Λιθόσφαιρα Σηµείωση Το ΕΑΠ είναι υπεύθυνο για την επιµέλεια έκδοσης και την ανάπτυξη των κειµένων σύµφωνα µε τη Μεθοδολογία της εξ Αποστάσεως Εκπαίδευσης. Για την επιστηµονική αρτιότητα και πληρότητα των συγγραµ- µάτων την αποκλειστική ευθύνη φέρουν οι συγγραφείς, κριτικοί αναγνώστες και ακαδηµαϊκοί υπεύθυνοι που ανέλαβαν το έργο αυτό.
Σηµείωση: Οι εικόνες οι οποίες έχουν περιληφθεί στον παρόντα τόµο χρησιµοποιούνται για καθαρά εκπαιδευτικούς σκοπούς και υποκαθιστούν την προβολή εικαστικού υλικού στο πλαίσιο µιας διάλεξης. Παρατίθενται µόνο για προσωπική χρήση των φοιτητών του ΕΑΠ και συνοδεύονται από αναφορά της πηγής ή/και του δηµιουργού τους. Οι εικόνες έχουν αναπαραχθεί σε τέτοιο µέγεθος ώστε αυτό να επαρκεί για την κατανόηση του τρόπου χρήσης των λέξεων, των συµβόλων και γενικά του περιεχοµένου τους. Απαγορεύεται η ανατύπωση και κάθε µορφής αναπαραγωγή του παρόντος τόµου, ο οποίος προορίζεται αποκλειστικά για τη διδασκαλία και τις εξετάσεις των φοιτητών του ΕΑΠ. ιανέµεται δωρεάν µόνο στους δηµιουργούς του διδακτικού υλικού, στους εγγεγραµµένους φοιτητές του ΕΑΠ και στο αντίστοιχο διδακτικό προσωπικό και δεν διατίθεται προς πώληση.
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΣΠOY EΣ ΣTIΣ ΦYΣIKEΣ EΠIΣTHMEΣ Θεµατική Ενότητα ΠΛANHTHΣ ΓH Τόµος A' Λιθόσφαιρα ΘΕΟ ΩΡΟΣ ΟΥΤΣΟΣ Kαθηγητής Tµήµατος Γεωλογίας Πανεπιστηµίου Πατρών ΠATPA 2003
ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Σχολή Θετικών Επιστηµών και Τεχνολογίας Πρόγραµµα Σπουδών ΣΠOY EΣ ΣTIΣ ΦYΣIKEΣ EΠIΣTHMEΣ Θεµατική Ενότητα ΠΛANHTHΣ ΓH Τόµος A' Λιθόσφαιρα Συγγραφή ΘEO ΩPOΣ OYTΣOΣ Kαθηγητής Tµήµατος Γεωλογίας Πανεπιστηµίου Πατρών Κριτική Ανάγνωση ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΜΙΓΚΙΡΟΣ Kαθηγητής Γεωλογίας Γεωπονικού Πανεπιστηµίου Aθηνών Ακαδηµαϊκός Υπεύθυνος για την επιστηµονική επιµέλεια του τόµου BAΣIΛEIOΣ MAPMAPAΣ Kαθηγητής Tµήµατος Bιολογίας Πανεπιστηµίου Πατρών Επιµέλεια στη µέθοδο της εκπαίδευσης από απόσταση POZITA TΣEΛEΠH Γλωσσική Επιµέλεια EYPY IKH ΠAΪZH Τεχνική Επιµέλεια EΣΠI EK OTIKH E.Π.E. Καλλιτεχνική Επιµέλεια, Σελιδοποίηση TYPORAMA Συντονισµός ανάπτυξης εκπαιδευτικού υλικού και γενική επιµέλεια των εκδόσεων ΟΜΑ Α ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΕΡΓΟΥ ΕΑΠ / 1997 2003 ISBN: 960 538 244 X Kωδικός Έκδοσης: ΦYE 42/1 Copyright 2003 για την Ελλάδα και όλο τον κόσµο ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Οδός Παπαφλέσσα & Υψηλάντη, 26222 Πάτρα Τηλ: 2610 314094, 314206 Φαξ: 2610 317244 Σύµφωνα µε το Ν. 2121/1993, απαγορεύεται η συνολική ή αποσπασµατική αναδηµοσίευση του βιβλίου αυτού ή η αναπαραγωγή του µε οποιοδήποτε µέσο χωρίς την άδεια του εκδότη.
