1. SYSTEM NAUK O ZIEMI 1.1. Nauki geografii fizycznej
1.2. Nauki geologiczne
1.3. Nauki geofizyczne
1.4. Nauki geodezyjne
1.5. Nauki geochemiczne 2. NARODZINY WSZECHŚWIATA Powszechnie uważa się, że wszechświat powstał w wyniku Wielkiego Wybuchu (Big-Bang). Zgodnie z modelem Big-Bangu, cała energia i materia wszechświata były pierwotnie skoncentrowane w pojedynczym niezwykle gorącym i bardzo skondensowanym „bycie”, o rozmiarach znacznie mniejszych od atomu. Około 13.5 mld lat temu nastąpiła jego nagła eksplozja, a wszechświat zaczął się gwałtownie rozszerzać i ochładzać. Po upływie 1 sekundy temperatura wszechświata wynosiła ok. 10 mld K (ok. 1000 razy więcej od temperatury wnętrza Słońca). W tym czasie wszechświat składał się głównie z trwałych cząstek elementarnych, światła i innych rodzajów promieniowania. Te cząstki elementarne, takie jak protony i elektrony, miały jeszcze zbyt dużo energii, aby móc łączyć się w atomy. Po upływie 100 sekund temperatura obniżyła się do 1 mld K (do temperatury panującej w środku obecnie najgorętszych gwiazd). Wszechświat jest na tyle już zimny, że mogą się tworzyć jądra atomów wodoru, deuteru, helu i litu. Po ochłodzeniu się wszechświata do kilku tysięcy stopni K, elektrony i jądra zaczęły się łączyć, tworząc atomy, a silne oddziaływania pomiędzy promieniowaniem i materią zanikły. W tym czasie zaczęły grawitacyjne tworzyć się niewielkie niejednorodności w rozprzestrzenianiu materii. Gęstsze, chłodniejsze miejsca grawitacyjnie przyciągały dodatkową materię, co jeszcze bardziej zwiększało ich gęstość. Po upływie 300 000 lat jest już wyraźnie widoczna przestrzenna zmienność temperatury, odzwierciedlająca skupienie masy we wszechświecie. Zmienność gęstości masy była jeszcze bardzo niewielka. Po upływie ok. 1 mld lat grawitacja sprawia, że materia zaczyna się skupiać w takie struktury, jakie istnieją we wszechświecie obecnie. Tworzą się pierwsze gwiazdy, a wokół nich w wielu miejscach pierwsze układy planetarne. W gwiazdach powstają pierwiastki cięższe od litu. We wnętrzu gwiazd, w miarę ich starzenia, wodór ulega stałej zamianie w hel, a z kolei z helu w wyniku reakcji syntezy tworzą się cięższe pierwiastki (beryl, węgiel, azot i tlen). W większych gwiazdach, gdzie panują bardzo wysokie temperatury dochodzi do reakcji termojądrowych, w wyniku których zachodzi synteza pierwiastków lekkich w cięższe (przykładowo tak powstaje żelazo). W dalszym ciągu grawitacja powoduje różnicowanie się wszechświata. Powstają galaktyki (układy gwiazd i materii międzygwiazdowej). Tworzą się różne rodzaje galaktyk jeżeli chodzi o kształty. Najbardziej typowe to galaktyki o kształtach spiralnych. Planeta Ziemia znajduje się w galaktyce Drogi Mlecznej, która ma budowę spiralną. Zbudowana jest z 200 mld gwiazd. Posiada kształt silnie spłaszczonego dysku o grubości 16 000 lat świetlnych oraz średnicę o długości 100 000 lat świetlnych. Rok świetlny to odległość mierzona przez światło w ciągu jednego roku. 5.5. Era paleoproterozoiczna (2.5 – 1.8 mld lat temu) - W tym czasie zostaje zapoczątkowany cykliczny proces powstawania superkontynentów. Na Ziemi powstało kolejne zlodowacenie datowane na 2.5-2.3 mld lat temu (tillity Afryki Południowej i Kanady). Tworzy się atmosfera oksygeniczna (tlenowa-zawartość tlenu do ok. 15%) umożliwiająca rozwój życia na szerszą skalę. W dalszym ciągu rozwijają się organizmy fotosyntetyzujące (bakterie i sinice). Pojawiają się organizmy jednokomórkowe Eucaryota. 