ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ ΘΕΩΡΙΑ ΤΕΚΤΟΝΙΚΩΝ ΠΛΑΚΩΝ ΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΗΣ ΓΗΣ. Βασίλης ΚΑΨΙΜΑΛΗΣ

Transcript

1 ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ ΘΕΩΡΙΑ ΤΕΚΤΟΝΙΚΩΝ ΠΛΑΚΩΝ ΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΤΗΣ ΓΗΣ Βασίλης ΚΑΨΙΜΑΛΗΣ Γεωλόγος-Ωκεανογράφος Κύριος Ερευνητής, ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε. Τηλ. Γραφείου: Κιν.:

2 ΜΑΘΗΜΑ 2 ο Σχηματισμός και εξέλιξη της Γης Η πρωταρχική Γη Στρωμάτωση και σύσταση του εσωτερικού Η εμφάνιση των ωκεανών Λιθοσφαιρικές Πλάκες Γεωγραφική κατανομή Σύσταση Τύποι περιθωρίων Κινηματική Λιθοσφαιρικών Πλακών Το αίτιο Κίνηση στο εσωτερικό της Γης Κίνηση στην επιφάνεια της Γης

3 Σχηματισμός της Γης 1. Ομογενής Πρωταρχική Γη Λόγω βαρύτητας, αστρική ύλη με μέγεθος από μικροσκοπικά σωματίδια έως πλανητοειδείς διαμέτρου εκατοντάδων χιλιομέτρων συγκρούεται μεταξύ της Τα συγκρουόμενα σώματα συντήκονται Προκύπτει η Πρωταρχική Γη

4 Σχηματισμός της Γης 2. Διαφοροποίηση των υλικών της Πρωταρχικής Γης Η διαρκής προσρόφηση αστρικής ύλης έχει σαν συνέπεια την αύξηση του μεγέθους και του βαρυτικού πεδίου της Πρωταρχικής Γης Σύντομα το εσωτερικό της απέκτησε θερμοκρασίες τήξεως του Fe και του Ni Το λιωμένο σιδηρονικέλιο μεταναστεύει λόγω βάρους προς το κέντρο της Πρωτογης, αυξάνοντας περισσότερο τη θερμοκρασία και εκτοπίζοντας τα ελαφρότερα υλικά προς τα έξω

5 Σχηματισμός της Γης 3. Στρωματοποιημένη Γη Τα ελαφρότερα υλικά στην πορεία τους προς τα πάνω υπέστησαν διαρκείς ανατήξεις Τα υλικά διαφοροποιήθηκαν και ταξινομήθηκαν στο εσωτερικό της Γης Όταν τα περισσότερο ελαφρά έφτασαν στην επιφάνεια απλώθηκαν, ψύχθηκαν και στερεοποιήθηκαν σχηματίζοντας τον φλοιό της Γης

6 Σχηματισμός των Ωκεανών Νερό από τα έγκατα της Γης Στάδιο 1: Δηλητηριώδη αέρια (υδροχλωρικό οξύ, μονοξείδιο και διοξείδιο του άνθρακα, υδρατμοί) απελευθερώνονται από την λιωμένη επιφάνεια της Γης Στάδιο 2: Μερική στερεοποίηση της επιφάνειας της Γης και έκλυση δηλητηριωδών αερίων μέσω των λιωμένων τμημάτων της Γης Στάδιο 3: Σχηματισμός στέρεου φλοιού και εκτόξευση αερίων (με μεγάλη περιεκτικότητα σε υδρατμούς) μέσω έντονης ηφαιστειακής δραστηριότητας Στάδιο 4: Αύξηση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και σταδιακή αλλαγή της σύστασης αυτής

7 Σχηματισμός των Ωκεανών Νερό από το διάστημα Συσκευή: Υπεριώδες φωτόμετρο του DE-1 Έρευνα: Ημερήσια φωταύγεια της Γης Ημερήσια φωταύγεια της Γης είναι η υπεριώδης ακτινοβολία που εκπέμπεται από το ατομικό οξυγόνο στην ανώτερη ατμόσφαιρα όταν αυτή απορροφά και επανακτινοβολεί ενέργεια από τον Ήλιο Παρατήρηση: Ύπαρξη μαύρων οπών που οφείλονται σε αντικείμενα που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα από το Διάστημα Υπόθεση: Ο Louis Frank υποστηρίζει ότι τα αντικείμενα αυτά είναι μικροί παγώδεις κομήτες που εξατμίζονται στην ανώτερη ατμόσφαιρα, δημιουργώντας υδρατμούς που απορροφούν την υπεριώδη ακτινοβολία της γήινης φωταύγειας Dynamic Explorer 1 (DE-1) Ημερήσια φωταύγεια (dayglow)

