Γεωλογία για αρχάριους: ενδογενείς δυνάμεις

Η γεω­λο­γία είναι η επι­στή­μη που μελε­τά τη Γη, τον γαλά­ζιο πλα­νή­τη μας που μετα­βάλ­λε­ται διαρ­κώς. Σε αυτό το άρθρο θα βρεις τη θεω­ρία προ­έ­λευ­σης των ηπεί­ρων, τη δομή του εσω­τε­ρι­κού της Γης, τις ενδο­γε­νείς δυνά­μεις, τα ηφαί­στεια, τους σει­σμούς και άλλους βασι­κούς γεω­λο­γι­κούς όρους.

H Γη μετα­βάλ­λε­ται διαρ­κώς

Η επι­φά­νεια της Γης αλλά­ζει διαρ­κώς. Ίσως μας είναι δύσκο­λο να το αντι­λη­φθού­με αυτό, για­τί οι αλλα­γές χρειά­ζο­νται τις περισ­σό­τε­ρες φορές χιλιά­δες χρό­νια για να «φανε­ρω­θούν»! Κάπο­τε, οι άνθρω­ποι πίστευαν ότι εκεί­νος που δημιουρ­γεί τους σει­σμούς είναι ο γίγα­ντας Εγκέ­λα­δος. Σήμε­ρα, παρό­λο που μας αρέ­σει να δια­βά­ζου­με τους μύθους που γέν­νη­σε η φαντα­σία των προ­γό­νων μας,  ξέρου­με πως κάτι τέτοιο δεν ισχύ­ει. Χρειά­στη­καν όμως πάρα πολ­λά χρό­νια και πολύ κόπος για να κατα­λά­βουν τελι­κά οι άνθρω­ποι τι ακρι­βώς συμ­βαί­νει στα έγκα­τα της Γης και ποιες είναι αυτές οι πανί­σχυ­ρες, εσω­τε­ρι­κές δυνά­μεις που κινούν τις ηπεί­ρους, δημιουρ­γούν ωκε­α­νούς, γεν­νούν τα βου­νά και γενι­κά αλλά­ζουν τη μορ­φή των Ηπεί­ρων. 

   Εκτός όμως από τις εσω­τε­ρι­κές δυνά­μεις της Γης, στην επι­φά­νειά της συμ­βαί­νουν κάποιες πολύ σημα­ντι­κές διερ­γα­σί­ες, όπως η διά­βρω­ση και η απο­σά­θρω­ση, που «σμι­λεύ­ουν» με τη σει­ρά τους τα τοπία του πλα­νή­τη μας και δια­μορ­φώ­νουν ένα περι­βάλ­λον που, σε συν­δυα­σμό με το κλί­μα της Γης, απο­τε­λεί έναν ιδα­νι­κό χώρο για την ανά­πτυ­ξη της ζωής. Τα έμβια όντα μπο­ρούν και προ­σαρ­μό­ζο­νται στις συν­θή­κες της επι­φά­νειας της Γης και με τη σει­ρά τους δια­μορ­φώ­νουν το περι­βάλ­λον γύρω τους. 

Ο γαλά­ζιος πλα­νή­της μας μοιά­ζει να είναι ένας χώρος ξεχω­ρι­στός. Και κάποιες από τις σημα­ντι­κές γεω­λο­γι­κές διερ­γα­σί­ες που του δίνουν τα ιδιαί­τε­ρα χαρα­κτη­ρι­στι­κά του, θα γνω­ρί­σου­με στη συνέ­χεια.   

Η Θεω­ρία προ­έ­λευ­σης των Ηπεί­ρων        

Ο γερ­μα­νός μετε­ω­ρο­λό­γος Άλφρεντ Βέγκε­νερ ήταν ίσως ο πρώ­τος που παρα­τή­ρη­σε ότι  ο «ώμος» της Ν. Αμε­ρι­κής ταί­ρια­ζε από­λυ­τα με τη «μασχά­λη» της Κ.Δ. Αφρι­κής και δια­τύ­πω­σε τη θεω­ρία οι ήπει­ροι προ­έρ­χο­νται από μια μεγά­λη, ενιαία μάζα ξηράς τη Παγ­γαία. Στη συνέ­χεια, κατά τη διάρ­κεια του Μεσο­ζω­ι­κού αιώ­να, η ξηρά της Παγ­γαί­ας χωρί­στη­κε σε μικρό­τε­ρα τμή­μα­τα, τις λιθο­σφαι­ρι­κέ­ςπλά­κες, το καθέ­να απ΄ τα οποία κινή­θη­κε αργό­τε­ρα με το δικό του τρό­πο.

