Najgłębsze wiercenia geologiczne sięgają 12‑13 km. Promień naszej planety ma średnio 6371 km, co oznacza, że przewiercono do tej pory mniej niż 0,2% drogi do środka Ziemi i pozostało jeszcze ponad 99,8%. Pomimo tego i tak dużo wiemy o wewnętrznej budowie naszego globu.
R1b758FoNZl6n
Ilustracja przedstawiająca kulę ziemską na czarnym tle. Wody oznaczono kolorem granatowym, powyżej warstwa chmur, lądy oznaczono kolorem brązowym. Ilustracja przedstawia wycięty duży fragment kuli. W środku znajduje się świecące na biało jądro wewnętrzne. Otacza je pomarańczowa warstwa będąca jądrem zewnętrznym. Następnie znajduje się warstwa w kolorze czerwonym stanowiąca płaszcz dolny. Wymienione do tej pory warstwy stanowią około dziewięćdziesięciu procent objętości kuli. Jądro zewnętrzne i płaszcz dolny są podobnej grubości; jądro wewnętrzne jest od nich o połowę mniejsze. Dalej leży płaszcz górny, który oznaczono kolorem ciemnoczerwonym. Zewnętrza warstwa jest bardzo cienka, ma kolor czerwono‑brązowy – jest to skorupa ziemska.
Na wewnętrzną budowę Ziemi składa się kilka różniących się od siebie pod względem fizycznym i chemicznym warstw
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
z jakich sfer składa się Ziemia;
co to jest litosfera.
Twoje cele
opiszesz metody badania wnętrza Ziemi;
odczytasz schemat budowy Ziemi;
rozróżnisz niektóre skały i minerały;
określisz znaczenie surowców mineralnych.
isEA1ZsWMc_d5e261
1. Skąd czerpiemy wiedzę o budowie Ziemi?
Trudno dokładnie opisać budowę wnętrza Ziemi i kształtujące ją procesy. Zajmuje się tym nauka zwana geologiągeologiageologią. Wiercenia, zwłaszcza te najgłębsze, dają nam mnóstwo informacji, ale tylko o budowie górnej części skorupy ziemskiejskorupa ziemskaskorupy ziemskiej. Pozwalają wydobyć skały i zbadać je oraz zmierzyć ciśnienie i temperaturę panujące poniżej powierzchni ziemi. Niemało wiadomości dostarczają też głębinowe kopalnie i naturalne odkrywki skał. Jednak ze względu na szybko rosnące ciśnienie i temperaturę trudno wykonać znacznie głębsze odwierty i szyby kopalniane. Do zbadania głębiej leżących skał i jeszcze głębszych warstw Ziemi nie wystarczą jednak tradycyjne metody geologiczne. Dyscypliną, która do badania Ziemi wykorzystuje metody stosowane w fizyce, jest geofizykageofizykageofizyka. Najwięcej danych geofizycy uzyskują na podstawie analizy przebiegu fal sejsmicznychfale sejsmicznefal sejsmicznych powstających w wyniku naturalnych wstrząsów wywołanych trzęsieniami ziemi, a czasem specjalnie (w celach badawczych) przeprowadzanych wybuchów lub stosowania maszyn wytwarzających silne wibracje.
Fale sejsmiczne, przechodząc przez skały o różnej gęstości i innych właściwościach fizycznych, mogą zwalniać, przyspieszać, odbijać się, załamywać lub nawet zanikać. Analiza tych zmian pozwala wnioskować o strukturze wnętrza Ziemi. Na podstawie badań udało się stwierdzić, że nasza planeta najprawdopodobniej jest zbudowana z kilku warstw o odmiennym składzie chemicznym i różnych właściwościach fizycznych.
Wraz z głębokością wzrasta temperatura i ciśnienie. W górnych warstwach skorupy ziemskiej wraz ze wzrostem głębokości o 33 m temperatura wzrasta o 1°C, co określa się mianem stopnia geotermicznegostopień geotermicznystopnia geotermicznego. Podana tu wartość jest średnia i w zależności od budowy geologicznej temperatura może miejscami rosnąć znacznie szybciej lub wolniej.
Ważnych informacji o budowie Ziemi dostarczają także badania wieku względnego i bezwzględnego skał.
Pomiary i badania sejsmiczne
R1OtJUgaKnyzp
Ilustracja przedstawia kulę ziemską. Lądy zielone, wody niebieskie. Około jedna czwarta kuli została wycięta. Wewnątrz widać czerwone jądro, a nad nim warstwę pomarańczową, powyżej warstwę żółtą, a na samej górze cienką warstwę skorupy ziemskiej w kolorze szaro‑brązowym. Z lewej strony w samym rogu wycinka na powierzchni Ziemi – czarnym punktem zaznaczono ognisko trzęsienia ziemi. W kierunku środka planety promieniście odchodzi od ogniska trzęsienia pięć czarnych linii, które w schematyczny sposób przedstawiają rozchodzenie się fal sejsmicznych. Dodatkowo umieszczono na nich strzałki wskazujące na kierunek rozchodzenia się fal. Fale wychodząc z jednego punktu, początkowo rozchodzą się obok siebie w podobny sposób, wszystkie mają kształt łuku biegnącego na północ planety. Trzy pierwsze linie przechodzą jedynie przez żółtą warstwę, ich tor nie jest zaburzony, kończą się na północnej stronie planety. Dwie pozostałe linie położone poniżej poprzednich, początkowo rozchodzą się razem z nimi w żółtej warstwie, jednak po zetknięciu się z warstwą pomarańczową ulegają załamaniu i zmieniają swój bieg. Dalej rozchodzą się po łukowatym kształcie, jednak ich kierunek nieco zmienia się z północnego na północny wschód. Podobnie dzieje się, gdy fale wychodzą z pomarańczowej warstwy i trafiają na warstwę żółtą, przez co ostatecznie trafiają do miejsca znacznie oddalonego od poprzednich fal.
