I. A FÖLDTAN TÁRGYKÖRE, HELYE A TUDOMÁNYOK KÖZÖTT. A FÖLD MINT ÉGITEST FÖLDTAN FOGALMA A magyar szóhasználatban a „ geológia „ kifejezés honosodott meg.
Görög szóösszetételből ered
gé ( föld )
logosz ( tudomány )
A földtan a föld anyagi összetételével, szerkezetével, felépítésével, ezek változásaival foglalkozó természettudomány, beleértve a felszínén és a belsejében valaha végbement vagy jelenleg is végbemenő folyamatok megismerését.
ÁLLTALÁNOS (DINAMIKAI V. FIZIKAI) FÖLDTAN Ide tartoznak a - földfelszín felépítésére - szerkezetére és azokat - formáló folyamatokra vonatkozó ismeretek
Egymással összefügg, átfedés van, nem választható szét élesen.
TÖRTÉNETI ÉS REGIONÁLIS (LEÍRÓ) FÖLDTAN A földtörténet térben és időben lejátszódott eseményeinek láncolata. Kutatja a múlt földrajzi és klímaváltozásait. Kapcsolatot keres az egymástól térben távoli kőzettestek, rétegek között.
FÖLDTAN
ALKALMAZOTT FÖLDTAN
HIDROGEOLÓGIA
MÉRNÖKGEOLÓGIA ( Építési földtan )
MŰSZAKI FÖLDTAN
KŐZETMECHANIKA ( Műszaki kőzettan )
GAZDASÁGFÖLDTAN
TALAJMECHANIKA
GEOTECHNIKA FÖLDMUNKÁK
ALAPOZÁS
SZIKLAMUNKÁK
-1-
MÉLYÉPÍTÉS
MŰSZAKI FÖLDTAN Azokkal a földtani folyamatokkal foglalkozik, amelyek a létesítmény környezetében működnek, és az építés pillanatában, vagy később következnek be a természet és az építmény kölcsönhatása során. TUDÓSOK ELMÉLETEI Az emberiség a történelem során több elméletet dolgozott ki azzal kapcsolatban, hogy hogyan is alakult ki a Föld. Mivel a kialakulásnál nem voltunk jelen, így ezek mindig csak elméletek maradnak. Azonban a tudósokat kezdettől fogva érdekelte, hogy hol is lakunk tulajdonképpen. Foglalkoztak ezzel a kérdéssel és különböző felfedezéseket is tettek. Az erre vonatkozó első nagy felfedezés az volt, hogy a Föld gömb alakú. Ezt már az ókori görögök is sejtették, de az egész emberiség számára csak akkor vált elfogadhatóvá, amikor sikerült a Földet körülhajózni. A másik nagy felfedezést is lényegében megtették már a görögök jó kétezer éve: a Föld kering a Nap körül, nem pedig fordítva, így bolygónk nem is lehet a világ közepe. Ezt a nézetet is csak a középkor vége felé fogadták el az emberek. A harmadik felfedezés az, hogy az egyes földrészek a mai napig állandó lassú mozgásban vannak. ÚT A KONTINENSVÁNDORLÁS ELMÉLETÉNEK KIALAKULÁSÁIG A kontinensek elhelyezkedése a korábbi időkhöz viszonyítva jelentősen különbözik. Régebben a tengerek és szárazföldek egymáshoz viszonyított aránya is más volt. A kontinensek kialakulásával, illetve az ezzel kapcsolatos összefüggésekkel és kérdésekkel már a XVII. században is foglalkoztak. Francis Bacon angol filozófus volt az első, aki 1620 – ban felhívta a figyelmet arra, hogy mennyire hasonlítanak egymáshoz Dél – Amerika és Afrika partjai. 1858 – ban szintén felmerült egyes tudósokban a két kontinens egykori összefüggésének, majd szétválásának gondolata. Viszont voltak olyanok is a XIX. században, akik a kontinenseket és óceánokat kezdettől fogva a mai helyükön meglévőnek tekintették. Ezek voltak a permanenciatan képviselői, akik lehetségesnek tartották, hogy az óceánok, ha nem is egy időben keletkeztek, de a helyükön maradtak. A XIX. sz. második felében biológusok fedezték fel, hogy az egymástól távol eső kontinenseken azonos, vagy rokon fajok élnek. Ezt azzal magyarázták, hogy a szárazföldeket helyenként földhidak kötötték össze, amelyeken át a növény – és állatfajok kicserélődhettek.