Μια νέα παρα­τή­ρη­ση τη δεκα­ε­τία του 60 έκα­νε πιο πιστευ­τή τη θεω­ρία αυτή. Δια­πι­στώ­θη­κε ότι στο μέσο του Ατλα­ντι­κού Ωκε­α­νού υπήρ­χε μια μεγά­λη μεσο­ω­κε­ά­νια ράχη, στην οποία ανα­δυό­ταν μάγ­μα, στε­ρε­ο­ποιεί­το και κινεί­το ακρι­βώς με τον ίδιο τρό­πο με τον οποίο απο­μα­κρύν­θη­καν οι ήπει­ροι.

Στο βίντεο μπο­ρείς να παρα­κο­λου­θή­σεις την ιστο­ρία της δημιουρ­γί­ας των Ηπεί­ρων. Ένα πολύ ενδια­φέ­ρον βίντεο, με την ιστο­ρία σχη­μα­τι­σμού των ηπεί­ρων και της μελ­λο­ντι­κής τους εξέ­λι­ξης, βρί­σκε­ται επί­σης εδώ.

Το εσω­τε­ρι­κό της Γης   

Δεν θα ήταν ωραίο να μπο­ρού­σα­με να ταξι­δέ­ψου­με στο Κέντρο της Γης μαζί με τον Ιού­λιο Βερν; Δυστυ­χώς δεν έχου­με αυτή τη δυνα­τό­τη­τα κι έτσι για να μάθου­με για τη σύστα­ση της Γης ανα­λύ­ου­με τα σει­σμι­κά κύμα­τα (τα κύμα­τα δηλα­δή που προ­έρ­χο­νται από τους σει­σμούς). Καθώς δια­περ­νούν τα διά­φο­ρα στρώ­μα­τα των πετρω­μά­των παρα­μορ­φώ­νο­νται και μας δίνουν πλη­ρο­φο­ρί­ες για τη σύστα­ση των υλι­κών που δια­πέ­ρα­σαν.   

Το επι­κρα­τέ­στε­ρο λοι­πόν μοντέ­λο δομής της γεώ­σφαι­ρας είναι το εξής:

• Ο εσω­τε­ρι­κός πυρή­νας της γης είναι μια μπά­λα συμπα­γούς σιδη­ρο­νι­κε­λί­ου (ακτί­νας 1200 Km), περι­βαλ­λό­με­νη από
• τον εξω­τε­ρι­κό πυρή­να (ένα θερ­μό­τε­ρο στρώ­μα ρευ­στού σιδή­ρου).
• Πάνω από αυτόν υπάρ­χει ο μαν­δύ­ας. Αυτός απο­τε­λεί το μεγα­λύ­τε­ρο μέρος του εσω­τε­ρι­κού της γης. Απο­τε­λεί­ται από πολ­λά θερ­μά πυκνόρ­ρευ­στα υλι­κά.
• Το εξω­τε­ρι­κό τμή­μα ονο­μά­ζε­ται φλοιός και έχει πάχος από 5–75 Km. Ο φλοιός είναι ένα πολύ λεπτό και σκλη­ρό στρώ­μα που επι­πλέ­ει πάνω στο μαν­δύα. Αυτός είναι πολύ λεπτός κάτω από τους ωκε­α­νούς (ωκε­ά­νιος φλοιός) ενώ το μεγα­λύ­τε­ρο πάχος το έχει στις ορο­σει­ρές (ηπει­ρω­τι­κός φλοιός).

Μπο­ρείς να παρα­κο­λου­θή­σεις ένα βίντεο που περι­γρά­φει την δομή του εσω­τε­ρι­κού της Γης, εδώ.

Ενδο­γε­νείς Δυνά­μεις

Είναι δυνά­μεις που οφεί­λο­νται σε παρά­γο­ντες που βρί­σκο­νται στο εσω­τε­ρι­κό της Γης (ενδο­γε­νείς). Στις δυνά­μεις αυτές οφεί­λο­νται πολ­λές αλλα­γές που συμ­βαί­νουν στην επι­φά­νεια της Γης. Η προ­έ­λευ­σή τους περι­γρά­φε­ται από τους επι­στή­μο­νες με τη βοή­θεια της Θεω­ρί­ας των Τεκτο­νι­κών πλα­κών.

