Maa kui süsteem (0)

MAA KUI SÜSTEEM

• avatud süsteemid kus toimub energia ja aine vahetus ümbritseva keskkonnaga
  
• suletud süsteemid kus aine ja energiavahetus ümbritseva keskkonnaga puudub.
  
• Ajas muutumatud süsteemid on staatilised süsteemid, ajas muutuvad süsteemid aga dünaamilised süsteemid.
  

MAA TEKE JA ARENG

MAAKERA TEKE

GEOLOOGILINE AJASKAALA

MAA SISEEHITUS

LAAMTEKTOONIKA

Laamade liikumine

Laamade liikumise võimalused

• Laamade lahknemine ehk spreding /divergeerumine
  
  • Ookeaniliste laamade lahknemine on protsess, mille käigus kaks ookeanialust laama liiguvad vastassuundades. Selle tulemusena triivivad mandrid üksteistest kaugemale(nt. Põhja-Ameerika ja Euraasia ) ja tekkinud nõgu täidab maa sisemusest pärinev magma, moodustades ookeanide keskahelikke(nt. Atlandi ookeani keskahelik ) ja ühtlasi ka uut maakoort.
    
  • Ookeaniline maakoor tekib keskahelikus ja hävineb kokkupõrkel mandrilise maakoorega subduktsiooni tõttu. Subduktsioon on protsess, mille käigus tihedam ookeaniline maakoor(3g/cm^3) libiseb hõredama, mandrilise maakoore (2g/cm^3) alla ja sulab kuumuse tõttu taas magmaks. Subduktsioonipiirkondadesse tekivad süvikud.
    
  • Ookeanide keskmäestikes, vahevööst kerkivad üles tulikuumad magmavood, mis põhjustavad maakoore rebenemist ja laamade teineteisest eraldumist. Näiteks Vaikse ookeani laam ja Nazca laam.
    
  • Laamade lahknemine võib toimuda ka mandriliste laamade puhul. Ida-Aafrika mandriline riftide süsteem koos Punase mere ja Surnumerega. Mandriliste laamade lahknemine toob kaasa uue ookeani avanemise : Ida-Aafrika suurte järvede (Alberti, Tanganjika , Njassa) piirkonnas.
    
  • Aafrika ja Somaalia laamade vahelist piiri kutsutakse Ida-Aafrika riftioruks. Antud olukorras liiguvad kaks litosfääri laama üksteisest eemale ning kui kaks kontinentaalset laama lahknevad, tekivad riftiorud. Kontinentaalsete riftide all toimub magma teke tänu vahevöö materjali osalisele ülessulamisele. Seetõttu on kontinentaalsed riftid seotud ka vulkanismiga. Kui Aafrika ja Somaalia laam ka tulevikus üksteisest eemalduvad, tekib nende kahe laama vahele uus ookean.
    

• Laamade põrkumine ehk konvergeerumine
  
  • Kahe ookeanilise laama põrkumine. (Näiteks Vaikse ookeani laam ja Filipiini laam). Üks põrkuvatest laama sukeldub teise alla. Sukeldumise kohale tekib pikk kitsas vagumus – süvik. Süviku kõrvale tekib vulkaaniliste kaarsaarestike vöönd (näiteks Kuriilid , Mariaani saared, Väikesed Antillid) ning veealuste vulkaanide vöönd. Sukelduvas laamas tekivad pinged, mille vabanemisel võivad esineda tugevad maavärinad. Näiteks Vaikse ookeani ja Filipiini laam.
    
  • Ookeanilise ja mandrilise laama põrkumine. (Näiteks Nazca ja Lõuna-Ameerika laam). Ookeaniline maakoor on raskem kui mandriline maakoor, seepärast sukeldub see kokkupõrkel kergema alla. Sukeldumise kohale tekib süvik. Mandrilise laama serva tekib kurdmäestik. Tihti esineb vulkaane ning maavärinaid.
    
  • Mandriliste laamade põrkumine. (Näiteks India ja Euraasia laam). Kivimmaterjali kuhjumisel tekib kurdmäestik (Näiteks Himaalaja , Kaukasus , Alpid , Karpaadid ). Võib esineda tugevaid maavärinaid. Vulkaane ei esine, kuna maakoor on väga paks. Mandriliste laamade põrkumine põhjustab ajalooliste ookeanide sulgumist. Kollisioon.
    
