2. A Föld belső és külső tagolódása

Az Idő epochában bolygónk mai képének kialakulásáig jutottunk el. Mostantól térben utazgatunk, bejárjuk a felszínt és a mélyt. Tekintsük először át az ember által csak mérésekkel és elméletekkel feltérképezett belső részeket!

A Föld belső tagolódása

A Föld legkülső, szilárd halmazállapotú, kőzetekből álló rétege a földkéreg. A bolygó sugarával összehasonlítva nagyon vékony gömbhéj: az óceánok alatt 6-7 km, a szárazföldek alatt 30-40 km vastagságú. A kéreg a Föld térfogatának 0,6%-át, tömegének 0,4%-át teszi ki. A szilárd kérget a Föld egészének mélyéhez viszonyítva épp csak megkarcoltuk bányáinkkal, a legmélyebb fúrásokkal mindössze kb. 10 km mélységig térképezhetjük fel. A legmélyebb bányáink Dél-Afrikában vannak. Lefelé haladva a földkéreg hőmérséklete 33 méterenként 1 Celsius fokkal nő, ezt az értéket geotermikus grádiensnek nevezzük. Ez Magyarországon, a medence helyzetből adódó, vékony kéreg miatt 18-20 méterenként 1 Celsius fok. Csakúgy kisebb ez vulkanikus vidékeken, a hegységek alatt pedig fordítottan változik.

A Föld mélyebb részeinek megismerésében a mesterségesen gerjesztett és természetes földrengéshullámok vizsgálata segít. A réteghatárokon a rengéshullámok megtörnek, irányt változtatnak, visszaverődnek, amit mérni tudunk, és informálnak minket a különböző anyagminőségekről, elhelyezkedésükről.

A földkéreg alatti rész a földköpeny, amely kőzetekből felépülő szilárd réteg, a Föld térfogatának 82%-át, tömegének 68%-át adja. Két részre, a felső és az alsó köpenyre tagolódik. A felső köpeny kb. 700 km mélységig terjed, felső, kb. 100 és 250 km közti részét lágyköpenynek, idegen szóval asztenoszférának nevezik. Az asztenoszféra enyhén képlékeny, szilárdhoz közel álló halmazállapotú, átlaghőmérséklete 1340 Celsius körül mozog. Az alsó földköpeny 2900 km mélységig tart, itt kezdődik a Föld magja. A földmag külső része folyékony, belső része szilárd halmazállapotú.A folyékony külső maghéjban végbemenő hatalmas anyagáramlások elektromágneses mezőket gerjesztenek, s ezek alakítják ki a Föld mágneses terét. A Földnek É-i és D-i mágneses pólusa van. A földrajzi É-D-i irány azonban nem esik pontosan egybe a mágneses É-D-i iránnyal. Ezt mágneses deklinációnak nevezzük. A mágneses pólusok helyzete nem állandó, kis területen imbolygó mozgást végeznek. Ez az ún. pólusvándorlás. A földmag belső része feltehetően fémes anyagokból, főleg vasból és nikkelből áll.

Az asztenoszféra fölötti régiót - tehát a felső földköpeny felső részét és a földkérget - kőzetburoknak, más néven litoszférának nevezzük. Vastagsága 50-100 km között változik. Nem összefüggő gömbhéj, hanem egy repedezett tojáshéjhoz hasonló lemezes felépítésű képződmény. Ezeket a lemezeket nevezzük litoszféra- vagy kőzetlemezeknek, amelyek az asztenoszféra lágy anyagában vízszintes irányban mozognak. Ezek a mozgások alakítják ki a földrengéseket, vulkánosságot, hegységképződést stb.

2.1. Az alábbi ábrákat vizsgáld meg, és írd le röviden, csak a nagyobb változásokra koncentrálva, konkrét számadatokkal szemléltetve, milyen módon változnak a Föld mélyének fizikai jellemzői, melyik szféra határán mit tapasztaltál! Az ábrákon balról jobbra (felülről-lefelé) a következő rétegeket különböztetheted meg: litoszféra, asztenoszféra, alsó köpeny, külső mag, átmeneti öv, belső mag.
A képen pipázó bácsival már találkoztunk itt. Ő Alfred Wegener, a lemeztektonika atyja. Neki köszönhetjük, - bár előtte már mások is gyanakodtak -, hogy felismertük, hogy a kérget alkotó lemezek elmozdulhatnak az idők folyamán, miközben földrengések pattannak ki, és vulkánok lépnek működésbe.

Földünk legnagyobb egybefüggő kőzetlemezei: Eurázsiai-lemez, Afrikai-lemez, Észak-Amerikai-lemez, Dél-Amerikai-lemez, Antarktiszi-lemez, Pacifikus-lemez, Indo-Ausztráliai-lemez, Nazca-lemez, Karibi-lemez, Fülöp-lemez.

