Environmentální geologie sylabus 3 -...
Transcript of Environmentální geologie sylabus 3 -...
1
EnvironmentEnvironmentáálnlníí geologie geologie sylabus 3sylabus 3
Ladislav StrnadLadislav Strnad
ZEMETŘESENÍA JEHO PROJEVY NA ZEMSKÉM POVRCHU
SEISMICKÉ VLNY
CO JE PŘÍČINOU ZEMĚTŘESENÍ ?NÁHLÁ UVOLNĚNÍ (=VYROVNÁNÍ) NAPĚTÍ V HORNINÁCH
NA AKTIVNÍCH ROZHRANÍCH (SUBDUKČNÍ ZÓNY, VELKÉZLOMY, PŘESMYKY, HORIZ. POSUNY..AJ.)
VYVOLÁVÁ ZEMĚTŘESNÉ VLNY; CO JE TO ?
Primární vlny (téžpodélné vlny) Vp
Sekundární vlny (též příčné vlny) Vs
Ze změn v rychlosti šířeníseismických vln je možno odhalit některá důležitározhraní v Zemském nitru (hustotní i chemická)
EPICENTRUM
OHNISKO
X –X0 KM POD POVRCHEM
Směr šíření seismických vln od ohniska
Zlomová plocha aktivovaná během uvolnění napětí v ohnisku (zlom s poklesem)
ZEMĚTŘESENÍ vs. Pohyby zemských desek
KDE VŠUDE MUŽE DOJÍT K PROJEVŮM ZEMĚTŘESENÍ
Všude kde se stýkají zemské desky nebo naopak zemská kůra vzniká,
Je úzce spjato s vulkanickou činností
Slabší otřesy se mohou projevit též např. při svahových pohybech, sesuvech půdy
Lokální důlní otřesy jsou spojené s činností člověka v podzemí, též mohou mít katastrofální následky
ZPRAVIDLA NEJNIČIVĚJŠÍ
2
SEISMOGRAF –PŘÍSTROJ ZAZNAMENÁVAJÍCÍINTENZITU ZEMĚTŘESNÝCH VLN
V současné době existují celé sítě seismických stanic s velmi citlivými přístroji.
Zdroj: wikipedia.com
VLNA TSUNAMI 26.12. 2004Indonésie
Otevřený oceán – až 700 km/hvýška vlny dm
V zálivu, u břehu < 50 km/hvýška až X0 m!
Sekundárníprojev zemětřesenív oceánu
Monitoring Tsunamidnes pomocí družic a systému GPS
San Francisco Bay Area earthquake (CA, USA), 1989112.2 PJ26.8 megatons6.9
Northridge earthquake (CA, USA), 199467.9 PJ16.2 megatons6.7
Rhodes (Greece), 2008L´Aquila – Itálie 200923.5 PJ5.6 megatons6.5
Double Spring Flat earthquake (NV, USA), 19944.2 PJ1 megaton6.0
Little Skull Mtn. earthquake (NV, USA), 1992Alum Rock earthquake (CA, USA), 2007747.6 TJ178 kilotons5.5
2008 Chino Hills earthquake (Los Angeles, United States)625 TJ150 kilotons5.4
Nagasaki 1945 – atomový výbuch134.4 TJ32 kilotons5.0
23.5 TJ5.6 kilotons4.5
Nejmenší atomový výbuch4.2 TJ1 kiloton4.0
Černobylská katastrofa 1986747.6 GJ178 metric tons3.5
Nejúčinější konvenční bomby (např. vakuové bomby)134.4 GJ32 metric tons3.0
23.5 GJ5.6 metric tons2.5
Moderní konvenční bomby4.2 GJ1 metric ton2.0
První konvenční bomby747.6 MJ178 kg 1.5
134.4 MJ32 kg 1.0
Ruční granát23.5 MJ5.6 kg 0.5
4.2 MJ1 kg0.0
PříkladEnergetický ekvivalentEkvivalent TNTRichterova
stupnice
Richterova stupnice síly zemětřesení PříkladEnergetický ekvivalentEkvivalent TNTRichterova
stupnice
Dopad kosmického tělesa v oblasti dnešního Yucatánu (před 65 mil. lety) Celoplanetární kataklyzma
Změna klimatu, ovlivnění vývojových řad živých organismů ve vodě i na souši
5x1030 ergs = 500 ZJ
108 megatons = 100 teratons13.0
V lidské historii dosud nezaznamenáno4.2 ZJ1 teraton10.0
Valdivia earthquake (Chile), 1960 (251 ZJ in this case)747.6 EJ178 gigatons9.5
Indian Ocean earthquake, 2004 (40 ZJ in this case)477 EJ114 gigatons9.3
