Maateadus alused (5)

/
Maateaduste Alused I (6.sept)
Isomorfism-nähtus kus mineraali kristallstruktuuris teatud aine on teise poolt asendatud (Na-Ca, Fe-Mg).
Erineva ainete vahekorraga mineraale nimetatakse kokkuleppeliste piiride(protsentides) järgi erinevalt.
Ametlikult kinnitatud ~3600 mineraali liiki( anorg .).
Kivimid esinevad kivimkehadena(kiht, soon, laavavool..). Aktiivselt kasutuses mõnisada eri nimetust . Kindlat klassifikatsiooni otseselt pole.
Settekivimid - kihilised , sisaldavad fossiile .
Moondekivimid - plaatjad (kildad) (300-400’C moodustunud) või vöödilised (gneisid) (suurem temp), kus võib esineb koldelise sulamise jälgi (migmatiseerumine), osaliselt juba tard- e magmakivim
Magmakivimid - massiivne , ühes tükis ja hästi nähtavate kristallidega (maapinnas rahulikult tardunud ). Vulkaanilised kivimid võivad olla ka klaasjad või räbulised, ning halvasti nähtavate kristallidega.
Geostruktuur – kindla tekkeviisiga kivimkehade kooslus ( kilpvulkaan , liustik , mäestik, kontinent, ookeani keskahelik , jne) orogeenid e kurdmäestikud, kraatonid e kulutustasandikud – klassikalised geostruktuurid mandritel.
Geostruktuurselt paikneb eesti balti kilbi lõunanõlval, ida-euroopa kraatoni loodeosas.
Kilp – kraatoni moondekivimiteni kuludes paljastunud osa, enamasti settekivimitega kaetud. Eestis 100-500m setteid. Soomes paljastunud.
Geosfäär – globaalselt leviv planetaarse tekkega kivimiline kest. (koor, astenosfäär, vahevöö, välistuum, sisetuum ). Tekkinud kas planeedi moodustumisel või geoloogilise arengu käigus( maakoor ). Astenosfäär – seismiliste lainete alanenud kiirusega liikumise piirkond (osaliselt ülessulanud 2-30%), plastiline vahevöö osa maakoore all. Astenosfäärne vedelik on basaltne magma .
Kiviainese dünaamika 2 käsitlust.
Maa suurte geostruktuuride liikumise e tektoonilise liikumise tõlgendamise alusel eristatakse 2 erinevat geoloogilist maailmapilti. Klassikaline e fiksistlik ja laamtektooniline e mobilistlik. Mobilism on tänapäeval üldtunnustatud.
Isostaasia – maakoore plokkide vertikaalne liikumine gravitatsioonilise tasakaalu suunas. Osa maad erodeerub kergemaks ja kerkib üles, teine osa vajub kõrval alla.
Diapirism – plastiliste ainemasside vertikaalne liikumine.
Sooladiapirism e soolatektoonika - paksu setetekihi (üle 5-6 km) alla mattudes hakkavad väiksema tihedusega(-10-15%) ja vähem viskoossed soolakihid kuplina(diapiir) maapinna poole tõusma, deformeerides ümbritsevaid kivimikihte.
Magmadiapirism.
20. saj esimesel poolel arvati et kõik geostruktuurid on vertikaalsete liikumiste tulemusel tekkinud.
Esimene mobilistlik arvamus oli, et mandrid on geoloogilise aja vältel triivinud ookeanilisel maakoorel maa-kuu loodeliste jõudude mõjul. 30-l aastatel tõestati, et see on füüsikaliselt võimatu.
Litosfääri laamad triivivad astenosfääril (mitte ookeanilisel maakoorel) kiirusega 2-20cm/a. Laamad paneb liikuma maa kiviainese soojusliikumine( konvektsioon ). Analoogiliselt õhumasside liikumisele atmosfääris.
Maateaduste Alused I (7.sept)
Puudu
Maateaduste Alused I (8.sept)
Gaashiiud.
Jupiter . Väljaarenemata täht? Koostises 90% H, 10% He. Ilmselt ka kivimiline tuum (10+ maa massi).
Raadius ~70000km, tihedus 1,33 g/cm3, magnetväli 20000x maa omast suurem (sisemuses metalliline vesinik ).
Io – aktiivseim vulkanism päikesesüsteemis ( loodete energia vabaneb väävlirikka vulkanismina)
Saturn . Koostis ja sisemus Jupiteri sarnane. Raadius 60250km, tihedus alla 1 g/cm3.
Rõngad koosnevad gravitatsiooniliselt purustatud kuust. Peamiselt jääst, suhteliselt noored ~100 Ma.
Uraan . Metaanatmosfäär. Tihedus 1,31 g/cm3. Pöörlemistelg külili.
Neptuun . Metaanatmosfäär. Tihedus 1,76 g/cm3.
Pluuto . Kääbusplaneet. Tihedus 1,1 g/cm3.
Planeet – keralaadse kuju omamiseks küllaldase massiga taevakeha , mis tiirleb puhastunud orbiidill ümber tähe. Teoreetiliselt 10ˇ28 kg > planeedi mass > 10ˇ19 kg. Üle selle piiri asuvas kehas algavad termotuumareaktsioonid , moodustub täht. Alla selle piiri kaaluvas kehas ei toimu aine ülssulamist ja ei moodustu geosfääre.
Planeedid tiirlevad ümber päikese ekliptika tasandil.
Asteroidid – ebakorrapärase kujuga marsi ja jupiteri vahel tiirlevad kehad. Asteroidide orbiidid pole puhastunud ega fikseeritud, mistõttu võib esineda kokkupõrkeid ka planeetidega.
Suuremate planeetidega liitunud planetesimaalide prügi.
Komeedid – pikaks venitatud orbiitidega päikesesüsteemide kehad, mis päikese lähedale sattudes paistavad sabatähtedena. (hõre aurustunud ioniseeritud süsinikoksiid)
Meteoor - planetaarne aines, mis põleb atmosfääri langedes ära. Meteoriit – Planetaarne aines, mis langeb planeedi pinnale. Meteoroid – avakosmoses liikuv planetaarne aines.
Kivimeteoriidid (93%), kondriidid ja akondriidid. Kondrid on ümarad, sulatilkade kiirel jahtumisel tekkinud kosmilises udukogus. Kondriitides(veidi vanemates) esineb ka Ca-Al-rikkaid suletisi (CAI). Kondriidid on primitiivsema koostisega, kui akondriidid(planetaarne koor).
kivi- raudmeteoriidid (1,5%), silikaatse mineraalimassi(oliviin Mg2/Fe2-SiO4) ja eheda nikkelraua segu. Planetaarse süvavahevöö fragment .
raudmeteoriidid (6%) planetaarsete tuumade fragmendid (Fe/Ni). Maal rauda lihtainena ei esine praktiliselt üldse. Lisaks sellele on meteoriitne raud niklirikas.
Meteoriidid jagunevad diferentseerunud ja diferentseerumata meteoriitideks. Diferentseerunud meteoriidid pärinevad planetaarselt kehalt, mis on sfääristunud. Kondrid on ära sulanud.
Meteoriidid esindavat maavälist kosmilist ainet ja näitavad päikesesüsteemis seisundit selle tekkeajal. Lisaks sellele esineb ka marsi- ja kuumeteoriite.
Päikesesüsteemi teke algas 5 mrd aastat tagasi.
Planeeditekke protsessid.
Kondenseerumine -tahkete tolmuosakeste moodustumine udukogu jahtumisel
Akretsioon-tolmuoaskeste üksteisega liitumine, millest arenevad järjest suuremad kehad.
Geoloogilises mõttes planeediteke väga kiire ~100Ma
Kuu. Hele mägismaa – anortosiit 4,2Ga, Tumedad mered – basalt 3,5Ga.
Pinda katab tolmjas materjal ( regoliit ), 2-15m paks. Tekkinud meteoriitidega pommitamisel.
Koore paksus 60km(maa pool) kuni 150km(vastasküljel). Astenosfäär asub alles 700 km sügavusel, tuuma lähedal.
Maateaduste alused 1 (11.sept)
Kraaterdatu kuu mägismaa – anortosiit e. plagioklassi massid (CaAl2Si2O8). Tekib magma jahtumisel suhteliselt väikesel rõhul. Tihedus väike: 2,7g/cm3. Kerkinud ürgse kuu magmaookeani pinnale.
Kuu mered – impaktpäritolu: kokkupõrkel asteroididega on purustatud anortosiitne koor, mille alt on kokkupõrkel eraldunud soojusest ja siseenergiast sulanuna üles tõusnud magma, mis tardus kraatris basaldiks. Endogeenne magmatism: kuu sisemise soojuse arvel sulanud vahevööst üles surunud magma (vulkanism). Üks põhjus ka maal esinenud väljasuremiste seletamiseks: supervulkanism.
Kuu mered on tekkinud veidi hiljem kui ülejäänud pind, mis on hulga rohkem kraaterdunud päikesesüsteemi algusaegadest. Tänapäeval tekib kraatreid väga harva.
4,5mrd at – kuu anortosiitse koore teke
4-3mrd at – merede teke magmast
3-0mrd at – väga vähene kraatrite tege. Regoliitse pinna (tolmu) teke mikrometeoriitide mõjul.
Ma varajane areng:
4,56Ga – Protomaa akretsioon
4,55Ga – kuu tekke kokkupõrge
4,4 - 4,3Ga – Esimesed märgid tahkest maakoorest: tsirkooni terad
4 - 3,8Ga – Vanimad säilinud vulkaanilised ja settekivimid
3,5Ga – Ookeanide teke, elu teke, anaeroobsed bakteriaalsed org.
2,7Ga – Vanimad org. Molekulid.
Maa atmosfääri(hüdrosf.) teke: komeedid päikesesüsteemi äärealadelt või vulkanism?
Stromatoliidid e. kihilised „kivimättad“ tekkivad tsüanobakterite juuresolekul(nende ümber). Tekkivad tänapäeval nt. Autraalias. Leitud analoogseid vorme 3,5Ga vanadest kivimitest.
Kreeklased arvutasid juba e.Kr välja maa ümbermõõdu 15% täpsusega.
Esimene faktiline kinnitus tuli 1522. aastal lõppenud Magalhaesi ümbermaailmareisiga.
Maa on nn. Pöörlev vedel kera. Maailmaookeani keskmisel tasemel on külgetõmbejõud sama.
Maa aines on gravitatsiooniväljas jaotunud tiheduse järgi. Kivimainese püüd saavutada tasakaalulist seisundit väljendub kivimite liikumises.
Nt mägede all on nn. mägede juured, mis tasakaalustavad kõrgemale ulatuva osa survet üleslükkejõuga tihedamas aluspinnases. Teine variant(vähem esinev) on mägede koosnemine suhteliselt vähemtihedast ainest, mis on rohkem üles lükatud.
Glatsioisostaasia – liustiku poolt alla surutud maapind kerkib liustiku sulamisel uuesti üles tagasi. Esineb ka eestis ja läänemere aladel.
Litosfäär – maakoor + vahevöö osa, mis jääb astenosfääri peale.
Mesosfäär – süvavahevöö
Astenosfäär – seismiliste lainete alanenud kiirusega liikumise piirkond vahevöös (plastiline osa, vt üles)
Ookeanilise e basaltse maakoore paksus 3-10km kuni 15km keskahelike all
Kontinentaalse e graniitse maakoore paksus 25-80km
400-650km üleminekuvöönd, mineraalse aine tihenemine. Laskunud(subduktsioon) ookeaniline maakoor seguneb seal ülejäänud ainesega.
Maateaduste alused I (12.sept)
Välistuuma(vedel) ja vahevöö(tahke) piiril asuv D’’ kiht(d-sekund). Muutuva kõrgusega nn. antirelieef, vedelad mäed ja orud tahke kihi all. D’’kihis võivad tekkida nn. superpluumid, mis põhjustavad basaltplatoode tekkeid pinnal.
Maa sisesoojus. Avaldumisviisid: vulkanism, sügavusega tõusev temperatuur( geotermiline aste). Soojus kandub edasi konduktiivselt ja konvektiivselt. Allikateks on planeedi akretsioon, gravitatsiooniline liigendumine, loodete protsessid, radioaktiivsus .