-2-
A következő elméletet 1852 – ben állították fel, miszerint a Föld belseje lassú lehűlés miatt állandóan zsugorodik, ez által a kéregben vízszintes irányú nyomófeszültségek ébrednek, és ezek a horizontális erők gyűrik fel a hegységeket. Ezekkel az elméletekkel szemben ugyanakkor egy teljesen más elmélet is kialakult az 1900 – as évek elején. Ez az új elmélet a kontinensvándorlást feltételezi. Ennek a lényege, hogy a kontinensek helyzete és egymáshoz való viszonya a földtörténet során változik. A legismertebb elmélet Wegener „ úszási elmélete ”. E szerint a kontinensek valamikor összefüggtek és egy hatalmas szuperkontinensbe a PANGEÁBA tömörültek. Később ez szétszakadozott és a kontinensek azóta távolodnak egymástól. ( A Föld egész egyensúlyi helyzete más lehetett és máshol lehetett az egyenlítő is. ) Ezt az elméletet sokan kétségbe vonták, mivel szerintük a kontinensek mozgásához nagy erő szükséges. Majd megjelent a mélyáramlási hipotézis, mely szerint a kéreg alatt folyékony zóna helyezkedik el. Ennek hőmérsékleti különbsége okozza a merev zónában a töréseket, gyűrődéseket, torlódásokat.. Ez vezetett a későbbi lemeztektonika elméletének kidolgozásához. A lemeztektonika kifejezés onnan származik, hogy a Föld legkülső vékony szilárd gömbhéja litoszféra lemezekből áll. Ezek a lemezek teljesen beburkolják a Földet. A MAI FÖLDRÉSZEK KIALAKULÁSA A tudósok szerint az első szuper kontinens a KENORA, amely 2300 millió évvel ezelőtt alakult ki. Nem volt hosszú életű, előbb széttöredezett, majd darabjai elváltak egymástól. Ezek alkotják a mai kontinensek magját. 1500 millió évvel ezelőtt egy AMAZONIA nevű szuperkontinensbe sodródtak össze. A lemezütközéseket erőteljes hegységképződés követte. Később az Amazonia is szétszakadt, és 800 millió évvel ezelőtt a BAJKÁLIA kontinens jött létre. Ez a kontinens szintén szétesett, és létrejött a PANGEA, ami viszont hosszú időn át megmaradt, és körülvette az ősi óceán a PANTHALASSA. Az őskontinens nyitott keleti részébe pedig megjelent a Tethys – tenger. Végezetül ez a Pangea darabolódott fel kezdetben egy nagy északi ( Laurázsia ) és egy déli szárazulattá ( Gondwana ), majd fokozatosan váltak le innen a mai földrészek, és távolodtak el egymástól.
-3-
A FÖLD MINT ÉGITEST A FÖLD ALAKJA A Föld gömb alakjának bizonyítékai Az ókorban a Földet általában korong alakúnak képzelték, de már a görög bölcselők között is voltak, akik a Földet gömb alakúnak tartották. ( pl. PÜTHAGORASZ a Kr. E. VI. században és ARISZTOTELÉSZ a Kr. E. IV. században ). ARISZTOTELÉSZ fogalmazta meg először a Föld gömb alakjának csillagászati bizonyítékát.
Északi vagy déli irányba utazva, a megtett úttal arányosan változik a delelő csillagok látóhatár feletti magassága. Ha a Földön észak felé haladunk, a sarkcsillag delelésmagassága minden 111,3 km megtétele után egy fokkal nagyobb, déli irányba haladva pedig kisebb lesz. Hasonló módon változik a Nap delelésmagassága is: az északi földgömbön a delelésmagassága észak felé haladva a megtett úttal arányosan csökken, déli irányba haladva pedig hasonló módon növekszik. Ez csak akkor lehetséges, ha Földünk felszíne észak – déli irányban szabályosan görbült, azaz egy kör mentén haladunk.
