	140
IDŐ	jura		A Pangea feldarabolásának kezdete. Az Atlanti-ó medencéjének kialakulása, Afrika és D-Amerika szétválása, a Pacifikus-hg.képződés kezdete. A dinoszauruszok virágkora, az ősmadarak megjelenése, változatos tűlevelű erdők.	295
	triász		Kisebb óceáni medencék kialakulása a későbbi Eurázsiai-hg.kép. sávjában. Az első tűlevelű fák és a legelső kisméretű emlősök megjelenése.	235
	perm		A Variszkuszi-hg.rendszer tagjainak sivatagi környezetben végbemenő lepuisztulása (vörös homokkő képződés). A Pangea létrejötte. Az időszak végén az addigi élővilág kb. 30%-ának kihalása, a szárazföldi hüllők uralomra jutásának kezdete.	285
Ó	karbon		A Variszkuszi-hg.képződés fő fázisa. Dús mocsári vegetáció, a későbbi feketekőszén-képződés alapja. Az első szárnyas rovarok, kétéltűek. Az időszak végén a Gondvánán eljegesedés.	350
I	devon		A Kaledóniai-hg.kép. befejeződése, a Variszkuszi kezdete. Az élővilág alapján páfrányok időszaka, ill. halak időszaka néven ismert.	405
D	szilur		A Kaledóniai-hg.kép.fő fázisa. Az első szárazföldi növények megjelenése, a gerinctelen tengeri állatok virágkora, az első gerinces állatok (páncélos halak).	440
Ő	ordovicium		A Kaladóniai-hg.kép. kezdete. Az ózonréteg kialakulását követően a szárazföldi élet megjelenése.	500
	kambrium		Az első ősmaradványok. Az ősóceánban tengeri algák. A gerinctelen tengeri állatok fajszámának növekedése.	590
ELŐ-IDŐ			Négy hegységképződés, majd az azokat követő lepusztulás során kialakulnak az ősmasszívumok. Többszöri eljegesedés. Az élet elterjedése az óceánokban.	2500
ŐS- DŐ			Az ősóceán és az őslégkör kialakulása, az első földkéreg létrejötte. Az első életnyomok (sztromatolitok)	4600

A légkör

A légkör anyaga, a levegő különböző gázok keveréke, de ezenkívül cseppfolyós és szilárd részeket is tartalmaz. A légkör legfontosabb alkotórészei: nitrogén (78%), oxigén (21%), argon (0,9%), szén-dioxid (0,03%).

A föld tömegvonzása miatt a légkör túlnyomó része a, tömegének 95%-a az alsó 20 km-es rétegben sűrűsödik össze. A légkört mintegy 1000 km-es magasságig hőmérsékleti tulajdonságai alapján 4 szintre osztjuk. Az egyes rétegeket (szférákat) ott határoljuk el egymástól, ahol a hőmérséklet csökkenése v. növekedése ellenkező irányú folyamatba vált át.

Troposzféra:

Mindössze 10-12 km vastag. Ez a réteg tartalmazza a légkör tömegének kb. 80%-át, vmint a légkör csaknem teljes vízmennyiségét. Felső határa közelében halad a legtöbb utasszállító gép.

A hőmérsékletcsökkenés az átlagosan –56 ⁰C-os tropopauzáig, a troposzféra felső határáig tart.

Sztratoszféra:

11-50 km közötti magasságban helyezkedik el. A hőmérséklet az ózonréteg jelenléte miatt emelkedik.

A felső határnál, a sztratopauzában a hőm. a földfelszíni érték között mozog (kb. 10 ⁰C).

Mezoszféra:

A hőmérséklet csökken. Itt égnek el a Föld felé tartó meteorok. A mezoszféra felső határa, a kb. 85 km magasságban húzódó mezopauza a légkör leghidegebb része (-92 - -120 ⁰C).

Termoszféra:

Hőmérséklete nő. Átlagos értéke 1000 ⁰C körül mozog. Ritka anyaga ionokból áll. Ez az elektromosság vezetésére alkalmas réteg visszaveri a rádióhullámokat.

A légkörben felfelé haladva csökken a légnyomás. Az azonos légnyomású pontokat összekötő görbéket izobároknak nevezzük.

A felmelegedett levegő kitágul, térfogata megnő, és a kevésbé felmelegedett légtömeget kiszorítja a környékéről. Így az adott térség légnyomása csökken.

Két szomszédos területen a levegő erltérő mértékű felmelegedése miatt légnyomáskülönbség alakul ki. A légnyomáskül. kiegyenlítésére légáramlás, légkörzés indul meg, amelyben a levegő a magas nyomású helyről az alacsonyabb nyomású hely felé áramlik. E mozgásrendszernek a Föld felszínével párhuzamosan futó ágát nevezzük szélnek.

Az alacsony nyomású képződményt ciklonnak, a magas nyomásút anticiklonnak nevezzük.

A cikolnok nagy sebességgel áramló és ezért örvénylő mozgást keltő szélben, ill. hideg és meleg levegő találkozásakor jönnek létre. Egy-egy ciklon több millió km² kiterjedésű légörvény.

