Δημιουργία - εξέλιξη της Γης

Βασικές έννοιες Δημιουργία της Γης - Τεκτονικές πλάκες - Δημιουργία των πετρωμάτων - Γεωλογικός χρόνος

Η επιφάνεια της Γης παρουσιάζει μια μεγάλη ποικιλία μορφών αναγλύφου και πετρωμάτων. Αυτά δεν δημιουργήθηκαν στιγμιαία αλλά έχουν μια πολύ μακρόχρονη ιστορία που άρχισε από την εποχή που δημιουργήθηκε ο πρώτος στερεός φλοιός. Οι μεταβολές οφείλονται στην επίδραση τόσο ενδογενών όσο και εξωγενών δυνάμεων που δρουν συνεχώς στη Γη. Οι ενδογενείς και εξωγενείς δυνάμεις, που ελέγχονται από φυσικούς νόμους, κατά τη διάρκεια της ιστορίας της Γης, δεν είχαν συνεχώς την ίδια ένταση και διάρκεια και επίσης δεν είχαν την ίδια κατανομή στο χώρο και στο χρόνο. Οι μεταβολές στην ένταση, στο είδος και στην κατανομή των διεργασιών αποτυπώνονται στα πετρώματα και στη μορφή του αναγλύφου. Οι ενδογενείς και εξωγενείς δυνάμεις δρουν συνεχώς ανταγωνιστικά μεταξύ τους.

 

Η θεωρία τις μετατόπισης των ηπείρων.

Μέχρι τον 18ο αιώνα η γεωλογική έρευνα περιοριζόταν σε περιγραφές και παρατηρήσεις πετρωμάτων σε διάφορες θέσεις χωρίς καμιά προσπάθεια συσχετισμού των παρατηρήσεων. Στα τέλη του 18ου αιώνα ο Smith, άγγλος επόπτης τεχνικών έργων, παρατήρησε ότι κάθε στρωματογραφικό επίπεδο περιείχε συγκεκριμένα απολιθώματα με ευδιάκριτη αλληλουχία. Οι στρωματογραφικές παρατηρήσεις με τη διαδοχή των απολιθωμάτων απέδειξαν τη διαδοχική εξέλιξη των στρωμάτων.
Στη συνέχεια ο σχεδιασμός γεωλογικών χαρτών και τομών απεικόνισαν ένα περίεργο ταίριασμα των ακτών της Νότιας Αμερικής με την Αφρική. Στις αρχές του 20ου αιώνα (1915) ο Wegener, ένας Γερμανός μετεωρολόγος, εντυπωσιάστηκε από αυτή την ομοιότητα των ακτών και διατύπωσε τη θεωρία του, ότι οι σημερινές ήπειροι ήταν κάποτε ενωμένες και αποτελούσαν μια μεγάλη ήπειρο την Παγγαία. Η Παγγαία, σύμφωνα με τον Wegener, κατά τη διάρκεια του Μεσοζωικού άρχισε να κόβεται και οι ήπειροι άρχισαν να μετακινούνται στις σημερινές τους θέσεις. Είχε επίσης αποδείξεις και για τη μετακίνηση των πόλων περιστροφής της Γης. Σήμερα δεχόμαστε ότι συμβαίνουν και τα δύο, δηλ. και μετακίνηση των ηπείρων και σχετική μετακίνηση του φλοιού ως προς τους πόλους.
Το 1967 μια νέα θεωρία ήρθε να προστεθεί στις προηγούμενες, αυτή των McKenzie και Parker και ανεξάρτητα προς αυτούς των Morgan και Le Pichon, η θεωρία των τεκτονικών πλακών, η οποία υιοθέτησε προηγούμενες ιδέες, όπως αυτές για την ηπειρωτική διάρρηξη και την επέκταση του ωκεάνιου πυθμένα. Η γήινη επιφάνεια διαχωρίζεται στις ακόλουθες έξι μεγάλες πλάκες, με τάφρους, ωκεάνιες ράχες, ρήγματα και παλιές και νέες πτυχωσιγενείς οροσειρές:

1) Την Ανταρκτική και τον ωκεάνιο πυθμένα που την περιβάλλει,
2) Τη βόρειο και νότιο Αμερική μαζί με τον πυθμένα του δυτικού Ατλαντικού ωκεανού,
3) Την Ινδία με την Αυστραλία και τη Νέα Ζηλανδία,
4) Την Ευρασία με τον περιβάλλοντα ωκεάνιο πυθμένα
5) Την Αφρική μαζί με τον πυθμένα του ανατολικού Ατλαντικού ωκεανού.