Geotermiline aste e. gradient . T’C/km. Mandrikoores keskmiselt 25’C/km. (äärmused: 10-60’C/km)
Maakoore graniitsed kivimid sisaldavad rohkem radioaktiivseid elemente ja selle soojusvoog pärineb suures osas radioakt lagunemisest. Ookeanilises koores on radioaktiivseid aineid vähem, kuid seal annab suurema soojusvoo vahevöö ülemine osa. Soojusvood kokkuvõttes on võrdsed.
Välistuum algab 2900km, temp u 4000-5000K. Sisetuum algab 5200km, temp u 5500-6500K. Tuumas rõhk üle 3000 kBar e üle 3 milj atm.
Maa magnetväli. Jõujooned liiguvad magn lõunapooluselt magn põhjapoolusele. Geogr poolus ja magnetiline poolus ei lange kokku. Nurk(deklinatsioon) praegu 11’, kuid muutub aja jooksul.
Magnetilised osakesed tardkivimites säilitavad oma magnetilise orientatsiooni ajast mil see tardus.
Kivimid salvestavad ka magnetvälja üles või allapoole suunatuse(inklinatsiooninurga). Lõunapoolusel suunatud üles-, põhjapoolusel alla, ekvaatoril vertikaalselt. See võimaldab määrata kivimi tardumise laiuskraadi.
Magnetväli indutseeritakse vedelas välistuumas. Vedel välistuuma metall liigub aastas mõne kilomeetri ümber tahke sisetuuma, mis indutseerib elektrivoolu ja tekitab magnetvälja. (Varem arvati, et magnetvälja tekitajaks on püsimagnetiline tuum, kuid sealne temp hävitab püsimagnetilised omadused). Maa magnetväli on suhteliselt liikuv. Teatud geol. aja möödudes muutub maa magnetvälja pooluste asetus( inversioon ). Magnetväli väheneb nullini mõne tuhande aastaga ja seejärel kasvab uuesti vastupidise asetusega.
Ookeanipõhja magnetväli. Ookeani keskahelike suhtes sümmetriliste ribaliste magnetväljaanomaaliate süsteem. (tugevam-nõrgem-tugevam-nõrgem) Keskahelikus tekkinud ookeaniline maakoor salvestab oma tekkeaja maa magnetvälja ja sellega kas tugevdab või nõrgendab praegust magnetvälja.
Ookeanipõhja lahknemine e spreeding. Ookeanipõhja vanus 0-40-180 milj a.
Kontinentaalne koor tekkinud ilmselt teisiti ja selle vanused erinevad paikkonniti tugevalt ja ebakorrapäraselt. -200-2500 milj a vana.
Mineraalid – loodusliku tekke, kindla koostise ja struktuuriga anorgaaniline tahke aine.
Ioonstruktuuris on anioonidel suuremad mõõtmed ja katioonidel väiksemad. Katioonid täidavad anioonide vahelised tühikud.
Levinuim on iooniline side – elektriline külgetõmme. Kovalentne side – valentselektronide paaride abil (peamiselt org ainetes, aga ka nt teemandis). Metalliline side – kergelt ioonide vahel liikuv elektrongaas. Vesinikside H+ ühendeis (nt vesi ja jää. Aitab ka vees ainetel lahustuda)
Mineraalides sageli segaside, aga valdav on ioonilis-kovalentne.
Veel on väga suur roll geoloogilistes protsessides. Kivimite tekkel katalüsaator jne.
Mineraalide isomorfism-vt üles. Esineb enamikel mineraalidel. Nt. Plagioklass (liistakulise struktuuriga vms)
Mineraalide polümorfism – mitmestruktuursus e struktuuri geomeetria erinevus. Nt teemant( karkass ) ja grafiit (kihiline).
Maateaduste alused I (13.sept)
Silikaadid . Struktuuri põhiühik: ((SiO4)4- Ränihapniku tetraeeder.
Struktuurimotiivid: tetraeedrite üksteisega seondumis (polümeriseerumise) viisid.
1)Singelsilikaadid – iseseisev tetraeeder . Nt (Mg,Fe)2SiO4 Oliviin
2)Hantelsilikaadid – pardunud tetraeedrid(ühte otsa pidi 2tk koos)
3)Rõngassilikaadid – rõngastunud tetraeedrid n[ SiO3 ]2- n=3,4,6..
Singelsilikaadid suhteliselt ümara ehitusega, võivad olla suht eri värvi.
Hantel - ja rõngassilikaadid tulbalised, prismad.
4)Ahel- ja lintsilikaadid. Pürokseenid esinevad ahelatena. Amfiboolid lintidena(lint koosneb rõngastest).
5)Kihtsilikaadid. Vilgud, talk , savimineraalid.
6)Kolmemõõtmeline karkass. Kvarts , päevakivi(K,Ca,Na..). Kvarts on suhteliselt inertne, ei esine isomorfismi.
Olulisemad mineraalide keemilise koostise tüübid ja klassid .
Lihtained
-metallid(Ag,Cu)
-mittemetallid(S,C)
Sulfiidid (S-4)
Halogeniidid(Cl-4)
Oksiidid (O-2)
Hüdroksiidid(OH-)
Hapnikulised soolad
-silikaadid(SiO4-4)
- karbonaadid (CO3-2)
- sulfaadid (SO4-2)
- fosfaadid (PO4-3)
-jne
Mineraali kristallograafilise kuju klassid – Süngooniad. Mineraalide kujul 47 lihtvormi (ühesugustest tasapindadest koosnevat detaili) ja lõpmatult kombinatsioone(nt. Kuup tetraeedriga. Prisma ja bipüramiid). (Mineraale saab jaotada ka sümmeetriatelgede jms elementide kaudu)
1. Kuubiline .
2.Heksagonaalne. (+trigonaalne) Üks kuusnurkne(kolmnurkne) läbilõige.
3.Tetragonaalne. Üks läbilõige ruudukujuline .
4.Rombiline. Üks läbilõige rombikujuline.
5.Monokliinne. Üks läbilõige rööpkülikuline. Ühes suunas kallutatud kristalli prisma.
6.Trikliinne. Igas suunas kallutatud kristalli prisma. Kolm läbilõiget rööpkülikud.
Looduses on perfektsed kristallid harvad, kuna kristallidel ei jätku enamasti ruumi segamatuks kasvamiseks. Reaalsetel kristallidel esineb deformatsioone.
Mineraalikujude üldised nimetused: isomeetrilised, tulpjad e prismalised, tahveljad, lehelised, nõeljad, kiudjad.
Ehedatel metallidel esineb skeletjas kuju.
Väga kiire või väga aeglase kristalli kasvu korral on eelistatud kristalli tipud , mis kasvavad välja. Mineraal hakkab hargnema ja tekib skeletjas(dendriidiline) kuju.
Mineraalagregaatide tüübid.
-Teraline ja peitkristalne mass.
-Dendriidiline e põõsasjas agregaat.
-Druus. Ühelt aluselt kasvavad tulpjad kristallid.
-Konkretsioonid. Mingile keskmele kristalliseerunud muguljad peitkristalsed(sageli radiaalkiirelised) mineraalsed massid. Pehmes keskkonnas mineraliseerunud. Võivad olla ka liitunud mitu tk.
-Kaltsiidiga täitunud kuivalõhedega liivsavi konkretsioon. Kuivast pragunenud pinnasesse settivad kaltsiumiühendid.
-Oiidid. Teraline mass nt lubjakivis. Liikuvas nt rannavees on hakanud liivatera vms ümber kristalliseeruma mineraalid.
-Sekretsioonid e tühikutäited. Kristalliseerunud tühikuseinale, kasvanud tsentri suunas.
-Kaksikud – kahest või enamast sama mineraalse liigi kristallist koosnev seaduspäraselt kokku kasvanud kristall. Nt 180’ pöördunult. Selle põhjustab kristallvõre püüd energeetilise miinimumi poole.
-Neerjad, kobarjad vormid – tekivad (metall)kolloidse lahuse aurustumisel. Järele jäänud sültjas mass võtab kobarja pinna kuju, mis hiljem kivistub. Tekib ka stalaktiitsete ja stalagmiitsete tilkekivimite juures. Nt vett sisaldav kollakas FeO(OH).
Maateaduste alused I (14.sept)
Mineraalide füüsikalised omadused. Värvus, läbipaistvus, läige, kõvadus, taotavus/rabedus, lõhenevus/murre, tihedus.
Mineraalide värvus.
Idiokromaatiline värvus – tuleneb mineraali struktuuri mood osakestest . Omavärvus.
Allokromaatiline värvus – lisanditest tulenev värvus. Väga mitmekesised . Nt vöödilised, kihilised kristallid. Tihti ebastabiilsed, värvus võib kaduda.
Pseudokromaatiline värvus – optiliste efektide värvus. Tekib valguse intereferentsil või difraktsioonil kristalli läbimisel või sellest peegeldumisel. Nt kihiliste kristallide puhul.
Mineraali pulbri(kriipsu) värvus võib erineda mineraali enda värvusest. Nt Hematiit Fe2O3 – must, kriips tumepunane.
Mineraalide läbipaistvus. Läbipaistvad, läbikumavad, läbipaistmatud.
Islandi paos esineb valguse kaksikmurdumise efekt.
Läige. Läike mulje loob mineraali pinnalt peegelduv valguse intensiivsus.
Läike liigid tasaselt pinnalt: klaasi, teemandi , metalli ja poolmetalli läige.
Ebatasaselt pinnalt: rasva ja vaigu läige. ( matt )
Paralleelkiudjalt agregaadilt: siidi läige.
Plaatjalt, leheliselt agregaadilt: pärlmutterläige.
Mineraali kõvadus – vastupanu välisele deformeerivale jõule.
Etalonmineraalid: suhteline kõvadus nt talk(1)...kvarts(7)...teemant(10)
Mikrokõvadus(kg/mm2)
Mineraalide taotavus, rabedus – omadus alluda plastilistele deformatsioonidele.
Ehedad metallid on taotavad, enamus mineraale rabedad.
Mineraalide lõhenevus – omadus välisel jõul laguneda tasaste pindadega piiritletud kildudeks.
Ülitäiuslik, täiuslik, selge, ebaselge, puudub.
Mineraalide murre.
Kristallis- ebatasane , karpjas, astmeline.
Agregaadis-pinnuline, haakjas, teraline, muldjas.
Maateaduste alused I (15.sept)
puudu
Maateaduste alused I (18.sept)
Magmakivimid
Liigitamine ränisisalduse ja üldise mineraalse aine sisalduse järgi. Samuti ka terade suuruse.
Ränisisalduse järgi ka happelisteks, aluselisteks, ultraaluselisteks. Ränirikkad happelised .
Tänapäeval on ultraaluselised laavad väga harvad. Nende moodustamiseks puudub piisavalt kõrgeid temperatuure.
Ultraaluselised kivimid (SiO2 30-45%) tumerohelised. Esineb serpentiinistumist (asbestisooned)
Aluselised kivimid (SiO2 45-52%) mustavalgekirju(gabbro), või must(basalt). Ookeaniline maakoor.
Keskmised kivimid (SiO2 52-65%) Kirjud ja aluselistega sarnased. Subduktsioonivööndites.
Happelised kivimid (SiO2 65-80%) Ränist üleküllastunud. Heledad ja veidi punakad. Sisaldab kvartsi. Graniit . Mandriline maakoor.
Mineraalide kristalliseerumine magmast.
Mineraalid kristalliseeruvad siis kui magma üleküllastub kristalle moodustavatest elementidest.
Temp ja rõhu alanemisel magma üleküllastub järjest enam ja polümeriseerub kristallideks.
Boweni reaktsiooniskeem – happeliste magmakivimite kristalliseerumisest.
Plagioklasside puhul võib sujuvalt erineda kaltsiumi naatriumi vahekord .
Kiiresti jahtuvatel kristallidel võib esineda kihilist keemilise koostise erinevust.
Fe,Mg mineraalidel esineb katkendlik kristallisatsioonirida. Mingitel temperatuuridel toimub kristalliseerumine, edasisel jahtumisel see lõppeb ja mingil madalamal temperatuuril hakkab kristalliseeruma teine mineraal.
Aluseline magma võib kristalliseerudes liigenduda ka gravitatsiooniliselt.
Eri tüüpi magmad tekivad eri kivimite ülessulamisel.
Aluseline magma tekib astenosfääris
Keskmine magma tekib subduktsioonivööndis
Happeline magma tekib mandrikoore süvaosas
Magmakivimite lasuvusvormid.