Föld felületének nyugat – kelet irányú szabályos görbültségét a csillagok delelésidejének a megtett úttal arányos változása igazolja. Valamely földrajzi szélességen kelet felé menve minden 15 foknyi távolság megtétele után egy órával korábban delel a Nap, ha pedig nyugat felé megyünk, ugyanekkora út megtételekor a delelés egy órával később következik be. Ez csak szabályosan görbült felszín esetén lehet így, akkor, ha nyugat – keleti irányba is körvonalon megyünk.
Mindezekből az következik, hogy a Föld alakja csakis gömb lehet, mert a gömb az egyetlen test, melynek bármely két egymásra merőleges metszete kör. A Föld valódi alakja Földünk csak megközelítően gömb alakú. Már NEWTON rámutatott, hogy a Föld gömbje a tengely körüli forgás következtében kissé lapulttá vált, alakja kéttengelyű forgási ellipszoiddal azonosítható. A forgási ellipszoidok esetén a nehézségi erő ( A gravitációs és a centrifugális erő eredője a helyi nehézségi erő ) a felszínre minden ponton merőleges, ami a föld belsejében egynemű anyageloszlást feltételez. Az újabb geofizikai vizsgálatok szerint viszont ez nem így van: A Föld belsejében a különböző sűrűségű anyagok a Föld középpontjára vonatkoztatva -4-
nem szimmetrikusan helyezkednek el. Ebből következik, hogy a nehézségi erő térbeli eloszlása szabálytalan, tehát a Föld alakja nem lehet forgási ellipszoid. Főleg a mesterséges holdak pályaadatainak elemzéséből derült ki, hogy a Föld valódi alakja tulajdonképpen körteszerűnek képzelhető el. A föld valódi alakja teljes mértékben egyik szabályos testtel sem azonosítható, csakis önmagával azonos, ezért alakját geoidnak vagy földalaknak nevezzük. A geoid olyan test, amelynek felszíne – a közepes tengerszintnek megfelelő magasságban – mindenütt merőleges az adott helyen ható nehézségi erőre.
II. A GEOSZFÉRÁK FELÉPÍTÉSE ÉS JELLEMZÉSE
A FÖLD GÖMBHÉJAS SZERKEZETE A Föld centrálszimmetrikus, gömbhéjas ( szférikus ) felépítésű. A középponttól távolodva ritkuló anyagkoncentrálódási rendszer. A szilárd Föld felszíne egyben az ún. külső és belső geoszférák határfelülete. Belső geoszférák A Föld belsejét a földrengéshullámok viselkedésének vizsgálata alapján 3 nagy gömbhéjra osztjuk: kéreg, köpeny, mag. A földkérget és a köpenyt átlagosan körülbelül 30 km mélységben a Mohorovičić – féle határfelület választja el egymástól. Ez a felület a szárazföldek alatt 25 – 70 ( átlagosan 35 ) km, az óceánok alatt átlag 6 ( a vízszinttől számítva 10 – 12 ) km mélységben található. A köpeny és mag között a Gutenberg – Wiechert – féle határfelület helyezkedik el 2900 km mélyen. A három nagy gömbhéjat az előbbieknél gyengébben kirajzolódó határfelületek tagolják két részre. A kontinentális kérget körülbelül 15 km mélységben a Conrad – féle felület felső és alsó részre bontja. Az óceánok alatt ez a határfelület nincs meg. A köpenyt a kb. 986 km mélyen elhelyezkedő Repetti – féle felület külső és belső köpenyre választja szét. A magot külső és belső magra pedig a Lehmann – féle határfelület tagolja 5100 km mélységben.