• Laamade nihkumine
  
  • Vastassuunaline nihkumine toimub kohas kus vastassuunas liikuvad laamad puutuvad kokku pikki murranguvööndit, mõjutades üksteist erineva jõuga. Tuntuim selline vöönd asub Vaikse ookeani laama ja Põhja-Ameerika laama kokkupuute piirkonnas, mis kannab nime San Andrease murrang.
    
• Laamade liikumise põhjused
  
  • Tektoonilised jõud põhjustavad litosfääri lõhustumist plokkideks (litosfääri laamadeks), laamade liikumist ning haprate ning plastiliste deformatsioonide teket maakoores.
    
  • Tektooniliste jõudude mõjul tekkivad pinged ja kivimite deformeerumine.
    

• Laamasid purustavad ning liigutavad tektoonilised jõud tekitavad kivimites pingeid, mis kontsentreeruvad suuresti litosfääriplokkide kokkupuutealadele. Sõltuvalt mõjuvate jõuvektorite ja laamade liikumise suunast jaotuvad tekkinud pinged kolme suurde rühma:
  
• kahe teineteise poole suunatud jõuvektori tulemusena püütakse keha kokku pressida s.o. toimub keha lühenemine. Seda tüüpi pinget nimetatakse survepingeks.
  
• kahe teineteisest eemale suunatud jõuvektori resultandina toimub keha välja venitamine . Kehas tekivad venitus- ehk lahknemispinged
  
• kaks paralleelset kuid vastassuunalist jõuvektorit (suunatud teineteisest mööda) tekitavad kivimites nihkepingeid.
  

VULKANISM JA MAAVÄRINAD

Vulkaanid

• Aktiivsed vulkaanid on sellised vulkaanid, mis purskavad teatud kindla ajavahemiku järel.
  
• Kustunud vulkaanid on sellised vulkaanid, mis inimese ajaloo jooksul ei ole kordagi pursanud.
  
• Suikunud vulkaanid on sellised vulkaanid, mis on küll inimese ajaloo jooksul pursanud, kuid nüüdseks on olnud juba pikemat aega puhkeseisundis.
  

• Kuum täpp on süvavahevööst pärit kuumade kivimite ülessulamiskolde tõusukoht Maa pinnale, nad paiknevad vahevöös laamade piiridest sõltumata ega tee kaasa laamatriive. Kui selle kohalt triivib üle suhteliselt õhuke ookeanilaam, siis tekitab kuum täpp pika aja jooksul sellele kohale vulkaanide aheliku. (Nt Hawaii ). Paksu laama all olles tekitab ta kontinentaalse rifti, mis põhjustab omakorda mandriliste laamade lõhkumist.
  
  • Rift – maakoore rebenemisel tekkinud suur murrangulõhe.
    
• Vulkaanide jagunemine ja ehitus:
  
  • Kilpvulkaanid – tekivad räni ja gaaside vaesest basaltsest magmast, mis on hästi liikuv ja voolab suhteliselt rahulikult maapinnale, kaasnevad pikad laavavood. Vulkaan on madal ja hästi lai. Nt. Mauna Loa, mis moodustab suure osa Hawaii saarest .
    
  • Kihtvulkaanid – moodustuvad ränist ja gaasidest rikastatud suure viskoossusega magmast, voolab vaevaliselt, laavavoolud lühikesed ja harvad , või puuduvad üldse, sageli tardub juba lõõris, moodustades laavakorke, mille tõttu toimuvad ka palhvatuslikud vulkaanipursked . Vulkaan on suhteliselt kõrge ja järskude servadega.
    
    • Viskoossus – vedelike omadus takistada oma osakeste liikumist üksteise suhtes. Ta on vedeliku sisehõõrde mõõt. Viskkoossuse toimet on lihtne ette kujutada laminaarsel voolamisel, kui vedeliku kihid liiguvad üksteise suhtes erineva kiirusega. Nad libisevad üksteise peal ja nende libisemispinnas tekib hõõrdumine, mis püüab takistada nende omavahelist liikumist. Mida suurem on takistav jõud, seda vaevalisem on vedeliku voolamine . Rahvalikult öeldes tegemist on paksu ehk viskoosse vedelikuga. Viskoossuse vastandomadus on voolavus .
      
