Litasfera - powstanie i ewolucja skorupy ziemskiej.

Dzisiejszy wygląd naszej planety, a szczególnie rozmieszczenie lądów i oceanów oraz wysokich gór, terenów nizinnych i głębokich rowów oceanicznych jest efektem długotrwałych przemian, napędzanych przede wszystkim ciepłem wnętrza Ziemi. przypuszcza się, że już w czasie powstawania planety, a więc około 4,55-4,4 mld lat temu następował silny wzrost temperatury . Był on związany z najbardziej pierwotnymi siłami działającymi wówczas przede wszystkim na powierzchni Ziemi, a następnie w jej wnętrzu. początkowo ogromną rolę odgrywała energia grawitacji. Była ona wyzwalana jeszcze w fazie stopniowego powiększania się planety w wyniku grawitacyjnego przechwytywania materii kosmicznej, a zwłaszcza dzięki uderzeniom dużych meteorytów. Ten grad meteorytów, uderzających z wielką prędkością w powierzchnię Ziemi, powodował wyzwalanie się energii kinetycznej i jej zamianę na energię cieplną . Jeśli wziąć pod uwagę, że w tym najwcześniejszym etapie rozwoju Ziemi, ilość spadających meteorytów i asteroidów była nie wyobrażalnie duża, a wskazują na to pośrednio badania powierzchni Księżyca, to można sobie wyobrazić stopniowy wzrost temperatury wnętrza naszej planety. Energia cieplna wyzwalana podczas uderzeń dużych asteroidów rozgrzewała i roztapiała pierwotne skały w podłożu ogromnych kraterów. Była ona miliardy razy większa od energii wyzwalanej podczas wybuchu bomby atomowej. W efekcie dochodziło do stopniowego rozgrzewania coraz głębszych części wnętrza Ziemi, jednakże pod warunkiem, że dostawa świeżych porcji ciepła była większa od możliwości jego wypromieniowania w przestrzeń kosmiczną. Poważnym źródłem ciepła były również liczne izotopy promieniotwórcze. Na uwagę zasługuje jeszcze jeden proces, z którym hipotetycznie wiąże się powstanie żelaznego jądra Ziemi. Jest on niekiedy określany mianem katastrofy żelaznej. Zakłada się, że jeśli formowanie naszej planety było stosunkowo szybkie, to w konsekwencji pierwotna Ziemia musiała być skupiskiem chaotycznie wymieszanych ciał o składzie meteorytów kamiennych (głównie chondrytów) oraz żelaznych (cyderytów). Te dwa typy meteorytów różnią się zasadniczo pod względem gęstości, co powoduje, że taki układ nie jest stabilny. Kolejne trafienia dużych meteorytów w żelazne fragmenty Ziemi będą powodowały ich przesuwanie ku dołowi oraz jednoczesne rozgrzewanie zarówno pod wpływem energii uderzeniowej, jak i w wyniku tarcia. Wyzwolone ciepło spowoduje częściowe roztopienie się skał wokół przesuwanego fragmentu żelaznego, umożliwiając tym samym jego dalszy ruch w kierunku środka Ziemi. Proces ten mógł przybrać charakter lawinowy i w rezultacie doprowadzić do szybkiego skupienia żelaza w jądrze. Dodatkowo, w trakcie jego przebiegu, wydzielały się prawdopodobnie ogromne ilości ciepła, które doprowadziły do wzrostu temperatury Ziemi o ok.2000st.C. Wywołany pod wpływem różnych czynników wzrost temperatury spowodował przynajmniej częściowe upłynnienie wnętrza Ziemi i uruchomienie zjawiska prądów konwekcyjnych. Są one związane z różnicą temperatur pomiędzy wewnętrzną a zewnętrzną częścią płynnego płaszcza naszej planety i napędzane ciepłem wydzielanym w wyniku rozpadu pierwiastków promieniotwórczych. Prądy konwekcyjne zachodzące w płaszczu Ziemi powodują z jednej strony stałe mieszanie się upłynnionej materii, z drugiej jednak są one również odpowiedzialne za gromadzenie się lekkich składników Ziemi przy jej powierzchni, a cięższych w głębokim wnętrzu. Skutkiem ich nieustannego działania, rozwinęły się skupiska składników najlżejszych, co zapoczątkowało tworzenie się litosfery. Miejscami szczególnie przyjaznymi dla formowania się płyt litosfery były obszary konwergencji, a zarazem pogrążania się prądów konwekcyjnych. Tam też zaczęły tworzyć się pierwsze płyty litosfery kontynentalnej, które podobnie jak kry lodowe były utrzymywane na powierzchni nieco bardziej gęstego ośrodka. Nieustanna aktywność prądów konwekcyjnych powodowała ciągłe przemieszczanie się płyt litosfery. W rezultacie dochodziło pomiędzy nimi do częstych kolizji. W takich miejscach tworzyły się łańcuchy górskie, które niejednokrotnie spajały zupełnie odrębne płyty. W efekcie tworzyły się nowe, większe powierzchnie kontynentalne. Zdarzało się jednak równie często, że rozpadały się one na drobniejsze fragmenty, z których każdy stanowił od tej pory odrębny kontynent lub wyspę kontynentalną. Najwięcej informacji na temat dawnego umiejscowienia różnych płyt litosfery dostarcza metoda paleomagnetyczna. Musi być ona jednak weryfikowana za pomocą całego szeregu innych metod (paleontologicznej, paleoklimatycznej, biogeograficznej, geologicznej i innych.)