Tekintsd meg a kőzetlemezek ábráját!

A kontinensvándorlás elmélete és bizonyítékai

Bár már Wegener előtt is volt, aki felvetette az ötletet - , mint pl. Antonio Snider-Pellegrini, vagy 1620-ban több tudósnak is feltűnt Dél-Amerika és Afrika partjainak egymásba illészkedése - a kontinensvándorlás elméletét Wegenernek tulajdonítjuk. 1912-ben megjelent könyvében részletesen kifejtette, hogy Földünk szilárd kérge lemezekből áll, melyek egymáshoz képest állandó mozgásban vannak, közelednek, távolodnak, elcsúsznak egymás mellett, vagy forognak. Egyes lemezek egy rétegből állnak, mint pl. az óceánfenék táblái, míg a többi két rétegű. A helyváltoztatás folytán hidak keletkezhetnek köztük, amelyeken keresztül végbemehet a növény,- és állatfajok kicserélődése, miközben ez a tengeri fajok elterjedésének gátját jelenti. Illetve a lemezek távolodásával, egyes részeik víz alá kerülésével a szárazföldi összeköttetés megszűnik, csak a repülő és szélsodorta élőlények képesek áthidalni a távolságot, miközben a tengeriek számára nyitottá válik az út.

Bizonyítékai:
Több, geológiai és biológiai bizonyítéka van a kontinensvándorlás elméletének. A földtaniak közt legfontosabbak a kontinensperemek összeillő elemei, az Eötvös Lóránd által kimutatott tény, hogy a szárazföldi lemezek a centrifugális erő hatására az Egyenlítő felé mozognak, a biológiaiak közül pedig őshüllők maradványainak (fosszíliáinak)vizsgálata, miszerint az Amerika egyik felén találtak európaiakkal, a másik felén találtak ázsiaiakkal egyeznek meg, de ide tartoznak egyes gerinces maradványok, amik közül egyesek olyan földrészeken találhatók meg, amik régen összefüggtek (Antarktisz, Afrika, India). Továbbá olyan, pl. röpképtelen fajok (strucc, emu, nandu, kazuár) elterjedése sem magyarázható más elmélettel, amik csak a déli kontinenseken vannak jelen. Hasonló magyarázattal szolgál a kloákás, erszényes emlősök elterjedésének vizsgálata is.

Kiváló animáció a kontinensvándorlásról
A földtörténeti kontinensvándorlás animált gif mozgóképeken

A lemezmozgásokat előidéző folyamatok és hatásaik

A lemezmozgások az asztenoszférában végbemenő eseményekkel magyarázhatók. Az itt előforduló radioaktív elemek egyenlőtlenül oszlanak el, így feldúsulási gócokat hoznak létre, ahol jelentősebb hőfelszabadulást eredményeznek. Az így kialakuló forró területek, ún. hőgócok, a hőmérsékletkiegyenlítés érdekében anyagáramlást idéznek elő. A melegebb, térfogatukat növelt anyagrészek a mélyebb rétegekből felemelkednek, majd a kőzetburok szilárd aljának ütköznek, ahol oldalirányban tudják csak folytatni útjukat. Ez az oldalirányú mozgás biztosítja majd a kőzetlemezek mozgását is. A folyamatnak persze óriási húzóereje van, amely feszültségeket kelt a kőzetburokban, így az megrepedezik. Ha a kőzetburok teljesen szétnyílik, a mélyből a felnyomuló magma a felszínre kerülhet. A felszínre ömlő magmát lávának nevezzük.

Abban az esetben, ha a feláramló meleg anyagáramlat megolvasztja a földkérget, az szép lassan elvékonyodik, s a vékonyodás következtében a kéreg megsüllyed, ún. hasadékvölgy (riftesedés) alakul ki. A hasadékvölgy két oldalán ún. árkos süllyedékek keletkeznek, melyek legmélyebb részeit víz töltheti ki. Ilyen elnyúlt, viszonylag keskeny tó a Kelet-afrikai Tanganyika-tó, de a Vörös-tenger is hasonló lesüllyedés eredménye.

Amikor a kőzetburok teljesen felszakad, megkezdődik a magma felszínre nyomulása, a lávaömlés. A hasadékvölgy fenekét több helyen tűzhányók ütik át. Pl. Kilimandzsáró, Meru, Elgon, Mount Kenya, Teleki-vulkán stb.