Anchorage earthquake (AK, USA), 1964379.7 EJ90.7 gigatons9.2
Lisabon 1755 (Portugalsko) desítky tisíc mrtvých po úderu vlny TSUNAMI
Dosud nejsilnější pozorované zemětřesení v Evropě134.4 EJ32 gigatons9.0
Sumatra earthquake (Indonesia), 200723.5 EJ5.6 gigatons8.5
Toba eruption 75,000 years ago; which, according to the Toba catastrophetheory, affected modern human evolution
San Francisco earthquake (CA, USA), 1906México City earthquake (Mexico), 1985
Gujarat earthquake (India), 2001Chincha Alta earthquake (Peru), 2007
Sichuan earthquake (China), 2008 (initial estimate: 7.8)
4.2 EJ1 gigaton8.0
TjanShan earthquake (China), 1976 (extrémní oběti na životech ca 500 000)2.4 EJ600 megatons7.8
Kashmir earthquake (Pakistan), 2005Antofagasta earthquake (Chile), 2007747.6 PJ178 megatons7.5
Car bomba 1961 (Rusko) – největší termonukleární exploze a zároveňNejsilnější výbuch provedený člověkem v historii210 PJ50 megatons7.1
Java earthquake (Indonesia), 2009134.4 PJ32 megatons7.0
KÓBE 1995
Japonské ostrovySeismicky velmi aktivní zóna
Menší otřesy jsou prakticky na denním pořádku
Styk tří zemských desek !
Zdroj: wikipedia.com
L´Aquila 5.-6.dubna 2009
Itálie
Oblast styku africké a evropské desky
Zdroj: wikipedia.com
3
Chebsko - 3,9 Richter. (říjen 2008)
NEJINTENZIVNĚJŠÍ PROJEVY ZEMĚTŘESENÍ V ČR
1. CHEBSKÁ PÁNEV –OBLAST Cheb - Františkovy Lázně - Kraslice(nejmladší projevy vulkanické činnosti)
2. Hronovsko-poříčská porucha
ZA POSLEDNÍCH 100 LET nepozorovány otřesy silnější než 5 (RŠ)
Zdroj: ÚÚG
• Vulkanická aktivita a její produkty• Hlavní centra na Zemi v současnosti• Souvislost se zemětřesením• Postvulkanická činnost /geotermální energie• Vulkanická aktivita na území ČR v historii
VULKANIZMUS A SOPEČNÁ ČINNOST
Vulkanismus
Za vulkanizmus se považujívšechny povrchové projevy magmatické aktivity (např. pronikání magmatu na povrch = láva; různé exploze plynů a par spojené s magmatickou činností
S vulkanickou činností bývajíspjaty výrony horkých par a plynů, prameny termálních vod a často jí také doprovázejí menšízemětřesní (způsobené pohyby magmatu)
Foto: wikipedia
Na Zemi je v současné době cca 400 činných sopek
Sopečnou činností je přímo ohroženo mnohem méněobyvatelstva než např. zemětřesením (ca 1/10 oproti zemětřesným oblastem)
Náhlé nepředvídatelné erupce – způsobují větší škody
Dnes velké erupce mohou krátkodobě ovlivnit průměrnéteploty na Zemi a to směrem dolu (např. Mt. St. Helen, 1980)
V minulosti velmi rozsáhlá vulkanická činnost však může katastrofálně ovlivnit stav ovzduší a klimatu – a v minulosti (geologické) se tak pravděpodobně několikrát stalo
Vulkanismus se projevuje „klasickou sopečnou činností“(„kuželovitá sopka“)
nebo lineárními (riftovými) erupcemi
Krafla (Island)
Opět desková tektonika ☺ divergentní a konvergentní okraje
Vulkanismus se projevuje bud sopečnou činností nebo lineárními erupcemi
4
Základní typy vulkánů(amer. Klasif.) upravil Strnad
Lávové výlevybazalt~ 50%Lineární trhlinyRiftová erupce
Výtrysky tefryBazalt (andezit)
cca 50(-60)%Pravidelný kužel
Pyroklastický vulkán
Dacit až ryolit(>70% SiO2!)