-5-
30 km
Mohorovičić -
15 km
kéreg
féle határfelület
2900 km
Gutenberg –
986 km
Sial
Conrad-féle felület
köpeny Crofesima Repetti-féle felület
Wiechert – féle határfelület
5100 km Nifesima
mag Lehmann-féle felület
Nife rközepes = 6371 km
Határfelületek és gömbhéjak a Föld belsejében
A göbhéjak anyagi felépítése A Föld anyagait felépítő természetes elemek – a radioaktív elemek bomlásakor keletkezettek kivételével – nem a földön képződtek, hanem kozmikus eredetűek. Abból a por – és gázfelhőből származnak, amelyből az egész Naprendszer kialakult. A Föld egészét nézve az elemek közül a legnagyobb arányban a vas fordul elő, ezt követi az oxigén, magnézium szilícium, kén és a nikkel. A többi természetes elem nem éri el az 1 % - ot. A Földkéreg fő vegyületei az aluminiumszilikátok, ezért sial ( Si, Al ) kéregnek is nevezik. A köpeny összetételében a vas erősen feldúsul, felső részétől az aluminiumot a magnézium váltja fel. Ezt a réteget sima – nak ( Si, Mg ) is mondják. A külső köpenyrész a krofesima ( Kro, Fe, Si, Ma ), a belső sűrűbb köpenyrész a nifesima ( Ni, Fe, Si, Ma ). A Föld magjának vegyi összetételéről igen eltérőek a vélemények. A mag, más néven Nife, tartalmaz vasat ( 90,5 % ), nikkelt ( 8,5 % ).
-6-
A föld belsejének fizikai jellemzői A földfelszín hőmérséklete a Nap sugárzásától függően változik. Ez a hőmérsékletingadozás maximum 20 – 30 m mélységig észlelhető. Itt alakult ki egy termikusan semleges szint, melynek hőmérséklete egyenlő a felszín évi középhőmérsékletével. A semleges szinttől a Föld belseje felé a hőmérséklet állandóan növekszik, de növekedésének mértéke nem egyforma. A hőmérséklet a geotermikus grádiens szerint növekszik, mely azt jelenti, hogy a hőmérséklet 33 m – ként emelkedik 1 0C – ot. Ez a hőmérsékleti grádiens az óceánok alatt nagyobb, mint a kontinensek alatt. Az egyenletes emelkedés 150 – 200 km mélységben, körülbelül 2000 0C elérése után megszűnik. A földmag hőmérsékletét általában 3000 – 4000 0
C körülinek becsülik, de vannak kutatók, akik szerint 5800 0C, de lehetségesnek tartanak
12000 0C – ot is. Nyomás ( viszonyok ) eloszlása A földkéregben, a Föld középpontja felé haladva a nyomás átlagosan 27 MPa – lal emelkedik kilométerenként. A kéreg legalján ennek megfelelően 700 – 1500 MPa lehet a nyomás értéke. A földmag határán a nyomás eléri a 80000 MPa – t. Ez a föld anyagaira nézve kritikus nyomásérték, e fölött mennek át fémes állapotba. A belső földmagban a nyomás 350000 MPa körül van, ami már az atomok degenerált állapotához vezet. A sűrűség alakulása A Föld anyagainak sűrűsége együtt változik a nyomással, a Föld belseje felé egyre nagyobb. Azonban növekedése nem egyenletes. A Föld átlagos sűrűsége 5,51 g/cm 3. A kéreg közepes sűrűsége ennél jóval kisebb: 2,7 g/cm3. A földmag sűrűsége pedig 17 g/cm3 körüli lehet. LITOSZFÉRA A Föld kérge és a földköpeny legfelső része összefüggő és együtt mozgó réteget alkot. Ezt tekintjük a Föld kőzetburkának, vagy litoszférának. Vastagsága az óceánok alatt 50 km, szárazföldek alatt általában 70 – 100 km. A földkéreg felső része a gránithoz hasonló kőzetekből álló granodioritos kőzetöv, az alsó része a sűrűbb gabbró öv. A kontinentális rétegben mindkét réteg megtalálható. Ezeket a -7-