• Vulkaanilised kivimid
  
  • Tardkivimid tekivad magma ülesulamise käigus
    
    • Efusiivsed ehk vulkaanilised ehk purskekivimid tekivad peale laava pursed, tarduvad maapinnale jõudes ( obsidiaan , basalt)
      
    • Intrusiivsed ehk süvakivimid tekivad, kui magma tardub enne maapinnale jõudmist ( graniit , gabro )
      
    • Soonkivim ehk poolsüvakivim tekib, kui magma tardub kivimi lõhes.
      
    • Batoliit ehk suur intrusiivne keha, mis maakoores kristalliseerub, hõlmab rohkem, kui 100km2 suuruse ala
      
    • Daik ehk kihilisi kivimeid lõikavatesse lõhedesse tekkinud kivimikehad
      
    • Sillid ehk kihtidega paralleelselt tekkivad kivimikehad
      
    • Lakoliit on nagu väike kumera kujuga batoliit
      
    • Mida kiiremini magma jahtub, seda väiksemad kristallid tekivad (basalt vs graniit)
      
• Vulkanismi kasulikkus:
  
  • Suureneb vulkaaniliste saarte pindala ( Island )
    
  • Vulkaanilise päritoluga pinnas on väga viljaks, tänu suurele hulgale mineraalaainetele.
    
  • Kuld, hõbe, vask ja paljud metallide sulfiidid on maavaradena sadenenud vulkaanilistest gaasidest või kuumadest vesilahustest.
    
  • Kuum vesi on kasutatav energiaallikana Islandil, Uus- Meremaal ja mujal.
    
  • Maa atmosfäär ja ookeanide vesi on alguse saanud 3,5 miljardit aastat tagasi tegutsenud vulkaanidest.
    

Maavärinad

• Mis põhjustab maavärinaid?
  
  • Maavärinaid põhjustab maapõue kivimites kuhjunud elastsete pingete lahendumise protsess koos kivimite rebenemisega.
    
• Nõlvaprotsessid:
  
  • Väga kiired:
    
    • Varisemine – eelduseks intensiivne murenemine või nõlvakalde suurenemine.
      
    • Libisemine – monoliitsed kivimiplokid või settekehad liiguvad äkitselt mööda pinda, plokis eneses ei toimu muudatusi.
      
  • Aeglased:
    
    • Voolamine – settematerjal seguneb veega, liigub nõlva jalami suunas, kindlat materjali liikumise pinda ei saa eraldada, kaasa haaratud on ainult nõlva pealmised kihid ja tagajärjeks on astmeline nõlv.
      
    • Nihkumine – toimub siis kui pinnase pidev külmumine ja sulamine lõhub ainete vahelised seosed ja gravitatsioon pääseb mõjule.
      

• Kerkemurrangud
  
• Normaalmurrangud
  
• Nihkemurrangud
  

• Hoonete püramiidjas kuju
  
• Tugevdatud vundament
  
• Vedrustussüsteemid korruste ja vundamendi vahel
  
• Tugevdatud sillad ja viaduktid
  
• Tulekindlad ehitusmaterjalid
  
• Tulekaitsemüürid hoonetes ja nende vahel
  
• Kaldakindlustused
  
• Toimiv päästeteenistus, varjendid
  
• Õppused elanikele
  
• Seiresüsteem
  

Tsunaami

• Tagajärjed:
  

• Ujutatakse üle suured alad, laine võib ulatuda rannikust üle 10 km kaugusele
  
• Hävib taimkate ja muutub ranniku pinnamood
  
• Mullad ja siseveekogud soolduvad
  
• Hävivad korallrifid ja rannale paisatud mereelustik
  
• Ookean reostub maismaalt lainega merre kantud jäätmetega
  

Seismoloogia

• Kehalained, mis ulatuvad Maa sisesfääridesse, jaotatakse kaheks P (piki-), ja S-(risti-) laineteks.
  