vysoký>> 65 %
Dóm, velký úhel náběhovéhrany
Stratovulkán II
Střídánílávových výlevů a pyroklastik
andezitIntermediálnícca 60%
Kužel, střídánílávy a pyroklastik
Stratovulkán I
Lávové výlevybazaltNízký ~ 50%Plochý štít, rozsáhlázákladna
Štítový vulkán
Typ erupceHlavní typvulkanitu
Obsah SiO2TVARTyp vulkánu
Vulkanismus vs. Zemětřesení a pohyby desek
Opět známéobrázky…
Havajský typ
Stromboli
Vulcano
Pelé
Štítová sopka(Havajský typ) Rozsáhlá základna
Rozsáhlé lávovévýlevy (dobře tekoucíláva, nízká viskozita magmatu, snadný výstup
Foto: wikipedia
Mauna Kilauea
Hawai
Mauna Kea 4 205 mnm (Hawai) – největší štítová sopka na Zemi (vyšší než Mt. Everest !) celková výška od základny přes 9000 m !
- ideální podmínky pro astronomickou observatoř
Kontrolní otázka: Největší štítová sopka ve Sluneční soustavě není na Zemi, ale .. Kde?
USGSweb
Etna
StratovulkánKompozitní typ,též typ Stromboli
Střídání lávových proudůs výtrysky pyroklastického materiálu
Převážně andezitovésložení magmatu
Foto: wikipedia
Etna
Další: Fuji (Japonsko)
Mt. Pelée (Martinik)
Extrémně nebezpečný typ vulkánu !
Masivní okamžitá erupce (exploze), velmi viskózní magma vytlačí v mžiku obrovské množstvípyroklastik a sopečného popela
Po výstupu žhavého popela a plynůvystupuje velmi viskózní magma většinou ryolitového nebo dacitového složení
Stratovulkán - Typ Pelée
Další: např. Tambora, Krakatoa (Indonésie)
supermasivní exploze v roce 1815 (100 000 obětí)
5
18.5. 1980 v 8h 32minNáhlé uvolnění tlaku ve viskózním magmatu (které se nemohlo dostat na povrch) způsobilo explozi severníčásti vulkánu a tlakovou vlnu, kterásmetla vše ve výseči několika km
St. Helena vyvrhla ca 3 km3
vulkanického materiálu (pyrokl., voda, prach..)
Foto: wikipedia
Mt. St. Helens(Washington)
..o několik měsíců později
Paricutin (México)
Další: Mt. Springerville, AZ; Hverfel (Island) aj.
Většinou kontinuální (delší dobu trvající) výtrysky žhavého pyroklastického materiálu s minimálními výtoky lávy
Obvykle malé výšky, kužel max. stovky m
Typ „Cinder cone“
„Pyroklastický vulkán“
Sopka vypadá jako „hromada nasypané“ škváry
Příklady (rozdíly) v chemickém složení hlavních vulkanických hornin
5000zkáza Minoiské
civilizace (?)