Conrad – féle határfelület választja el egymástól. Az óceáni kérget csak a gabbró öv alkotja, ezért vékonyabb. A litoszféra alatt 150 – 250 km vastagságban a szilárd halmazállapotú, de képlékeny, izzó állapotban levő asztenoszférát találjuk. Ez alatt az ismét merev mezoszféra helyezkedik el. A litoszféra és a köpeny között hidrosztatikai egyensúlyi állapot jön létre, amit izosztáciának nevezünk. A kisebb sűrűségű könnyebb litoszféra mintegy úszik az alatta elhelyezkedő sűrűbb, képlékeny anyagú köpenyben. HIDROSZFÉRA A vízburok létrejötte óta a víz állandó körforgásban van. Ebben a körforgásban lévő vízkészlet állandónak tekinthető, a Föld egészére nézve a vízháztartás kiegyenlített. A Föld felszínének mintegy 70 – 71 % - át óceánok és tengerek borítják, ahol a teljes vízkészlet 82,3 % - a van jelen. ATMOSZFÉRA A Földet körülvevő vastag gázburok. Együtt forog a Földdel. A légkört alkotó levegő a magassággal mind ritkább lesz. Itt játszódnak le az időjárási és éghajlati jelenségek. A légkör összetétele Alkotóelemeit 3 nagy csoportra osztjuk: alapgázok, vendéggázok és szennyeződések. A légkör összetétele 90 km magasságig nem változik. Ezt a réteget homoszférának nevezzük. A homoszféra felett helyezkedik el a heteroszféra, ahol egyre több lesz a könnyebb molekulasúlyú gáz. Az alapgázok A levegőben mindenütt jelen vannak, 90 km magasságig egymáshoz viszonyított arányuk állandó. Ebben a rétegben a levegő térfogatának 78,1 % - a nitrogén, 20,9 % - a oxigén, 1,0 % pedig a nemesgázok és a hidrogén együttes aránya. Vendéggázok A levegőben változó mennyiségben fordulnak elő. Legfontosabbak: vízgőz, szén – dioxid, ózon. A vízgőz változó mennyiségben, de mindenütt jelen van. A szén – dioxid térfogataránya állandóbb, átlagosan 0,03 – 0,04 %. Napjainkban az iparosodás miatt jelentősen emelkedik.
-8-
Az ózon az ibolyántúli sugarak hatására keletkezik. A Föld felszínén csak nyomokban mutatható ki, a legnagyobb mennyiségben a 30 – 50 km közötti ózonszférában található. Szennyeződések A légkör szennyeződései különböző gázok, szilárd és cseppfolyós anyagok. Mennyiségük nagyon változó. A szennyeződések a csapadékképződésben töltenek be alapvetően fontos szerepet, de jelenlétük káros is lehet. Előnynek számít, hogy mint kondenzáziós magvak nélkül nincs felhő – és csapadékképződés, viszont hátrányt jelent, mert rontják a látásviszonyokat, akadályozzák a besugárzást, ködképződést okozhatnak, károsíthatják az élőlényeket és káros az ember egészségére is. A légkör függőleges tagozódása A légkörben 5 réteget különböztetünk meg a Föld felszínétől felfelé haladva: troposzféra, sztratoszféra, mezoszféra, termoszféra, exoszféra. Troposzféra A Föld felszínétől átlagosan12 km magasságig terjed. Ebben a rétegben játszódik le a felhő – és csapadékképződés, és itt fordulnak elő a függőleges és vízszintes légmozgások. A hőmérséklet a magassággal csökken, átlagosan 0,56 0C – kal 100 m – ként. Ezt hőmérsékleti grádiensnek nevezzük. A hőmérsékletcsökkenés a troposzféra felső határa felé lelassul. Sztratoszféra A troposzféra után 50 – 60 km magasságig terjed. A sztratoszféra alsó részében nem, vagy alig csökken a hőmérséklet. 15 – 20 km – en át állandónak mondható: -50 - -80 0C. A felső sztratoszférában viszont jelentősen emelkedik, és eléri a 0 - + 10 0C – ot. Ennek az ózon keletkezése illetve feldúsulása az oka. Az ózon keletkezése során az ultraibolya sugárzás hatására az oxigén atomjaira bomlik és a kétatomos oxigénmolekulákkal 3 oxigénatomos ózonná ( O3 ) egyesül. Az ózon elnyeli a rövidebb hullámhosszú röntgen – és ultraibolya sugarakat és energiájukat. Ezért az ózonréteg felmelegszik, aminek nagy előnye, hogy az élőlényeket károsító ultraibolya sugarak jelentős részét kiszűri a Nap sugárzásából. Jellemzője ennek a szférának, hogy függőleges légmozgások nincsenek, viszont a vízszintes légmozgások igen erősek. Felhő nagyon ritkán keletkezik, csapadék pedig egyáltalán nem. Mezoszféra A sztratoszférát követően a felszíntől számítva 85 – 105 km – ig terjed. A levegő hőmérséklete ismét csökken, felső határán elérheti a -90 0C – ot is.