ÂÚÈ fiìâó K º π 1 MÈ ÚÒÙË M ÙÈ ÛÙË ÈıfiÛÊ ÈÚ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 13 1.1 Aντικείµενο... 15 1.2 Xρήση της επιστηµολογίας στη Γεωλογία... 18 1.2.1 Mέθοδοι της επιστήµης... 18 1.2.2 Mέθοδοι της Γεωλογίας... 19 1.3 H όψη της Γης... 21 Σύνοψη... 27 Bιβλιογραφία... 28 K º π 2 T OÚ ÎÙ Î È Ô K ÎÏÔ ÙˆÓ ÂÙÚˆÌ ÙˆÓ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 29 2.1 Oρυκτά... 31 2.1.1 Γενικά χαρακτηριστικά των ορυκτών... 31 2.1.2 οµή των ορυκτών... 32 2.1.3 Oµάδες ορυκτών... 34 2.1.4 Aναγνώριση των ορυκτών... 38 2.2 Πετρώµατα... 41 2.2.1 Iζηµατογενή πετρώµατα... 41 2.2.2 Πυριγενή πετρώµατα... 42 2.2.3 Mεταµορφωµένα πετρώµατα... 42 2.2.4 Πετρώµατα ως βασική πηγή για την ιστορία της Γης... 43 2.3 Kύκλος µετασχηµατισµού των πετρωµάτων... 44 Σύνοψη... 46 Bιβλιογραφία... 47
6 π º πƒ K º π 3 ÚÈÁÂÓ ÂÙÚÒÌ Ù Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 49 3.1 Γένεση µάγµατος... 51 3.2 Kρυστάλλωση του µάγµατος και υφή... 51 3.3 Kρυστάλλωση του µάγµατος και ορυκτογένεση... 53 3.3.1 Σειρές κρυστάλλωσης Bowen... 53 3.3.2 ιαφοροποίηση του µάγµατος... 55 3.4 Oνοµατολογία πυριγενών πετρωµάτων... 56 3.5 οµές και τύποι πλουτωνιτών... 57 3.5.1 Tύποι πλουτωνιτών... 58 3.5.2 Bάθος κρυστάλλωσης των πλουτωνιτών... 60 3.6 οµές ηφαιστειτών... 62 3.6.1 Παράγωγα της ηφαιστειακής δράσης... 62 3.6.2 Tύποι ηφαιστείων... 64 3.6.3 Hφαιστειακοί σωλήνες και καλδέρες... 66 3.7 Πρόγνωση ηφαιστειακών εκρήξεων... 68 3.7.1 Mακράς διάρκειας πρόγνωση... 68 3.7.2 Mικρής διάρκειας πρόγνωση... 69 3.8 Kοιτάσµατα που συνδέονται µε µαγµατικές διεργασίες... 71 Σύνοψη... 75 Bιβλιογραφία... 77 K º π 4 I ËÌ ÙÔÁÂÓ ÂÙÚÒÌ Ù Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 79 4.1 Γένεση των ιζηµατογενών πετρωµάτων... 81 4.1.1 Yφή... 81 4.1.2 οµή... 84
EPEXOMENA 7 4.2 Tαξινόµηση των ιζηµατογενών πετρωµάτων... 85 4.2.1 Tα κλαστικά ιζηµατογενή πετρώµατα... 85 4.2.2 Tα χηµικά ιζηµατογενή πετρώµατα... 88 4.3 Iζηµατογενή περιβάλλοντα... 91 4.4 Πετρελαιοφόρα κοιτάσµατα... 93 4.4.1 Σύσταση... 93 4.4.2 Oργανική προέλευση... 93 4.4.3 Tαµιευτήρες πετρελαίου... 95 Σύνοψη... 96 Bιβλιογραφία... 98 K º π 5 MÂÙ ÌÔÚÊˆÌ Ó ÂÙÚÒÌ Ù Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 99 5.1 Γένεση των µεταµορφωµένων πετρωµάτων... 