Badania sejsmiczne. Silne trzęsienia Ziemi generują fale sejsmiczne. Ich odczyt w różnych miejscach na powierzchni ziemi oraz analiza pozwalają na określenie, z jakich warstw zbudowane jest wnętrze naszej planety.
Źródło: Olga Mikos, Addicted04 (http://commons.wikimedia.org), Vanessa Ezekowitz (http://commons.wikimedia.org), domena publiczna.
RUmqkqga3pKlS
Ilustracja przedstawia w schematyczny sposób wywoływanie i badanie sztucznie wytworzonych fal sejsmicznych. Pozioma linia biegnąca przez środek ilustracji jest poziomem gruntu. Poniżej zobrazowano kolejno pięć różnych warstw skalnych Ziemi. Pierwsza ma kolor brązowy, kolejna czerwony, trzecia jest w kolorze pomarańczowym, czwarta żółtym, a piąta bladozielonym. Warstwy są pofalowane, granice między nimi oznaczono białymi liniami. Na powierzchni gruntu (na pierwszej warstwie) stoją dwa pojazdy. Na ilustracji w uproszczony sposób są przedstawione ich kontury, mają kolor niebieski. Po lewej stronie znajduje się pojazd o dużych kołach, posiadający na środku duże urządzenie dotykające ziemi, które służy do wywoływania fal sejsmicznych. Przypomina nieco młot pneumatyczny. Napis nad samochodem „W określonych miejscach specjalistyczne pojazdy wzbudzają fale”. Od miejsca, w którym jego poziome zakończenie umieszczone na pionowym drążku styka się z powierzchnią ziemi, rozchodzą się fale. Przedstawione są za pomocą rozchodzących się w głąb podłoża żółtych kresek. Fale w momencie trafiania na granice kolejnych warstw załamują się. Na ilustracji ich tor zmienia się, ulegają odbiciu i kierują się do góry na prawo. W miejscu, gdzie odbite fale dochodzą do powierzchni ziemi, na ilustracji znajdują się cztery wbite w ziemię czujniki. Wyglądem przypominają szpikulce z dołożoną obudową w miejscu rękojeści. Napis nad czujnikami „Odbite fale sejsmiczne wracają na powierzchnię Ziemi i odczytywane są przez czujniki – geofony”. Wszystkie połączone są przewodem do aparatury rejestrującej, która umieszczona jest w samochodzie ciężarowym. Samochód posiada nad przestrzenią załadunkową zainstalowane dwie wysokie anteny. Napis nad samochodem „Z czujników pojedyncze sygnały przekazywane są przez kable do aparatury rejestrującej, gdzie obraz jest łączony i powstaje przekrój terenu”.
Pomiary sejsmiczne. Do poznania warstw skalnych Ziemi położonych stosunkowo płytko (kilka do kilkunastu kilometrów) stosuje się badanie sztucznie wytworzonych fal sejsmicznych.
Źródło: Dariusz Adryan, tylko do użytku edukacyjnego na zpe.gov.pl.
Polecenie 1
W dostępnych źródłach wyszukaj informacje o silnych trzęsieniach Ziemi. Dowiedz się również, w jakiej odległości od obszaru objętego trzęsieniem Ziemi możliwe było zarejestrowanie wówczas fal sejsmicznych.
R9c2CdwIgcvNR
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Najsilniejsze trzęsienia Ziemi w historii osiągały magnitudę powyżej 9,0 w skali Richtera.
Najsilniejsze trzęsienia Ziemi w historii miały miejsce w południowym Chile, na południowej Alasce (USA), na północnej Sumatrze (Indonezja) oraz na wschodnim wybrzeżu Honsiu (Japonia). Podczas trzęsienia ziemi w Chile fale sejsmiczne rozchodziły się na odległość nawet 10 tys. km.
Ważne!
W naukach o Ziemi stosuje się zasadę aktualizmu geologicznego. Według jej założeń czynniki oraz procesy chemiczne i fizyczne wpływające na skorupę ziemską w przeszłości były takie same lub w znaczącym stopniu zbliżone do występujących obecnie, co pozwala na podstawie współczesnych obserwacji określać przebieg dawnych procesów geologicznych.
isEA1ZsWMc_d5e312
2. Warstwy tworzące Ziemię
W wyniku badań geologicznych stwierdzono, że nasza planeta składa się z następujących warstw (licząc od powierzchni):
skorupa ziemskaskorupa ziemskaskorupa ziemska – najbardziej zróżnicowana warstwa o grubości od kilku kilometrów pod oceanami do kilkudziesięciu kilometrów w obrębie kontynentów. Skorupa kontynentalna zbudowana jest z grubej warstwy granitów i innych głębinowych skał magmowych przykrytych skałami osadowymi i zalega na cienkiej warstwie bazaltów. Skorupa oceaniczna to głównie bazalty przykrywane stopniowo skałami osadowymi. Skorupę ziemską od niżej położonych warstw Ziemi oddziela powierzchnia, na której wyraźnie zmienia się przebieg fal sejsmicznych; jest ona nazywana powierzchnią nieciągłościpowierzchnia nieciągłościpowierzchnią nieciągłości Moho (od nazwiska chorwackiego geofizyka A. MohorovičićaAndrija MohorovičićA. Mohorovičića);
płaszcz ziemskipłaszcz ziemskipłaszcz ziemski – warstwa poniżej skorupy ziemskiej o grubości 2,8‑2,9 tys. km i temperaturze wzrastającej stopniowo do 4,5‑5 tys. stopni Celsjusza. Skały najwyższej części płaszcza są sztywne, ale głębiej przechodzą w stan półpłynny. Płaszcz zwykle dzielony jest na stykający się ze skorupą płaszcz zewnętrzny (górny) oraz położone niżej warstwy płaszcza wewnętrznego (dolnego);
jądro Ziemijądro Ziemijądro Ziemi – poniżej dolnej granicy płaszcza, czyli od głębokości 2,9 tys. km aż do środka naszej planety znajdują się warstwy nazywane jądrem Ziemi, którego promień wynosi ok. 3,5 tys. km, a temperatura sięga 6 tys. stopni Celsjusza. Na skutek bardzo wysokiego ciśnienia wewnętrzna część jądra (nazywana jądrem wewnętrznym) jest ciałem stałym, skrystalizowanym. Pozostała część (tzw. jądro zewnętrzne) jest prawdopodobnie w stanie ciekłym; kolejne warstwy od sąsiednich oddzielają powierzchnie nieciągłości.
Skorupa ziemska wraz ze sztywną (skalną) górną częścią płaszcza tworzy litosferęlitosferalitosferę. Ma ona grubość od kilku km pod grzbietami śródoceanicznymi do ok. 120 km pod lądami i dzieli się na olbrzymie bloki zwane płytami litosferypłyty litosferypłytami litosfery.
R6ngtwE4ovZCD
Ilustracja przedstawiająca kulę ziemską na czarnym tle. Wody w kolorze granatowym, powyżej warstwa chmur, lądy w kolorze brązowym. Ilustracja przestawia wycięty duży fragment kuli. W środku widać kilka warstw, z których się składa. Od każdej z warstw poprowadzona jest linia wraz z opisem – nazwą warstwy, jej zakresem i w niektórych przypadkach z temperaturą panującą we wnętrzu. W środku znajduje się świecące na biało jądro wewnętrzne. Opis „Jądro wewnętrzne stałe (5100 - 6370 kilometrów), 5800 do 6000 stopni Celsjusza”. Otacza je pomarańczowa warstwa będąca jądrem zewnętrznym. Podpis „Jądro zewnętrzne płynne (2900 - 5100 kilometrów), 4500 - 5800 stopni Celsjusza”. Następnie znajduje się warstwa w kolorze czerwonym stanowiąca płaszcz dolny. Podpis „Płaszcz dolny. (400 - 2900 kilometrów), 2000 - 4500 stopni Celsjusza”. Dalej leży płaszcz górny, który oznaczono kolorem ciemnoczerwonym. Podpis „Płaszcz górny (35 - 400 kilometrów)”. Zewnętrza warstwa jest bardzo cienka, ma kolor czerwono‑brązowy – jest to skorupa ziemska. Podpis „Skorupa ziemska (0 - 35 kilometrów)”. Dodatkowo na kuli białymi liniami zaznaczono zasięg litosfery. Obejmuje ona skorupę ziemską i sięga mniej więcej do połowy płaszcza górnego leżącego poniżej. Podpis „Litosfera (skorupa ziemska i wierzchnia, sztywna część płaszcza górnego)".
Budowa wnętrza Ziemi. Poszczególne warstwy Ziemi i temperatura w nich panująca
Źródło: Kelvinsong (http://commons.wikimedia.org), edycja: Krzysztof Jaworski, domena publiczna.
Polecenie 2
Przeanalizuj schemat budowy wnętrza Ziemi i oceń, do jakiej głębokości istnieją warunki sprzyjające istotom żywym.
R9c2CdwIgcvNR
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Wyszukaj informacji na temat badań wnętrza Ziemi czynionych w celu znalezienia żywych mikroorganizmów.
Warunki sprzyjające istotom żywym istnieją tylko do pewnej głębokości skorupy ziemskiej. Na przykład w Kanadzie w 2019 roku naukowcy znaleźli żywe mikroorganizmy 2,5 km pod powierzchnią Ziemi.
Polecenie 2
Opisz, do jakiej głębokości wnętrza Ziemi istnieją warunki sprzyjające istotom żywym.
R1MNRh5lrEZ2h
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar sp. z o. o., licencja CC BY-SA 3.0.
Wyszukaj informacji na temat badań wnętrza Ziemi czynionych w celu znalezienia żywych mikroorganizmów.
Warunki sprzyjające istotom żywym istnieją tylko do pewnej głębokości skorupy ziemskiej. Na przykład w Kanadzie w 2019 roku naukowcy znaleźli żywe mikroorganizmy 2,5 km pod powierzchnią Ziemi.
Ciekawostka
Średnica jądra Ziemi jest większa od średnicy Merkurego, a nawet Marsa!
Ważne!
W trakcie przesuwania się do wnętrza Ziemi wraz ze zwiększającą się głębokością rośnie ciśnienie. Oczywiście nie mamy możliwości go zmierzyć, ale ocenia się, że na głębokości ok. 1,8‑2,2 tys. km ciśnienie może być już prawie milion razy większe niż ciśnienie atmosferyczne, a w samym środku nawet 3,5‑4 mln razy większe.
R1MtVPSZXuDEu
Na ilustracji narysowano wykres. Zaznaczono wzrost temperatury i ciśnienia wraz z głębokością we wnętrzu Ziemi. Z lewej strony jest pionowa podziałka z głębokością wyrażoną w kilometrach od zera na górze wykresu do sześciu tysięcy trzystu siedemdziesięciu kilometrów na dole wykresu. Podziałka co tysiąc. Na dole wykresu jest czerwona pozioma podziałka z temperaturą wyrażoną w stopniach Celsjusza. Prezentuje wartości co tysiąc jednostek, od zera do sześciu tysięcy stopni. Dodatkowo umieszczono pod nią kolejną, tym razem niebieską podziałkę z wartościami ciśnienia. Są wyrażone co sto jednostek, od zera do czterystu gigapaskali. Korowymi pasami oznaczono poszczególne warstwy Ziemi. Na samej górze wykresu znajduje się skorupa ziemska (oznaczona szarym kolorem, do około trzydziestu pięciu kilometrów).
Następnie jest płaszcz górny (oznaczony jasnobrązowym kolorem, od trzydziestu pięciu do czterystu kilometrów). Kolejną warstwą jest oznaczony na zielono płaszcz dolny, rozciągający się od czterechsetnego do dwa tysiące dziewięćsetnego kilometra. Czwarta warstwa to jądro zewnętrzne, na wykresie oznaczone na żółto. Mieści się w przedziale od dwóch tysięcy dziewięciuset do pięciu tysięcy stu kilometrów. Ostatnią warstwą jest jądro wewnętrzne. Zostało oznaczone na pomarańczowo, rozciąga się w przedziale od pięciu tysięcy stu do sześciu tysięcy trzystu siedemdziesięciu kilometrów. Na wykresie temperaturę przedstawiono za pomocą czerwonej linii. Temperatura cały czas rośnie, osiągając punkt sześciu tysięcy stopni Celsjusza na końcu jądra wewnętrznego. Linia oznaczająca temperaturę ma na wykresie wypukły kształt, rozciąga się dość równomiernie na całej długości łagodnym łukiem. Przykładowe wartości temperatur to: na styku skorupy ziemskiej i płaszcza górnego – około tysiąc stopni, pomiędzy płaszczem górnym a płaszczem dolnym – około dwóch tysięcy stu stopni, pomiędzy płaszczem dolnym a jądrem zewnętrznym – cztery tysiące sześćset stopni, pomiędzy jądrem zewnętrznym a jądrem wewnętrznym – pięć tysięcy siedemset pięćdziesiąt stopni, na końcu jądra wewnętrznego – sześć tysięcy stopni Celsjusza.
Za pomocą niebieskiej linii przedstawiono zmieniające się wartości ciśnienia. Najszybciej rośnie na odcinku od zera do około tysiąca dziewięciuset kilometrów, gdzie przybiera wartość około pięćdziesięciu gigapaskali. Następnie wartości nadal rosną, jednak zachodzi to wolniej. Od tysiąc dziewięćsetnego kilometra linia prezentująca ciśnienie zmniejsza swoje nachylenie i biegnie prosto, aż do samego końca jądra Ziemi, gdzie styka się z linią temperatury. Osiągane wartości to sto gigapaskali na dwa tysiące sześćsetnym kilometrze, dwieście gigapaskali na około trzy tysiące dziewięćsetnym kilometrze, trzysta gigapaskali tuż po przekroczeniu pięciu tysięcy kilometrów i czterysta gigapaskali na głębokości liczącej sześć tysięcy trzysta siedemdziesiąt kilometrów.
Zmiany ciśnienia i temperatury wraz ze zwiększającą się głębokością we wnętrzu Ziemi. Ciśnienie i temperatura we wnętrzu Ziemi zmieniają się wraz z głębokością. 1GPa = 10 000 000 hPa, dla porównania przeciętnie ciśnienie atmosferyczne wynosi ok. 1000 hPa.
Źródło: Olga Mikos, licencja: CC BY-SA 3.0.
isEA1ZsWMc_d5e372
Rozdział dla zainteresowanych
3. Minerały i skały skorupy ziemskiej
Najmniejsze naturalne, niepodzielne składniki skorupy ziemskiej, utworzone w wyniku naturalnych procesów geologicznych nazwane zostały minerałamiminerałminerałami. Każdy z nich ma charakterystyczne właściwości fizyczne i chemiczne. Większość minerałów posiada także specyficzną budowę krystaliczną. Znanych jest ponad 3 tys. minerałów. Najliczniej w litosferze występują: plagioklazy, ortoklazy, pirokseny i amfibole, kwarc, magnetyt, mika oraz kalcyt.
Minerały skorupy ziemskiej
Rk0FH1FDABNAW
Na zdjęciu minerał. Jest to labradoryt. Ma kształt równego prostokątnego kamienia. Jest przekrojony, widać jego wnętrze. Na zewnątrz brązowy, matowy, szorstki, nie posiada połysku, jest chropowaty.
Wewnątrz szklisty. Z lewej strony ciemnoniebieski, z prawej strony jaśniejszy (w kolorze zielono‑niebieskim). Kolory głębokie, nasycone. Widać spękania, podłużne czarne cienkie kreski. Wnętrze minerału mieni się, sprawia wrażenie podświetlonego.
Minerały skałotwórcze Labradoryt – minerał z grupy plagioklazów
Źródło: UCL Mathematical and Physical Sciences, Mary Hinkley (http://commons.wikimedia.org), domena publiczna.
R1TjHGS2O22o9
Na zdjęciu minerał. Kolor jasnobrązowy. Jest to ortoklaz. Tworzy kryształy w kształcie słupków, jego bryła jest dość zwarta. Krawędzie lekko wygładzone, nie posiadają ostrych zakończeń. Ścianki dość gładkie, gdzieniegdzie pokryte niewielkimi spękaniami.
Na zdjęciu minerał. To diopsyd. Kryształy znajdujące się w centralnej części zdjęcia są podłużne, o pokroju słupkowym. Mają gładkie, nieostre krawędzie. Odznaczają się półprzezroczystością, są bezbarwne lub przybierają gdzieniegdzie kolor kremowy. Ich ścianki są połyskliwe, odbijają światło, lekko się mieniąc. Na ich powierzchni widoczna delikatnie chropowata struktura. Pierwszy plan zdjęcia zajmują kryształy o znacznie mniejszych rozmiarach. Są małe, drobne, nieregularne, kanciaste, o kształcie zbliżonym do kuli, a niekiedy sześcianu. Mają kolor ciemnoczerwony, czerwony lub jasnopomarańczowy, w zależności od kąta padania światła. Posiadają nieco bardziej zarysowane krawędzie, każdy kryształ ma ich dużą liczbę. Ich boki odbijają światło, kiedy promienie padają pod odpowiednim kątem, przybierają białą barwę.
Minerały skałotwórcze Diopsyd – minerał z grupy piroksenów
Na zdjęciu minerał. Jest to tremolit. Składa się z dużej ilości drobnych kryształów o igiełkowym lub włoskowatym kształcie. Ma szarą barwę. Jego bryła jest dość zwarta. Odbija światło, mieni się w różnych miejscach w zależności od kąta padania promieni.
Minerały skałotwórcze Tremolit – minerał z grupy amfiboli
Na zdjęciu minerał. Jest to kwarc. Jest przezroczysty, bezbarwny. Duże kryształy w postaci sześciobocznych słupów. Odbija światło, mieni się na różne kolory. Zakończenia kryształów są ostro ścięte, posiada długie, wyraźne krawędzie.
Minerały skałotwórcze Kwarc
Źródło: JJ Harrison (http://commons.wikimedia.org), domena publiczna.
R1LPBp90X0V0o
Na zdjęciu minerał. Jest to magnetyt. Jego kryształy mają formę dość dużych brył z licznymi prostymi krawędziami. Kolor czarno‑szary, metaliczny połysk, gładkie boki dobrze odbijają światło. Niektóre bryły są przełamane, posiadają w środku chropowatą strukturę, przypominającą nieco węgiel kamienny.
Minerały skałotwórcze Magnetyt
Źródło: Norbert Kaiser (http://commons.wikimedia.org), domena publiczna.
R1MGyBUAoKyhq
Na zdjęciu minerał. Jest to mika. Tabliczkowe kryształy o przekroju sześciokąta, tworzące zróżnicowaną strukturę. Tworzy blaszkowe zbite skupienia, cała bryła jest zwarta. Kolor brunatny, srebrzysty, ciemnobrązowy, brązowy. Połyskuje.
Na zdjęciu minerał. Jest to kalcyt. Tworzy kryształy w kształcie słupków. Jest półprzezroczysty. Kolor biały, żółty i pomarańczowy. Mieni się na różne kolory, w zależności od kąta padania słońca. Boki bardzo gładkie. Długie, proste, wyraźne krawędzie.
Naturalne skupiska jednego lub wielu minerałów, powstałe w wyniku określonych procesów geologicznych (magmatyzmu, metamorfizmu, sedymentacji i innych) tworzą skałyskałaskały będące podstawowym składnikiem skorupy ziemskiej. Skałami nazywamy też naturalne nagromadzenia okruchów innych skał lub szczątków pochodzenia organicznego. Niektóre z nich znalazły zastosowanie w energetyce, innych gałęziach przemysłu, a także w budownictwie, dzięki czemu nazwano je surowcami mineralnymisurowce mineralnesurowcami mineralnymi. Skały powstają w wyniku rozmaitych procesów, których podział wraz z przykładami został przedstawiony w tabeli poniżej.
Podział skał ze względu na ich genezę
Grupy skał wyróżnione ze względu na proces skałotwórczy
Grupy skał wyróżnione ze względu na warunki ich powstawania
Przykłady skał
SKAŁY MAGMOWE Krystalizacja magmy lub lawy
skały magmowe głębinowe (o budowie jawnokrystalicznej)
granit
sjenit
skały magmowe wylewne (o budowie skrytokrystalicznej)
bazalt
andezyt
SKAŁY OSADOWE Osadzanie się na lądzie lub na dnie zbiorników wodnych szczątków organizmów, rozkruszonych bądź rozpuszczonych innych skał
skały osadowe okruchowe
piasek
zlepieniec
skały osadowe pochodzenia organicznego
wapień
węgiel kamienny
skały osadowe pochodzenia chemicznego
sól kamienna
gips
SKAŁY METAMORFICZNE Przeobrażanie w głębi Ziemi pod wpływem wysokiego ciśnienia i temperatury wcześniej istniejących skał
skały metamorfizmu regionalnego – powstają na wielkich obszarach (nawet tysięcy km²), z największej ilości rodzajów skał wyjściowych
gnejs
łupek serycytowy
skały metamorfizmu kontaktowego – powstają na styku magmy wdzierającej się w skały powstałe wcześniej
marmur
kwarcyt
Skały, które tworzą skorupę ziemską, można podzielić także ze względu na ich spoistość, czyli stopień powiązania poszczególnych jej składników mineralnych. Wyróżniamy wówczas trzy grupy:
skały lite – ich ziarna są ze sobą silnie zespolone (np. granit, piaskowiec, marmur);
skały zwięzłe – ich ziarna są ze sobą mocno powiązane ze względu na silne rozdrobnienie na maleńkie drobiny i ich sprasowanie (np. glina, ił);
skały luźne – ich ziarna nie są ze sobą związane (np. piasek, żwir).
RPHTUZkne38fD
Na zdjęciu przedstawiony jest granit – skała o strukturze średniokrystalicznej i teksturze bezkierunkowej. Kolor jasnoszary. Minerały barwy jasnej poprzetykane minerałami barwy czarnej. Fragment skały jest wielkości siedem na pięć centymetrów.
Granit
Źródło: Michael C. Rygel (http://commons.wikimedia.org), domena publiczna.
Rt6a8oaIH5gyT
Na zdjęciu przedstawiony jest bazalt – skała lita o strukturze bardzo drobnoziarnistej i barwie ciemnoszarej. W drobnoziarnistej masie skalnej małe kryształy jaśniejszego koloru. Fragment skały przypomina trapez, jest płaski i ma wielkość osiem na sześć centymetrów.
Bazalt
Źródło: B. W. Hallett, V. F. Paskevich, L. J. Poppe, S. G. Brand and D. S. Blackwood (http://commons.wikimedia.org), domena publiczna.
RAafDZx4icdGD
Na zdjęciu przedstawiony jest zlepieniec – lita skała osadowa o barwie brązowej, złożona z obtoczonych okruchów skał spojonych lepiszczem. Przedstawiony fragment skały ma kształt owalny i jest wielkości ludzkiej głowy.
Na zdjęciu przedstawiona jest bryła węgla kamiennego – ma czarną barwę, matowy połysk.
Węgiel kamienny
Źródło: Educerva (http://commons.wikimedia.org), licencja: CC BY-SA 3.0.
RuCQ6FIGHDH3b
Na zdjęciu przedstawiona jest sól kamienna – kilka bryłek w postaci nieregularnych wieloboków. Jedna duża, wielkości pięści i kilkanaście małych, wielkości kostki do gry. Barwa różowa, szklista.
Na zdjęciu przedstawiony jest gnejs – barwa szara, warstwy kwarcowe jaśniejsze różowe, a łyszczykowe ciemniejsze srebrzyste i czarne. Równoległe ułożenie minerałów, tekstura kierunkowa. Fragment skały wielkości pięści.
Na zdjęciu przedstawiony jest marmur – biała skała matowo połyskująca. Wyglądem przypomina zamarznięte mleko. Fragment skały wielkości pięści poprzenikany jest ciemnymi żyłkami.
Marmur
Źródło: Piotr Sosnowski (http://commons.wikimedia.org), domena publiczna.
Polecenie 3
Wymień kilka przykładów skał, które występują naturalnie w miejscu twojego zamieszkania.
R9c2CdwIgcvNR
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Zastanów się, czy powierzchnia ziemi, po której codziennie chodzisz, składa się z skał, o których mowa w tym temacie.
Polecenie 4
Wyjaśnij, dlaczego niektóre skały znalazły zastosowanie w gospodarce i do czego się je wykorzystuje. Wymień kilka spośród nich.
R9c2CdwIgcvNR
(Uzupełnij).
Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Zastanów się, czy skały posiadają odpowiednie właściwości, które sprawiają, że są przydatne w gospodarce.
Skały posiadają wiele właściwości fizycznych i chemicznych sprawiających, że są przydatne w gospodarce. Skały magmowe wykorzystuje się przede wszyskim w budownictwie, ale także w przemyśle szklarskim i ceramicznym. Skały osadowe również znajdują zastosowanie w budownictwie, a także w przemyśle papierniczym, szklarskim, elektrotechnicznym. Skały metamofriczne wykorzystuje się w budownictwie, do wykonywania materiałów ogniotrwałych czy też do wykonywania nagrobków (głównie marmur).
Ciekawostka
Niektóre kryształy rzadkich minerałów lub skały mają szczególne walory. Są bardzo cenne lub bardzo efektowne, dlatego zyskały mało precyzyjne określenie kamieni szlachetnych. Wykorzystuje się je między innymi do wyrobu biżuterii i przedmiotów ozdobnych.
R1JSkVCi9MYAv
Na zdjęciu przezroczysty bezbarwny minerał. To oszlifowany diament. Kształtu stożkowego wycinka kuli, pozbawionego jego wierzchniej części. Czarne tło. Mieni się w świetle, posiada idealnie gładkie boki i wyraźne, regularne, bardzo liczne krawędzie.
Brylant to oszlifowany kryształ najtwardszego z minerałów – diamentu, który jest czystym węglem.
Wnętrze Ziemi możemy poznawać tylko pośrednio, ponieważ ze względu na wysokie ciśnienie i wysoką temperaturę nie ma możliwości przeprowadzania bezpośrednich badań.
Ziemia zbudowana jest z leżącego w środku jądra, otaczającego go płaszcza i cienkiej warstwy skorupy ziemskiej na zewnątrz.
Minerały są najmniejszymi naturalnymi składnikami skorupy ziemskiej.
Skały są naturalnymi skupiskami minerałów, okruchów skalnych lub substancji pochodzenia organicznego.
Niektóre skały znalazły praktyczne zastosowania i są wydobywane jako surowce mineralne.
Praca domowa
Uważnie rozejrzyj się w swoim otoczeniu (mieszkanie, dom, inne budynki, bruk, pomniki, nagrobki itp.). Czasami do budowy lub wykończenia rozmaitych konstrukcji wykorzystywane są naturalne skały o przydatnych człowiekowi właściwościach. Zrób listę napotkanych skał wraz z ich zastosowaniami i pożytecznymi właściwościami.
Zastanów się i wymień skały, które możesz spotkać w swoim otoczeniu (mieszkanie, dom, itp.). Wskaż ich pożyteczne właściwości.
RjYDNOhebvMza
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar sp. z o. o., licencja CC BY-SA 3.0.
Pokaż podpowiedź#15537cwhite
W Twoim otoczeniu może znajdować się wiele skał. Mogą być składnikiem piasku, po którym chodzisz, budynku, w którym mieszkasz lub nagrobku bliskiej osoby, którą odwiedzasz na cmentarzu.
Zobacz także
Zapoznaj się z następującymi hasłami ze słownika i biogramami:
drgania rozchodzące się we wnętrzu Ziemi spowodowane trzęsieniami ziemi, wybuchami lub wywołane za pomocą specjalnych maszyn
geofizyka
geofizyka
jedna z nauk o Ziemi zajmująca się badaniami Ziemi za pomocą metod stosowanych w fizyce
geologia
geologia
jedna z nauk o Ziemi zajmująca się budową i historią Ziemi oraz procesami zachodzącymi w jej wnętrzu
jądro Ziemi
jądro Ziemi
najbardziej wewnętrzna część naszej planety; obecnie uważa się, że jądro ma średnicę ok. 3,5 tys. km i jest stopem żelaza i niklu; prawdopodobnie jądro wewnętrzne ma konsystencję stałą, a zewnętrzne ciekłą
minerał
minerał
pierwiastek, związek chemiczny lub ich mieszanina o określonym składzie chemicznym i uporządkowanej strukturze, zwykle krystalicznej; jest najmniejszą częścią litosfery, utworzoną w wyniku procesów geologicznych
Na portrecie starszy mężczyzna. Nie ma włosów na głowie, ma ciemne wąsy i siwą brodę. Na wysokości twarzy trzyma podniesioną pięść, podpiera ją o brodę. W lewym dolnym rogu napisano Andrija Mohorovičić.
Chorwacki meteorolog, sejsmolog i geofizyk, który odkrył i opisał strefę nieciągłości między skorupą ziemską i płaszczem ziemskim.
płaszcz ziemski
płaszcz ziemski
warstwa o grubości ok. 2,9 tys. km między skorupą ziemskąskorupa ziemskaskorupą ziemską a jądrem Ziemijądro Ziemijądrem Ziemi
płyty litosfery
płyty litosfery
wielkie fragmenty skorupy ziemskiej wraz ze sztywnymi partiami zewnętrznego płaszcza (o średniej grubości ok. 50–120 km) poruszające się na plastycznym płaszczu ziemskimpłaszcz ziemskipłaszczu ziemskim
powierzchnia nieciągłości
powierzchnia nieciągłości
cienka strefa we wnętrzu Ziemi, w której występuje wyraźne przerwanie spójności utworów skalnych i która jest granicą warstw o różnych cechach fizycznych, powodująca załamanie, odbicie lub zmianę prędkości fal sejsmicznych
skała
skała
naturalne skupisko jednego lub wielu minerałów
skorupa ziemska
skorupa ziemska
górna, sztywna część litosfery o grubości od dziesięciu do kilkudziesięciu kilometrów, zbudowana z minerałów i skał
stopień geotermiczny
stopień geotermiczny
głębokość (mierzona w metrach), na której temperatura wzrasta o 1°C w stosunku do punktu początkowego; różni się w zależności od miejsca i głębokości; średnia wartość stopnia geotermicznego w skali globalnej wynosi 33 m, zaś dla Polski 47,2 m (do głębokości 5000 m)
surowce mineralne
surowce mineralne
skały lub minerały naturalnie występujące w środowisku, wydobywane przez człowieka dla celów gospodarczych
isEA1ZsWMc_d5e1047
Ćwiczenia
2
Ćwiczenie 1
R8GEsecDTX9nh
Zadanie interaktywne
Zadanie interaktywne
Uzupełnij puste miejsca, wybierając brakujące elementy z listy.
radiowych, meteorologia, świetlnych, pomiarami, sejsmicznych, głębin morskich, hydrologia, powierzchni Ziemi, osuwaniem się, trzęsieniami, przypływami, wnętrza Ziemi, morskich, klimatologia, troposfery, geologia
Informacji o budowie .................................. dostarczają odwierty geologiczne, kopalnie i naturalne odkrywki skał. Do zbadania głębiej leżących warstw Ziemi .................................. musiała zastosować inne metody. Najwięcej informacji uzyskujemy na podstawie analizy przebiegu fal .................................. powstających w wyniku wstrząsów wywołanych .................................. ziemi.
Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 2
R4u9wVuEHWIBA
zadanie interaktywne
Wybierz czynniki fizyczne, które szybko rosną wraz ze wzrostem głębokości.
temperatura
zachmurzenie
wilgotność
ciśnienie
Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 3
R13zY4m4xktaX
Zadanie interaktywne
Zadanie interaktywne
Uzupełnij puste miejsca, wybierając brakujące elementy z listy.
Jądro Ziemi zaczyna się poniżej dolnej granicy płaszcza, czyli od głębokości .................... km aż do środka naszej planety. Jądro ma promień ok. .................... km i temperaturę sięgającą .................... stopni Celsjusza. W wyniku bardzo wysokiego .................... wewnętrzna część jądra jest prawdopodobnie ciałem stałym.
Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 4
R1SJERu1sQvJh
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Połącz w pary poszczególne nazwy warstw Ziemi z ich skróconą charakterystyką.
Cienka warstwa bazaltów (około 10 km) powoli przykrywana skałami osadowymi.
Ma około 2,9 tys. km grubości, temperatura rośnie wraz z głębokością nawet do 5 tys. stopni Celsjusza.
Ma kilkadziesiąt kilometrów grubości, zbudowana jest głównie z granitów.
Temperatura sięga 6 tys. stopni Celsjusza, a ogromne ciśnienie powoduje, że wewnętrzna część i tak jest ciałem stałym.
Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 5
R1E7SFJNi9gRW
zadanie interaktywne
Wybierz poprawną nazwę powierzchni nieciągłości oddzielającej skorupę ziemską od płaszcza.
powierzchnia nieciągłości Moho
powierzchnia nieciągłości Ziemi
powierzchnia nieciągłości tropopauzy
powierzchnia nieciągłości płaszcza ziemskiego
Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 6
RtXMrHUpYasvu
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Uzupełnij puste miejsca.
Minerały to najmniejsze naturalne składniki .............. ziemskiej. Każdy minerał ma charakterystyczne właściwości ................ i chemiczne. Większość minerałów ma także specyficzną budowę ........................... Znamy ponad ............ różnych minerałów.
Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
2
Ćwiczenie 7
Rmyz6223dmh8Z
zadanie interaktywne
zadanie interaktywne
Oceń prawdziwość opinii o podziale genetycznym skał.
Prawda
Fałsz
Tylko skały osadowe pochodzenia chemicznego zawierają związki chemiczne.
□
□
Skały magmowe mogą powstawać także z krzepnącej lawy.
□
□
Skały metamorficzne powstają ze skał magmowych i osadowych.
□
□
Osadów pochodzących ze szczątków organicznych nie wolno zaliczać do skał.
□
□
Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 8
RZmaxzEkiAPFG
Zadanie interaktywne
Zadanie interaktywne
Połącz w pary nazwy skał/minerałów uważanych za surowce mineralne z informacjami o ich możliwych zastosowaniach.
piasek, diament, sól kamienna, węgiel kamienny
wyrób biżuterii i materiałów ściernych
produkcja szkła i materiałów budowlanych
do produkcji energii
przemysł chemiczny i artykuł spożywczy
Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
litosfera1
litosfera
zewnętrzna, skalna powłoka Ziemi, tworząca sztywną, ale niejednolitą (podzieloną na płyty litosferypłyty litosferypłyty litosfery) warstwę; litosfera obejmuje skorupę ziemską oraz górną część płaszcza; jej miąższość (grubość) wynosi od kilku do ponad 100 km; nazwa litosfera pochodzi od greckiego słowa lithos, czyli 'kamień'
Na portrecie starszy mężczyzna. Nie ma włosów na głowie, ma ciemne wąsy i siwą brodę. Na wysokości twarzy trzyma podniesioną pięść, podpiera ją o brodę. W lewym dolnym rogu napisano Andrija Mohorovičić.