Λιθό­σφαι­ρα

Το ανώ­τε­ρο τμή­μα του μαν­δύα και ο φλοιός απο­τε­λούν τη λιθό­σφαι­ρα. Η λιθό­σφαι­ρα απο­τε­λεί­ται από δύσκαμ­πτα κομ­μά­τια τις λιθο­σφαι­ρι­κές ή τεκτο­νι­κές πλά­κες που κινού­νται πάνω στο τηγ­μέ­νο τμή­μα του μαν­δύα, την ασθε­νό­σφαι­ρα, 1 έως 2 εκ. το χρό­νο, χωρίς να το νιώ­θου­με. Όμως επι­δρά σημα­ντι­κά στο ανά­γλυ­φο.

Τι είναι το μάγ­μα;

Το μάγ­μα είναι διά­πυ­ρο υλι­κό (δηλα­δή πάρα πολύ θερ­μό υλι­κό) που βρί­σκε­ται στο μαν­δύα.

Η κίνη­ση των λιθο­σφαι­ρι­κών πλα­κών

Οι πλά­κες πιθα­νό­τα­τα κινού­νται λόγω θερ­μι­κών ρευ­μά­των που δημιουρ­γού­νται στο μαν­δύα, όπως φαί­νε­ται και στην παρα­κά­τω εικό­να.

Τι δημιουρ­γεί όμως αυτά τα «περί­ερ­γα» θερ­μι­κά ρεύ­μα­τα; Το μάγ­μα που βρί­σκε­ται πιο κοντά στο κέντρο της Γης ζεσταί­νε­ται περισ­σό­τε­ρο και έτσι αρχί­ζει να ανε­βαί­νει ενώ το ψυχρό που βρί­σκε­ται πιο κοντά στη λιθό­σφαι­ρα κάνει καθο­δι­κή κίνη­ση. Έτσι δημιουρ­γού­νται κυκλι­κά ρεύ­μα­τα που παρα­σύ­ρουν τις πλά­κες που βρί­σκο­νται από πάνω τους. 

Συνέ­πειες της κίνη­σης των λιθο­σφαι­ρι­κών πλα­κών   

Όταν δύο πλά­κες πλη­σιά­ζουν η μια την άλλη, δηλ. συγκλί­νουν, η μία βυθί­ζε­ται κάτω από την άλλη και όταν φτά­νει σε μεγά­λο βάθος λιώ­νει και γίνε­ται μάγ­μα. Έτσι χάνο­νται τμή­μα­τα  του φλοιού. Το διά­πυ­ρο μάγ­μα ανε­βαί­νει στην επι­φά­νεια της γης ως λάβα και δημιουρ­γού­νται τα ηφαί­στεια.   

Ακό­μη, στις περιο­χές σύγκλι­σης δύο λιθο­σφαι­ρι­κών πλα­κών, ανα­πτύσ­σο­νται τερά­στιες δυνά­μεις. Καθώς η μία βυθί­ζε­ται κάτω από την άλλη, την σπρώ­χνει, την «πιέ­ζει» και με αυτόν τον τρό­πο δημιουρ­γεί μεγά­λες πτυ­χώ­σεις, τα βου­νά, όμοιες με τα «κυμα­τά­κια» που δημιουρ­γού­νται στο πάπλω­μα του κρε­βα­τιού σου, όταν το σπρώ­χνεις προς τα κατω­πό­δα­ρα. Με αυτό τον τρό­πο οι επι­στή­μο­νες πιστεύ­ουν ότι έχουν πιθα­νό­τα­τα δημιουρ­γη­θεί οι μεγά­λες ορο­σει­ρές της γης.    

Όταν δύο πλά­κες απο­μα­κρύ­νο­νται, δημιουρ­γεί­ται ένα «άνοιγ­μα» ανά­με­σά τους. Το μάγ­μα ανα­βλύ­ζει από το άνοιγ­μα αυτό με τη μορ­φή λάβας και πήζει δημιουρ­γώ­ντας νέα τμή­μα­τα φλοιού στο βυθό των ωκε­α­νών. Έτσι δημιουρ­γού­νται μεγά­λες ορο­σει­ρές υπο­θα­λάσ­σιων ηφαι­στεί­ων (μεσο­ω­κε­ά­νιες ράχες).