5.6. Era mezoproterozoiczna (1.8 – 1.2 mld lat temu) - W tym czasie powstaje mega kontynent Laurencja (Ameryka Północna z Grenlandią, Antarktyda, Australia i Syberia). Dochodzi do kolizji Laurencji z Baltiką, Ameryką Południową i Dekanem. Występuje Grenvillski cykl orogeniczny. Scalanie superkontynentu Rodinia. Oprócz skał krystalicznych i metamorficznych zaczynają tworzyć się skały osadowe. Żyją i rozwijają się organizmy Eucaryota. 5.7. Era neoproterozoiczna (1.2 mld – 600 mln lat temu) - W dalszym ciągu oprócz skał krystalicznych i metamorficznych tworzą się skały osadowe. Ok. 900 mln lat temu powstaje superkontynent Rodinia z występującymi tam pasmami orogenicznymi grenwilskimi. Skład atmosfery Ziemi jest coraz bardziej podobny do obecnego. Ok. 750 mln lat temu rozpada się superkontynent Rodinia. Występuje maksymalny rozwój stromatolitow. Pojawiają się pierwsze glony – zielenice i brunatnice. W środowisku wód morskich żyją już organizmy wielokomórkowe (700 mln lat temu). Występują 2 zlodowacenia na Ziemi, Pierwsze zlodowacenie datowane w przedziale 900 – 700 mln lat temu (tyllity Afryki środkowej i południowej oraz Australii) i drugie w przedziale 670 - 650 mln lat temu (tyllity Platformy Wschodnioeuropejskiej, Afryki środkowej i południowej, Australii i Chin). 5.8. Era paleozoiczna (600 – 251 mln lat temu) - Era ta rozpoczyna się ogromnym rozwojem organizmów, które posiadają już twarde części ciała (muszle i pancerze). Era paleozoiczna dzieli się na 6 okresów geologicznych: KAMBR – W tym czasie następuje pogłębienie Oceanu Światowego (przeważają transgresje morskie) po rozpadzie superkontynentu Rodinii ok.750 mln lat temu. Bujnie rozwija się życie organiczne w morzach. Formami przewodnimi dla tego okresu są trylobity (grupa stawonogów). Rozpad superkontynentu powoduje powstanie kilku bloków kontynentalnych (Laurencja, Baltica, Syberia, Gondwana), które ulegają przemieszczeniom. ORDOWIK – W dalszym ciągu bujnie rozwija się życie organiczne w morzach. Na Ziemi przeważają transgresje morskie. Rozwijają się procesy osadotwórcze – tworzą się w dalszym ciągu skały osadowe pochodzenia morskiego. . W tym okresie w wodzie morskiej po raz pierwszy pojawiają się kręgowce (bezszczękowce i ryby pancerne) Formami przewodnimi są trylobity i łodziki (grupa głowonogów). SYLUR – W dalszym ciągu na Ziemi przeważają transgresje morskie. Występuje dalszy rozwój organizmów morskich. Formami przewodnimi są graptolity (grupa strunowców). Po raz pierwszy rośliny (psylofity) i zwierzęta (stawonogi) wychodzą na ląd. Roślinność psylofitowa porasta obszary przybrzeżne. DEWON (417 – 354 mln lat)- Nazwa tego okresu wywodzi się od nazwy hrabstwa w Anglii. Na Ziemi oprócz transgresji występują regresje morskie związane z ostatecznym formowaniem się pasm górskich orogenezy kaledońskiej (przebiegała od kambru do połowy dewonu). Tworzą się w tym czasie Góry Skandynawskie, Góry Kaledońskie (Północna Szkocja), Grampiany (Szkocja), G.Kambryjskie (Walia), G.Wschodniogrenlandzie, Appalachy (część północno-wschodnia), pasma górskie Spitzbergenu, Ziemi Północnej i Półwyspu Tajmyr, a także w południowej części Platformy Syberyjskiej G.Sajany, Ałtaj i północny Tienszan. W Australii zalicza się tutaj G.Flindersa i pasma górskie Tasmanii. Lądy podnoszą się w wyniku nasilenia procesów górotwórczych. Rozwijają się ryby. Po raz pierwszy pojawiają się amonity, pająki, owady, czworonogi i prymitywne płazy oraz pierwsze lasy. Na lądzie oprócz psylofitów zaczynają się rozwijać rośliny zarodnikowe (skrzypy, widłaki i paprocie). Formami przewodnimi są korale czteropromienne, ramienionogi i amonity. KARBON (354 – 290 mln lat) - Nazwa okresu pochodzi od łacińskiego określenia węgla. Na Ziemi przeważają regresje morskie. W środowisku morskim rozwijają się gąbki, koralowce, ślimaki, amonity (goniatyty), małże, ryby chrzęstne i promieniopłetwe oraz liliowce. Na lądzie występuje bujny rozwój roślin zarodnikowych (drzewiaste skrzypy, widłaki, paprocie, łuskodrzewy (lepidodendrony ) i sagowce. Ponadto rozwijają się płazy, i owady. Po raz pierwszy pojawiają się drzewa iglaste, belemnity, prymitywne gady, owady uskrzydlone, olbrzymie ważki i gady ssakokształtne. Występowało zlodowacenie Gondwany. PALEOGEN (65 – 24 mln lat) - W tym czasie przeważają transgresje morskie. W dalszym ciągu tworzą się skały osadowe pochodzenia morskiego. W środowisku morskim rozwijają się koralowce sześciopromienne i ośmiopromienne, ślimaki, małże, owady, rozgwiazdy, jeżowce, ryby. Na lądach rozwijają się w dalszym ciągu ssaki (na początku bardzo duże formy), ptaki, a w świecie roślin drzewa iglaste i drzewa liściaste (dwuliścienne i jednoliścienne). Formami przewodnimi są małże, ślimaki i otwornice. Formami przewodnimi są ślimaki, małże i otwornice. Następuje rozdzielenie Australii od Antarktydy – rozrasta się Ocean Indyjski. Później Ameryka Półn. oddziela się od Europy i zaczyna się poszerzać północny Atlantyk. Pod koniec tego okresu Dekan uderza o Azję i powstają Himalaje. Ostatecznie formują się Alpidy (Alpy, Karpaty, Kaukaz, G.Dynarskie, Pireneje, Apeniny, Andy). Paleogen dzieli się na epoki geologiczne:
NEOGEN (24 mln lat – dzisiaj) - W tym czasie dominują regresje morskie. Nadal rozwijają się organizmy morskie. Na lądach w epoce miocenu i pliocenu dalej rozwijają się olbrzymie zwierzęta kopytne. W świecie roślinnym dominują drzewa iglaste i liściaste. W epoce pliocenu pojawia się praczłowiek. W dalszym ciągu wykazują ogromny rozwój ssaki i ptaki. W epoce plejstocenu występuje 8 zlodowaceń półkuli północnej. W epoce holocenu po zaniku zlodowacenia Wisły tworzy się Morze Bałtyckie (11.5 tys. lat temu). Formami przewodnimi są ślimaki i małże. Bloki kontynentalne odsuwają się od siebie i zmierzają do obecnego położenia. Neogen dzieli się na epoki geologiczne: *Miocen *Pliocen *Plejstocen *Holocen Holocen dzieli się na następujące piętra geologiczne (okresy klimatyczne):
Historia geologiczna Morza Bałtyckiego:
Morze Mya (2500 – do dzisiaj) małż Mya arenaria |