8

9 Μελέτη του εσωτερικού της Γης Άμεσοι τρόποι Βαθιές γεωτρήσεις Ορυχεία Έμμεσοs τρόποs Διάθλαση P, S-κυμάτων

10

11 Η διάκριση σε φλοιό και μανδύα γίνεται με βάση τη σύσταση των υλικών που τους απαρτίζουν, ενώ η διάκριση σε λιθόσφαιρα και ασθενόσφαιρα με βάση τη συμπεριφορά τους ως υλικά (άκαμπτη ή πλαστική συμπεριφορά)

12

13

14

15 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Τι είναι Τεκτονικές Πλάκες; Ο φλοιός και ο ανώτατος μανδύας (λιθόσφαιρα) της Γης είναι τεμαχισμένοι σε μεγάλα δύσκαμπτα τμήματα που ονομάζονται «πλάκες». Οι πλάκες επιπλέουν στον «ρευστό» ανώτερο μανδύα (ασθενόσφαιρα), όπως οι σχεδίες, και η σχετική κίνησή τους είναι της τάξεως των λίγων εκατοστών ανά έτος (cm/yr)

16 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Σεισμοί Γεωγραφική κατανομή

17 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Ηφαίστεια Γεωγραφική κατανομή

18 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Γεωγραφική κατανομή Κύριες τεκτονικές πλάκες

19 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Ηπειρωτικός Φλοιός - Παχύς (10-70 km) - Ελαφρύς - Γρανίτης και ανδεσίτης - Παλιός Σύνθεση Ωκεάνιος Φλοιός - Λεπτός (~7 km) - Πυκνός - Βασάλτης - Νέος Λιθοσφαιρικός Μανδύας

20 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Τύποι περιθωρίων Μετασχηματισμού (transform) Αποκλίνοντα (divergent) Συγκλίνοντα (convergent)

21 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Τύποι περιθωρίων Συγκλίνοντα (convergent) Ωκεάνια Ωκεάνια (π.χ. Ring of Fire) Τάφρος Mariana (Βάθος m) Στις 23/1/1960 το βαθυσκάθος Trieste πλήρωμα τους Don Walsh και Jacques Piccard προσέγγισε το βαθύτερο σημείο της Γης (Challenger deep)

22

23 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Συγκλίνοντα (convergent) Τύποι περιθωρίων Ωκεάνια Ηπειρωτική (π.χ. Άνδεις, Α. Μεσόγειος) Ζώνη υποβύθισης (Subduction Zone) του Ελληνικού Τόξου

24 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Συγκλίνοντα (convergent) Τύποι περιθωρίων Ηπειρωτική Ηπειρωτική (π.χ. Άλπεις, Ιμαλάια) Οροσειρά Ιμαλαΐων

25 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Τύποι περιθωρίων Αποκλίνοντα (divergent) Ηπειρωτική (π.χ. East African Rift) Διάνοιξη ωκαενού στην Αιθιοπία και Ερυθρά Θάλασσα

26 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Αποκλίνοντα (divergent) Τύποι περιθωρίων Ωκεάνια (π.χ. Mid-ocean ridges) Ηφαιστειότητα στις Μεσο-ωκεάνιες ράχεις Μεσο-ωκεάνια ράχη του Ειρηνικού

27 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Αποκλίνοντα (divergent) Τύποι περιθωρίων Μοντέλο διάνοιξης ωκεανού (seafloor spreading) π.χ. Great Rift Valley π.χ. Ερυθρά Θάλασσα π.χ. Αλταντικός Ωκεανός

28 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Τύποι περιθωρίων Αποκλίνοντα (divergent) Αποδεικτικά στοιχεία της διάνοιξης ωκεανού (μαγνητική πολικότητα) Μηχανισμός διαχρονικής καταγραφής της πολικότητας της Γης

29 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Αποκλίνοντα (divergent) Τύποι περιθωρίων Ηλικία ωκεάνιου φλοιού (~180 Μa έως Σήμερα)