EWOLUCJA SKORUPY ZIEMSKIEJ PODCZAS PREKAMBRU

Prekambryjski etap rozwoju skorupy ziemskiej jest jeszcze stosunkowo słabo poznany. Był to bardzo długi okres formowania się pierwszych skał magmowych i osadowych, których ślady znajdujemy do dzisiaj w obrębie niektórych bloków kontynentalnych. Stopniowe łączenie (agregacja) mniejszych płyt w duże bloki kontynentalne zwane jest często kratonami. Prekambryjskie kratony, odznaczają się znaczną grubością oraz dużą stabilnością tektoniczną. W ich obrębie wyróżnia się tarcze oraz platformy, stanowiące jądra obecnych kontynentów. Na kuli ziemskiej w tym czasie występuje dziewięć dużych kratonów :

SINIA- (PLATFORMA CHIŃSKA) - występuje w południowo-wschodniej Azji
ANGARIA- (PLATFORMA SYBERYJSKA) - zajmuje przede wszystkim Wyżynę środkowo syberyjską
FENNOSKANDIA - (PLATFORMA WSCHODNIOEUROPEJSKA)- obejmuje dużą tarczę bałtycką oraz znacznie mniejszą tarczę ukraińską.
LAURENTIA - (PLATFORMA LAURENTYJSKA) - obejmuje tarczę kanadyjską i grenlandzką
AMERYKA POŁUDNIOWA - obejmuje trzy rozległe tarcze : gujańską, centralnobrazylijską i atlantycką.
AFRYKA - (PLATFORMA AFRYKAŃSKO-ARABSKA- zajmuje niemal cały kontynent afrykański oraz Półwysep Arabski.
INDIA - (PLATFORMA INDYJSKA) - obejmuje Indie oraz Sri Lankę
AUSTRALIA - (PLATFORMA AUSTRALIJSKA) - stanowi jedną całość z Tasmanią oraz południową częścią Nowej Gwinei
ANTARKTYDA - zwłaszcza jej wschodnia część, stanowiąca rozległą tarczę

Z ostatnich obliczeń wynika, że skały prekambryjskie budują przeważającą część obecnych kontynentów. Tarcze i masywy, gdzie prekambr odsłania się bezpośrednio na powierzchni terenu, zajmuje ok.30 mln km2, natomiast wszystkie prekambryjskie kratony - niemal 106 mln km2. Stanowią one zatem ok.71% obecnych obszarów lądowych Ziemi. Wynika stąd, że tylko niecałe 30% powierzchni kontynentów uformowało się podczas paleozoiku, mezozoiku i kenozoiku.