101 5.1.1 Πίεση... 101 5.1.2 Θερµότητα... 102 5.1.3 Xηµικώς ενεργά ρευστά... 103 5.1.4 ιαδροµή θερµοκρασίας πίεσης... 104 5.2 οµή και υφή των µεταµορφωµένων πετρωµάτων... 105 5.3 Mεταµορφικές φάσεις και ορυκτά δείκτες... 107 5.3.1 Mεταµορφική φάση... 107 5.3.2 Oρυκτά δείκτες... 108 5.3.3 Mεταµορφικές ζώνες... 109 5.4 Tαξινόµηση των µεταµορφωµένων πετρωµάτων... 111 5.5 Kοιτάσµατα που συνδέονται µε τη µεταµόρφωση... 113 Σύνοψη... 115 Bιβλιογραφία... 116
8 π º πƒ K º π 6 H M ÙÚËÛË ÙÔ ÂˆÏÔÁÈÎÔ XÚfiÓÔ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 117 6.1 Σχετική χρονολόγηση... 119 6.1.1 Aρχές της στρωµατογραφίας... 119 6.1.2 Aπολιθώµατα... 120 6.1.3 Kαθοδηγητικά απολιθώµατα... 122 6.1.4 Στρωµατογραφικοί συσχετισµοί µε απολιθώµατα... 122 6.1.5 Aσυµφωνίες... 124 6.2 Aπόλυτη χρονολόγηση... 126 6.2.1 Aρχές της ραδιοµετρικής χρονολόγησης... 126 6.2.2 Άλλες µέθοδοι απόλυτης χρονολόγησης... 129 6.3 H βιόσφαιρα από γεωλογική σκοπιά... 132 Σύνοψη... 134 Bιβλιογραφία... 136 K º π 7 AappleÔÛ ıúˆûë Î È B Ú ÙÈÎ MÂÙ ÎÈÓ ÛÂÈ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 137 7.1 Aποσάθρωση... 139 7.1.1 Mηχανική αποσάθρωση... 139 7.1.2 Χηµική αποσάθρωση... 141 7.1.3 Pυθµός αποσάθρωσης... 143 7.1.4 Kοιτάσµατα που συνδέονται µε την αποσάθρωση... 144 7.2 Eδάφη... 145 7.3 Bαρυτικές µετακινήσεις... 147 7.3.1 Aιτία των κατολισθήσεων... 148 7.3.2 Tαξινόµηση των κατολισθήσεων... 151
EPEXOMENA 9 7.3.3 Mέτρα για την αντιµετώπιση των κατολισθήσεων... 156 Σύνοψη... 158 Bιβλιογραφία... 159 K º π 8 TÔ NÂÚfi ÛÙËÓ EappleÈÊ ÓÂÈ ÙË Ë Î È Î Ùˆ applefi Ù Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 161 8.1 Eπιφανειακά νερά... 165 8.1.1 Pοή ποταµού... 165 8.1.2 ιάβρωση, µεταφορά, απόθεση... 166 8.1.3 Eξέλιξη του ανάγλυφου της Γης... 172 8.1.4 Πληµµύρες... 174 8.1.5 Προσχωµατικά κοιτάσµατα... 176 8.2 Yπόγειο νερό... 177 8.2.1 Kατανοµή του υπόγειου νερού... 177 8.2.2 Kίνηση του υπόγειου νερού... 179 8.2.3 Eίδη υδροφόρων, πηγές και σχέση υδροφόρων µε τους ποταµούς... 181 8.2.4 Kίνδυνοι από υπεράντληση... 183 8.2.5 Pύπανση των υδροφόρων... 185 8.2.6 Tο γεωλογικό έργο των υπόγειων νερών... 188 Σύνοψη... 191 Bιβλιογραφία... 194 K º π 9 ÁÂÙÒÓÂ Î È ÕÓÂÌÔÈ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 197 9.1 Παγετώνες... 200 9.1.1 Kίνηση του παγετώνα... 200 9.1.2 Σχήµατα διάβρωσης και αποθέσεις παγετώνα... 202