19191470.př.Kr
IndonésieŘecko
KelutSantorin
10 0001783IslandLaki10 4001792JaponskoUnzen-Dake16 00079ItálieVesuv20 0001669Sicílie, ItálieEtna22 0001985KolumbieNevado del Ruiz30 0001902MartinikMont Pelée36 0001883IndonésieKrakatoa92 0001815IndonésieTambora
Počet obětíRokZeměSopka
Katastrofální erupce v historii
VULKANIZMUS V ČR ?
V SOUČASNOSTI, V MINULOSTI?
? Terciérní (Neogenní) vulkanizmus
25 – 2 mil let)České středohoří
Doupovské hory – stratovulkán !
Bazalty, trachyty, znělce (fonolity)
Nejmladší vulkán v ČR – Komorní Hůrka (okr. Cheb) 200 tis. let
Poslední projevy vulkanizmu v ČR
6
Vrcholky Českého Středohoříjsou tvořeny trachyty, fonolity a alkalickými bazalty
Hora Říp je tvořena alkalickým bazaltemFoto:wikipedia
TYPICKÉ DOPROVODNÉ A POSTVULKANICKÉ JEVYFumaroly vznikají během vulkanickéčinnosti. Unikají buď z kráteru, nebo z trhlin na povrchu lávových proudů. Vylučují se z nich NH4Cl, KCl, NaCl, Fe2O3, H3BO3 a S. Mohou být kyselé, neutrální nebo zásadité a jejich teplota kolísá mezi 250 až 1000 oC. Solfatary jsou postvulkanické výrony par a plynů, pojmenované podle Solfatary v blízkosti Neapole. Jejich teplota kolísá mezi 90 až 250 oC. Jsou složeny převážně ze sirovodíku H2S, SO2, CO2 a vodní páry. Mofety dosahují teploty 100 oC a jsou tvořeny suchým CO2. U nás se vyskytují v Chebské pánvi v rezervaci SOOS jako pozůstatek nedávnominulé vulkanickéčinnosti.
SOLFATARY GEYSIR STROKUR,
Výška 30m perioda výtrysku je cca 5 – 10 min (island)
GEYZÍRY
Povrchová voda, kteráse dostane do blízkosti mělce uloženého magmatu je ohřívána až k bodu varu, čímž je vytlačována k povrchu (rozpínavostí páry), po výtrysku stéká zpět (zároveň se tím ochlazuje) a celý jev se tak cyklicky opakuje
Další geyzíry např.:
Old Faithful - YNP (USA),
Rotorua - Nový Zéland„Klasický GEYSIR“, který dosahoval až100 m výšky, přestal chrlit v roce 2000
GEOTERMÁLNÍ ENERGIEISLAND, vulkán Krafla
Využívání termální vody (pomocí vrtů) ohřívané nehluboko uloženým magmatem
Např. ISLAND a Nový Zéland, Japonsko
Příklady vybraných tvarůvulkanitů/magmatitů
7
Příznaky předcházející erupci(hlavně u kyselejších magmat – andezity až ryolity)
v přívodním kanálu
Upraveno podle Keller 2008
Počátek novéerupce
Výstupy magmatu po otvírajících se trhlinách mohou být doprovázeny seismickými otřesy
Zpracování všech dat
Průběžnévyhodnocování
WARNING SYSTÉM – MONITORING VULKANICKÉ AKTIVITY
Satelitní monitoring
Změna chování zvířat
Dlouhodobá seismická pozorování Změna teploty termálních vod
Přímá vizuálnípozorování
STRATIGRAFICKÁ GEOLOGIE
GFEDCBA
GEOLOGICKÝ PROFIL
(„řez časovým úsekem“)
Popisuje geologické vrstvy, určuje stáří na
Základě obsahu fosilií nebo izotopovégeochronologie
Koreluje známé vrstvy s obdobnými ve světě
STRATIGRAFICKÁ TABULKA