Tekke järgi:
-Intrusiivsed(süvakivimid)-daik, sill, štokk, jne
-Vulkaanilised-laavavool, -kate, -kuppel, vulkaani koonus, nekk , rõngasdaik.
Ümbriskivimitega strukuurse seostumise järgi:
-Rööpsed(ühilduvad)
-Lõikavad e põiksed
Viskoossus :
H2O 10-2
Basaltne magma 102
Andesiitne 104
Rüoliitne 1012 5%vee juuresolekul 106
Vee juuresolek suurendab viskoossust .
Happeline magma voolab väga vähe. See põhjustab tihti plahvatuslikke vulkaanipurskeid.
Magma viskoossus sõltub SiO2 omavahelise liitumise astmest .
Basaltsed jahtumissambad tekivad homogeense magma jahtumisel, kui esinevad punktilised jahtumiskolded, mille ümber magma tõmbub kokku. Iga punkti ümber tekib lõhe, mis kokku moodustab võrgustiku sammastest. Nt devils tower Wyomingis (386m).
Maateaduste alused I (19.sept)
Vulkanism
Tüübid: 1)lõõrvulkaanid( kilpvulkaanid ja strato- e kihtvulkaanid )
2)lõhevulkaanid
Kilpvulkaanid ehitatakse basaltse magma kihtidest (nt Havai ) Mauna Loa üldine kilbi kõrgus kokku 17km. Maailma aktiivsemaid vulkaane. Esimesed laavavoolud 1Mat, vee alt väljas 400 tuh at. Kaldeera 3x5 km. Kaldeera tekib vulkaani ülemise osa allavajumisel peale suure aktiivsuse perioodi lõppu.
Ookeanipõhja vulkaanid on kõik basaltsed kilpvulkaanid ja toituvad astenosfäärist.
Purskeprotsess fontaneeruvate laavavooludena.
Strato- e kihtvulkaanid. Keskmine ja happeline magma. Gaasiderikkam. Koonus järsunõlvaline ja moodustunud püroklastika kihtidest ( tuhk , liiv, pommid, jms purustatud kivimeid, koos laavakildudega). Magma suhteliselt madalal temperatuuril ja kristalliseerub kergelt. Kraatri tippu kristalliseerub kork , mille all hakkab kogunema rõhk. Kihtvulkaanid palju väiksemad kui kilpvulkaanid.
Purskeprotsess püroklastilise plahvatusena. Laavakogus väga väike.
Lõhevulkaanid. Magma tõuseb piki lõhet, tekivad laialdased laavakatted – basaltide platood .
Kolumbia platoobasaldid, kokku 300 laavavoolu 17-14Mat. 200’000km3.
Eksootilisemaid vulkanismi ilminguid. 1.Maasisese gaasipilve emanatsioonid. Nt. CO2
2.Maar-pinnalähedase magmamassi äkksegunemisel põhjaveega tekkinud plahvatuskaater. Ümbritsetud ringvalliga. Sarnanevad meteoriidikraatriga.
Vulkaanide purskeproduktid:
1)Laavavoolud
2)Püroklastiline materjal (purustatud kivimid)
3)Lõõmpilved
4)Mudavoolud
Mandelkivi – tühikulise tekstuuriga laavakivim. Mandlid -tühikutesse settinud mineraalid.
Vesikulaarne basalt – gaasimullidest tühikulise pealispinnaga.
Veealused laavakogumid võtavad ümaraid nn. padjakujulisi vorme, milles tulevad esile mikrolõhed.
Püroklastiline materjal - vulkaanilised pommid, kivikillud, bretsha, kruus, liiv, tuhk, tuff(paakunud tuhk).
Vulkaanilised gaasid – suures osas H2O ja CO2. Mandrivulkaanidel veeauru rohkem. Muudest ainetest kõige rohkem SO2 jms.
Laavavoolu vette suubumisel tekib plahvatuslik veeauru purse.
Mudavoolud – püroklastika+vesi. Eriti esineb lumekattega vulkaanidel.
Vulkaanilise piirkonna maasisese aktiivsuse ilmingud.
Fumaroolid(väävlisuits), Geisrid , Mudavulkaanid.
Laavavol ise on suhteliselt väike ohuallikas. Hoopis suurem osa on nn lõõmpilvedel, mudavooludel, püroklastilistel vooludel. Ka hiidlained ja näiteks purskele järgnenud näljahäda.
Aktiivsed vulkaanid on pideva jälgimise all. Mõõdetakse Vulkaani tipu kerkimist, kraatri laienemist, nõlvade järsenemist ja maavärinaid. Samuti gaaside eraldumist, temperatuuri, koostist, kogust.
Maa atmosfäär ja hüdrosfäär on vulkanilise päritoluga.
Moondekivimid.
Moone e metamorfism – mapõues toimuv mineraalide ümberkristalliseerumine. Vesilahuste katalüüsil. Livi tahke vorm ei muutu ja ka keemiline koostis oluliselt ei muutu.
Metasomatoos – moone, mille käigus muutub oluliselt kivimi keemiline koostis. Osad elemendid kanduvad välja, teised juurde.
Maateaduste alused I (20.sept)
Moone on endogenne protsess – toimub maa sisemuses, ealsete protsesside tagajärjel. Toimub sügavamal kui kivistumine, ja põhjavee alumise piiri all.
Moondetegurid:
1)Soojus
2)Rõhk
-mittesuunatud – staatiline
-dünaamiline – stress
3)Fluid – keemiline katalüsaator
-kuum vesilahus (hüdroterm) 400’C
Temperatuur kasvab 20-30’C/km, rõhk u 0,3kbar/km.
T kasv sõltub ka ala geostruktuursest paiknemisest. Vulkaanilises piirkonnas võib olla ka ~60’C/km.
Mittesuunatud rõhk on igast suunast suhteliselt võrdne, stressi puhul aga on teatud küljelt avaldatav rõhk suurem kui näiteks ülevalt.
Stress tekitab moondekivimites õhukeseplaadilise struktuuri, kildalisuse. Stress paneb rõhu suunas olevatel pindadel olevad mineraalid lahustuma, üles sulama, ja uuesti settima rõhu suunaga rsiti olevas suunas.
Kõrgetemperatuurilisel moondel areneb kildalisus gneislisuseks, kus eri mineraalid on eri vööndites. Nt graniidi teraline struktuur moondub vöödiliseks, kivimi nimetus siis gneiss. Gneisi vöödid võivad olla ka segamini keeratud, nn kibralise struktuuriga, kui kivim on plastiliselt deformeeritud.
Fluidid on kivimi poorirrumi vedelikud-gaasid, mis on mineraalide ümberkristalliseerumise keskkonnaks. Silmaga nähtavat tekstuuri muutust pole, kuid moondub kivimi
Porüfoblastid – tahkes kivimis kasvanud, poorifluididest toitunud, suured kristallid. Kõige intensiivsemalt kasvanud mineraali osa.
Progressiivne moone on üldlevinud – kivimite mattumisel kasvab rõhk ja temperatuur ja vabanevad fluidid, kivimid muutuvad kuivemaks.
Regressiivse moonde korral on kivim juba kerkimas, rõhk ja temp vähenevad, fluidid neelduvad. Leiab aset siis, kui moondepiirkonda lisandub juurde fluideid.
Tavaliselt „lukustub“ kõige kõrgema aste moone, st, kõige sügavam, kuumem jne.
Moonde astmed:
Madal – T Keskmine – T = 400-550’C
Kõrge – T > 550’C
Moondeastme määramisel saab kasutada teatud indeksmineraale, mille tekketemperatuur on teada.
Kivistumisel : savimineraalid.
Madal aste : kloriidid , muskoviidid, kildalised.
Kõrge aste : granaadid, gneisid.
Moondefaatsies – maapõue osa, kus esineb alati üks kindel mineraalide kooslus.
Põhilised moondeliigid ja neis tekkivad kivimid:
1)vajumismoone – kiiresti vajuvate nõgude all. Madal geotermiline aste. Nõgudes, kus setete paksus ulatub 4-5km. Tekivad kildad.
2)purustusmoone – murranguvööndites. Purustatud kivimid, mida tsementeerivad teised mineraalid.
3)kontaktimoone – ümber magmakollete. Kõrge geotermiline aste. Reeglina peitkristalsed kivimid.
4)regionaalne moone – laamade põrkepiirkondades normaalne geotermiline aste. Kõige levinum moone. Kurdmäestike piirkondades.
Regionaalmoonde kivimeid liigitatakse lähtekivimite ja moondeastme alusel.
Liivakivi -> kvartsiit
Lubjakivi -> marmor
Migmatiit – koldeliselt sulanud moondekivim . Tumedam osa on moondekivim, heledam osa on juba üles sulanud, kvartsist ja päevakivist koosnev tardkivim . Enamasti migmatiseeruvad gneisid.
5)ookeanipõhja moone – ookeanide keskahelikes. Hüdrotermaalne moone. Merevesi vajub kivimite vahele, kuumeneb ja tõuseb geisritena üles. Kuum vesi annab katalüsaatorina võimaluse hüdrotermaalseks moondeks.
Maateaduste alused I (21.sept)
Deformatsioonikivimid.
Maakoore mehhaanilised deformatsioonid ja neis tekkivad deformatsioonistruktuurid :
Elastsed – keha kuju taastub , deformatsioonistruktuure ei teki.
Plastilised – pinge kadumisel keha kuju ei taastu, tekivad paindelised deformatsioonistruktuurid – kurrud .
Rebend e haprad – pinge tulemusel keha katkeb, tekivad nihkelised (rebend-) deformatsioonistruktuurid – lõhed, murrangud.
Monoklinaal – kihtide horisontaalsest kallutatud lasuvus, viltused struktuurid – võib tekkida nii plastilistel kui rebenddeformatsioonidel, mis levivad maakoores tavaliselt kombineerunult.
Survepinged – tekivad kurrud või kergemurrangud. Subduktsioonipiirkonnad, laamade põrkepiirkonnad.
Venituspinged – tekib venitus ja kihtide õhenemine(fleksuur) või langatusmurrangud. Laamade lahknemispiirkondades.
Nihkepinged – tekib külgpaine või nihkemurrang. Laamade külgsuunas liikumiste piirkondades.
Erosioon kujundab monoklinaalidest viltuse maastiku. (kuesta relieef)
Eesti maastik on kergelt monoklinaalne 2-3m/km.
Kurrud on enamasti tektoonilise päritoluga. Mittetektoonilised e kompaktsioonilised kurrud võivad tekkida erinevalt tihenevates setendites.
Kurrud võivad olla kas sümmeetrilised või sukelduvad. Sukelduvate puhul on lisaks kurru kallutusele ka kurru „ telg “ viltu ja laskuv .
Antiklinaalne kurd – paine maapinna suunas, Sünklinaalne kurd – paine allapoole.
Kurde liigitatakse ka kurru lainete kalde järgi.
Kuppelkurrud.
Kurdmäestikud = orogeenid = kurdvööndid. – kanada kaljumäed, apalatšid, alpid . Kurdmäestikud tekkivad kokkusurvepingete väljas ja amrkeerivad oma tekkeaegseid laamade kokkupõrke piire .
Üle 540 Ma vanad mäestikud on kulutatud ja mattunud. 540-250 Ma vanad on „vanad kurdmäestikud“. 250 Ma ja nooremad on „noored kurdmäestikud“. Alpid on 65 Ma vanad ja nooremad.
Eesti aluskorra moodustub kulutatud ja maetud Svekofenni kurdmäestik (1800-1900Mat)
Maateaduste alused I (22.sept)
Eesti aluspõhjakivimeis on peamisteks lõhesuundadeks diagonaalselt NW-SE ja NE-SW \/
See põhjustab ka Põhja-Eesti pankranniku sakilise piiri.
Ka maa kivimkest teeb läbi tõusu-mõõna liikumisi , mis põhjustab rebendite võrgustike teket.
Enamus on kerke- või langatusmurrangud.
Lüstriline murrang – kaarja murrangupinnaga langatusmurrang. Võivad tekkida üksteisele järgnevatena, moodustades seeria.
Kui murrangu käigus nihkub üks kiht teisele peale, nimetatakse seda kattemurranguks e tektooniliseks katteks e pealenihkeks. Tekivad intensiivse kokkusuruva pinge olemasolul .