Έχουν αναγνωριστεί μερικές ακόμη μικρότερες πλάκες στις ειρηνικές ακτές της Αμερικής, στην Καραϊβική, στην περιοχή των Φιλιππίνων και στη Μεσογειακή ζώνη έως την Αραβία.

 

Η λιθόσφαιρα της Γης αποτελείται από επτά μεγάλες πλάκες (Αφρικανική, Ευρασιατική, Ινδο-Αυστραλιανή, Ανταρκτική, πλάκα του Ειρηνικού, Βορειο-Αμερικανική, Νοτιο-Αμερικανική). Υπάρχουν όμως και αρκετές μικρότερες. Οι πλάκες κινούνται προς διαφορετικές διευθύνσεις. Τα βέλη δείχνουν την κίνησή τους (πηγή: http://www.oasp.gr/node/203).

 

 

Κινήσεις και όρια των λιθοσφαιρικών πλακών

Διακρίνονται οι ακόλουθοι διαφορετικοί τύποι ορίων των λιθοσφαιρικών πλακών

1) Όπου δυο λιθοσφαιρικές πλάκες απομακρύνονται η μια από την άλλη, όπως σε μια μεσοωκεάνια ράχη, δημιουργείται νέα λιθόσφαιρα. Τα όρια αυτά λέγονται όρια απόκλισης ή απομάκρυνσης και προσαύξησης των λιθοσφαιρικών πλακών.

 

Δημιουργία μεσοωκεάνιας ράχης σε περιοχή απόκλισης των λιθοσφαιρικών πλακών και άνοδος θερμού υλικού (μάγματος). Η οριζόντια κίνηση των πλακών συμβαίνει κατά μήκος ενός ρήγματος μετασχηματισμού (πηγή: http://www.oasp.gr/node/203).

  

ΟΡΟΓΕΝΕΣΗ  Με τον όρο ορογένεση χαρακτηρίζουμε τις διεργασίες, κατά τις οποίες δημιουργείται μια οροσειρά. Οι διεργασίες αυτές γίνονται σε καθορισμένες ασθενείς, μεγάλης κινητικότητας ζώνες της γης, τις ορογενετικές ζώνες και οι οροσειρές που θα προκύψουν ονομάζονται ορογενετικές ή πτυχωσιγενείς οροσειρές ή ορογενή. Οι ορογενετικές κινήσεις σε αντίθεση με τις ηπειρογενετικές είναι κυρίως οριζόντιες και οι τεκτονικές δομές που θα προκύψουν, αποτελούν μη αντιστρεπτά φαινόμενα. Έχουμε δηλαδή στην περίπτωση της ορογένεσης μη αντιστρεπτή παραμόρφωση. Τέλος οι νέες τεκτονικές δομές που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της ορογένεσης επηρεάζουν και επηρεάζονται από τις ήδη προϋπάρχουσες τεκτονικές δομές. Εκτός από τη δημιουργία των τεκτονικών δομών στη διάρκεια μιας ορογένεσης παρατηρείται και έντονος μαγματισμός, μεταμόρφωση προϋπαρχόντων πετρωμάτων, καθώς και συνορογενετική ιζηματογένεση. Η ορογένεση συνδέεται λειτουργικά και γενετικά με την ηπειρογένεση ως έκφραση γεωλογικών διεργασιών του μανδύα. Ως ηπειρογένεση χαρακτηρίζεται η κινηματική διεργασία, κατά την οποία δημιουργούνται μεγάλης έκτασης κατακόρυφες κινήσεις του φλοιού της γης, με αποτέλεσμα τη δημιουργία αναθολώσεων και βυθίσεων. Τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της ηπειρογενετικής παραμόρφωσης του φλοιού, συνοψίζονται στις παρακάτω τέσσερεις κατηγορίες: α) Οι ηπειρογενετικές κινήσεις είναι αργές, αλλά μακράς διάρκειας β) Οι κινήσεις των τεμαχών του φλοιού είναι κατακόρυφες, σε αντίθεση με τις κινήσεις, κατά το στάδιο της ορογένεσης, όπου έχουμε κυρίως οριζόντιες κινήσεις γ) Οι τεκτονικές δομές του φλοιού που προϋπήρχαν πριν την ενέργεια των ηπειρογενετικών κινήσεων παραμένουν αναλλοίωτες δ) Οι ηπειρογενετικές μεγαδομές που σχηματίζονται είναι αυτόνομες, δεν επηρεάζονται δηλ. από προϋπάρχουσες τεκτονικές δομές. Χαρακτηριστικό παράδειγμα ηπειρογενετικών κινήσεων αποτελεί σήμερα, η ανοδική κατακόρυφη κίνηση της Σκανδιναβικής χερσονήσου (για πιο αναλυτικές πληροφορίες: http://www.geo.auth.gr/courses/ggg/ggg537y/ch3.htm)