-9-
Termoszféra Ionoszférának is nevezzük, és 1000 km magasságig terjed. A hőmérséklet rohamosan emelkedik. 200 km körül eléri, majd meghaladja az 100 0C – ot. Ebben a rétegben keletkezik a sarki fény. Uralkodó gáz az atomos állapotban meglévő oxigén és nitrogén. Exoszféra A légkör 1000 km feletti rétegét nevezzük exoszférának. Hőmérséklete átlagosan 1000 0C körüli. Magnetoszféra A Föld mágneses erőtere tart fogva elektromosan töltött részecskéket. Ez a Földtől 60000 km – ig terjed. A földi mágneses erőtér hatására egy külső és egy belső sugárzási öv jön létre. A belső sugárzási zóna kb. 3000 km vastag, főként protonokból és pozitív töltésű ionokból áll. A külső öv 20 – 23 ezer km magasan kezdődik, vastagsága 7000 km. Elektronok és negatív töltésű ionok találhatók benne.
III. KÜLSŐ BELSŐ ERŐHATÁSOK, SZERKZETÁTALAKÍTÓ FOLYAMATOK
BELSŐ ERŐHATÁSOK
Magmatizmus A litoszféralemezek mélybe tolódása és részleges megolvadása következtében a földkéreg alsó részében vagy a kéreg alatti litoszféra rétegben forró magmából álló magmafészkek ( magmakamrák )alakulnak ki. Ennek felépítésében az asztenoszférából felfelé migráló anyagok is részt vesznek. A magma szerkezet-átalakító munkája és szilárd kőzetté alakulása a magmatizmus. A magmatizmus főbb típusai: mélységi magmatizmus vagy plutonizmus, felszíni magmatizmus vagy vulkanizmus, és ide tartoznak még a szubvulkáni tevékenységek. Plutonizmus A magma nem jut a Föld felszínére, hanem a földkéreg nagyobb mélységeiben megreked. Ott kihűl és kristályos kőzetté merevedik. Így jönnek létre a mélységi magmás elemek, a plutonok. Ilyan plutonok a batolit és a tömzs. A batolit legmélyebben található és legnagyobb
- 10 -
kiterjedésű pluton. Ennél kisebb kristályos magmaképződmény a tömzs. Kéregmozgások választják le a batolittól. Erős lepusztulás esetén a felszínre is kerülhetnek. Vulkanizmus A magma a felszínre jut, és ez a felszínre került magma a láva. Szubvulkáni tevékenység A magma nem tör a felszínre, hanem a földkéreg felsőbb részébe jut, ott lehűl és kikristályosodik. Így keletkeznek a szubvulkáni képződmények. Ilyen képződmény a lakkolit. A felső kéreg üledékes kőzetei közé benyomult magmából képződik. Ha nagyméretű a magmabenyomulás és kőzethasadékokba valamint repedésekbe hatol be a magma, nagyobb kiterjedésű eruptív telepek és kisebb elágazó teleptelérek keletkeznek. Ezek a telérek jelentős mennyiségű ércet tartalmaznak. A vízszintesen elnyúló teleptelért sillnek nevezik. A vulkánok működésük szerint többfélék lehetnek. Ha a lávakitörés a kéreg mély törésvonalai mentén megy végbe hasadék vulkanizmusról beszélünk. Ha a magma a magmafészekből csatornán keresztül jut a felszínre, csatornás vagy centrális vulkanizmus alakul ki. A csatorna a felszínt tölcsérszerűen éri el, amit kráternek vagy kürtőnek nevezünk. A kihűlő lávából vulkáni kúpok jönnek létre. A harmadik működés szerinti típus a centrolabiális vulkanizmus, ami a hasadék és a csatornás vulkanizmus kombinációja. A vulkánokat kitörés szerint is lehet osztályozni. Lehetnek explóziós vulkánok. Ezek váratlanul, hatalmas robbanással törnek ki ( pl.: Krakatoa vulkán 1883 - ban ). A következő típus az effúziós vulkán, amire a lávaömlés jellemző. Azonban a legtöbb jelenleg is működő vulkán