Venituspingete väljas tekivad alangud ja ülangud, ning nende kompleksid – pangasmäestikud.
Lüstriliste murrangute vahelt mandrilisel maakoorel võib maakoor katkeda ja riftide vahelt võib alguse saada ookeanilise maakoore tekke.(Nt. Punane meri) Ookeani äärtes on hiljem näha lüstrilised murrangud, mis on seal ookeani tekkeaegadest.
Maavärinad.
Maapinna vibratsioon ja nihked, mis on tingitud kivimites kuhjunud mehaaniliste pingete hetkelistest lahendustest.
Ruumilained : pikilained P(primus) ja ristilained S(secundos)
Pinnalained : Rayleigh lained (vertikaalsed nagu merelained) ja Love lained (horisontaalsed)
Põhjustavad maapinnal purustusi.
Pikilained – keskkonna hõrenemine ja tihenemine laine leviku sihis.
Ristilained – keskkonna kuju muutumine risti leviku suunaga. Levivad ainult tahkes keskkonnas.
Ruumilained levivad kiiremini. - PSpinnalained.
S-lained vedelat tuuma osa ei läbi. P-lained murduvad tuuma läbides nii, et osadesse piirkondadesse need ikka ei jõua.
Pikilaine ja ristilaine ajaline vahe laseb määrata kolde kaugust. Pinnalainete amplituud näitab värina intensiivsust. Kolm seismograafi lasevad määrata kolde täpse asukoha.
Maavärinaid esineb kõige rohkem maakoore plaatide äärtes, kuid vahel ka plaatide keskosas.
Maavärina intensiivsuse hindamine

Maavärina intensiivsuse astmetena (I - XII) Mercalli skaala. Põhineb maavärinast tingitud purustustel. Suhteliselt ebamäärane, purustused sõltuvad paljudest teguritest

Richteri magnituudidena – põhineb seismograafi võnke amplituudil. Logaritmiline, st iga järgnev magnituud on 10x suurema maapinna liikumise amplituudiga. Vabanev energiahulk suureneb iga magnituudiga 33x. Seismograafil määratakse S ja P lainete vahelise aja ja lainete amplituudi abil.
9,5 magnituudi Richteri järgi on suurim pinge, mis võib kivimites kuhjuda. (umbes 56 gigatonni TNT – 1000x võimsam kui suurim tuumapomm 8mag.) Inimtaju ~3mag.
Maateaduste alused I (25.sept)

• 8,0 mag : 1-2tk aastas (katastroofiline)
  
• 7,0-7,9mag : 18 (väga suur)
  
• 6,0-6,9mag : 120 (hävituslik)
  
• 5,0-5,9mag : 800 (kahjustusi tekitav)
  

ookeanide keskahelikes ei esine praktiliselt üldse katastroofilisi maavärinaid, aga samas esineb väga palju väikeseid ja keskmisi maavärinaid.
San Andrease transformmurrang. Geoloogiliselt väga ebasoodne piirkond. Vaikse ookeani laam nihkub põhja-ameerika laama suhtes ~4cm/aastas.
Vulkaanipursete etteennustamine on paremini arenenud kui maavärinatel. Vulkaanipurskeid tavaliselt ennustatakse 1-2 päeva ette.
Mida pudedam on pinnas (liiv, muda ), seda suurema amplituudi saavutavad pinnalained, ja seda suuremaid kahjustusi maavärin põhjustab.
Tsunami – seismiline merelaine.
Maapinna liikumine – tuli – tsunamid – maalihked – üleujutused.
Laamtektoonika . „ookeanidest sündinud“ – kaasaegse geoloogia paradigma .
Ookeanide geoloogilise tundmaõppimise protsessi tulemus.
Ookeanipõhja geomorfoloofilised provintsid :
Keskahelik – ookeaniline riftiahelik. Transformmurrangud.
Süvaookeani nõgu – abüssaalne tasandik . Vulkaanilised mäed, joonelised ahelikud, vulkaanilised platood.
Mandriline vöönd – ookeani äär. Passiivne : šelf(uppunud maismaa), mandrinõlv, mandrijalam. Aktiivne : lisaks veel ookeanisüvik ja vulkaaniline saarkaar või vulkaaniline mandriäär (kurdmäestik). Vahel ka transformmurrang.
Atlandi ookean on passiivsete äärtega, Vaikne ookean aktiivsete äärtega.
Transformmurrang – nihkemurrang. Ookeni keskaheliku kahtirebend. Osa ahelikust on nihkes.
Ookeanipõhja maavärinad tekivad transformmurrangu selles osas kus plaadid liiguvad teineteisele vastu.
Mõnes kohas kulgeb transformmurrang ka mandrilise maakoore äärest. San andreas ka maapinnal osalt.
Maateaduste alused I (26.sept)
Keskahelike läheduses on ookeanipõhi basaltne, aga sellest eemaldudes hakkab peale kogunema settekiht. Selle all asuvad padilaavad (kuni 1km) ja nende all püstdaikid, mille all omakorda gabrod, mis toetuvad juba vahevööle.
Moho piir, maakoore piir vahevööga, lainete liikumise kiirus muutub kiiresti.
Laava toob keskahelikes maapinnale ka laavasse sattunud süvakivimite kristalle.
Ofioliidid – ookeanipõhjalt subduktsiooni käigus maha kooritud kivimkompleksid. Esinevad kas akretsioonikiilust, või isegi tektoonilise kattena mandrilise koore peal. Akretsioonikiil on struktuurgeoloogiliselt tektooniliste katete mosaiik.
Omaani mägismaa: 550km pikk, 150km lai – Omaani ofioliidid
Ookeanilise litosfääri ringkäik on toimunud umbes 2mrd aastat.
Süvaookeani põhi. Abüssaalne tasandik. Eskmiselt 4-5km sügaval. Ookeanipõhja sügavus suureneb keskahelikust eemaldudes.
z=c* ruutjuur (T) z on langus keskaheliku tipust. T on koore vanus. c = 0,35, kui aeg on alla 70Ma.
Vanad vulkaanilised mäed moodustavad erosiooni tulemusel guyotte, mis kattuvad korallide ja lubikivimitega ja moodustavad riffe, korallatolle. Need on väga kaltsiidi ja kaltsiumirikkad. Kaltsiidmuda.
Ookeanipõhjas on laialt levinud ränimuda, mis mikroskoobi all vaadelduna koosneb mikroorganismide kodadest(foraminifeeride kvartsist kojad ). Lisaks sellele esineb tsementeerivat savikivimit.
Üle 3,5km sügavusel on karbonaatide kompensatsiooni (lahustuvuse) piir. Suure rõhu all kaltsium -mineraalid lahustuvad kergesti, ja jääb alles vaid ränimuda.
Ookeanipõhja geisrid(hüdrotermid) paiskavad ookeanipõhja sulfiidseid mineraale(Fe, Cu, Hg), mida koguneb ka väga suurtes kogustes.
Kuum täpp – vahevöös tekkinud kuuma magma pluum , mis maakoore liikumisel põhjustab joonelisi vulkaaniliste mägede ahelikke. Mandriline koor on nende tekkeks aga liiga paks.
Ookeanilised basaltplatood – kuuma täpi magmatismi produktid , mandrite basaltplatoode(trapikatete) analoog .
Ookeanipõhja magnetväli – keskaheliku suhtes sümmeetriline ribaline magnetanomaaliate süsteem. Vt üles
Ookeanipõhja vanus kuni ~200Ma. Üle selle muutub ebastabiilseks ja hakkab subduktsioon.
Passiivne ookeani äär. (põhja-ameerika idarannikul nt.)
Šelf – uppunud maismaa.
Šelfist edasi ookeani suunas algab mandrinõlv, mille alla, mandrijalamile kogunevad ookeani pakseimad setted . Orgaaniliste setete korral võib tekkida nafta .
Mandrinõlvast alla voolavad mudavoolud(turbidiidid, flüšš) võivad teitada kanjoneid. Peale mudavoolu settivad põhja kõigepealt jämedateralisemad mineraalid.
Geostruktuurselt on passiivne ookeani äär kahekorruseline. All on kontinentaalne maakoor, aga peale on settinud merelised setted.
Maateaduste alused I (27.sept)
Aktiivsed ookeani ääred :
1) Andide tüüpi – subduktsioon mandriääre alla.
2)Jaapani tüüpi – ookeanisisene subduktsioon.
Mandrilaama ääres tekib vulkaaniline kurdmäestik või mandrilähedane saarkaar. Ookeanilises maakoores tekivad moondeprotsessides eklogiidid(suure tihedusega), mis on tihedamad kui vahevöö ülemised kihid . Subduktsiooni põhjuseid on ka teisi ( jahtumine , paksenemine jne).
Aktiivset subduktsioonivööndi iseloomustavad ookeanisüvikud kas mandrite läheduses või keset ookeani.
Subdukteeruv ookeaniline maakoor deformeerib mandrilise maakoore äärt (tavaliselt vee alla vajunud, šelf). Seal toimub madalatemp, kõrge rõhuga moone.
Saarkaaretagune nõgu – ääremeri.
1)reliktne – saarkaar asub ookeanilisel koorel
2) sekundaarne – saarkaar mandrilisel koorel (nt. Jaapan – lahti rebitud, venitatud mandrilise maakoore osa)
Subduktsioonil vahelduvad survepinged. Võib välja areneda sekundaarne ääremeri.
Võõrplokid e terreinid – ookeani spreedingu protsessis mandriäärega liitunud mitmesugused geostruktuurid.
1)Saarkaared – arengu lõpus surutakse vulkaanilised saarkaared mandriääre külge.
2)Ookeaniplatood
3)Ookeanipõhja fragmendid
4)Lagunenud mandrilaamade osad nn. mikrokontinendid.
Aktiivne mandriäär kasvab subduktsioonivööndis mitmesuguste akretsiooniliste, terreiniliste ja magmaliste protsesside läbi. Ka mandrite põrke protsess on terreiniline liitumine.
Mandrite põrkepiirkonna kurdmäestikes puudub tavaliselt vulkanism, sest maakoor selle all on paks.
India mandrilaama põrge põhjustab aasias „neotektoonilise aktiviseerumise“ – hakkavad tekkima uued laamad.
Mandrite triivi näitab ka nende magnetline uuring, mis näitab mingi koha asukohta magnetpooluste suhtes.
Magmaliigid sõltuvalt lähteallikast :
Andesiitne magmatism - ookeaniline maakoor, mis subdukteerub.
Basaltne magmatism – vahevöö, ookeanide keskahelikes.
Graniitne magmatism - mandriline maakoor
Subduktsioonivööndi maavärinad ulatuvad kuni 670km sügavuste kolleteni – sügavamal subduktsioonikeel sulandub vahevöösse.
Seismotomograafiline pilt annab aimu maa sisemuse materiali temperatuurierinevustest. Enamus subduktsioonikeeli lagunevad umbes 700km sügavusel, aga on võimelised jõudma ka kuni maa välistuumani.
Maateaduste alused I (28.sept)
Kuumad täpid – piirkonnad, kus süvavahevöö magmadiapiirid(pluumid) tõusevad maa pinnale. Need ei osale laamade triivis ja levivad laamade piiridest sõltumatult. Loovad leelisvulkanismi (K, Na, rikastunud) ja joonelisi vulkaanahelikke ja basaltseid platoosid. Kuuma täpi magma pärineb „primitiivsemast“ vahevöö osast (koostise järgi). Havai-Imperaatori ahelikku saab jälgida kuni 65Ma taguse ajani. Kuumad täpid on suhteliselt püsivad, kuid mitte muutumatud. Kontinentidel on litosfäär nii paks, et üldiselt kuuma täpi joonelisi ahelikke ei moodustu.
Atlandi ookeani lõunaosas Tristan de Gunha vulkaani kuum täpp on põhjustanud joonelise aheliku nii lõuna ameerika poole kui ka aafrika poole(on keskaheliku lähedal). Lisaks ka mõlemal pool mandril basaltplatoo.
Yellowstone ’i kuum täpp ja Kolumbia basaltplatoo.
Tsentrifuugeksperimentide ja arvutimodelleerimistega on uuritud vahevöö pluumi arengut. Pluum koosneb osaliselt sulanud ja osaliselt tahkest massist.
Pluumi pea põhjustab umbes 1000km läbimõõduga ala kerkimise maakoorel, kus keskmine osa kerkib umbes 1km. See võib saada jooneliseks ahelaks või basaltplatooks.