3. POWSTANIE UKŁADU SŁONECZNEGO Uważa się, że Układ Słoneczny powstał 9 mld lat po Wielkim Wybuchu z zapadnięcia się pojedynczego, obracającego się obłoku międzygwiazdowego gazu i pyłu, zawierającego materię powstałą we wnętrzu starych gwiazd. Obłok ten zwany mgławicą pojawił się 4.5 mld lat temu. Fala uderzeniowa spowodowana wybuchem pobliskiej gwiazdy lub supernowej wprawiła obłok w rotację, a to z kolei doprowadziło do jego skurczenia wskutek przyciągania grawitacyjnego. Gdy mgławica zapadła się, wzrosła prędkość rotacji, a także zwiększyła się ilość energii grawitacyjnej. Wzrosła również temperatura. Obłok przyjął kształt dysku. W środku dysku powstała gwiazda Słońce. Samorzutne reakcje termojądrowe sprawiały, że Słońce pozostawało gorące, a zewnętrzne części dysku ochładzały się. W częściach zewnętrznych, cząsteczki gazu i pyłu zderzały się, łączyły i wchodziły w reakcje chemiczne. Cząsteczki te dzięki ciągłemu łączeniu się powiększały się i wskutek działania sił grawitacyjnych przyciągały inne. Tak powstały pierwsze zaczątki planet. Po upływie kilku milionów lat dokoła Słońca krążyło 8 planet. Cztery planety wewnętrzne są bogate w metale i materiał skalny, podczas gdy cztery planety zewnętrzne zaliczają się do zimnych olbrzymów, na których przeważa zamarznięta woda, amoniak i metan. 4. POWSTANIE ZIEMI Na samym początku Ziemia była zbudowana z krzemu, tlenków żelaza i magnezu oraz niewielkiej ilości innych pierwiastków. Ziemia powstała z zimnej materii międzygwiazdowej, a dopiero później wzrastała jej temperatura. Ziemię bombardowały różnej wielkości meteoryty, a część energii podczas uderzeń zamieniała się w ciepło. Ziemia zwiększała swoją masę, wzrastała temperatura wnętrza planety. Atomy pierwiastków promieniotwórczych (uranu i toru) zaczęły się rozpadać powodując dalszy wzrost temperatury. Po upływie kilkuset milionów lat istnienia Ziemi, wysoka temperatura w jej wnętrzu powodowała topnienie żelaza i niklu. Pierwiastki te po stopnieniu przemieszczały się ku wnętrzu Ziemi, a lżejsze składniki rozprzestrzeniały się ku górze, gdzie na powierzchni ulegały stygnięciu i krzepnięciu. Takie procesy topnienia, stygnięcia i krzepnięcia zachodziły wielokrotnie, aż doprowadziły do utworzenia twardej skorupy ziemskiej. Powstała w ten sposób Ziemia o budowie warstwowej. 5. HISTORIA GEOLOGICZNA ZIEMI 5.1. Era eoarchaiczna ( 4.1 – 3.6 mld lat temu) - Jest najmniej poznaną erą geologiczną Ziemi. Należy ją wiązać z początkami bytu planetarnego Ziemi. W tym czasie występuje dyferencjacja magmy i odgazowanie gorącego, chemicznie aktywnego wnętrza Ziemi. Tworzy się pierwotna atmosfera Ziemi, która składa się z pary wodnej, wodoru, chlorowodoru, tlenku węgla, dwutlenku węgla i azotu. Cały wolny tlen łączył się z metalami występującymi w skorupie ziemskiej. Gdy atmosfera ulega ochłodzeniu skrapla się para wodna i tworzą się pierwsze baseny oceaniczne w zagłębieniach skorupy ziemskiej (tworzy się na Ziemi hydrosfera). W tym czasie tworzą się bardzo liczne kry litosferyczne, które wykazują bardzo dużą ruchliwość (dochodzi do bardzo częstych kolizji. W drugiej połowie ery żyją już bakterie beztlenowe (ślady życia organicznego znalezione w skałach Grenlandii, datowane na 3.8 mld lat). 