G.F.G. curs 9 - Alcatuirea interna a Pamantului si tectonosfera

GEOSFERELE TERESTRE

           

            În îndelungata evoluţie a Pământului, materia din care este alcătuit s-a constituit în mai multe învelişuri (geosfere). Sub nivelul suprafeţei terestre se găsesc endogeosferele, iar la exterior, exogeosferele. La contactul dintre acestea s-a individualizat Învelişul geografic, care spaţial cuprinde intervalul în care se realizează cel mai intens schimb de materie şi energie dintre cele două grupe.

 

1. ENDOSFERELE TERESTRE (ENDOGEOSFERE)

 

1.1. STRUCTURA INTERNĂ A PĂMÂNTULUI

            De la suprafaţă spre miezul Pământului, materia din care acesta este alcătuit nu este omogenă. Există varaiaţii însemnate atât sub raport fizic, cât şi chimic. Acest lucru a determinat pe diferiţi oameni de ştiinţă (geofizicieni îndeosebi) să-şi imagineze modele care privesc atât structura pe ansamblu, cât şi unele diferenţieri regionale. Ele s-au bazat pe observaţii geologice directe (în mine, foraje de la suprafaţă la adâncimi de mai mulţi kilometri, studierea manifestării undelor seismice pentru adâncimi mari).

  • În toate modelele, apar câteva elemente comune:

• structural, deasupra unui nucleu sunt mai multe învelişuri ;

• din interior la exterior, materia este din ce în ce mai uşoară;

• contactul învelişurilor reprezintă suprafeţele de discontinuitate de ordine diferite.

 

1.1.1. Modelele cele mai importante şi componentele principale ale structurii

            - Modelul seismologului german E. Wiechert (1897) are un nucleu (din centrul Pământului şi până la 2.900 km) şi un înveliş exterior separate de discontinuitatea ce-i poartă numele.

            - Modelele elaborate ulterior sunt mai detaliate, dar păstrează structura generală diferenţiată pe baze petrografice, chimice şi fizice. Sunt separate un nucleu şi mai multe învelişuri .

            •Nucleul se află la adâncimi mai mari de 2.900 km, dincolo de discontinuitatea Wiechert-Güttenberg. Forma acestuia nu este o sferă, ci un elipsoid de rotaţie. O discontinuitate secundară (Lehmann), desfăşurată la 5.100 – 5.200 km îl împarte în două:

- Nucleul intern (între 5.200 şi 6.375 km) are materia în stare solidă care este supusă unor presiuni ce depăşesc 3 mil. atmosfere. Este format îndeosebi din elemente grele (fier, nichel, crom) ce dau o densitate de 12 g/cm3.

- Nucleul extern se desfăşoară la adâncimi cuprinse între 2.900 şi 5.200 km; este format din materie în stare de topitură, în care abundă elemnetele grele ce-i dau o densitate de 10 – 12 g/cm3. În cadrul lui sunt frecvenţi curenţii de convecţie ce asigură dezvoltarea câmpului magnetic terestru.

            • Mantaua (82 % din volumul şi 69 % din masa Terrei) este formată din:

            - Mantaua inferioară (mezosfera) care se află între 400 – 500 km şi 2.900 km; este formată din: oxizi şi silicaţi de fier, nichel şi crom ce-i dau o densitate de 4,5 – 5,3 g/cm3. În cadrul ei s-ar separa două subînvelişuri. Primul, se află între 400 km şi 1.000 km, are roci parţial cristalizate; materia, este în stare vâscoasă dar neomogenă în compoziţie, temperatura, presiunea fiind favorabile dezvoltării de curenţi. În cel de-al doilea subînveliş (între 1.000 şi 2.900 km) materia este omogenă chimic.

            - Mantaua superioară (astenosfera) se află între 35 – 40 km şi 400 (700) km. La partea superioară (între 35 – 40 km şi 80 – 150 km), la contactul cu scoarţa, abundă rocile ultrabazice solidificate, formând un subînveliş cu două caracteristici: prezenţa vetrelor de magmă rezultate din supraîncălziri radioactive şi zone solide extinse. Împreună cu scoarţa, acest subînveliş alcătuieşte litosfera.