Magnetiliste mõõtmiste järgi saab mõõta laavade vanust ja määrata magmalist aktiivsust minevikus, ning eri päritoluga magmade osakaalu . Praegu on platoode arvel 5-10% vahevöö magmast, 85-145 Ma.t. aga ~50%. Sel perioodil oli ka väga pikaajaline maa magnetvälja ühesuunalise orienteerituse periood.
Pluumid tekivad 670-2900km sügavuselt, keemiliselt vaesustamata vahevööst. Astenosfääri konvektsioonivoolud võivad pluumide suunda veidi muuta.
Havai kuum täpp on jälgitav kuni 2800km sügavuseni, välistuuma piiri lähedale. (seismiline tomograafia )
Umbes sama tulemus ka teistel täppidel. Yellowstone’il põhiline allikas umbes 650km sügavusel, siis kuumem piirkond katkeb ja jätkub sügavamal uuesti.
Teoretiseeritakse 3 tüüpi pluume.
Primaarne – otse peenikese vooluna vahevöö süvaosast.
Sekundaarne – ülavahevöö osas laiali valgunud süvavahevöö pluumist toidetud.
Tertsiaalne – litosfäärne vulkanism. Ei ole seotud süvavahevööga.
Superpluumid? – otse süvavahevööst väga suur pluum.
Nii Aafrika(anomaalselt tõstetud manner) ja Vaikse Ookeani all on suuremad pluunid. Maakera vastaskülgedel.
Kuuma täpi geoloogia veel üks element. Suured radiaaldaikide parved . Kui pluum kergitab maakoort, siis tekkivad sellesse lõhed, mis täituvad magmaga.
Atlandi ookeani avanemise aegse tektoonilise pildi rekonstrukteerimisel on näha radiaaldaikide parved kõigil tänastel mandritel, mis sobivad teooriaga, et enne atlandi ookeani avanemist oli mandrite vahel superpluum, mis tekitas kõigile tollal koos olnud mandritele daike, mis on näha ka tänapäeval.
On tõendeid, et maa ajaloos on olnud perioode , kus vulkaaniline aktiivsus oli palju intensiivsem kui tänapäeval.
Krakatau purskel 1883 paisati välja 18km3 materjali. 30Ma.t. on toimunud purse hinnanguliselt 3000km3 materjaliga purse. (veel: 7000at 40km3, 75000at 2000km3).
Geoloogiliste ajastute piiride ja liikide massiliste väljasuremiste ajad langevad tihti kokku suure vulkaanilise aktiivsuse ja platoode tekete perioodidega. Samas ei vähenda see impaktprotsesside võimalikku mõju.
Kui pluum tõuseb mandrilise laama alla, tekib võlvkerge, ja kui võlvi lagi rebeneb, siis juhtub see ideaaljuhul kolmekiireliselt. Tekib kolmik- e. tähtrift. Mitu pluumi võivad tekitada joonelise rifti, mis võib areneda ookeaniliseks riftiks. Sel juhul hääbuvad osad harud, muutudes aulakogeeniks.
Atlandi ookeani puhul on äärtel näha aulakogeene, mis on ookeani tekke alguses hääbunud.
Mandrite lõhenemise põhjuseks on kuuma täpi protsessid, mis riftidega lõhuvad mandrilist maakoort.
Tänapäeval on neid protsesse näha ida-aafrikas. Punane meri.
Maateaduste alused I (29.sept)
Puudu
Maateaduste alused I (2.okt)
Eksogeenne geoloogia.
Stratigraafia – goeloogia haru, mille ülesanne on maakoort moodustavate sette-, moonde- või tardkivimikehade eristamine ja vanuseline järjestamine kaardistatavaiks üksusteks.
Geoloogilise vanuse määramine – see on geoloogia üks põhilisi töid.
Suhteline vanus – sündmuste/kivimikehade ruumilised suhted ja sellest tuletatud vanuseline järgnevus.
Absoluutne vanus – kivimi/mineraali vanuse määramine selle omaduste kaudu.
Superpositsiooni printsiip - kui tunnistada, et iga kiht tekib horisontaalse kehana, siis iga lasuv kiht on lamava suhtes hilisema tekkega.
Deformatsioonid võivad vähemal või rohkemal määral rikkuda seda korda.
Pindalalise pidevuse printsiip – settekiht ulatub pidevana lateraalselt igas suunas kuni väljakiildumiseni. See annab võimaluse võrrelda eri kohtades toimunud sündmusi ajaliselt. Kiht on tekkinud kõikjal ühel ajal.
Põiksete suhte meetod – horisontaal- ja kallutatud lasuvuses kihte lõikavad murrangud/intrusioonid(nt. Daigid) on nooremad kui ümbriskivimid.
Suletiste meetod – mingis settekihis leiduvad kivimite fragmendid on vanemad kui vaadeldav settekiht.
Paleontoloogiline meetod . Smithi protseduur – igal settekihil on ainult temale omased kivistised (juhtkivistised), millede püsiv järjestus mistahes läbilõikes lubab neid sisaldavaid kihte vanuseliselt korrastada.
Seda meetodit segab aga see, et mõnede eluvormide elupaik võib aja jooksul muutuda(nt järve veetase muutub vms) ja sellega muutub ka organismi fossiliseerumise koht ja kihi suhteline sügavus. (koosluste migratsioon)
Samuti tuleb arvestada ka sellega, et liikide elupaikade ulatused on erinevad, ja kooslused võivad väga palju erineda ka sama vanades kihtides.
Lünklikkus – looduslikud läbilõiked on reeglina mittepidevad. Settimise katkemist tähistab geoloogilises läbilõikes katkestuspind(raske näha, kui ei ole spetsialist vms). Näiteks mõne ajavahemiku jooksul puuduvad setted üldse või on need kadunud, seega satuvad omavahel järjestikku kaks kihti, mis tegelikult pole ajaliselt üksteisele järgnevad.
Litostratigraafia – eri piirkondades on eri ajal settinud erineva koostisega kihid.
Seismostratigraafia – eristatakse kivimilisi üksusi nendes levivate seismiliste lainete levimiskiiruse järgi.
Kemostratigraafia – Erinevate keemiliste elementide ja nende isotoopide suhete järgi vanuse määramine.
Järjenstratigraafia – Veetaseme muutumisel ajas vahelduvad ka setete liigid, mis ühte kohta settivad. (nt sügavas vees savi, madalas vees liiv)
Geokronoloogia – absoluutne vanus
Kronostratigraafia – suhteline vanus (?)
Geokronoloogiline hierarhia :
Alamiga -> iga -> ajastik -> ajastu -> aegkond -> eoon
Ja vastavad kronostratigraafilised üksused
Alam- lade -> lade -> ladestik -> ladestu -> ladekond -> ladem
Absoluutset vanust dateeritakse radioaktiivse lagunemise algaine ja saaduse vahelise suhte abil. Eri vanusega esemete vanuse määramisel kasutatakse erinevaid elemente. (nt Süsiniku abil kuni 70000 aastat vanu (orgaanilisi) esemeid, raskemaid elemente suurematel vanustel).
Hästi saab määrata süsiniku abil suhtelislt hiljutisi vanuseid (500-70000a) ja ka suhteliselt vanu (üle miljoni aasta jne) kuid vahepealse vanusega asju on keerulisem dateerida.
Süsinikmeetodi probleemiks on see, et radioaktiivne süsinik tekib kosmilise kiirguse mõjul, mis pole aga ajas muutumatu, seega on vajalik mõõtmisi kalibreerida.
Maateaduste alused I (3.okt)
Murenemisprotsessid toodavad setteid.
Füüsikalise ja keemilise murenemise protsessid toimuvad täies ulatuses vaid maal, kuna vaid siin leidub vett.
Murenemine – kivimite, õhu, vee ja organismide koos- ning vastasmõjust tingitud protsessid maa pinnal.
Murenemise kulg ja intensiivsus sõltub lähtekivimi litoloogiast(koostisest) ja kliimast (temp ja sademed) ning ka maapinna relieefist.
Klimaatilised tingimused ja relieef mõjutavad murenemise valdavat, kas füüsikalist või keemilist iseloomu.
Kivimi litoloogiast (kõvadus, poorsus , lõhelisus ja mineraalne koostis, lahustuvus ) sõltub kivimi murenemistundlikkus.
Rabenemine e füüs murenemine.
Selle tulemusena toimub lähtekivimi purunemine , millega ei kaasne kivimi mineraalse koostise muutumist.
Protsessid : termaalne fraktsioneerumine, koordumine, hüdratiseerumine, jäätumisrabenemine.
Kõige suurem ja valdav osakaal on jäätumisrabenemisel.
-Termaalne fraktsioneerumine.
Kivimi soojenemisel ja jahtumisel toimuv paisumine ja kokkutõmbumine on eri kivimitel erinev ja eri kristallidest koosnevad kivimkehad lõhenevad selle tulemusel.
-Koordumine ja sfäroidaalne murenemine.
Sfäroidaalne murenemine on looduses tüüpiline. Selle käigus kivimid kuluvad erosiooni käigus lihtsalt ümaraks. Koordumise põhjustab kivimile mõjuva rõhu muutumine näiteks maapinnast üles kerkimisel või süvakaevandustest pinnale toomisel. Mõõtmete muutumine võib ulatuda 1%ni.
Kui rabenemise saadused jäävad oma tekkekohta, nimetatakse seda eluuviumiks.
Tavaliselt aga kandub materjal näiteks mäenõlvast alla vms, ja seda nimetatakse kolluuviumiks.
Murenemisel tekkivat materjali nimetatakse regoliidiks (ka kuu pinda kattev peenike materjal).
Porsumine e keem murenemine.
Selle tulemusena toimub lähtekivimi lagunemine tema koostismineraalide keemilise koostise muutumisel.
Porsumisel laguneb lähtekivim keemilisteks komponentideks, mis on ümbritseva keskkonnaga tasakaalus või sellele lähedal.
Porsumise skeem :
Primaarsed Mineraalid + Reaktiivne Lahus = Sekundaarsd Mineraalid + Küllastunud Lahus
Veel väga suur roll – lahused .
Porsumise reaktsioonid:
-Lahustumine
-Oksüdatsioon
4Fe3O4 + O2 = 6Fe2O3 magnetiit->hematiit
2FeS2 + H2O + 9O2 = Fe2O3 + H2SO4 püriit->hematiit+tugevalt happeline vesi+palju soojust
-Hüdrolüüs(kõige tähtsam) – Kristallstruktuuris asenduvad juhuslikult katioonid H+ ioonidega. Moodustub metastabiilne sekundaarne faas. See muudab kristalli nõrgaks. Tekivad üldjuhul savimineraalid(näiteks alumosilikaatide hüdrolüüsil). Vihmavee happelisust põhjustab vee ja süsihappegaasi reageerimisel tekkiv süsihape(ph~5,7). Samamoodi võivad happelisust põhjustada muud oksiidid (SO2, NO, NH4+). Happevihmadest mõjustatud metsad kasvavad kiiremini ja on tervemad. Happelised vihmad põhjustavad hüdrolüüsi ja see vabastab pinnasesse mineraale.
Aktiivsusdiagramm näitab millistel tingimustel millised mineraalid porsumisel tekivad.
Mineraalide porsumistundlikkuse skeem – ümberpööratud Boweni reaktsiooniskeem. Kui tektooniline aktiivsus lõpeks, jääks maa pinnale lõpuks vaid kõige stabiilsemas faasis olev mineraal.
Porsumise kiirus. 1mm suurune tera , 25’C, lagunemiseks kuluv aeg vee juuresolekul (lahustumine?).
Ca-päevakivi 110 aastat
Na päevakivi 80000 aastat
Kvarts 34 milj aastat.
Klimaatiliste tingimuste mõju porsumisele. Optimaalsed tingimused on maksimaalselt kõrge temp ja võimalikult suur sademete hulk. Keskmise temperatuuri ja sademete hulga graafikul saab üles märkida tsoonid ja nendes peamiselt valitsev murenemise liik.
Murenemise stadiaalsus.
-Purdmaterjali staadium : algkivimi lagunemine tükkideks
-Karbonaadistumise staadium : esialgne lahustumine ja hüdrolüüs. Ca lahustub ja kandub allapoole, kus uuesti kristalliseerub.