5.2. Era paleoarchaiczna (3.6 – 3.2 mld lat temu) - W tym czasie zaczynają się rozwijać prymitywne organizmy morskie Prokaryota (np. bakterie beztlenowe i sinice. które wydzielają tlen do wody morskiej. Świadczą o tym najstarsze skamieniałości – stromatolity znalezione w Australii i Afryce Południowej (datowane na 3.5 mld lat). W dalszym ciągu dochodzi do częstych kolizji kier litosferycznych, które nie posiadają jeszcze zbyt dużej grubości. Atmosfera jest ciągle redukcyjna (brakuje w niej tlenu). 5.3. Era mezoarchaiczna (3.2 – 2.8 mld lat temu) - W tym czasie dochodzi do dalszego zderzania ale i łączenia się kier litosferycznych w większe i grubsze płyty. Tworzą się pierwsze zalążki cokołów kontynentalnych (kratonów: Kanady, Baltiki, Syberii, Grenlandii, Afryki, Australii, Chin, Ameryki Południowej i Antarktydy) zbudowanych ze skał krystalicznych i metamorficznych. Występowało najstarsze zlodowacenie Ziemi (tyllity z SW Australii datowane na 3.0 mld lat). Żyją makrokolonie sinic fotosyntetyzujących (coraz więcej tlenu w wodzie morskiej). 5.4. Era neoarchaiczna (2.8 – 2.5 mld lat temu) - Występuje dalsze ochłodzenie protolitosfery. Ostatecznie formują się sztywne elementy kontynentów (kratony), które nie podlegają już dalszemu fałdowaniu (stabilizacja orogeniczna). W środowisku morskim żyją i rozwijają się bakterie produkujące tlen. Zwiększa się objętość hydrosfery. Kratony przemieszczają się względem siebie. Powstają i zanikają baseny oceaniczne oraz tworzą się łańcuchy górskie, które nie zachowały się. PERM (290 – 251 mln lat) - Nazwa okresu pochodzi od miejscowości Perm położonego na Uralu. W pierwszej części tego okresu dominują regresje morskie, wywołane nasileniem procesów górotwórczych, które ostateczne przebiegają aż do dolnego triasu. Przebiegają procesy górotwórcze orogenezy waryscyjskiej (hercyńskiej), które trwają od połowy dewonu do dolnego triasu. W ten sposób powstają łańcuchy górskie zwane hercynidami (G.Harz, Rudawy, Schwarzwald, Wogezy, Ardeny, G.Nadreńskie, Masyw Centralny, G.Kantabryjskie, G.Iberyjskie, G.Kastylijskie, G.Ural, Południowy Ałtaj, Południowy Tienszan, Appalachy (część południowo-zachodnia), Wielkie Góry Wododziałowe (część północno-wschodnia, a w Polsce północna część G. Świętokrzyskich i północno-zachodnia część Sudetów). W drugiej części zaczynają dominować transgresje morskie. W morzach rozwijają się ryby, gąbki, amonity, małże, ślimaki, ramienionogi, koralowce. Na lądzie rozwijają się płazy tarczogłowe, owady i gady ssakokształtne. Po raz pierwszy pojawiają się chrząszcze, gady naczelne, drzewa miłorzębowe oraz ryby dwudyszne. Pod koniec tego okresu występuje masowe wymieranie organizmów (wymarło 90% gatunków zwierząt). Występowało zlodowacenie Gondwany. Formami przewodnimi są amonity i ramienionogi. Pod koniec okresu tworzy się drugi superkontynent Pangea. 2.9. Era mezozoiczna (251 – 65 mln lat temu) - Era mezozoiczna rozpoczyna się stopniowym rozpadem superkontynentu Pangei. Zaczyna powstawać Ocean Atlantycki. Następuje dalszy rozwój świata zwierząt i roślin. W dalszym ciągu tworzą się grube pokłady skał osadowych, głównie pochodzenia morskiego. Można tutaj wymienić następujące okresy geologiczne: TRIAS (251 – 206 mln lat) - Nazwa okresu pochodzi od trójdzielności osadów formowanych w Europie Zachodniej. Na początku tego okresu przeważają regresje