Μερι­κές φορές οι πλά­κες κινού­νται πλευ­ρι­κά (δηλα­δή η μια παράλ­λη­λα με την άλλη) χωρίς να επη­ρε­ά­ζε­ται ιδιαι­τέ­ρως ο φλοιός.

Ηφαί­στεια    

Τα ηφαί­στεια δημιουρ­γού­νται στις περιο­χές που δύο λιθο­σφαι­ρι­κές πλά­κες πλη­σιά­ζουν ή απο­μα­κρύ­νο­νται, όπως περι­γρά­φη­κε στην προη­γού­με­νη παρά­γρα­φο. Το μάγ­μα βγαί­νει στην επι­φά­νεια με τη μορ­φή λάβας σχη­μα­τί­ζο­ντας κωνι­κής μορ­φής ψηλά ή χαμη­λά βου­νά.

Mε την έκρη­ξη ενός ηφαι­στεί­ου, τα ποτά­μια της λάβας που κατε­βαί­νουν από τις πλα­γιές καθώς και τα δηλη­τη­ριώ­δη αέρια που παρά­γο­νται, μπο­ρούν να προ­κα­λέ­σουν πολ­λές κατα­στρο­φές.

Θερ­μές Κηλί­δες   

Η πλειο­νό­τη­τα των σει­σμών και των ηφαι­στεια­κών εκρή­ξε­ων συμ­βαί­νει στα όρια των λιθο­σφαι­ρι­κών πλα­κών. Συμ­βαί­νει όμως κάτι παρά­ξε­νο. Υπάρ­χουν δηλα­δή ηφαί­στεια τα οποία δημιουρ­γού­νται στο μέσον μιας λιθο­σφαι­ρι­κής πλά­κας. Τα νησιά της Χαβά­ης για παρά­δειγ­μα, που είναι ηφαι­στεια­κής προ­έ­λευ­σης, σχη­μα­τί­στη­καν στο μέσον της πλά­κας του Ειρη­νι­κού ωκε­α­νού.

Οι περιο­χές αυτές της γης ονο­μά­ζο­νται θερ­μές κηλί­δες. Οι επι­στή­μο­νες πιστεύ­ουν ότι οι κηλί­δες αυτές βρί­σκο­νται σε περιο­χές όπου η θερ­μο­κρα­σία του μαν­δύα είναι πάρα πολύ υψη­λή. 

Τσου­νά­μι (Τsu Nami)      

Tα τσου­νά­μι είναι μεγά­λα παλιρ­ροια­κά κύμα­τα. Στον ανοι­χτό ωκε­α­νό κινού­νται με πάρα πολύ μεγά­λη ταχύ­τη­τα. Πώς όμως δημιουρ­γού­νται; 

Τα τσου­νά­μι οφεί­λο­νται: 

• είτε στην έκρη­ξη ενός υπο­θα­λάσ­σιου ηφαι­στεί­ου,  
• είτε σε έναν ισχυ­ρό υπο­θα­λάσ­σιο σει­σμό,
• είτε σε μία υπο­θα­λάσ­σια κατάρ­ρευ­ση βου­νο­πλα­γιάς ή ηφαι­στεί­ου,
• είτε στην πτώ­ση ενός μετε­ω­ρί­τη στη θάλασ­σα.

     Το τσου­νά­μι είναι μια σει­ρά κυμά­των που όταν δια­σχί­ζουν τον ωκε­α­νό έχουν πολύ μικρό ύψος. Αυτό έχει ως απο­τέ­λε­σμα τα πλοία που ταξι­δεύ­ουν στον ωκε­α­νό και συνα­ντιού­νται σε βαθιά νερά με το τσου­νά­μι, όχι μόνο να μην παθαί­νουν καμιά απο­λύ­τως ζημιά, αλλά και οι άνθρω­ποι που είναι πάνω σε αυτά να μην αντι­λαμ­βά­νο­νται καν το τσου­νά­μι πριν, τη στιγ­μή και αφού περά­σει από αυτούς.   

Καθώς όμως το τσου­νά­μι πλη­σιά­ζει τη στε­ριά και κινεί­ται σε πιο ρηχά νερά, η ταχύ­τη­τά του μειώ­νε­ται αλλά το ύψος των κυμά­των του μεγα­λώ­νει. Έτσι όταν φτά­νει στις ακτές παρα­σύ­ρει ανθρώ­πους κτί­ρια κ.λπ. προ­κα­λώ­ντας μεγά­λες κατα­στρο­φές.   