            - Astenosfera (cu sens de strat slab al mantalei) cuprinde cea mai mare parte din mantaua superioară, având o grosime diferită, adâncimi cuprinse între 700 km şi 80 – 150 km. Materia este în stare de topitură magmatică, fiind alcătuită îndeosebi din silicaţi de magneziu, aluminiu, fier, calciu, potasiu, de unde şi densitatea redusă (3 – 3,5 g/cm3). Caracteristica dinamică principală este dată de prezenţa curenţilor de convecţie termică ce au viteze de câţiva cm/an. Deplasarea acestora se face sub forma celulară, influenţând crearea şi mişcarea plăcilor tectonice.

            • Scoarţa (crusta) se află la partea superioară şi are o grosime de 8 – 10 km sub oceane şi 20 – 80 km în domeniul continental. Contactul cu mantaua se face prin discontinuiatea Mohorovičić (Moho). P. Gutenberg (1924) a separat:

- Scoarţa de tip continental (grosimea 20 – 80 km; densitate 2,7 g/cm3) prezentă în alcătuirea continentelor şi a bazinelor oceanice (până la 1.500 m adâncime). Este formată din roci sedimentare (până la 25 km grosime), metamorfice şi eruptive (de tip granitic şi de tip bazaltic); între ele se află discontinuitate locală Conrad, aflată la adâncimi reduse.

- Scoarţa de tip oceanic, frecventă în bazinele oceanice la adâncimi mai mari de 3.600 m dar şi la baza maselor continentale, acoperă peste 2/3 din suprafaţa Pământului. Este formată din roci sedimentare cu grosime mică şi, dominant, din roci bazaltice (dorsalele, fosele, platourile abisale), ce au o grosime între 5 şi 15 km; densitatea medie este de 3 g/cm3;

- Scoarţa de tranziţie, desfăşurată în bazinele oceanice, la adâncimi de 1.500 – 3.600 m, constituie o îmbinare a celor două tipuri principale.

            • În alcătuirea scoarţei intră trei grupe de roci:

- Rocile sedimentare, care au provenit în cea mai mare parte din dezmembrarea fizică şi chimică a rocilor eruptive şi metamorfice. Se adaugă rocile de natură organică sau de precipitare chimică. Grosimea sedimentarului este diferită, de la foarte subţire pe scuturile vechi precambriene şi paleozoice, la 10 – 20 km în sistemele muntoase neozoice. Pe ansamblul Terrei, rocile sedimentare ocupă cca 75 % din suprafaţa uscatului.

- Rocile granitice formează masa principală a domeniului continental, reprezentând aproape 25 % din acesta. Are grosimi deosebite (10 – 15 km în platformele precambriene şi 30 – 40 km în baza sistemelor muntoase mezozoice şi neozoice). În sectoarele unde eroziunea a îndepărtat sedimentarul, pătura granitică apare la zi. Acolo unde există sedimentar, contactul cu pătura granitică se realizează prin suprafeţele de eroziune. În alcătuirea ei intră roci din familia granitului (granit, granodiorit, diorit). Predominarea silicaţilor de aluminiu a determinat şi numele de Sial.

- Rocile bazaltice formează cea mai mare parte a scoarţei domeniului oceanic, dar sunt prezente şi în cel continental.

            Deci, scoarţa în cele două domenii (continental şi oceanic) are nu numai structură diferită, dar şi grosimi variate. În domeniul continental, ea se dezvoltă mult deasupra nivelului mării, dar coboară mult şi spre astenosferă, înregistrând o dublă convexitate.       

            Diferenţa în alcătuirea pe verticală face ca în acest domeniu, densitatea să crească de la 1,5 g/cm3 (la suprafaţă) la 3 g/cm3 (în adânc, unde precumpănesc rocile ultrabazice).

            • Litosfera reprezintă scoarţa şi partea superioară aproape solidă a mantalei şi are o grosimede 75 – 80 km sub oceane şi până la 150 km în spaţiul continental.