  • P-laine (inglise primary) ehk pikilaine on seismiline laine, mis levib nii tahkes, vedelas kui ka gaasilises keskkonnas. Maa sisemuses levivad P-lained on seismilised lained ja võivad tekkida maavärinate tagajärjel. Õhus levivad pikilained on helilained . P-laine puhul liiguvad kehaosakesed paralleelselt laine levikusuunaga. Kui laine läbib keha, siis selle osakesed surutakse kokku ja hõrendatakse vaheldumisi.
    
  • P-laine levikukiirus varieerub oluliselt sõltuvalt keskkonna omadustest. Näiteks levib pikilaine õhus helilainena kiirusega 0,3 km/s, vees kiirusega 1,5 km/s. Maakoores on levikukiirus alates 6 km/s ja see suureneb sügavusega. Maksimaalse kiiruse 14 km/s saavutavad pikilained Maa vahevöö ja välistuuma piiril (D’’ tase), sügavusel 3000 km
    
  • S-laine (inglise secondary) ehk ristilaine on seismiline laine, mille levikul toimub kehaosakeste nihe risti laine levikusuunale. Seda tüüpi lainet juhivad vaid tahked keskkonnad . Tahked ained on reeglina jäigad. Vedelikel ja gaasidel puudub jäikus, mistõttu need ei juhi ristilaineid. Erinevalt pikilainetest ei levi ristilained Maa välistuumas, kuna see on vedelas olekus. Seismiline energia levib välistuumas P-lainete näol.
    
  • Ristilained levivad üldiselt aeglasemalt kui pikilained. Seega jõuab S-laine seismojaama teisena , pärast P-lainet. (Meenutab mao liikumist)
    
  • 
    
• Pinnalained, mis saavad levida mööda maapinda, on jaotatud Raylegh' ja Love'i laine laineteks.
  
• Pinnalained on silmaga nähtavad (maapinna liikumine) ja neid tunnevad inimesed maavärina ajal. Aineosakeste liikumine on suurim just pinnalainete puhul, sellepärast põhjustavad need suurimat kahju.
  
  • Raylegh’ laine on seismiline pinnalaine , mis levib ainult mööda vabapinda. See on kõige aeglasemalt leviv seismiline laine. Raylegh’ laine tekib P- ja S- lainete vastastikmõjul maapinnaga. Kehas, mida läbib Raylegh’ laine, liiguvad osakesed lainelevikusuunaga paralleelselt. Üldises mõttes sarnanevad Raylegh’ lained vee lainetusega.
    
  • 
    
  • Love'i laine on seismiline pinnalaine, mis levib ainult mööda maapinda. Selle laine puhul liiguvad aineosakesed paralleelselt maapinnaga ja risti laine levikusuunaga. Maapinnal on Love'i laine amplituud maksimaalne, kuid sügavuse suunas kahaneb. Love' lained levivad aeglasemalt kui P- ja S- , aga kiiremini, kui Raylegh’ lained. Love'i laine kiirus on ~3 km/s, kuid sõltub laine sagedusest.
    
  • 
    
  • Seismojaama jõuavad pinnalained viimasena, pärast P- ja S-laineid. Neil lainetel pole seismoloogias erilist tähtsust.
    
• Lainete levikukiirust Maa sisemuses ja piki selle pinda määravad kivimite keemilis -füüsikalised omadused: koostis, tihedus ning elastsusmoodulid ( elastsus -, nihke-, mahumoodulid ja Poissoni tegur). Samuti mõjutavad lainete kiirust temperatuur ja rõhk.
  

PEDOSFÄÄR

Muld ja mulla koostis

• tahkeosa 50% ( mineraalid 45%, orgaaniline aine 5%)
  
• õhk 25%
  
• vesi 25%
  

• Füüsikaline murenemine ehk rabenemine : temperatuuri muutumine, jää, vesi, tuul
  
• Keemiline murenemine ehk porsumine: vesi, jää, õhu/CO2 lahustumine / hapendumine/ taandumine (vastupidine hapendumisele)/ hüdrotatsioon ehk veepüsiv liikumine mineraalidega/ hüdrolüüs – mineraali osaline lagunemine , temperatuur (kõrge temperatuur soodustab)
  
• Bioloogiline murenemine: taimed, loomad, mikroorganismid
  

• Kores
  
  • >10 m hiidrahnud (ümaraservaga), hiidpankad (tervaservaga)
    
  • 1-10 m rahnud , pankad
    
  • 10-100 cm munakad, kamakad (10-20 väikekivi, 20-100 suurkivi )
    