A ciklon közepén, a Föld felszínén alacsony légnyomás uralkodik, ezért a levegő a környező magas nyomású területek felől befelé áramlik. A Föld forgásából eredő eltérítő erő hatására a levegő a ciklonban az északi félgömbön az óramutató járásával ellenkező irányban (balra) áramlik befelé. A befelé áramlás csak a felszínközeli súrlódási rétegben megy végbe. A ciklon belsejében a levegő felemelkedik.

A ciklonokhoz jelentős mennyiségű csapadékképződés társul. A csapadék az eltérő hőmérsékletű légtömegek határvonalához kapcsolódik. Ezeket a határvonalakat időjárási frontoknak nevezzük.

A hidegfront mentén hideg levegő érkezik a melegebb levegő területére, a melegfrontban pedig meleg levegő áramlik hideg levegőjű területre.

A hidegfront hideg levegője hirtelen magasba emeli a könnyebb meleg levegőt. A heves felmelegedés következtében záporeső, zivatar és jégeső keletkezik. A hidegf. átvonulása után hűvös, tiszta, napos idő következik.

A melegfront könnyegg, meleg levegője, miközben maga elött tolja a hideg levegőt, felsiklik a hideg légtömeg fölé. E lassú mozgáshoz akár többnapos, csöndes eső is társul.

Anticiklonok : a ciklonokban felemelkedő levegő a ciklonok környezetében leszáll. A leszállás magas nyomású területén a levegő örvénylő szétáramlásával anticiklon keletkezik. Az anticiklon közepén magas légnyomás uralkodik, ezért a levegő az anticiklon közepéből kifelé áramlik.

A levegő az anticiklonban az északi félgömbön az óramutató járásával megegyező irányban áramlik.

Antic. jön létre akkor is, amikor a lehűlő felszín lehűti a fölötte elhelyezkedő levegőt. Az Északi- és a Déli-sarkot egész évben hideg anticiklonok uralják. Szibériában és Kanadában télen képződnek antic.-ok.

Az anticiklonok általában derült időjárást okoznak.

A troposzféra felső részében az egész Földön a nyugatias szelek uralkodnak. Ezek a Föld leggyorsabb szelei a futóáramlások. A magas légkörben a legerősebb szelek a 30. és a 60. szélességi fokok között fújnak. A futóáramlások kanyarulatokká fejlődő hullámaiból ciklonok és anticiklonok képződnek.

A legerősebben felmelegedő Egyenlítői térségben alacsony, a legerősebben lehűlő sarkvidékek területén magas légnyomású öv fogja körül a Földet. A 30. szélességi kört magas, a 60. sz. kört alacsony nyomású öv fonja körbe.

A sarkvidékeken a nehéz hideg levegő felhalmozódása miatt magas a légnyomás. Az Északi-sarkvidéken északkeleti, a Déli-sarkvidéken a délkeleti sarki szelek váltak uralkodóvá.

Az Egyenlítő mentén alacsony, a 30. fok tájékán magas légnyomású öv futja körbe a Földet.

A két öv között az északi félgömbön északkeleti, a déli félgömbön délkeleti szél alakul ki a felszínközeli légterekben. Ez a 30. szél. kör tájékáról az Egyenlítő felé fújó szél az északkeleti, ill. a délkeleti passzát.

Az évszakonként ellentétes irányból fújó szeleket monszunnak nevezzük.

Az északi (ill. a déli) félgömb trópusi téli monszunja az illető félteke passzátszelével azonos északkeleti, ill. délkeleti irányú szél. Az északi (ill. déli) félgömb trópusi nyári monszunja a másik félgömbről átlátogató passzátszél, a földforgás hatására eltérített délnyugati, ill. északnyugati irányú szele.

A mérsékelt övezeti monszun mindig a szárazföldek keleti peremén jön létre. E területekre ugyanis a kontinensen átkelő nyugati szél már száraz légtömegként érkezik meg (téli monszun).

A csapadékban gazdag nyári monszun az óceánok felől, a szárazságot hozó téli m. viszont a szárazföldek belsejéből fúj. A mérsékelt övezeti monszun Ázsia keleti peremterületén alakult ki a legszabélyosabban.

Felszínformálás

A tengerpartok felszínformálása az abrázió. Mély vizű partokon a partrombolás, sekély vizű partvidékeken az építés, felhalmozás, a turzásképződés uralkodik.

A folyóvíz felszínformálását bevágódó, oldalazó és feltöltő szakasz jellemzi.

A magashegységek völgyeit kitöltő jégtömeget gleccsernek (jégárnak), a síkságon terpeszkedő jégmezőt jégtakarónak nevezzük.

A gleccserek által szállított és felhalmozott törmeléket morénának nevezzük.

A szél dűnéket, buckákat épít felhalmozással.

A mészkő repedéshálózatába kerülő csapadékvíz a karsztvíz. A mészkő a karsztvíz hatására oldódik. A karsztosodás eredményei a víznyelő, a dolina, a polje, a barlangok.