vegyes típusú ( Vezúv, Etna ). A vulkáni működés során gázok, gőzök, folyékony láva, szilárd vulkáni törmelék, kisebb – nagyobb kőzettömbök és a lávából keletkező vulkáni bombák jutnak a felszínre. Ezekből képződnek kiömléses magmás kőzetek és vulkáni tufák, agglomerátumok. Az aktív vulkáni tevékenységet vulkáni utóműködés, különféle posztvulkáni jelenség követi. Ez addig tart, amíg a magmakamra és környezete közti hőmérsékletkülönbség ki nem egyenlítődik. Ilyen posztvulkáni jelenség pl. meleg gáz – és gőzkitörések, hévforrások. Földrengések Elsősorban a litoszféralemezek szegélyzónáin rugalmas feszültségek halmozódnak fel, a kéregben keletkező nyomó -, húzó -, hajlítóerők hatására. Az óceáni hátságok mentén húzófeszültségek, a mélytengeri árkokban és az ütköző lemezek térségében nyomó – és nyírófeszültségek, az egymás mellet elcsúszó kőzetlemezek határán nyírófeszültségek
- 11 -
léphetnek fel. Ezért a rengések 90 % - a tektonikus eredetű. Földrengést okozhatnak ezen kívül a felszín alatti üregek, barlangok beszakadása, hegyomlás, valamint a vulkánkitörések. A földrengés során felszabadult energia rugalmas hullámok formájában terjed. Ezek a hullámok a földrengés fészkéből indulnak ki. Kétféle hullám keletkezhet. Térhullámok Kipattanási hely a földrengés felszín alatti központja, a hipocentrum. Mély fészkű földrengések hipocentruma 70 km – nél mélyebben található. Többségük a mélytengeri árkok környékén jelentkezik. Sekély fészkű rengések 6 – 12 km mélységben keletkeznek, főleg a tengeri hátságok mentén. A hipocentrumból kiinduló térhullámok lehetnek: - Longitudinális hullámok ( elsődleges hullámok, P - hullám ) Nagy sebességük miatt először érkeznek az észlelőhelyre. Szilárd és folyékony közegben egyaránt terjednek, de a folyadékokban kisebb a sebességük. Jellemző ezekre a hullámokra, hogy a kőzetrészecskék rezgése egybeesik a hullám haladási irányával, ezért a kőzetekben sűrűsödések és ritkulások alakulnak ki. - Tranzverzális hullámok ( másodlagos hullámok, S - hullám ) Később érkeznek az észlelés helyére, mert sebességük a P – hullámokénak a fele. Csak szilárd közegben terjednek. A kőzetrészecskék a hullámok haladási irányára merőlegesen rezegnek. Felületi hullámok A hipocentrum felett található a földrengés felszíni központja, az epicentrum, ahol a térhullám leghamarabb eléri a földfelszínt. Itt keletkeznek a felületi hullámok. Ezeknek sebessége az S hullámokénál is kisebb. Csak a felszín közelében terjednek, a kéreg legfelsőbb rétegében. A földrengések erősségük alapján lehetnek makroszeizmikus és mikroszeizmikus rengések. A makroszeizmikus
rengések
érzékszerveinkkel
is
észlelhető
nagyobb
rengések,
a
mikroszeizmikus rengés csak műszerrel mutatható ki. A földrengést mérhetjük a Mercalli – Cancari – Sieberg – féle 12 fokozatú skálával és a Richter – féle skálával is. Szeizmográfokkal figyelik a rezgés erősségét, irányát, epicentrumtól való távolságát. A földrengések nagy része főleg a litoszférelemezek határai mentén jönnek létre. Ezek erősen rengéses szeizmikus övezetek. Jelentős kéregbeli és felszíni változások keletkezhetnek és törések, vetődések alakulhatnak ki. A rengést előre jelezhetik a kéregdeformációk, tengerrengések és a Föld mágneses terének változása.
- 12 -