-Peliidistumise staadium : savi tekkimine, silikaatide hüdrolüüsil
-Lateriidistumise staadium : savimineraalide lahustumine
Aja jooksul liiguvad staadiumid järjest sügavamale, kui aluskivim ära mureneb.
need protsessid toimuvad reaalajas koos ja üheaegselt nii, et nende osamõju ei ole võimalik eristada. On võimalik määrata vaid domineeriv staadium.
Selle pärast on õige rääkida vaid keemlistest või füüsikalistest osaprotsessidest ja nende valdavusest konkreetsetes tingimustes, mitte otseselt keemilistest ja füüsikalistest murenemistest ja nende eri staadiumitest.
Soojas ja niiskes kliimas õhuke huumusekiht. Kuivas kliimas suhteliselt keskmine. Niiskes ja külmas (parasvööde) üsna paks huumuskiht.
Maateaduste alused I (4.okt)
Pindmiselt voolava vee geoloogiline tegevus.
-Veenusel pinnatemp ~480’C. Laava jahtub väga aeglaselt ja ultraaluselised laavad käituvad veele sarnaselt.
-Marsil leitud jälgi suhteliselt hiljutises geoloogilises minevikus (suurusjärk 100 MAT) vedela vee võimalikust olemasolust.
-Jupiteri kuu Europa. Pinnal asuva jää kihi all võib olla vedel ookean (või soojem, konvekteeruv jää). Soojusallikaks on seal loodelised jõud kivimikihtides, mida põhjustab Jupiteri gravitatsioon .
Erosioon – tahkete osakeste ja lahustunud komponentide füüsikaline eemaldamine. (kivist/settest)
Abrasioon – voolavas vees kaasaaskantavate tahkete osakeste poolt põhjustatud „erosioon“.
Mõlemad kokku denudatsioon
Vihmapiiskade erosioon. Enne paksu alustaimestiku teket oli selle osa väga suur.
Vee voolamise tüübid. Laminaarne – veeosakesed liiguvad paralleelsetel trajektooridel ja kihid omavahel ei segune. Turbulentne – veeosakesed segunevad omavahel ulatuslikult.
Vee voolamise tüüpi iseloomustatakse Reynoldsi numbriga. R2000 = turbulentne voolamine .
R=v*d*ρ/μ v- voolukiirus d-sängi sügavus roo-fluidi tihedus(püsiv) μ-viskoossus(vesi+setted)
Suur viskoossus põhjustab laminaarset voolamist ja suur kiirus turbulentset.
Vee voolukiirus on madal põhjapool, kus on hõõrdumine sängi põhjaga, kasvab pinna suunas(max 0,6-0,7d), ning pinna lähedal langeb veidi õhuga hõõrdumisel. Keskmine kiirus ca0,4d põhjast. Sängi põhjas on väga õhuke viskoosne kiht ja laminaarne voolamine(suure hõõrdumise tõttu).
Suurema osa erosioonist põhjustab kanalis (voolusängis) voolav vesi.
Ristiprofiil näitab vee kanali läbilõiget voolu suunas. (mida suurem kontaktipind, seda kiirem vool)
Pikiprofiil näitab voolusängi külje pealt.
Settematerjali transport.
Saltatsioon-põhja mööda hüpetega liikumine.
Kuju järgi – ümaraid veeretatakse, lapikuid libistatakse.
Suuruse järgi:
Savi – suspensioonina
Liiv – saltatsiooniga
Kruus – saltatsiooniga, veeretades
Veerised jms – veeretades, libistades
Hjulströmi diagramm – voolu kiiruse ja setendite suuruse järgi tehtud graafik, mis näitab mis juhul toimub erosioon(kaasa haaramine ), transport(liikumise säilitamine) ja settimine .
Väga peene savi puhul on erodeerimiseks vaja väga suurt voolukiirust(väga peened savilibled on omavahel seotud pinnalaengute kaudu), kuid juba erodeerituna see enam ei setti. Savi on kõige kindlam voolusängi või kanali materjal.
Settimine.
Stokes ’i seadus. Osakeste settimise kiirus sõltub sette tera suurusest . Teatud suurusega osakestel tekib aga langemisel osakese taha turbulents, ja nad langevad aeglasemalt kui Stokes’i seadus ennustab.
Peen savi settib vaid seisvas vees ja langeb väga aeglaselt. 2 mikromeetrine savitera langeb ~1cm tunnis.
Liivaosakesed settivad ~1000x kiiremini.
Voolu parameetrid : Kompetents- voolus kaasaskantavate setteosakeste maksimaalne diameeter .
Mahtuvus-antud voolu maksimaalne kaasaskantav settematerjali kogus.
Põhjaerosioon süvendab voolsängi, küljeerosioon laiendab voolusängi.(kuni tasakaaluolekuni)
Tasakaaluprofiil – ideaalne jõe pikiprofiil, mille igas punktis on sängi erosioon, transport ja setete akumulatsioon tasakaalus. Iga säng üritab saavutada tasakaaluprofiili.
Kui voolusängil esineb vahepeal lokaalseid erosioonibaase, siis mõjutab see all ja ülevalpool asuvaid tasakaaluprofiile. Jõgi üritab mõlemal pool välja kujundada uut tasakaaluprofiili settimise või erosiooni teel.
Meandreerumine e jõeloogete teke.
Hakkab esinema rohkem siis, kui jõgi on lähedal tasakaaluprofiilile ja esineb rohkem küljeerosiooni.
Võib olla põhjustatud ka relieefi ebatasasusest.
Jõesängi looklemine aja jooksul võib tekitada laia jõeoru, millest vaid väikeses osas voolab jõgi.
Põrkekaldast(väliskurvist) kaasahaaratud materjal settib järgmises sisekurvis kaldamadalasse või siis sirge jooksul aeglasema voolu tõttu jõe keskele pikimadalatesse.
Maateaduste alused I (5.okt)
Kui saabub küljeerosiooni tasakaal, siis on ühel kaldal erosioon sama kiire kui teisel küljel settimine, ja jõe laius enam ei suurene, vaid jõesäng muudab oma asukohta.
Alluuvium – jõetekkeline sete .
Sängialluuvium – jõesängis moodustunud setted. Sängialluuviumi alumise kihi moodustavad suurema läbimõõduga kivitükid. Meandreerumine toimub kiiremini kevadiste suurvete ajal ja aeglasemini suvisel kuivaperioodil . Alluviumikehades võib leida tsüklilisi erineva kliimaga perioodidel tekkinud kihte. Lammialluuvium - Kevadiste suurvete ajal tekib settekiht ka lammi peale. Peamiselt muda ja igasugune orgaaniline material. Sel ajal tekivad ka peamiselt liivast kaldavallid.
Soodialluuvium – Sooti tekitav orgaanikarikas settekeha.
Terrass on suurveest mitte üleujutatav vana lammitasandik, mis tekib kui muutub erosioonibaas või kerkib maapind ja hakkab toimuma kiire põhjaerosioon. Jõgi laskub sügavamale ja moodustab uue lammi.
Delta moodustub jõe suudmealal väga intensiivse sedimentatsiooni käigus. Merepõhja tekkib settekeha, mis ulatub kaldalt edasi. Mida kaugemale mere poole, seda peenematest setetest moodustub delta. Settekeha sees jaotub jõgi harudeks ja laiendab deltat.
Jõe voolukiirus langeb ja kaasa kantud setted settivad põhja – mehhaaniline settimine.
Merre suubumise korral toimub elektrolüütiline koagulatsioon – hõljum, mis magedas vees põhja ei setti (õhukesed savilibled) settib soolases vees kergesti põhja. Merevees surub ioonide olemasolu kokku lible ümber oleva elektrivälja ja saviosakesed saavad omavahel kokku kleepuda ja moodustada suuremaid tükke, mis settivad kiiremini.
Orgaaniline settimine.
Holland asub delta alal, mitmekilomeetrise savi- ja liivasetete kihi peal. Poorsed setted aga hakkavad aga uute kihtide alla mattudes kokku vajuma ja pealmine maapind langeb.
Deltamullad on väga viljakad . Üleujutustega kohale kantud muda ja orgaaniline aine. Näiteks matsalu lahe deltas kasvavad üle 4m kõrged kõrkjad. Suurveega ujutatakse üle üle 4km kaugused alad.
Deltad võivad tekkida ka kuiva kliimaga aladel maismaal, kus esinevad ajutised vooleveekogud.
Voolukanali areng – ülemjooksul tugev põhjaerosioon, tekivad kanjonilaadsed orud, alamjooksu poole läheb üle lammioruks.
Eestis ei esine hargjõgesid. Suvel on jõgi lai ja madal ... ...
Maateaduste alused I (6.okt)
Põhjavesi – maakoores gaasilises, vedelas või tahkes olekus olev vesi, mis võib esineda kas vaba ja tsirkuleeriva veena või molekulaarselt või keemiliselt seotud veena.
Kõik põhjaveeliigid on omavahel seotud ja võivad teatud tingimustel üle minna ühest liigist teise, moodustades dünaamilise kuid tasakaaluliselt ühtse süsteemi.
Põhjavees on 1,05% maa veest, samas kui jõgedes ja järvedes 0,009%.
Põhjavee päritolu
1)infiltratsiooniveed – põhjavesi mis moodustub pinnavee ja sademete infiltreerumisel.(enamus põhjaveest)
2)sedimentatsiooniveed – vesi mis on suletud setenditesse nende moodustumisel.
3)juveniilsed veed – põhjaveed, mis ei ole varem olnud hüdrosfääri osaks. Moodustuvad magmade ja moondekivimite dehüdratiseerumisel.
Infiltratsiooniline põhjavesi – sõltub suuresti sademete hulgast. Suurem osa sademetest imendub pinnasesse ja jõuab vabapinnalisse põhjavette, kus see alustab horisontaalset liikumist madalama relieefi või madalama rõhu suunas.
Kuivaperioodil saavad põhjaveetoitelised veekogud hoopis põhjavee toitjateks.
Kivimite veelised omadused – poorsus.
Poorsustegur – pooride mahu suhe pinnase kogumahtu (%). Veeläbilaskvus.
Avatud poorsus – nt liivakivi(50% poorsus). Vesi saab liikuda . Sobib nt kaevu kaevamiseks.
Suletud poorsus – nt savi(70% poorsus). Vesi ei saa liikuda.
Põhjaveele mõjuvad jõud.
-raskusjõud,
-molekulaarjõud(nt hõõrdejõud, mida pinnavee puhul ei pea arvestama. Vee molekulid võivad olla seotud ja ei ole enam liikuvad),
-kapillaarjõud(väikestes poorides, kergitab vett kõrgemale kui on põhjavee tase),
- osmoos .
Põhjavee liigid – vee seotuse järgi.
Põhjavee aeratsioonivöö – poorid on osaliselt veega täidetud
Põhjavee küllastusvöö – pooriruum on veega küllastunud. Algab horisontaalne liikumine.
Kui pinnases esineb kihte, kust vesi läbi ei pääse(veepide) võib sinna peale kuhjuda põhjavesi(ülavesi), mis sealt aeglaselt minema voolab. Ajutiselt (vihmade ajal) võib see sinna püsima jääda, kui vett juurde infiltreerub.
Maapinnalähedane põhjavesi võib vahetuda päevadega. Mida sügavamale, seda kauem aega kulub veevahetuseks. Aastaid, sadu aastaid, tuhandeid aastaid.
Alumised põhjaveekihid võivad olla jäänud vett mittejuhtivate kihtide vahele ja on rõhu all.
Arteesiabassein – tekib kui toiteala on kõrgemal kui väljavooluala.
Põhjavee keemiline koostis.
HCO3 - – Eestis 50-500 mg/l
Cl- - Eesti rannikuajal 100 mg/l, sisemaal alla selle
SO42- - Looduslikult alla 100 mg/l. Kõrgendatud sisaldus on reostuse näitaja (kui pole lähedal S-mineraale)
Ca2+ Mg2+ Na+ ja K+
Darcy seadus kirjeldab põhjavee liikumist.
Kaevu rajamisel põhjaveest sügavamale tasemele tekib kaevu ümbrusesse põhjavee alanenud tase, sest põhjavee asemele voolamine on aeglane.
Merede all on soolane põhjavesi. Kui rannikulähedasest kaevust palju vett pumbata, võib toimuda nii mageda põhjavee taseme alanemine, kui ka sügavamal ranniku alla ulatuva soolase põhjavee taseme kerkimine, mis toob kaevu soolast vett.