10 π º πƒ 9.1.3 Oι εποχές των πάγων... 204 9.1.4 Aιτίες των παγετωδών φαινοµένων... 205 9.2 Άνεµος... 207 9.2.1 Σχηµατισµός και τύποι ερήµων... 207 9.2.2 ιάβρωση και απόθεση στις ερήµους... 209 9.2.3 Eρηµοποίηση... 210 9.2.4 Aιολική διάβρωση... 211 9.2.5 Aιολικές αποθέσεις... 212 Σύνοψη... 214 Bιβλιογραφία... 216 K º π 10 TÂÎÙÔÓÈÎ ÔÌ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 217 10.1 Tάση... 221 10.2 Παραµόρφωση... 223 10.3 Παραµόρφωση των γεωλογικών στρωµάτων... 226 10.4 Tεκτονικές δοµές... 229 10.4.1 ιακλάσεις... 229 10.4.2Pήγµατα... 230 10.4.3Πτυχές... 235 10.5 Eφαρµογές της δοµικής Γεωλογίας... 239 10.5.1 οµικοί χάρτες... 240 10.5.2Xάρτες ισοπαχών... 242 10.5.3Γεωλογικοί χάρτες... 244 Σύνοψη... 247 Bιβλιογραφία... 249
EPEXOMENA 11 K º π 11 ÂÈÛÌÔ Î È EÛˆÙÂÚÈÎfi ÙË Ë Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 250 11.1 Σεισµοί... 253 11.1.1Γενικά χαρακτηριστικά... 253 11.1.2Mετρήσεις επί των σεισµών... 255 11.1.3Mηχανισµός γένεσης σεισµών... 258 11.1.4Kαταστροφές και ένταση σεισµού... 261 11.1.5Πρόγνωση σεισµών... 263 11.1.6Aντιµετώπιση των σεισµών... 266 11.2 Tο εσωτερικό της Γης... 267 11.2.1 ιάδοση των σεισµικών κυµάτων... 267 11.2.2O φλοιός... 270 11.2.3O µανδύας... 271 11.2.4O πυρήνας... 273 Σύνοψη... 275 Bιβλιογραφία... 277 K º π 12 ÈıÔÛÊ ÈÚÈÎ Ï ÎÂ Eισαγωγικές παρατηρήσεις... 279 12.1 Eνεργή κίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών... 281 12.2 Kίνηση των λιθοσφαιρικών πλακών στο γεωλογικό παρελθόν... 285 12.3 Σχετική και απόλυτη διεύθυνση κίνησης των λιθοσφαιρικών πλακών... 287 12.4 O κύκλος του Wilson... 290 12.5 Aποκλίνουσες λιθοσφαιρικές πλάκες... 293 12.5.1Aρχικό στάδιο... 294 12.5.2Στάδιο κλειστού ωκεανού... 295 12.5.3Στάδιο ανοικτού ωκεανού... 297
12 π º πƒ 12.6 Συγκλίνουσες λιθοσφαιρικές πλάκες... 300 12.6.1Ωκεάνια τόξα και ενεργά περιθώρια... 300 12.6.2Oρογενή... 307 12.7 Συντηρητικά περιθώρια... 311 12.8 Γεωδυναµική... 314 Σύνοψη... 316 Bιβλιογραφία... 318 Aπαντήσεις Aσκήσεων Aυτοαξιολόγησης... 321 Eυρετήριο... 333 Παράρτηµα Έγχρωµων Eικόνων... 351