30 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Αποκλίνοντα (divergent) Τύποι περιθωρίων Ηλικία ωκεάνιου φλοιού (~180 Μa έως Σήμερα) Αρχαιότερος (~180 Μa) Ωκεάνια περιφέρεια (ΝΑ. Φιλιππίνες, ΒΔ Αφρική, Α. ΗΠΑ) Νεότερος (Σήμερα) Μεσο-ωκεάνια Ράχεις (Ισλανδία και νησιά Tristan da Cuhna)

31 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Τύποι περιθωρίων Αποκλίνοντα (divergent) Μεσο-ωκεάνια Ράχη... Δημιουργείται από συνεχείς ή διακεκομμένες εκχύσεις μάγματος Pillow lava Σχηματίζεται όταν καυτή λάβα έρχεται σε επαφή με το κρύο θαλασσινό νερό και ψύχεται γρήγορα Βασαλτική σύσταση

32

33 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Τύποι περιθωρίων Μετασχηματισμού (transform) Ωκεάνιο (π.χ. Mid-ocean ridges of the Atlantic, Pacific, Indian) Επιμέρους κινήσεις ενός ρήγματος μετασχηματισμού

34

35 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Τύποι περιθωρίων Μετασχηματισμού (transform) Ηπειρωτικό (π.χ. San Andreas fault, Alpine fault, Anatolian fault Ρήγμα Ανατολίας Ρήγμα Αγίου Ανδρέα

36 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Τύποι περιθωρίων Θερμές κηλίδες (Hot Spots) Μοντέλο ανάπτυξης μιας Θερμής Κηλίδας (Hotspot) Η Θερμή Κηλίδα της Ισλανδίας

37 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Τύποι περιθωρίων Θερμές κηλίδες (Hot Spots) Γεωγραφική κατανομή των θερμών κηλίδων στην επιφάνεια της Γης

38

39 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Τύποι περιθωρίων Θερμές κηλίδες (Hot Spots) Διαχρονική εξέλιξη των ηφαστειακών νησιών του Βορείου Ειρηνικού Το νεώτερο νησί αυτού του νησιωτικού συμπλέγματος είναι η Χαβάη (ΗΠΑ)

40 Λιθοσφαιρικές Πλάκες Τύποι περιθωρίων Θερμές κηλίδες (Hot Spots) Διαδοχικοί τύποι ηφαιστειακών σχηματισμών που σχετίζονται με τις Θερμές Κηλίδες

41

42 Κινηματική Λιθοσφαιρικών Πλακών Το αίτιο Θερμική κυκλοφορία στο Μανδύα Ομαλή ροή Χαοτική ροή

43 Κινηματική Λιθοσφαιρικών Πλακών Το αίτιο Θερμική κυκλοφορία στο Μανδύα Σύνδεση της κίνησης των λιθοσφαιρικών πλακών με την θερμική κυκλοφορία στο Μανδύα

44 Κινηματική Λιθοσφαιρικών Πλακών Κίνηση στο εσωτερικό της Γης Άνοδος θερμών μαζών από τον κατώτερο Μανδύα και βύθιση ψυχρών μαζών από την λιθόσφαιρα

45 Κινηματική Λιθοσφαιρικών Πλακών Κίνηση στο εσωτερικό της Γης Ο ρόλος της ασυνέχειας στα 660 km (660-km discontinuity)

46 Κινηματική Λιθοσφαιρικών Πλακών Κίνηση στο εσωτερικό της Γης Βύθιση λιθοσφαιρικής πλάκας στο Μανδύα

47

48 Κινηματική Λιθοσφαιρικών Πλακών Κίνηση στην επιφάνεια της Γης Ταχύτητες και διευθύνσεις οριζόντιας μετακίνησης

49 Κινηματική Λιθοσφαιρικών Πλακών Κίνηση στο εσωτερικό της Γης Πολυπλοκότητα των μανδυακών ροών κάτω από την Ελλάδα Biryol et al., 2010

50 Κινηματική Λιθοσφαιρικών Πλακών Κίνηση στο εσωτερικό της Γης Πολυπλοκότητα των μανδυακών ροών κάτω από την Ελλάδα

51 Κινηματική Λιθοσφαιρικών Πλακών Κίνηση στο εσωτερικό της Γης Πολυπλοκότητα των μανδυακών ροών κάτω από την Ελλάδα Συγκλίνοντα περιθώρια πλακών Ηπειρωτική (Ευρασία) - Ωκεάνια (Αφρικανική)

52 Κινηματική Λιθοσφαιρικών Πλακών Κίνηση στο εσωτερικό της Γης Ταχύτητες και διευθύνσεις οριζόντιας μετακίνησης στην Ελλάδα