Μάθημα : ΓΕΩΛΟΓΙΑ - ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ

Η Γη: ένα ζωντανό σώμα.

Πολλοί, ακόμα και σήμερα, έχουν την εντύπωση ότι η γη είναι ένα συμπαγές και αμετάβλητο ουράνιο σώμα. Στην πργαματικότητα η όψη της Γης συνεχώς μεταβάλλεται. Από τη μακρινή εποχή που δημιουργήθηκε ο πρώτος στερεός φλοιός, με τη μορφή λεπτής κρούστας γύρω από τη Γη, μέχρι τις μέρες μας, ένα τεράστιο πλήθος μεταβολών συντελούνται αδιάκοπα σα συνέχεια πολύπλοκων και αλληλοεπηρεαζόμενων διαδικασιών τόσο στο εσωτερικό της Γης, όσο και στην επιφάνεια.

Ο σύγχρονος επιστήμονας δεν μπορεί παρά να αισθανθεί δέος διαβάζοντας τα λόγια του μεγάλου Έλληνα φιλοσόφου Αριστοτέλη (384-322 π.χ.): «... καθώς ο χρόνος δε σταματάει ποτέ το Σύμπαν μένει αιώνιο, οι κόσμοι γεννιούνται και πεθαίνουνε, η θάλασσα προχωρεί ή υποχωρεί, αυτό που ήταν θάλασσα μπορεί να γίνει στεριά. Τα πάντα αλλάζουν με το χρόνο», ή το ακόμα πιο συνοπτικό του Ηράκλειτου «τα πάντα ρει».

Η Γη είναι ένας από τους μικρότερους πλανήτες, συνολικά εννέα, ενός ασημαντου σε σε αστρική κλίμακα αστεριού, του Ήλιου. Το ηλιακό μας σύστημα περιλαμβάνει τον Ήλιο και τους πλανήτες του μαζί με τους δορυφόρους τους, συνολικά 34, καθώς επισης κι ένα μεγαλο αριθμό από άλλα μιρκότερης σημασίας ουράνια σώματα, κομήτες, αστεροειδείς, μετεωρίτες και βρίσκεται προς το άκρο περίπου του Γαλαξία μας. Ο τελευταίος αποτελείται από άπειρα αστέρια, ένα ενδεικτικό νούμερο: 10¹¹, αντίστοιχα με το δικό μας Ήλιο που είναι ανεπτυγμένα σε μια σπειροειδή διάταξη με συνολική μορφή δίσκου διαμέτρου 100.000 έτη φωτός. Ένα έτος φωτός είναι μια ασύλληπτη για το ανθρώπινο μυαλό μονάδα μήκους, που ορίζεται από την απόσταση που διανύει το φώς σε ένα χρόνο. Αν λάβουμε υπόψη ότι το φως ταξιδεύει με ταχύτητα περίπου 300.000 Km/s, τότε ένα έτος φωτός ισοδυναμεί περίπου με 10¹² Km. Ο Γαλαξίας μας είναι ένας από τους άπειρους αντίστοιχους (αριθμός της τάξης του 10¹¹) που υπάρχουν στο σύμπαν και που κινούνται μόνοι τους ή σε ομάδες. Από τα παραπάνω είναι σαφές ότι η Γη αποτελεί ένα απειροελάχιστο μόριο του σύμπαντος.

Περίπου ¾ της επιφάνειας της Γης καλύπτονται από νερό, αφού μόλις το 29% είναι στεριά. Μόνος ο Ειρηνικός Ωκεανός είναι αρκετά μεγαλύτερος σε έκταση από όλες τις ηπείρους μαζί. Η κατανομή στεριάς και θάλασσας είναι άνιση στα δυο ημισφαίρια: οι ηπειρωτικές περιοχές συγκεντρώνονται κυρίως στο Βόρειο όπου η αναλογία υδάτινης προς χερσαία επιφάνεια είναι 3:2, ενώ το Νότιο ημισφαίριο θαλασσοκρατείται αφού η παραπάνω αναλογία γίνεται εδώ περίπου 4:1.

Ας φανταστούμε μια περιοχή της λιθόσφαιρας που εξαιτίας της διαρκούς κίνησης των πλακών για παράδειγμα συμπιέζεται. Ο χώρος αυτός θα αρχίσει να παραμορφώνεται και αυτό θα κρατήσει για δεκαετίες. Κάποτε δεν θα αντέξει, θα ξεπεράσει το όριο της αντοχής του και θα σπάσει απότομα δημιουργώντας σεισμό. Εκεί που θα σπάσει, θα δημιουργηθεί ρήγμα, που το ονομάζουμε σεισμογόνο ρήγμα. Αυτό, μπορεί να φανεί στην επιφάνεια αλλά μπορεί και να μη φανεί. Ο χώρος αυτός στον οποίο συσσωρεύτηκε ενέργεια, προτού εκλυθεί, λέγεται σεισμογόνος χώρος. Όταν δημιουργείται το σεισμογόνο ρήγμα, οι δυο επιφάνειες προστρίβονται μεταξύ τους, τα υλικά σημεία αρχίζουν να ταλαντώνονται πολύ, η ταλάντωση αυτή διαδίδεται και φτάνει στην επιφάνεια της Γης σαν σεισμός. Το σημείο του σεισμογόνου χώρου στο οποίο πρωτοεκδηλώθηκε το σπάσιμο ονομάζεται εστία του σεισμού και βρίσκεται μέσα στη λιθόσφαιρα. Η κατακόρυφη προβολή της εστίας πάνω στην επιφάνεια της Γης καλείται επίκεντρο του σεισμού. Συμπερασματικά ο σεισμός είναι το στιγμιαίο αποτέλεσμα μιας μακροχρόνιας διαδικασίας συσσώρευσης δυναμικής ενέργειας σε καταπονούμενες περιοχές της λιθόσφαιρας, που μόλις η καταπόνηση υπερβεί το όριο αντοχής προκαλεί θραύση των πετρωμάτων και απότομη έκλυση ενέργειας με μορφή κύματος που αισθανόμαστε σαν τράνταγμα στην επιφάνεια.

Ως ηφαίστεια χαρακτηρίζονται οι θέσεις όπου το φυσικό τήγμα από το εσωτερικό της Γης, όπου ονομάζεται μάγμα, βγαίνει μαζί με στερεά και αέρια αναβλήματα υψηλών θερμοκρασιών στην επιφάνεια όπου σχηματίζει τη λάβα.  Αν το σημείο εξόδου είναι στη στεριά η έκχυση γίνεται στον αέρα και το ηφαίστειο χαρακτηρίζεται χερσαίο, ενώ αν είναι σε θαλάσσιο πυθμένα η έκχυση γίνεται στο νερό οπότε μιλάμε για υποθαλάσσιο ηφαίστειο. