GEOLOGIJA I VRIJEME geoloko vrijeme teko shvatiti u

GEOLOGIJA I VRIJEME

geološko vrijeme - teško shvatiti u odnosu na životni vijek ljudi - za neke geološke procese potrebni milijuni godina - specijalne tehnike za određivanje prije koliko godina je neka stijena nastala DATIRANJE RELATIVNO APSOLUTNO - kako primijeniti neke osnovne principe za odgonetavanje slijeda događaja pri nastanku geoloških oblika (npr. geoloških struktura, kompleksne povijesti ulančanih planina. . . )? !

- prije 2 -3 stoljeća u zapadnom svijetu se smatralo da je Zemlja stara svega nekoliko tisuća godina (npr. James USHER, XVII st. , irski nadbiskup - Zemlja je nastala 4004 g. p. n. e. ) - geološki događaji su stavljani u biblijsku kronologiju, a katastrofični događaji su se navodili kao uzrok današnjeg izgleda Zemljine površine - James HUTTON (1726 -1797) - uveo pojam UNIFORMIZAM - sadašnjost je ključ prošlosti! - dovodi do saznanja - za geološke procese potrebno mnogo više od nekoliko tisuća godina! pitanje je: KOLIKO VREMENA? ? ? - potreban je “sat” koji počinje raditi u trenutku postanka stijene - sat je pronađen otkrivanjem radioaktivnosti! - radiometrijsko datiranje apsolutna starost

RELATIVNO DATIRANJE / RELATIVNO VRIJEME - geolozi pristupaju na prvi pogled velikim problemima tako da ih raščlane u brojene manje, jednostavnije! 1. horizontalne naslage/ slojevi 2. slojevi pod kutom nagiba kosi slojevi 3. stijene koje se pojavljuju unutar slojeva pod nagibom (magmatske i metamorfne stijene) 4. kanjon usječen u stijene blok dijagram područja Grand Canyon, SAD preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology formacije - litostratigrafska podjela - genetski vezane litološke jedinice; dobivaju imena po geografskim lokalitetima

- za određivanje relativne starosti i utvrđivanje redoslijeda geoloških događaja (geološka povijest stvaranja terena) koristimo se određenim principima: izvorni horizontalni položaj, superpozicija, odnosi stijena u slučaju kosog “presijecanja”, bočni kontinuitet, princip uklopaka, princip biološkog slijeda, zapažanje kontakata među stijenama i sl. izvorno horizontalan položaj - sedimentne stijene taložene su u vodi kao horizontalni ili približno horizontalni slojevi (iznimka kosa slojevitost delta) - horizontalni slojevi mlađih naslaga, kosi slojevi ispod nagnuti nakon taloženja Leet Junction Fm. , a prije Larsonton Fm. preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology

superpozicija - unutar slijeda neporemećenih sedimentnih stijena, slojevi su mlađi idući odozdo prema gore (prema vrhu profila) preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology - Skinner Gulch Limestone Fm. je najmlađa; za kose slojeve pretpostavlja se da su izvorno bili u horizontalnom položaju - u vrijeme taloženja - Leet Junction Fm. je najmlađa, a najstarija je Lutgrad Fm.

odnosi stijena u slučaju kosog “presijecanja”- “ono što je presječeno uvijek je starije od onoga što presijeca!” - dolina / kanjon usječena u horizontalne slojeve i u slojeve pod nagibom - nakon Skiner Gulch Fm. ; dolina je mlađa od sedimenta preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology

geološka povijest područja s obzirom na prije navedene principe! (prilozi koji slijede prikazuju kako se područje mijenja s vremenom, od starijih prema mlađim događajima) područje tijekom taloženja prvih slojeva sedimenata Lutgrad Fm. preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology područje prije prodora granita

područje prije pokreta koji su doveli do nagiba slojeva (kosih slojeva) - teško je reći da li su sedimenti presječeni s intruzivom prije ili poslije poremećaja koji su ih doveli u nagnuti položaj - možemo samo reći da se intruzija dogodila prije taloženja Larsonton Fm. , tj mlađi je od stijena koje presijeca! preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology područje prije taloženja Larsonton Fm. - područje je nagnuto, kreću erozijski procesi ; ctrkane linije pokazuju stijene koje su vjerojatno “odnesene” tijekom erozije

područje u vrijeme taloženja Larsonton Fm. - podizanje morske razine i ponovna sedimentacija horizontalnih slojeva - DISKORDANCIJA! preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology područje prije prodora žile (dike) - debljinu slojeva iznad Larsonton Fm nije moguće odrediti žila prodire u Larsonton Fm. i zalazi u slojeve neodređene debljine iznad

područje nakon što je prekrivena Larsonton Fm. - dio žile je erodiran; kao i dio sedimenata taloženih nakon Larsonton Fm. preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology taloženje sedimenata koji su dio Forest City Fm. područje s rijekom koja počinje usijecati svoje korito u stijenama - kanjon

- često se kod ovakvih interpretacija upotrebljavaju izrazi “PRIJE” i “POSLIJE”! princip uklopaka preuzeto iz: Wicander, R. & Monroe, J. S. (1999): Essentials of Geology Što je bilo prije, a što poslije?

KORELACIJA - utvrditi vremenski odnos između stjenskih jedinica ili geoloških događaja u međusobno udaljenim područjima pratiti fizički kontinuitet stjenske jedinice preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology gornji slojevi sedimenata Grand Canyon; tzv. Coconino pješčenjaci oblikuju bijeli klif iznad crvenih stijena (mogu se pratiti na velim udaljenostima)

korelacija obzirom na sličnost tipa stijena - korelacija na temelju istog tipa stijena nije uvijek djelotvorna! preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology shematski profil kroz Kolorado plato

korelacija upotrebom fosila - fosili - ostaci organizama koji su živjeli u geološkoj prošlosti; česti u sedimentnim stijenama - mogu se razlikovati od sloja do sloja; mnoge vrste biljaka i životinja egzistiraju samo tijekom taloženja određenog sloja, dok neke žive kroz vremenski interval predstavljen stijenama debljine tisuće metara - organizmi se vremenom mijenjaju - evoluiraju - razvojni nizovi! HISTORIJSKA GEOLOGIJA - proučava život i promjene životnih oblika kroz geološko vrijeme kao i fizičku evoluciju Zemlje PALEONTOLOGIJA provodni fosili (indeks fosili) - vrlo kratko pojavljivanje u određenom periodu geološkog vremena fosilne zajednice - korisne za datiranje trilobiti - indeks fosili, kambrij preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology

korištenje fosilnih zajednica u određivanju relativne starosti; korelacija s drugim područjima vremenski interval u kojem vrste egzistiraju nedostaje slijed A; diskordancija - prividna konkordancija; stratigrafska praznina - hijatus - nastala u vrijeme trajanja erozije i prije taloženja novih naslaga preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology

- prilog pokazuje kako je Wiliam Smith (18 st. ) koristio fosile za prepoznavanje stijena iste starosti na različitim područjima - dovelo do principa biološke sukcesije; sintetski stup desno pokazuje relativnu starost stijena u istraživanom području preuzeto iz: Wicander, R. & Monroe, J. S. (1999): Essentials of Geology

STANDARDNA GEOLOŠKA VREMENSKA LJESTVICA relativna vremenska ljestvica; bazirana na fosilnim zajednicama (npr. trilobiti iz kambrija pronađeni u Welsu - latinsko ime kambrij; pronađeni diljem svijeta - ukazuju na kambrijsku starost) - geol. vremenska ljestvica - ujedinjuje dostignuća fizike i biologije 3 ere podijeljene u periode; periodi u epohe paleozoik - “stari život” mezozoik - “srednji život” kenozoik - “novi život” - mi živimo u recentnoj epohi - holocen!

RADIOMETRIJSKA (“apsolutna”) STAROST - u nekoliko zadnjih desetljeća otkako je otkrivena radioaktivnost - moguće je odrediti apsolutnu starost stijena i pripisati apsolutne vrijednost geološkoj vremenskoj ljestvici - danas točno možemo reći kada počinje i završava bilo koje razdoblje npr. era kenozoik počinje prije 65. 5 mil. god. era mezozik počinje prije 251 mil. god. era paleozoik počinje prije 542 mil. god. - najstarije stijene pronađene u Kanadi - 3. 964 mlrd. god. ?

RADIOMETRIJSKA MJERENJA radioaktivnost - omogućuje ju “sat” koji počinje kucati kada su radioaktivni elementi “uhvaćeni” u novo kristaliziranom mineralu - vrijeme u kojem dolazi do raspada radioaktivnog elementa je poznato! - izračunava se prije koliko vremena je mineral kristalizirao! IZOTOPI I RADIOAKTIVNI RASPAD - svaki atom elementa posjeduje isti broj protona u svojoj jezgri, dok broj neutrona ne mora biti isti u svim atomima istog elementa - IZOTOPI - izotopi danog elementa imaju različiti broj neutrona, isti broj protona npr. uran - pojavljuje se kao dva izotopa: U-238 i U-235 preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology

RADIOAKTIVNI RASPAD - spontana dezintegracija izotopa s nestabilnom jezgrom - kako protoni i neutroni napuštaju jezgru stvara se energija! - gubljenjem protona radioaktivnim raspadom atomi postaju drugi element npr. U-238 radioaktivnim raspadom gubi ukupno 32 protona i neutrona u nizu koraka prije nego postane stabilni atom - prelazi u stabilni Pb-206 izotop (“daughter product”) preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology radioaktivni elementi korisni su za određivanje starosti, a vrijeme radioaktivnog raspada je konstanta

vrijeme poluraspada izotopa -”POLUŽIVOT IZOTOPA” - vrijeme potrebno da se radioaktivni izotop smanji na ½ mase npr. određivanje starosti korištenjem K-40 čiji je produkt Ar-40: izračunava se koliko je K-40 bilo u stijeni kada je nastala (s obzirom na količinu Ar 40) - znajući koliko je prvotno bilo K-40 u stijeni i koliko ga je sada - starost stijene! - bazirana na vremenu poluraspada, matematički se izračunava - matematički odnos između radioaktivnog raspada izotopa i vremena; tamni stupci prikazuju količinu koja preostane nakon svakog vremenu poluraspada; crtkani stupci prikazuju količinu koja je dezintegrirana; broj točaka u kvadratima gore je proporcionalna broju atoma preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology

RELATIVNA I “APSOLUTNA” STAROST područje s radioaktivnim datiranjem magmatskih stijena preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology - kombinirajući mnoge podatke radiometrijskih mjerenja u odnosu na dobro poznatu relativnu starost - geolozima se pružila mogućnost pripisivanja apsolutne starosti geološkoj vremenskoj ljestvici !

SLIKA 8. 21 - radiometrijsko datiranje je pokazalo da prekambrij zauzima najveći dio geološkog vremena (87%) - podijeljen je na arhaik i proterozoik koji su podignuti na nivo eona (najveća jedinica geološkog vremena); treći najmlađi eon je fanerozoik (grč. - vidljiv život) - geološko vrijeme s učestalim tj. mnogobrojnim fosilnim ostacima sastoji se od tri ere koje prate prekambrij! geomaps. wr. usgs. gov/. . . /geologic_time_scale. jpg

RAZVOJ ŽIVOTA NA ZEMLJI FOSILI (“OKAMINE”) - sačuvani ostaci organizama; najčešće onih sa čvrstim skeletom (ostalo je izuzetak); vrlo često su nepotpuni ostatak organizma FOSILIZACIJA - iznimni procesi kojima se sačuvaju organizmi - petrifikacija (okamenjivanje), mumifikacija, karbonizacija…

OKOLIŠI OKOLIŠ - ambijent u kojem su neki organizmi živjeli i u kojem su nastajali sedimenti - upoznajemo ih po fosilima (nepotpune zajednice - nije sve sačuvanofosilizirano) i vrstama sedimenata KOPNENI okoliši: aluvijalni, jezerski (lakustrinski), pustinjski… MARINSKI okoliši: plitkovodni (litoralni, sublitoralni) dubokovodni (batijalni, abisalni) MJEŠOVITI okoliši: delte, estuariji FACIJES - skup svih litoloških i paleontoloških obilježja neke stijene - određuje ga fosilni sadržaj, litologija i geneza stijena - grupe (asocijacije) facijesa određuju okoliš

FACIJESNI FOSILI - fosili karakteristični za neki okoliš - određivanje relativne starosti prema fosilima - BIOSTRATIGRAFIJA PROVODNI FOSILI - fosili kratkog vremenskog raspona preuzeto iz: Plummer, Ch. C. , Mc. Geary, D. & Carlston, D. H. (2001): Physical Geology

MIKROFOSILI - vidljivi mikroskopom (foramnifere, radiolarije…) MAKROFOSILI - vidljivi prostim okom (školjkaši, koralji…) www-rohan. sdsu. edu/. . . /BANDEDIRONPC 4. jpg KEMIJSKI FOSILI - aminokiseline IHNOFOSILI - tragovi životne aktivnosti organizama željezna formacija ISUA, Grenland – ugljik pronađen u sed. stijenama arhaika; 3. 8 mlrd. god. PSEUDOFOSILI (LAŽNI FOSILI) - mineralni agregati otisci stopala sauropoda, kamenolom Kirmenjak, Istra; gornja jura psilomelan, Mn. O 2

- najstarije bakterije! - nađene su i u stijenama starim 3. 8 mlrd. god. - najstariji otisci (Ediacara fauna) - nađeni su u stijenama starim 570 -670 mil. god. - prekambrij, pronađena prvi put u Australiji - razvoj života začeo se u moru, tek kasnije prešao na kopno! - kopneno bilje - pojavilo se prije oko 410 mil. god.

IZUMIRANJA - “FAUNISTIČKE KRIZE” - naizgled kontinuirani razvoj života na Zemlji prekidala su razdoblja masovnog izumiranja content. answers. com/. . . /Extinction_Intensity. png

IZUMIRANJE ORGANIZAMA dva osnovna filozofska učenja KATASTROFIZAM (Cuvier, 1769 - 1872) - fizički i biološki odnosi na Zemlji posljedica su niza globalnih katastrofa pri čemu je stradao živi svijet - biblijski potop - posljednja u nizu takvih katastrofa EVOLUCIONIZAM (DARVINIZAM) (Darwin, 1809 -1882) - razvoj organizama je posljedica evolucije i prirodne selekcije “evolucija je preživljavanje najsposobnijih” NOVI KATASTROFIZAM (Hsü, Ager) - geološku povijest obilježavaju katastrofični događaji (katastrofe izazvane tektonikom ploča, sudarima s meteorima i većim nebeskim tijelima) koji su oblikovali reljef i utjecali na evoluciju “evolucija je preživljavanje najsretnijih”

“FAUNISTIČKE KRIZE” - relativno kratkotrajna razdoblja u kojima je izumro veliki broj organizama, nakon kojih slijedi novi evolucijski zamah pri čemu se razvijaju brojni novi organizmi i naseljavaju upražnjeni prostor DINOSAURI - neprilagođeni? ! - brojni - različitih veličina - jeli različitu hranu - različito se kretali (hodali, plivali, letjeli) - prilagođeni okolišu - prilagođeni različitoj klimi gospodari Zemlje tijekom 135 mil. god. ! izumiranje krajem Mz! - izumiranje je bilo selektivno - izumrla je brojna flora i fauna - preživjeli su sisavci i malobrojni gmazovi

EKSTRATERESTRIČKE HIPOTEZE 1) sudari s manjim svemirskim objektima (meteori, kometi…) - nastajali su impaktni (meteoritski) krateri - atmosfera kontaminirana rijetkim i toksičnim elementima (iridij u sedim. s granice kreda/ tercijar) prašina - smanjena insolacija - promjena klime www. fanboy. com/science/

2) u vrijeme nakon dužeg perioda stabilnog magnetskog polariteta - pri zamjeni polova privremeno se gubi magnetsko polje - Zemlja bez zaštite od kozmičkog zračenja - objašnjava istovremeni nestanak vrlo različitih organizama (od jednostaničnih do višestaničnih) TERESTRIČKA HIPOTEZA - tumači promjene unutrašnjom dinamikom Zemlje - vulkanizam - klimatske promjene - promjene u flori - promjene u fauni - regresija (smanjuje broj marinskih organizama); transgresija (smanjuje broj kopnenih organizama) ? ? ? !!! - NE ZNAMO SVE ODGOVORE