2) Όπου δυο πλάκες κινούνται η μια προς την άλλη και συγκρούονται, είναι τα όρια σύγκλισης. Στα όρια σύγκλισης αυτών των λιθοσφαιρικών πλακών δημιουργείται ωκεάνια τάφρος. Ανάλογα με το είδος των λιθοσφαιρικών πλακών που συγκρούονται δημιουργούνται τα ακόλουθα:

Α) Όταν οι δυο λιθοσφαιρικές πλάκες που συγκλίνουν είναι ωκεάνιας σύστασης, τότε μια από τις δύο κάμπτεται και καταβυθίζεται και κάτω από την άλλη και καταστρέφεται.

Β) Όταν η μια λιθοσφαιρική πλάκα είναι ωκεάνιας και η άλλη ηπειρωτικής σύστασης, τότε η πρώτη ως βαρύτερη, καταβυθίζεται κάτω από την ηπειρωτική λιθοσφαιρική πλάκα και καταστρέφεται.

Γ) Όταν δύο πλάκες ηπειρωτικής σύστασης συγκρούονται δεν καταβυθίζεται καμιά, αλλά πτυχώνονται και δημιουργούν ορογένεση. Σύγκρουση δύο ηπειρωτικών λιθοσφαιρικών πλακών έχουμε π.χ. στα Ιμαλάια.

Μια χαρακτηριστική μορφή που αναπτύσσεται στα περιθωριακά τμήματα του ηπειρωτικού φλοιού, αποτελεί το νησιώτικο τόξο, το οποίο βρίσκεται στενά συνδεδεμένο όμως με το ηπειρωτικό σύστημα διάρρηξης. Αυτό παρουσιάζει συνήθως τοξοειδή ανάπτυξη και αποτελείται από δυο συγκεντρικά μέρη. Το εξωτερικό λέγεται ιζηματογενές τόξο και αποτελείται από ιζηματογενή νησιά ή από ορογενή. Το εξωτερικό αυτό μέρος δεν εμφανίζεται σε όλα τα νησιώτικα τόξα. Το εσωτερικό μέρος λέγεται ηφαιστειακό τόξο και αποτελείται από σειρά ηφαιστειογενών νησιών, που αποτελούνται κυρίως από βασικής έως ανδεσιτικής συστάσεως ηφαιστειακά πετρώματα. Στο εξωτερικό μέρος του νησιώτικου τόξου, αναπτύσσονται ωκεάνια τάφρος, καθώς και το ηπειρωτικό σύστημα διάρρηξης, ενώ στο εσωτερικό υπάρχει θαλάσσια λεκάνη, μικρού σχετικά βάθους, που ονομάζεται περιθωριακή θάλασσα. Παραδείγματα τέτοιων νησιώτικων τόξων, αποτελούν τα νησιά της Ιαπωνίας και τα νησιά του Αρχιπελάγους της Ινδονησίας. Αλλά και η Ελληνική χερσόνησος παρουσιάζει τις βασικές ιδιότητες νησιώτικου τόξου, στο οποίο τα ηφαιστειογενή νησιά θήρα, Μήλος, Νίσυρος κλπ συνιστούν ένα τυπικό ηφαιστειακό τόξο. 