 

1.2. TECTONOSFERA ŞI FORMELE DE MIŞCARE A MATERIEI ÎN CADRUL EI; CONSECINŢELE GEOGRAFICE

 

            1.2.1. Tectonosfera

            Tectonosfera este învelişul în care apar şi se desfăşoară mişcările tectonice ce au importanţă deosebită mai ales în crearea marilor forme de relief ale Pământului (continente, bazine oceanice, catene de munţi). În cadrul ei se produce mişcarea generală a materiei, înglobată în mari circuite de convecţie şi mişcări cu caracter regional ce provoacă cutări, coborâri, magmatism.

            Curenţii de convecţie şi importanţa lor pentru reliefosferă

            • Materia din astenosferă este topitură de silicaţi (Al, Mg, Fe), cu o temperatură de peste 1000 oC în bază şi cca 450 – 500 oC la contactul cu scoarţa şi o densitate în jur de 3,5 g/cm3 la bază şi de cca 2,5 g/cm3 la partea superioară; în acelaşi sens scade şi presiunea. Ca urmare, în cadrul acestui înveliş, materia se deplasează sub forma unor curenţi care se înscriu în circuite largi numite celule de convecţie.

Există mai multe circuite principale în cadrul cărora se identifică ramuri (fluxuri) ascendente şi descendente. Faţă de scoarţă, fluxurile vor exercita trei acţiuni: de izbire în dreptul curenţilor ascendenţi, de antrenare spre interior la curenţii descendenţi şi de deplasare laterală între cele două situaţii, care vor genera în principal fragmentarea scoarţei în plăci cu dimensiuni şi dinamică variate.

            • Rifturile rezultă în zonele de izbire, unde, mai întâi se produce o „erodare” a scoarţei prin topire, ce duce la o subţiere a ei, urmată de ruptură. Ca urmare, riftul reprezintă o despicătură profundă a scoarţei, prin care materia din astenosferă iese la suprafaţă. Rifturile apar atât în sectoarele de scoarţă continentală (riftul african), cât şi în cele de scoarţă oceanică (pacific, atlantic). În zonele de rift se produc:

            - consolidări ale topiturii pe marginea lui;

            - acumularea de material bazaltic pe scoarţă sub forma unor dorsale;

            - vulcanism creator de aparate submerse sau emerse (insule);

            - seisme frecvente cu intensitate medie;

            - creşterea continuă a fundului oceanic (expansiune).

            Concluzie. Pentru învelişul geografic, evoluţia riftului împinge spre trei lucruri: naşterea depresiunilor oceanice, formarea de lanţuri de munţi şi platouri vulcanice, expulzarea în atmosferă şi în apa oceanelor a unor însemnate cantităţi de gaze, cenuşă etc.

            • Zonele de subducţie sunt generate în scoarţă de fluxurile de materie ale celulelor de convecţie (au sens descendent). Aici, rezultă rupturi profunde în scoarţă care sunt înclinate (plan Benioff). Curenţii descendenţi antrenează placa mai grea care coboară în astenosferă, unde se topeşte (se consumă). Tot aici se înregistrează vulcanism şi seisme frecvente şi cu intensitate mare.

            Principalele schimbări la nivelul Învelişului Geografic sunt:

            - naşterea de insule şi lanţuri muntoase vulcanice;

            - munţi de încreţire prin cutarea rocilor (îndeosebi sedimentare) ce aparţin plăcii uşoare, care este ridicată;

            - expulzarea de gaze, pulberi, lave;

            Între cele două tipuri de fracturi, scoarţa este reprezentată de blocuri cu dimensiuni, alcătuire, mobilitate şi grad de afundare diferit în astenosferă (plăcile tectonice). Deplasarea acestora este determinată şi de curenţii paraleli cu contactul scoarţă/astenosferă, care fac legătura dintre ramurile ascendentă şi descendentă în cadrul celulelor de convecţie. Mişcarea se înregistrează de la zonele de rift către cele de subducţie.

Mişcările orogenetice şi importanţa lor pentru reliefiosferă

            Sunt numite şi mişcări de cutare, rapturale, structogenetice. Se realizează în cadrul unor lungi etape (zeci de milioane de ani), în zonele de subsidenţă a plăcilor.