PALEOZOICZNY ETAP ROZWOJU SKORUPY ZIEMSKIEJ

Dla paleozoiku istnieją znacznie pewniejsze dane paleomagnetyczne aniżeli dla okresu prekambryjskiego. Z czasów ery paleozoicznej zachowało się ponadto dużo skał osadowych, zarówno pochodzenia morskiego jak i lądowego, które umożliwiają dość prostą weryfikację danych paleomagnetycznych na podstawie przesłanek paleoklimatycznych, wynikających z samego charakteru litologicznego osadów. Wyniki badań paleomagnetycznych oraz dobra znajomość budowy geologicznej obszarów lądowych umożliwiają identyfikację oraz określenie przybliżonego zarysu dawnych kontynentów. Opierając się na badaniach paleomagnetycznych można stwierdzić, że w tym samym czasie geologicznym, w różnych częściach jakiegoś kontynentu rejestruje się odrębne drogi pozornej wędrówki bieguna magnetycznego. Pozwala to podejrzewać że części te przemieszczały się niezależnie. Jeśli dodatkowo są one ograniczone pasmami silnie pofałdowanych skał, zawierających intruzje andezytowe, wówczas można je traktować jako oddzielne płyty litosfery, które w pewnym momencie historii Ziemi połączyły się w jeden kontynent. Na podstawie takich właśnie kryteriów rozpoznano sześć dużych paleokontynentów, które składały się na obraz wczesnopaleozoicznego środowiska Ziemi :

GANDWANA - była wówczas największym kontynentem. W jej skład wchodziły: dzisiejsza Ameryka Południowa (wraz z szelfem patagońskim i Falklandami), Floryda, Afryka i Madagaskar, Australia (wraz z szelfem mórz Timor i Arafura, a także NowąGwineą , Nową Kaledonią oraz Nową Zelandią), Niemal cała Antarktyda, India, Tybet, Irania, Arabia, Anatolia oraz znaczna część Europy, na południe od dzisiejszego łuku Karpat, przedgórz Sudetów, Haszu, Ardenów i Normandii.

LAURENTIA - składa się głównie ze współczesnej Ameryki Północnej i Grenlandii oraz ze znacznej części Ameryki Środkowej z Meksykiem, półwyspem Jukatan oraz Hondurasem. Dodatkowo obejmowała także Szkocję oraz znaczną część Irlandii, a także Spicbergen i najbardziej wysuniętą część Azji z Półwyspem Czukockim.

FENNOSKANDIA - stanowiła zwarty kontynent ciągnący się na zachód od dzisiejszego Uralu, po środkową Polskę, północne Niemcy i południową część Wysp Brytyjskich, a także szelf Morza Północnego, Skandynawię oraz rozległy szelf Morza Barentsa łącznie z Nową Ziemią.

SYBERIA - obejmowała tereny dzisiejszej Niziny Zachodniosyberyjskiej i Wyżyny Środkowosyberyjskiej, a także pasmo górskie Zabajkala, Wyżynę Mongolską i Mandżurię. Jej południowo-zachodnią granicę stanowiło pasmo Ałtaju.

KAZACHSTANIA - była najmniejszym kontynentem o kształcie trójkąta. W jej skład wchodziło dzisiejsze pogórze Kazachskie oraz Kotlina Dżungarska, wciskająca się klinem pomiędzy pasma Ałtaju i Tien-szanu.