Eesti alade aluspõhi koosneb põhjast lõunasse kallutatuna eri vanusega kivimikihtudest. Osad kivimid on veepidemed, osad on vett läbilaskvad. Osades kohtades piisab üsna madalast puurkaevust, teistes kohtades on vaja väga sügavaid.
Põhjavesi liigub eestis lõunast põhja ehk „ülesmäge“ kuna Moskva basseinis infiltreeruv põhjavesi on meist kõrgemal ja tekitab põhjavees rõhu.
Suurte tarbimistega kohtades erineb suuri depressioonilehtreid ehk lagenud põhjaveega alasid neis kihtides kust seda palju pumbatud on.
Madal, paljutarbitav põhjavesi vahetub kiiresti ja on vastuvõtlik reostusele kiiresti.
Pandivere kõrgustik on kergitatud poorse pinnasega ala, mis toidab põhjaveega kõrgustiku nõlvadel olevaid alasid.
Põhjavette sattunud reostust on väga keeruline koristada ja ta reostab vee väga pikaks ajaks. Kerged naftatooted võivad jääda põhjavee kihi kohale „ ujuma “, mistõttu on seda mõnevõrra kergem koristada.
Hulga suurem probleem on lahustuvate ühenditega või veest raskemate ühenditega, mis vajuvad põhjavee alla.
Karst on vett läbilaskvate kivimite purustamine pinna- ning põhjavete poolt, mille tulemusena moodustuvad spetsiifilised pinnavormid .
Karsti moodustumise eelduseks on:
Karstuvad kivimid, tektoonilised lõhed/poorid.
Piisavalt sademeid(vett)
Paks aeratsioonivöö (seal toimub kivimite lahustamine kõige intensiivsemalt)
Pindmised(karstilehtrid, langatuslehtrid, kurisuud) ja süvakarstid. Karstikoopad.
Karstilehtrid tekivad tavaliselt ulatuslike struktuuridena. Ühele tektoonilisele lõhel koondunult nt.
Karstikoopad tekivad maaaluste jõgede vooluteedel.
Pinnases kaltsiumkarbonaadist küllastunud vesi tilkudes koobaste laest , tekivad settides stalagmiidid ja stalaktiidid.
Veepinnani jõudes muutub stalagmiit ümaraks vormiks(padi), jaotades settiva aine ühtlaselt laiali.
Eestis Tuhala karstikoopad, karstilehtrid, maa-alune jõgi, nõiakaev.
Maateaduste alused I (9.okt)
Maalibisemised ja varingud – kivimmassi allalibisemine nõlval raskusjõu mõjul. Looduslik varikalde nurk on 35-45’. Üldiselt, mida peenem aine, seda väiksem nurk.
Oluliseks parameetriks on niiskusrežiim. Mõjutab setete püsivust. Osaliselt küllastunud pooriruumides tekkivad kapillaarkiled, ning pindpinevus hoiab setet koos. Kõige väiksema nidususega on täiesti küllastunud pooriruumidega pinnas.
Nõlva pinnase pealmine kiht nihkub aegapidi allapoole. (puud kasvavad viltusena, kuna maapind on vahepeal nihkunud)
Kaks erinevat nihete süsteemi – pinnas kas nihkub kihtidena, või pööratakse segi ühtseks massiks.
Tavaliselt on üsna konkreetselt piiritletud nihkepind.
Kui pealmise pinnase all leidub vett läbilaskmatu kiht, võib suurte vihmadega pealmine kiht veest küllastuda ja muutuda väga voolavaks.
Näiteks kevadel, suurvee ajal kerkib jões veetase kõrgele, ja sellega kergitab ka kallaste küllastusvööndi. Peale veetaseme kiiret langust ei jõua aga põhjavesi pinnases sama kiiresti langeda ja küllastusvöönd on oma stabiilsest tasemest kõrgemal.
Nõlva varing toimub astmeliselt alates jõe kaldalt ülespoole näiteks mõne tunni jooksul.
Maavoolud. Mudavoolud koonduvad haruojadest üheks suureks peavooluks.
Nõrgad savipinnased. Savimineraalid settivad tavaliselt merevees ioonide juuresolekul karkass-struktuuriks. Senikaua on see struktuur püsiv, kuni pooriruumis on soolane vesi. Kui aga meretaseme muutus või maapinna kerkimine tõstab pinnase kõrgemale, uhutakse pinnasest vihmaveega soolad minema. See muudab savikarkassid väga tundlikuks mehhaanilisele mõjutusele. Hetke jooksul võib see savipinnas muutuda praktiliselt veeks , kui pooriruumi vesi lahustab savikristallid.
Soliflukatsioon – maalibisemine igikeltsaga kaetud alal. Igikeltsa pindmine kiht sulab suvel üles: aktiivkiht.
Settekivimid.
Setendid katavad umbes 75% maismaast, kuid moodustavad ainult 5% litosfäärist.
Settekivimid – geoloogilised kehad, mis on tekkinud rabenemise ja porsumise saaduste, vulkaaniliste produktide ja organismide jäänuste ladestumisel ning kivistumisel.
Sete – värskelt või hilises geoloogilises minevikus kuhjunud materjal, mis ei ole veel kivistunud.
Setend – mõiste, mis hõlmab kõiki settelisi moodustisi: nii setteid kui settekivimeid.
Settekivimite moodustumise 2 etappi.
Sedimentogenees e settimine – settekivimite lähteproduktide teke, erosioon, edasikanne ja ladestumine.
Diagenees e kivistumine – füüsikalis-keemilised protsessid (tihenemine, tsementeerumine, ümberkristalliseerumine), mille tulemusena ladestunud sete muutub kõvastunud settekivimiks.
Diagenees läheb rõhu ja temp kasvades üle metamorfismiks. (~150C savimineraalid asenduvad vilkudega).
Settekivimite klassifikatsioon .
1)Geneetiline klassifikatsioon – päritolu järgi. 2)Omaduste järgi.
Geneetiline.
Purdkivimid – murenemisel tekkinud.
Biogeensed ja kemogeensed.
Purdkivimid 86%, karbonaadid 14%, kemogeensed väga vähe.
Omaduste järgi.
Setteosakese suurus. Keemiline ja mineraalne koostis.
Terasuuruse klassifikatsioon.
Fii-skaala. Logaritmiline süsteem. Φ=-log2(dmm) d=osakese diameeter millimeetrites.
d>2mm, pruunsüsi -> kivisüsi -> antratsiit -> grafiit
Eestis ei ole kivisütt!
Mereliste vetikate moondumisel tekib kivisöe asemel nafta ja maagaas.
Põlevkivi pärineb vetikatest. Põlevkiviõli tootmine on analoogne looduses toimuva nafta tekkega.
Maateaduste alused I (16.okt)
Liustikud , glatsiaalgeoloogia.
Jääaeg on ebanormaalne nähtus maa ajaloos. Järsk langus 2 MAT. Enne seda oli jahenemine Juura- Kriidi ajastu vahel 200MAT (kuid ei esinenud ulatuslikke jääkilpe). Eelmised jääajaperioodid 300-400 MAT.
Liustike tüübid:
-Mäestikuliustikud. Piiritletud nn voolukanaliga. Saavad alguse suuremast tasapinnalisest piirkonnast, kus jää saab kuhjuda.
-Mandriliustikud. Valguvad laiali enda raskusest, mitte mööda nõlva. Jääkihi paksus umbes 3-4 km, sellest paksem kiht pole enam stabiilne. Soojematel temperatuuridel toimub valgumine kergemini. Liustiku kuhjumise tingimuseks on see, et talvel sajaks rohkem lund, kui suvel ära sulab. Jääaegadele on iseloomulikud mitte külmemad talved , vaid jahedamad suved .
Lumepiir (aastaringse lumikatte ala) ei sõltu mitte ainult laiuskraadist (ja temperatuurist) vaid ka sademete hulgast.
Liustike kujunemine. Lumehelves -> teralumi. Lume kuhjumisel üle 3-4m paksuseks hakkab tekkima teraline kokkusurutud firn. Firni edasisel kokkusurumisel tekib liustikujää, mis koosneb üskikutest ümberkristalliseerunud teradest.
Akumulatsiooniala piirdub lumepiiriga, kuid liustik ulatub nõlva pidi ka alla, sõltuvalt seal valitsevast kliimast.
Liustike pealetung ja taandumine. Liustik taandub siis, kui sulamine hakkab toimuma kiiremini, ja tagant ei jõua uus jää peale liikuda. Kui akumulatsioon ja ablatsioon on tasakaalus, püsib liustikupiir paigal. Sulamine ja pealetungimine on tasakaalus.
Liustike liikumine.
Liustikes esineb plastiline voolamine ja basaalne libisemine . Mandriliustikel tavaliselt ainult voolamine. Mäestikuliustikud võivad aga veekihil libiseda üsna kiiresti.
Plastiliselt hakkab voolama jää alles piisava rõhu all – alates 40-50m sügavusel. Sellest ülemine kiht on habras ja lõhenenud. Samuti on hõõrdumine voolukanaliga väga suur. Maksimaalne voolukiirus asub umbes põhjast 1/3 kaugusel.
Liustike voolamisel liiguvad üksikud jääkristallid üsna erinevates suundades, ning igaüks nihkub oma kõrval olevate kristallide suhtes vähe. Rõhu all tekib kristallide pindadele sulanud vee kile. Maksimaalselt võib rõhu all sulada 20-30% massist, rohkemaks ei jätku soojusenergiat.
Nn külmade liustike puhul( aluskiht suhteliselt külm) võib põhja külge külmudes ja edasi liikudes liustik rebida lahti tükke ka aluskivimist.
Liustike liikumist aastas saab mõõta üldiselt meetrites (nt ~100m/a), kuid võib esineda ka kiiremaid (nt gröönimaal 8-10km/a veekihil libisedes).
Nõlvadel liikudes esinevad liustikel risti- ja pikilõhed, kuna jää pole lõputult plastne.
Ristilõhed – liikumisel üle takistuste, või liikumise kiirenemisel.
Pikilõhed – liustikukeele välisserval. Osad tsoonid saavad kiiremini liikuda kui teised, ja liustik lõheneb mitmeteks keelteks . Samuti ka külgsurvel, mitme liustiku liitumisel.
Liustike kulutuslikud pinnavormid.
Liustiku kulutusvõime sõltub tema massist.
Orvandid/ tsirkusorud akumulatsioonialade all, kus liustik on edasi liikudes kulutanud ümara oru. Need võivad suurte liustike puhul ka liituda ja moodustada suuri süsteeme.
Jäänuahelik – Liustik kulutab liikumisel oma orgu U-kujuliseks, ning kahe liustikuoru kõrvutiasetsemisel võib nii moodustada väga teravatipuline UU ahelik .
Horn, jäänuksammas – igalt mäe küljelt on alla voolanud liustikud, mis on kulutanud mäe teravaks ja näivalt tahuliste külgedega.
Troog – U-kujuline org, mis on tekkinud liustiku voolamisel. Ka fjordid.
Rippuvad orud – suurele pealiustiku orule küljelt sisse liikunud väiksem org ei ole ennast nii sügavale kulutanud ja liitub peaoruga kõrgemalt. Tekib järsu servaga org.
Silekaljud – liustiku liikumisel lihvitakse kõvem aluskivim siledaks. Liustikupoolne, tõusev külg on sile, ja liustiku allavoolamise külg künkal on tugevasti purustatud. Pinna tõustes suureneb rõhuline ülessulamine, ja alla liikudes see väheneb, ning vesi külmub aluspinnase külge kinni.
Aja jooksul võib liustik kulutada väga ulatuslikult kaasas kantava kivimmaterjaliga aluspinnasesse sisse.
Maateaduste alused I (18.okt)
Liustikud on väga lühikese ajaga väga efektiivsed kulutajad. Kulutatud materjal peab ka settima.
Tüüpiline liustikusete on moreen – sorteerimata liustikusete, mis sisaldab osakesi savist , aleuriidist ja liivast kuni suurte rändkivide/rahnudeni. (tavaliselt sete sorteeritud) Liustiku viskoossus on väga suur, ja setete kandevõime samuti, puudub sorteerimise mehhanism.
Moreen on eestis valdav settetüüp.
Moreenitüübid : Põhimoreen ja ablatsioonimoreen.