Ένα τέτοιο τσου­νά­μι έπλη­ξε την Ιαπω­νία προ­κα­λώ­ντας βιβλι­κή κατα­στρο­φή.

Σει­σμοί

Ο σει­σμός είναι ένα φυσι­κό φαι­νό­με­νο που πάντα από την αρχαιό­τη­τα ως σήμε­ρα προ­κα­λού­σε στον άνθρω­πο φόβο και ανα­σφά­λεια. Είναι η δόνη­ση του εδά­φους που οφεί­λε­ται στη θραύ­ση (σπά­σι­μο) των πετρω­μά­των. Οι περισ­σό­τε­ροι σει­σμοί οφεί­λο­νται στις κινή­σεις των λιθο­σφαι­ρι­κών πλα­κών και ονο­μά­ζο­νται τεκτο­νι­κοί σει­σμοί. Έτσι οι περιο­χές έντο­νης σει­σμι­κής δρά­σης ταυ­τί­ζο­νται ουσια­στι­κά με τα όρια των πλα­κών.

Στη διπλα­νή εικό­να βλέ­που­με μία λιθο­σφαι­ρι­κή πλά­κα να βυθί­ζε­ται κάτω από μια άλλη. Καθώς συμ­βαί­νει αυτό, συμπιέ­ζε­ται και τα πετρώ­μα­τα παρα­μορ­φώ­νο­νται. Όταν τα πετρώ­μα­τα δεν «αντέ­χουν» πια αυτή την παρα­μόρ­φω­ση, «σπά­νε», όπως σπά­ει ένα πλα­στι­κό χαρα­κά­κι όταν το λυγί­ζου­με με τα δυο μας χέρια. Έτσι δημιουρ­γεί­ται ένα σει­σμι­κό ρήγ­μα. Αυτή τη χρο­νι­κή στιγ­μή γεν­νιέ­ται ένας σει­σμός.    Το «σπά­σι­μο» αυτό των πετρω­μά­των ελευ­θε­ρώ­νει ένα πολύ μεγά­λο ποσό ενέρ­γειας το οποίο δια­δί­δε­ται με τη μορ­φή σει­σμι­κών κυμά­των. Όταν αυτά φτά­νουν στην επι­φά­νεια της γης προ­κα­λούν δόνη­ση (τρά­νταγ­μα) του εδά­φους κι έτσι αντι­λαμ­βα­νό­μα­στε το σει­σμό.

Επί­σης ένας σει­σμός μπο­ρεί να οφεί­λε­ται στην έκρη­ξη ενός ηφαι­στεί­ου, δηλα­δή είτε να προη­γεί­ται είτε να τη συνο­δεύ­ει.

1. Τα όργα­να με τα οποία κατα­γρά­φου­με τις σει­σμι­κές δονή­σεις είναι τα σει­σμο­σκό­πια, οι σει­σμο­γρά­φοι και το σει­σμό­με­τρα. Τη κατα­γρα­φή αυτή την ονο­μά­ζου­με σει­σμο­γρά­φη­μα ή σει­σμό­γραμ­μα. 
2. Το μέγε­θος ενός σει­σμού το μετρά­με σε βαθ­μούς της κλί­μα­κας Ρίχτερ (Richter). Η κλί­μα­κα αυτή κυμαί­νε­ται από το 1, όπου ο σει­σμός δε γίνε­ται αισθη­τός, ως το 12, όπου συμ­βαί­νει ολι­κή κατα­στρο­φή και αντι­κεί­με­να εκτι­νάσ­σο­νται στον αέρα. 
3. Η χώρα μας είναι μια ιδιαί­τε­ρα σει­σμο­γε­νής χώρα, καθώς βρί­σκε­ται στην περιο­χή όπου η Αφρι­κα­νι­κή λιθο­σφαι­ρι­κή πλά­κα βυθί­ζε­ται κάτω από την Ευρα­σια­τι­κή. Για το λόγο αυτό είναι πολύ χρή­σι­μο να είμα­στε ενη­με­ρω­μέ­νοι τόσο για τα αίτια των σει­σμών όσο και για τους τρό­πους με τους οποί­ους μπο­ρού­με να προ­στα­τευ­τού­με.