SINIA - stanowi kompleks kilku bloków kontynentalnych, położonych podczas paleozoiku w niedalekiej odległości. Obejmowała Azję Południowo-Wschodnią wraz z Chinami, Kotlinę Tarymską rozciągającą się pomiędzy Tybetem a Tien-szanem, Indochinami oraz Półwyspem Malajskim, łącznie z szelfem Morza Południowochińskiego i Jawajskiego, a także Sumatrą i zachodnią częścią wyspy Borneo.
W paleozoicznym etapie rozwoju skorupy ziemskiej można rozróżnić osiem okresów :

KAMBR DOLNY - 590 - 545 mln lat.
ORDOWNIK DOLNY - 500 - 480 mln lat.
ORDOWNIK GÓRNY - 460 - 440 mln lat.
SYLUR DOLNY - 440 - 420 mln lat.
SYLUR GÓRNY - DEWON DOLNY - 420 - 390 mln lat.
DEWON GÓRNY - KARBON DOLNY- 375- 325 mln lat.
KARBON GÓRNY - 325 - 290 mln lat
PERM - 290 - 250 mln lat.


ROZWÓJ SKORUPY ZIEMSKIEJ PODCZAS MEZOZOIKU I KENOZOIKU

Na początku tego okresu na niektórych terenach platformowych , w związku z rozciąganiem się litosfery kontynentalnej, rozwijają się na wielką skalę zjawiska wulkaniczne. Tworzą się potężne pokrywy popiołów i law wulkanicznych., wykształcone w postaci trapów bazaltowych. Ich pozostałości znane są obecnie w wielu rejonach świata, m.in. z Syberii, Ameryki Południowej oraz Afryki Południowej. Jeden z największych trapów bazaltowych znajduje się na płaskowyżu Putorana i na znacznej części Wyżyny Środkowosyberyjskiej, w dorzeczach Dolnej Tunguzki i Podkamiennej Tunguzki
W mezozoiku i kenozoiku można rozróżnić cztery okresy :

TRIAS - 250 - 210 mln lat.
JURA - 210 - 140 mln lat.
KREDA - 140 - 65 mln lat.
KENOZOIK - OSTATNIE 65 mln lat.

CIEKAWOSTKI:

Aby powstał pokład węgla kamiennego grubości 5m,musiało się wcześniej nagromadzić co najmniej 50m torfu. Nie wszystkie jednak węgle karbońskie mają charakter węgli kamiennych. Na obszarze rozległej i płytkiej niecki podmoskiewskiej , położonej na obszarze platformowym Fennoskandi występują np. karbońskie węgle brunatne, zalegające miejscami bardzo blisko powierzchni ziemi. Po okresie karbońskim panowało tutaj zbyt niskie ciśnienie warstw nad ległych oraz zbyt niska temperatura , aby mogło dojść do utworzenia się węgli kamiennych.

W osadach cechsztyńskich basenu środkowoeuropejskiego pojawia się cykliczne następstwo warstw skał węglowych, soli siarczanowych {anhydryty} oraz soli chlorkowych {sól kamienna, sole potasowe },co wskazuje na powtarzające się zmiany poziomu oceanu światowego. Wyróżnia się tutaj pięć takich cykli. W pierwszym nastąpiła transgresja morza na tereny zajęta uprzednio przez pustynny basen śródlądowy. W czasie postępującej transgresji , na dnie zbiornika gromadziły się osady węglanowe, a strefie wybrzeży tworzyły wapienie rafowe . Po ustabilizowaniu się poziomu następował stopniowy wzrost koncentracji soli i akumulacja anhydrytów , a w dalszej kolejności soli kamiennej. Każdy następny cykl rozpoczynał się ponownie akumulacją skał węglanowych. Cechsztyńskie warstwy solonośne osiągają tutaj znaczne miąższości, dochodzące do ok. 1500m , co wskazuje, że dno owego basenu podlegało intensywnym ruchom obniżającym, synchronicznym z procesami akumulacji soli.