morskie związane z nasileniem ruchów górotwórczych. W drugiej połowie przeważają transgresje morskie. W morzach rozwijają się amonity, belemnity, koralowce, małże, ramieninogi, ślimaki i ichtiozaury (gady morskie). Na lądach rozwijają się dinozaury, płazy, ssaki, owady, a z roślin dalszemu rozwojowi podlegają rośliny nagonasienne i drzewa iglaste. Po raz pierwszy pojawiają się koralowce sześciopromienne, ryby kostnoszkieletowe, płazy bezogonowe, żółwie, dinozaury, krokodyle, ichtiozaury, plezjozaury i ssaki . JURA (206 -142 mln lat) - Nazwa tego okresu wywodzi się od G.Jura w Szwajcarii. W tym czasie przeważają transgresje morskie. Występuje pogłębienie Oceanu Światowego. W morzach rozwijają się belemnity, amonity, ślimaki, małże, jeżowce, ryby kostnoszkieletowe, żółwie, plezjozaury i ichtiozaury. Na lądach rozwijają się dinozaury, płazy, ptaki, pterozaury i ssaki, a w wśród roślin drzewa nagonasienne, drzewa iglaste, sagowce. Po raz pierwszy pojawiają się kałamarnice, ptaki, gady latające pterosaury i ssaki wyższe. Występuje duży rozwój płazów i gadów. Dalej rozwijają się ssaki i po raz pierwszy pojawiają się ptaki. Pojawiają się po raz pierwszy rośliny okrytonasienne. Formami przewodnimi są amonity i belemnity. W drugiej połowie trasu i w jurze zachodziły starsze fazy orogenezy alpejskiej, faza kimeryjska. Powstały łańcuchy górskie zwane mezozoidami (G.Wierchojanaskie, G.Czukockie, G.Kołymskie, wschodni Kunlun, góry Półw.Indochinskiego, Kordyliery). Formami przewodnimi są amonity i belemnity. Następuje oddzielenie Gondwany od lądu północnego i tworzy się Ocean Tetydy. Nieco później zaczyna się rozwijać północny Atlantyk. KREDA (142 – 65 mln lat) - Nazwa okresu pochodzi od często spotykanych skał kredy piszącej. W pierwszej połowie przeważają transgresje morskie, a w drugiej połowie regresje. W środowisku morskim rozwijają się gąbki krzemionkowe, amonity, belemnity, małże jeżowce, ryby kostnoszkieletowe, ryby trzonopłetwe i plezjozaury. Na lądach rozwijają się dinozaury, pterozaury, ptaki i ssaki. W świecie roślinnym dominują drzewa nagonasienne, iglaste i pojawiają się rośliny okrytozalążkowe. Po raz pierwszy pojawiają się ośmiornice, torbacze, łożyskowce i rośliny okrytozalążkowe (rośliny kwiatowe). Formami przewodnimi są małże, ślimaki i otwornice. W tym czasie rozpada się ląd południowy Gondwana, Afryka, Ameryka Południowa i Antarktyda zaczynają się od siebie oddalać. Rozrasta się południowy Atlantyk. Pod koniec kredy rozpoczyna się główna faza orogenezy alpejskiej. Formami przewodnimi są amonity, belemnity, małże, ślimaki i otwornice. Rozkład lądów i mórz w kredzie - Pod koniec kredy dochodzi do wielkiej katastrofy Ziemi z powodu uderzenia w nią dużego meteorytu (o średnicy 10 km). Z tego powodu występuje masowe wymieranie organizmów, w tym dinozaurów. 2.10. Era kenozoiczna (65 mln lat temu do dzisiaj) - W pierwsze połowie ery przeważają transgresje morskie. W drugiej połowie dominują regresje morskie związane z nasileniem orogenezy alpejskiej. Pod koniec drugiej połowy ery zaczynają się duże wahania klimatyczne, gdzie podczas ochłodzenia klimatu dochodzi do ośmiu zlodowaceń półkuli północnej. Era kenozoiczna dzieli się na okresy: |
|---|