Δημιουργία τόξου που αποτελείται από ωκεάνια τάφρο, ηφαιστειακό - νησιωτικό τόξο και οπισθοτάφρο σε περιοχή υποβύθισης μιας ωκεάνιας λιθοσφαιρικής πλάκας κάτω από την άλλη (πηγή: http://www.oasp.gr/node/203).

 

Το ελληνικό νησιωτικό τόξο.

  

3) Οι λιθοσφαιρικές πλάκες κινούνται παράλληλα μεταξύ τους προς αντίθετες κατευθύνσεις. Τα όρια αυτά καλούνται συντηρητικά περιθώρια και αποτελούν τα όρια των ρηγμάτων μετασχηματισμού, που δημιουργούνται εξαιτίας της παράλληλης μετατόπισης των λιθοσφαιρικών πλακών.

 

Σχηματική αναπαράσταση της θεωρίας των τεκτονικών ή λιθοσφαιρικών πλακών.

 

 

Η ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΠΕΤΡΩΜΑΤΩΝ

 

Ο όρος πέτρωμα (rock) χρησιμοποιείται στις γεωλογικές επιστήμες για να περιγράψει κάθε φυσικό σχηματισμό του φλοιού της γης ανεξάρτητα από την σκληρότητα ή την συνεκτικότητά του.

  

Ο τρόπος γένεσης των πετρωμάτων αποτελεί το καλύτερο κριτήριο για τη συστηματική κατάταξη των πετρωμάτων. Έτσι, μπορούν να διακριθούν 3 βασικές κατηγορίες:

 

• Μαγματικά ή Πυριγενή

Πετρώματα, τα οποία δημιουργούνται μετά από τη στερεοποίηση του μάγματος στο εσωτερικό του φλοιού ή πάνω στην επιφάνεια της Γης. Ανάλογα με τις συνθήκες κρυστάλλωσης του μάγματος διακρίνονται σε πλουτώνια (κρυστάλλωση σε μεγάλο βάθος στο εσωτερικό της γης), σε ηφαιστειακά (κρυστάλλωση στην επιφάνεια ή πολύ κοντά στην επιφάνεια της γης) και φλεβικά (κρυστάλλωση σε μικρό βάθος).

 

Σχηματισμός μαγματικών πετρωμάτων.

 

 

• Ιζηματογενή

Πετρώματα τα οποία σχηματίζονται από υλικό το οποίο προκύπτει από την καταστροφή άλλων πετρωμάτων στην επιφάνεια της γης (μαγματογενή, ιζηματογενή, ή μεταμορφωμένα). Χαρακτηρίζονται από τη στρώση των υλικών τους σε διαδοχικά επίπεδα και τα απολιθώματα, τα οποία βρίσκονται μόνο μέσα σε ιζήματα. Ανάλογα της προέλευσής τους διακρίνονται σε υλικά που προκύπτουν από τη μηχανική αποσάθρωση (μηχανικά ή κλαστικά) ή τη χημική αποσάθρωση (χημικά) του μητρικού πετρώματος, είτε από τα υπολείμματα διαφόρων οργανισμών όπως κελύφη, σκελετούς, κ.α. (βιογενή).

  

 

Σχηματισμός ιζηματογενών πετρωμάτων.

 

 

• Μεταμορφωμένα:

 

Προέρχονται από ιστολογική, ορυκτολογική ή/και χημική μεταβολή προϋπαρχόντων πετρωμάτων, πυριγενών, ιζηματογενών ή ακόμα και μεταμορφωμένων, σε συνθήκες διαφορετικές από αυτές που επικρατούν στην επιφάνεια της γης, παραμένοντας όλως συνεχώς σε στερεή κατάσταση.