  • 10-100 mm veeris (klibu), rähk
    
  • 1-10 mm kruus, mügi (1-100mm peenkivi)
    
• Peenes
  
  • 0,05-1 mm – liivad
    
  • jämeliiv 0,5-1 mm
    
  • keskmine liiv 0,25-0,5 mm
    
  • peenliiv 0,05-0,25 mm liiva materjal valdavalt kvarts (SiO2)
    
• Tolmud
  
  • jämetolm 0,05-0,01 mm
    
  • keskmine tolm 0,01-0,005mm
    
  • peentolm 0,001-0,005mm
    
• füüsikaline savi on –0,01 mm; 0,01mm – on füüsikaline liiv
  
• ibe on osake suurusega alla 0,001 mm
  
• kolloidid 1-250 nm (nm-nanomeeter = 10-9m)
  
• molekul – 1 nm
  

• liivmullad
  
• saviliivmullad
  
• liivsavimullad
  
• savimullad
  

Mullahorisondid

Mullaprotsessid

• Kamardumine on huumuse kuhjumine mulda ning huumushorisondi moodustumine. Kamardumise laad ja intensiivsus sõltuvad kliimast, taimkattest, mulla lähtekivimist ja veerežiimist ning mulda koguneva orgaanilise aine hulgast, koostisest ja muundumisest. Kamardumine on intensiivsem seal, kus on head tingimused orgaanilise aine akumulatsiooniks (settimiseks) ja humifikatsiooniks (huumustumiseks) – rohkelt vett ja soe kliima
  
• Leetumine on protsess, kus happeliste huumusainete mõjul mulla mineraalosa laguneb ja lagusaadused liiguvad koos laskuva veevooluga sügavamatesse kihtidesse. Mulla ülaosa vaesub mitmetest keemilistest ühenditest (Ca, Mg, Fe, K), suureneb mulla happesus ning mulda kujuneb leethorisont (E). Leetumine tekib siis kui taimkate on liigivaene ning temast tekkiv huumus on happeline, lähtekivim on alustest vaene ning vett hästi läbilaskev, veeliikumine on laskuv . Iseloomulik parasvöötme okasmetsaaladele. Eestis Lõunaosas, Peipsi ääres ja Vahe-Eestis.
  
• Gleistumine toimub veega küllastunud hapnikuvaeses keskkonnas. Mikroobid saavad orgaanilise aine hapendamiseks vajaliku hapniku rauaühenditest. Moodustuvate rauaühendite reageerimisel mulla mineraalosaga tekivad sinakad või rohekad gleimineraalid. Pealmistes mullakihtides toimub pinna-, ülaveetingimustes ülagleistumine, alumistes kihtides põhjavette sattunud orgaanilise aine osalusel süvagleistumine. Pidev gleistumine tekitab mulda sinaka või roheka horisondi (G), ajutise või perioodilise gleistumise korral tekivad mullahorisontidesse sinakad ja rohekad plekid , laigud ja sooned .
  
• Sooldumine on lahustuvate soolade (Na2CO3, Na2SO4, NaCl, MgSO4, CaSO4 , CaCl2 , MgCl2 ) ning neeldunud Na+ kogunemine mulda. Sooldumine esineb kõrbe-, poolkõrbe- kuivstepi- ja stepivööndis, kus aurumine ületab sademete hulga, aga ka mujal, kus kivimid sisaldavad murenemisel ja mullatekkel vabanevaid soolasid või mullaprotsesse mõjutab soolane merevesi. Sooldumise laad oleneb sooldunud kihi sügavusest, soolade hulgast ja koostisest. Väär inimtegevus põhjustab sekundaarset sooldumist.
  
• Ferralisatsioon on mullatekkeprotsess, kus muld rikastub raud- ja alumiiniumoksiidide ning nende hüdraatidega intensiivse bioloogilise aineringe tingimustes. Protsess esineb peamiselt ekvatoriaalses vööndis. Nii tekkinud mullad kollased , punased, punakaspruunid , mustjaspunased või rusked. Ferralisatsioon levib ligi 1/5-l maismaast, tema tunnuseid koos savistumisega leidub ka mõnes parasvööndi mullas.
  

Erinevad mullatüübid