 

 

2.3. Kattints a képre és nézd meg nagyban!
 

A hasadékvölgy mentén felnyomuló magma megszilárdul, azonban a folyamatos utánpótlás miatt lassacskán oldalirányban széttolja a völgyet, az így kiszélesedő területek előbb tengerré, majd óceánná alakulnak. A szétterjedés mellett egy másik folyamat is megfigyelhető, a hasadékvölgy közvetlen környéke a folyamatos anyagáramlás miatt fel is púposodik, az új óceáni aljzat közepe így kiemelkedik, s ún. óceáni hátság alakul ki. A Föld óceánjainak fenekét mintegy 80 ezer km hosszan hálózzák be a hátságok. Átlagos magasságuk a környező tengerfenékhez képest 2-4000 m. A legterjedelmesebb közülük az Atlanti-hátság, a Kelet-Pacifikius-hátság, az Indiai-hátság és az Antarktiszi-Csendes-óceáni-hátság.

Az óceáni hátságok területén felnyomuló anyagból új óceánfenék születik, a megszilárdult részek széttolódnak, így az óceán egyre szélesedik. Jogosan merül fel a kérdés, ha folyamatosan tágulnak az óceánok, hogyen férnek el a Földön? A megoldásra két elmélet kínálkozik. Az egyik szerint Földünk folyamatosan tágul. A másik szerint az óceánfenék, valahol ugyanolyan ütemben pusztul, mint ahogyan keletkezik. A geológusok többsége az utóbbit fogadja el. A kérdés már csak az, hogy hol?

Egymással szemben mozgó kőzetlemezek találkozásánál mélytengeri árkok alakulnak ki. Az ütközés következtében az egyik kőzetlemez a a másik alá tolódik, a folyamatot alábukásnak, alátolódásnak, vagy idegen kifejezéssel szubdukciónak nevezzük. A Csendes-ócánt mind a keleti, mind a nyugati részén mélytengeri árok határolja, területe ezért sok térségben szűkül.

Ha szárazföldi lemez óceánival ütközik a nagyobb sűrűségű óceáni lemez a kisebb sűrűségű szárazföldi lemez alá bukik, kb. 80 km mélységben olvadásnak indul, majd 700 km-es mélységben megsemmisül.

2.4. Nézd meg a leírtakat a Földrajzi Atlaszban!
A Nacza-kőzetlemez Dél-Amerika, a Csendes-óceáni lemez nyugati medencéje északon az Eurázsiai- és a Fülöp-kőzetlemez, délen az Indo-ausztráliai-kőzetlemez alatt emésztődik.

Ezen a térképen a színek mutatják meg a szétterülő kőzetek korát, a piros a fiatalabbakat, a kék az idősebbeket jelzi.

 

2.5. A Földrajzi Atlasz segítségével jelöld a térképen az alábbi hátságokat és mélytengeri árkokat!

Atlanti-hátság, Keleti-Csendesóceáni-hátság, Indiai-hátság, Antarktiszi-Csendes-óceáni-hátság
Japán-árok, Mariana-árok, Filippínó-árok
2.6. Egészítsd ki a táblázatot példákkal !

 

 

Lemez neve:

Lemez/-hez/től:

Hol?

Közeledik:

      

Közeledik:

      

Távolodik:

      

Távolodik:

      

Mi történik, ha nem óceáni és szárazföldi, hanem mondjuk két óceáni lemez ütközik? Szintén alátolódás megy végbe, és szintén a sűrűség határozza meg, hogy melyik bukik alá. Kétségkívül a sűrűségük közt nincs olyan nagy különbség, mint a szárazföldi és az óceáni lemezek találkozásakor, de két azonos sűrűségű anyag ilyen viszonylatban nehezen képzelhető el. A Fülöp- és a Pacifikus-lemez találkozásánál pl. a Pacifikus bukik alá.
A harmadik lehetőség két szárazföldi lemez ütközése. Ez esetben hegységképzősés indul meg, amellyel a későbbiekben foglalkozunk.
Az is elkpzelhető, hogy a kőzetlemezek nem ütköznek össze, hanem vízszintes irányban elcsúsznak egymás mellett. Ezt figyelhetjük meg az Észak-amerikai Szent András-törésvonal mentén, ahol a Csendes-óceáni- és az Észak-amerika-kőzetlemezek csúsznak el egymás mellett.

A Föld külső tagolódása

A földkéreg felett két gömbhéj húzódik, az egyik a vízburok (hidroszféra), a másik a légkör (atmoszféra). Mindkét szféráról fogsz még a későbbiekben részletesen tanulni. Szokás egy harmadik szférát, a bioszférát is megemlíteni, hisz mai ismereteink szerint a Föld az egyetlen bolygó a Világmindenségben, amelyen élet van. Természetesen a Föld élővilágával is sokat fogsz még találkozni az elkövetkező években.

földkéreg, geotermikus grádiens, földköpeny, lágyköpeny, mágneses deklináció, pólusvándorlás, asztenoszféra, kőzetburok, litoszféra, kőzetlemez, földmag, hőgóc, láva, hasadékvölgy, riftesedés, óceáni hátság, mélytengeri árok, alábukás, alátolódás, szubdukció