 

Μεταμόρφωση επαφής	Περιοχική μεταμόρφωση

 

 

Τα πετρώματα στη λιθόσφαιρα και στην επιφάνεια της γης δεν παραμένουν στατικά αλλά μεταβάλλονται συνεχώς. Όλα τα πετρώματα διαβρώνονται και σχηματίζουν ιζήματα, τα οποία όταν συμπαγοποιούνται μετατρέπονται σε ιζηματογενή πετρώματα. Με την έκθεση σε αυξημένες πιέσεις και θερμοκρασίες, στα υπάρχοντα πετρώματα δημιουργούνται νέα ορυκτά ή ανακρυσταλλώνονται τα παλιά και σχηματίζονται τα μεταμορφωμένα πετρώματα. Τα μεταμορφωμένα πετρώματα του ηπειρωτικού φλοιού ή τα πετρώματα του μανδύα μπορεί να καταστούν τόσο θερμά ώστε να τηκτούν μερικώς και να σχηματίσουν μάγμα, το οποίο τελικά στερεοποιείται δημιουργώντας τα πυριγενή πετρώματα.

 

 

Ο κύκλος των πετρωμάτων.

 

ΓΕΩΧΡΟΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑΓεωχρονολογική κλίμακα (πηγή:http://upsection.blogspot.gr/2012_05_01_archive.html)

 
Η ηλικία της Γης είναι περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά τα παλιότερα πετρώματα έχουν ηλικία περίπου 3,96 δισεκατομμύρια χρόνια. Για τη χρονολόγηση των πετρωμάτων, των διαφόρων σχηματισμών και των γεωλογικών γεγονότων οι γεωλόγοι έχουν δημιουργήσει μια γεωχρονολογική κλίμακα που υποδιαιρείται σε αιώνες, περιόδους και εποχές. Κάθε υποδιαίρεση έχει μια ορισμένη χρονική διάρκεια και αντιστοιχεί σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα της γεωλογικής ιστορίας. Η ονομασία των διαφόρων περιόδων δίνεται από το όνομα της περιοχής, στην οποία πρωτομελετήθηκαν οι σχηματισμοί. Π.χ. Ιουρασική περίοδος πήρε το όνομα από την οροσειρά Jura, που βρίσκεται στα σύνορα Γαλλίας-Ελβετίας.

Για τα αρχαιότερα πετρώματα της Γης ηλικίας από 3,96-3,8 δισεκ. χρόνια πριν από σήμερα, δεν υπάρχει γεωλογική μαρτυρία. Το χρονικό αυτό διάστημα ονομάστηκε μεγααιώνας Hadean. H πρώτη μαρτυρία για ζωή χρονολογήθηκε σε 3,77 δισεκ χρόνια. Από την εποχή αυτή έως τα 600 εκ. χρόνια διαπιστώθηκαν πρωτόγονοι οργανισμοί και οι αιώνες αυτοί ονομάστηκαν Αρχαϊκός και Προτεροζωικός στους οποίους έχει διαπιστωθεί ύπαρξη ζωής. Οι τρεις αυτοί Μεγααιώνες χαρακτηρίζονται και ως Προκάμβριο, που περιλαμβάνει το χρονικό διάστημα το παλιότερο των 570 εκατομμυρίων χρόνων και ακολουθεί ο Φανεροζωικός αιώνας. Μικρότερες χρονικές υποδιαιρέσεις αποτελούν οι Αιώνες, οι Περίοδοι και οι Εποχές. Η διάρκεια των χρονικών υποδιαιρέσεων διαφέρει σημαντικά μεταξύ τους.

 

 

 

Πηγές:

http://www.metal.ntua.gr/uploads/3605/Biblio__Tektonikis.pdf
http://www.oasp.gr/node/203
http://www.geo.auth.gr/courses/ggg/ggg537y/ch3.htm