            Presiunile enorme generate aici de coborârea plăcii grele asupra formaţiunilor de la contactul cu cea uşoară determină metamorfism, fracturi, cutări ce dau structuri geologice diferite (de la cute simple până la şariaje), lanţuri muntoase care se înalţă dar şi apariţia unor depresiuni tectonice secundare numite avantfose (se acumulează depozite de molasă), aparate vulcanice alcătuite din andezite.

            Consecinţele acestor mişcări pentru relief sunt:

            - apariţia celor mai însemnate lanţuri de munţi de cutare şi de platouri vulcanice;

            - modificarea raportului bazine oceanice – suprafeţe continentale;

            - introducerea în atmosferă a produselor gazoase şi pulverulente legate de efuziunile vulcanice şi de aici, unele modificări de natură climatică (atmosfera devine opacă iar radiaţia solară scade), cu consecinţe în evoluţia regională sau globală a unor specii de animale sau plante.

Mişcările verticale ale scoarţei şi consecinţele lor pentru relief

            • Sunt deplasări lente, care coboară sau ridică părţi ale continentelor (munţi, platouri, câmpii) sau ale domeniului submarin. Au fost numite de Gilbert (1890) mişcări epirogenetice, de către Belousov (1948) mişcări oscilatorii iar de C. Dinu (1985) mişcări epirogenetice (pozitive) născătoare de continente, de uscat şi mişcări talasogenetice (negative) ce favorizează extinderea spaţiului marin (prin acoperirea regiunilor joase de câmpie).

            Mişcările verticale ale unor sectoare ale scoarţei sunt generate de:

            - Mişcarea plăcilor – de depărtare în sectoarele de rift şi de apropiere în cele de subducţie, procese determinate de direcţiile curenţilor de convecţie. Astfel, în domeniul oceanic, se produc mai întâi dezvoltarea şi ridicarea dorsalei la 1.000 – 5.000 m (ca efect al dilatării termice a scoarţei şi al proceselor magmatice), în zona riftului, pe când pe flancurile dorsalelor crusta oceanică suferă coborâri datorită pierderii căldurii şi a creşterii densităţii.

            În zonele de subducţie are loc ciocnirea plăcilor şi se realizează consumarea lor prin coboarârea în astenosferă a plăcii grele şi îngroşarea şi ridicarea celei uşoare. Aici se produc mişcări orogenetice însoţite de ridicări active ce impun lanţuri de munţi dar şi coborâri regionale creatoare de depresiuni tectonice. Producerea lor în aceste arii labile ale scoarţei unde se consumă importante energii tectonice va determina numeroase impulsuri laterale spre regiunile vecine, unele devenite rigide (platforme, scuturi). Aici, vor produce falieri, urmate de mişcări de ridicare sau de coborâre pe spaţii variabile, care vor genera reliefuri pozitive (podişuri, munţi, câmpii, prin exondarea unor porţiuni de şelf) sau negative (depresiuni).

            - Mişcarea pe verticală a unor porţiuni mai mari sau mai mici din continente poate fi determinată de ruperea echilibrului izostatic al acestora, prin acţiunea a diferiţi factori externi. Astfel, coborârea lor se înfăptuieşte prin supraîncărcare (dezvoltarea unor calote glaciare, acumularea de depozite sedimentare însemnate provenite din erodarea unor lanţuri montane vecine etc.), iar ridicarea, prin eliminarea acestora (topirea calotelor glaciare, erodarea completă a spaţiului muntos). Astfel de mişcări sunt cunoscute sub numele de mişcări izostatice.

Consecinţele manifestării mişcărilor tectonice pentru Mediul Geografic sunt:

            - modificarea poziţiei liniei de ţărm;

            - extinderea suprafeţelor de uscat (regresiune marină) în detrimentul platformei litorale;

            - micşorarea uscatului prin înaintarea mării (transgresiune marină) peste câmpiile litorale;

            - ridicări ale unor unităţi de relief (nordul Carpaţilor Orientali se înalţă cu 5 – 6 mm/an);

            - coborâri ale unor subunităţi de câmpie sau depresiuni (în Câmpia Română, în unele sectoare, se produc lăsări cu o intensitate de 1 – 2 mm/an).