Põhimoreen – moodustub ja ladestub liikuva liustiku basaalses kihis. Enamus settest ~10m põhjast, kuni 30% kivimmaterjali. Ülejääk settib välja.
Ablatsioonimoreen – sorteerimata sete, mis ladestub liustikust väljasulamise teel. Asub kõrgemal kui ~10m, ning koosneb mõnevõrra peenemast materjalist, savikam.
Mäestikuliustikel võib ka liustiku peale ladestuda külgedelt settematerjali. (Külje- ja keskmoreen). Liustikukeel võib ka pealtpoolt olla kaetud kiviprügiga.
Enamus settematerjali (95%) pärineb kuni 200-300km kauguselt . Kaugtranspordi osa väike.
Põhimoreeni valdav osa pärineb 30-50km kauguselt.
Liustike taganemisel tekkivad pinnavormid.
Moreentasendik – kergelt laugjas tasandik, moreenikiht pole paks.
Sulglohud – soostunud lohud tasandikul. Moodustub, kui morrenikhti jääb liustiku taganemisel jääplokk, mis sulab veel pikka aega ja jätab endast maha lohu .
Otsmoreen – moodustub paigas, kus liustik „seisab paigal“ pikemat aega, ning tagant kantakse pidevalt uut materjali juurde.
Voored – Asümmetrilise ehitusega kuhil, mis on liustiku liikumise suuna poolt järsu nõlvaga ja vastasküljelt lauge . Tekkemehhanism pole teada. Moodustuvad liustiku keskosas, paksusega ~1km, liikuvas jääs, mingil põhjusel toimuva kiire settimise käigus. Eestis väga palju ja suuri vooresid.
Liustike sulamisvete setted ja pinnavormid.
Jääjõgede(glatsifluviaalsed) setted – kruus, liiv.
Jääjärvede(glatsiliminilised) setted – liiv, aleuriit , savi.
Oosid – liivast ja kruusast seljandikud. Tekivad kitsas voolukanalis(jäätunnelis) kiiresti voolava(surve all oleva) vee puhul.
Sandur, liivatasandik – tekib liustiku sulamisel suurte kindlate voolukanalite puudumisel. Liiv settib ühtlase kihina liustikukeelest eespool olevale pinnale. Võib tekkida ka nn glatsifluviaalne delta.
Mõhnad – kuppelmõhn, lavamõhn, oosmõhn. Kui kiirel sulamisel laguneb liustiku servas jää suurteks jääplokkideks, hakkavad need väga aeglaselt sulama, ning nende vahedesse tekivad järved, kuhu kuhjub kogu settematerjal, mis jää lõplikul sulamisel jääb kuhjadena maha.
Viirsavi – tekib liustike sulamisvete settena aastaaegade vaheldumisel. Suvel sulab liustik kiiremini, ja vesi selle ees on pidevas liikumises, ning settib vaid liiv. Talvel liiva juurde ei kandu, ning seisvas vees hakkab settima savi.
Jääajad.
Päikesesüsteemi orbiit galaktikas (150Ma)
Maa orbiidid ekstsentrilisuse muutuse tsüklid (100ka)
Pöörlemistelje kaldenurk 21,5’-24,5’ (40ka)
Pretsessioon – pöörlemistelje tiirlemine (16ka)
Päikesekiirguse koguenergia muutub väga vähe, kuid muutub selle jaotus aastaaegade vahel, mis on jääaegade tekkel olulisem.
Jääajal rikastub ookeanivesi hapnik-18 isotoobiga(H2O koostises), mis on veidi raskem (hapnik-16 ladestub liustikes). Saab mõõta nii jää koostist kui ka süvameresetteid.
Jääaja tekkeks on tarvis ka polaaraladel mäestikulisi alasid, kuna merest ei saa liustik algust saada. Seega on oluline ka laamtektoonilised perioodid.
Oluline on kõige selle kombinatsioon.
Maateaduste alused I (20.okt)
Igikelts .
Ulatub Siberis suhteliselt madalate laiuskraadideni.
Ida-Siberis ja Kanadas puudus jääajal piisavalt sademeid, et moodustuks liustikud. Levis külm ja kuiv tundra . Liustikud toimisid aga heade isolaatoritena ja hoidsid maapinna suhteliselt soojas.
Siberis maksimaalselt 1km paksune igikelts. Selle põhjal saab arvutada, et Siberis pidi aasta keskmine temperatuur olema väga pika aja jooksul -30’C. (geotermiline gradient 30’C/km).
Polügonaalpinnas – maapind kaetud lõhede võrgustikuga, mis tekivad pinnakihi perioodilisel sulamisel ja külmumisel.
Pingo – settega kaetud jääküngas. Tekib järve kohale, mille all on tavaliselt osalt sulanud pinnas. Järve külmumisel hakkab külmuma nii järve pind, kui ka pinnas altpoolt, ning tekib surveline veekogum, mis hakkab pinnale imbuma, ning mille jäätumisel ja selle peale pinnase kuhjumisel tekib jääküngas.
Kõrb – ariidne piirkond. Sademeid alla 200-250 mm aastas, või aurumine ületab sademete hulga. Ööpäevaste temperatuuride suureamplituudiline kõikumine, tugevad ja püsivasuunalised tuuled.
Sademeid kõige vähem 10-30 laiuskraadidel. (õhumasside liikumisest põhjustatud)
Kõrbete tüübid:
-subtroopilised (10-30 laiuskraad, klimaatilistel põhjustel) Sahara ,
-sisekontinentaalsed (mäeahelike vahel, sademeid vähe, päikese intensiivsus suur) Karakum , Gobi.
-varjukõrbed (rannikupiirkonnas, kuid kõrgmäestikuplatoodel, vihmad sajavad mäenõlval maha, platool
vähe sademeid) Patagoonia, Great Basin ameerikas.
-rannikukõrbed (külmad hoovused jahutavad õhu maha, veeaur kondenseerub veepinna kohal, rannikule
jõuab vaid kuiv õhk) Atacama
-polaarkõrbed (sademeid vähe) Gröönimaa, Antarktika
Ei toimu keemilist porsumist (veepuudusel), levinud rabenemine ja oksüdatsioon. Rauasilikaatide termaalne lagunemisel ja oksüdeerumisel.
Kõrbevaap – kõva, tume rauamineraalide kiht kivitükkide pinnal.
Vesi kõrbes – talvel võib esineda paksu lumikatet, kevadel õitsevad taimed jne.
Ka tuuleerosioonil sõltub erosioon terade suurusest ja tuule kiirusest(nagu vooluvee korral).
Liivaterade põrkeliikumine, saltatsioon, toimub mõne meetri paksuses kihis, kõrgemal vaid hõljuv tolm.
Savisetteid tuul kaasa haarata ei suuda, aga lenduva liiva poolt abradeerides võib see ka toimuda.
Pinnavormid.
Deflatsioonilised katted – pika aja jooksul kantakse minema peen liiv, järele jääb pinnakihil vaid kiviklibu. Levinud püsivasuunaliste tuulte korral.
Tuuletahukad – püsivasuunaliste tuultega lenduva liiva poolt ära lihvitud kivipinnad .
Kiikkivid – kaks üksteise otsas olevat kivi, mida tuul liigutab, kuluvad kausjaks ja kiikuvaks kiviks.
Jardangid – liiva poolt kulutatud kivivormid.
Kuhjelised pinnavormid.
Vired/ luited – Mingi takistuse taha kuhjub vall- luide , takistuse kadumisel(kulumisel) kujuneb liivakuhjast luide. Pealmine nõlv 10-12’, tagumine nõlv 33-34’. Luited liiguvad erosiooni mõjul pidevalt edasi.
Luite kuju väljendab tasakaalu erosiooni ja settimise vahel.
Hobuseraua kujulised balhaanid – vähese settematerjali korral. Nende liitumisel – ristiluited.
Tähtluited – vahelduva tuule suuna korral.
Pikiluited – kiirete tuulte korral, vähese settematerjaliga.
Paraboolluited – haarad suunatud vastutuult. Tõusva pinnasege rannikutel.
Liivamered – luidete süsteemid.
Löss – nõrgalt sorteeritud, tolmjas, ümardamata terad ja killud , polümineraalne. Levivad suurte platoodena. Arvatavasti tekkinud liustike ees püsivasuunaliste kuivade tuultega. Liustiku taganemisel kuivatavad need tuuled maha jäänud liiva ja moreeni ja kannavad selle pikkade vahemaade taha edasi. Hiinas lössikihid üle saja meetri paksused. Samuti esiseb kihilisust, mis näitab jääaegade vaheldumist.
Maateaduste alused I (23.okt)
Materjal koridorist stendidelt!!
Eesti geoloogiline ehitus ja arengulugu .
1)kristalne aluskord (ei ole paljastunud, kõige lähemal maapinnal hiiumaal) keskmine sügavus 100-150 m, laskub põhja-lõuna suunas.
2)paleosoikumi settekivimid
3)pinnakate viimasest jääajast
Eesti asub ida-euroopa platvormi lõunanurgal (balti paleobassein).
Maakoore moodustumise ajal asus eesti saarkaare piirkonnas (nt jaapan) 1,9-1,8GaT.
Maakoor siis edela poolt kokku surutud. Jäljed ka kivimites ja struktuurides.
Gneiss (osaliselt migmatiseerunud).
1,65-1,54 GaT tekkinud rabakivi intrusiivid (viimane faas maakoore moodustumisel).
Kivimikihid on nõrgalt kallutatud lõuna suunas. 2-3m/km.
Kristallilisele aluspõhjale on settinud kihiliselt alates 600MAT setteid. Lubimuda , savi, liiv. Kõige vanemad on liiv ja savi, vahepeal lubimuda, ja siis jälle liiva- ja savisetted.
600MAT asus eesti ala umbes samal laiuskraadil lõunapoolkeral.
Liikumise käigus on aja jooksul muutunud nii setete iseloom, settimise ulatus ja piirkonnad eestis.
Umbes 380~30MAT puuduvad eesti aladel setted.
Eestis olnud viimase miljoni aastaga 3 jääaega, ja 3 vaheaega( preagu kolmas)
700-400kat elsteri jääaeg
siis u 70ka holsteini jäävaheaeg
350-130kat saale jääaeg
siis u 10ka eemi jäävaheaeg
120-10kat weicheli jääaeg(max 20kat)
Holotseeni jäävaheaeg.
90% setetest pärineb viimasest jääajast, varasemad minemapühitud, ümber settinud.
Maateaduste alused I (25.okt)
Eesti maavarad .
Maavara – maakoorest võetav mineraalne või orgaaniline aines, mida saab kasutada inimese majandustegevuses otseselt või kaudselt temast inimtegevuseks vajalikke aineid ja materjale tootes .
Maavara – aine, mille kaevandamine on majanduslikult kasulik ja mis seetõttu on ressursina arvel ning mis vastab etteantud nõuetele.
Vaid uuritud ja arvele võetud lasundid.
Maa-aines – kivim või setend, mida kasutatakse ja võidakse ka kaubastada, kuid mis koguse ja nõuete poolest ei vasta otseselt maavara kriteeriumile.
Põlevad maavarad:
Põlevkivi( kukersiit ), turvas
Ehitusmaterialid:
Lubjakivi, dolomiit , kristalne ehituskivi(graniit), liiv, kruus, savi
Maagid:
Rauamaak
Keemiatoore:
Lubjakivi, fosforiit
Muud:
Järvemuda, meremuda , järvelubi, turvas
Eesti põlevkivimaardla on tekkinud ühe vetikaliigi jäänustest. Esineb kihilisena, vahelduvana muude setetega (nt lubjakivi)
Lubjakivi – paiknevad kogu põhja-eestis vaid väga kitsas settekihis. Ülejäänud eesti lubjakivi pole väga hea ehituses kasutamiseks.
Dolomiit
Rabakivi intrusiivid
Kvaternaari setted: liiv, kruus. Paiknemine sõltub liustike taandumise dünaamikast. Kruus lõuna-eestis, liiv põhja-eestis.
Turvas – eesti soostumus on 22,3%, turbavarusid kokku 2,37mrd t.
Savi – esinevad kvaternaari viirsavi setted. Samuti ka devoni savi, mis on palju kvaliteesem, kuid mida täna ei kaevandata.
Meremuda – haapsalu, käina, kuressaare. Lihtsam kätte saada ja kasutda kui järvemuda.
23