 Mişcările materiei magmatice

            • Materia în stare de topitură se află în astenosferă, dar şi în unele „cuptoare” din scoarţă (provine fie prin ascensiunea topiturii din astenosferă prin crăpături din scoarţă, fie datorită unor supraîncălziri locale determinate de descompuneri radioactive).

            Ea poate ajunge pe suprafaţa terestră, unde creează platouri vulcanice (lave fluide bazaltice) sau munţi vulcanici (lave precumpănitor acide, vâscoase), dar se poate consolida în scoarţă, creînd corpuri plutonice (batolite, lacolite etc.).

            • Deplasarea topiturilor se face în condiţiile în care presiunea (produsă tectonic sau termic) la care sunt supuse creşte rapid, sau se creează diferenţe de densitate. Materia va circula în scoarţă prin crăpături ce pot avea o desfăşurare verticală, variat înclinată sau orizontală (pe planurile de discordanţă, mai ales pe cele aflate între masele de roci cristaline şi cele sedimentare). În afară de rifturi, celelalte crăpături care ajung la suprafaţă pornesc din cuptoarele magmatice de proporţii, au poziţie frecvent verticală şi iau naştere în locurile în care presiunea exercitată de topitura din cuptor şi de gazele asociate depăşeşte rezistenţa rocilor de deasupra. Rocile din vecinătatea acestor cuptoare suferă transformări profunde (metamorfism de contact).

            • Consecinţele circulaţiei materiei topite sunt multiple, iar rezultatele pot fi:

            - corpurile plutonice, înconjurate de areale metamorfozate care, adesea, reprezintă rădăcina unor masive muntoase. Prin îndepărtarea rocilor acoperitoare de către eroziune, ele sunt scoase la zi, dezvoltând forme de relief pozitive, cu înfăţişare de cupolă (în Munţii Măcin).

            - formele de relief create prin acumularea materiei topite la suprafaţă (vulcani, platouri vulcanice) sunt legate de volumul expulzat, de tipul de lavă şi de tipul de erupţie.

            - atât în fazele de activitate intensă (sunt aduse lave, gaze, produse solide), cât şi ulterior, ca manifestări post–vulcanice (efuziuni de gaze, ape termale etc.) se produc modificări ale diverselor elemente ale componenţilor geografici (compoziţia atmosferei, chimismul apelor etc.).

Mişcările seismice (cutremurele)

            • Sunt rezultatul descătuşării bruşte a energiei seismice în sectoarele labile ale scoarţei aflate la diferite adâncimi. Cele mai însemnate areale se află în zonele de rift, în cele de subsidenţă şi în lungul altor fracturi profunde din scoarţă.

            Deplasarea blocurilor, plăcilor care sunt în contact cu aceste blocuri, se face lent, dar suficient pentru a genera energie care se cumulează. În momentele când mărimea ei este foarte însemnată, se ajunge la depăşirea limitei de rezistenţă, la ruperea echilibrului dintre blocuri şi producerea de unde seismice.

            Undele se transmit mai întâi din adâncul scoarţei (hipocentru), către suprafaţa terestră unde, din punctul cu valoare maximă (epicentru), se propagă la distanţe variate.

            Local, seismele mai pot fi provocate şi de alte cauze (prăbuşirea unor mine, saline, explozii subterane de natură diferită etc.).

            • Consecinţele manifestării cutremurelor sunt diverse, au caracter local, provocând frecvent pierderi materiale şi de vieţi omeneşti însemnate.

            Între acestea sunt:

            - crearea de fracturi în scoarţă cu dimensiuni variabile;

            - declanşarea de prăbuşiri, alunecări de teren;

            - distrugeri importante în spaţiile locuite, pierderi de vieţi umane;

            - declanşarea unor mişcări de proporţii ale masei de apă din mări şi oceane (tsunami).

 

 

 

 

 

 

 

 

Pagină actualizată la 07 Ianuarie 2013.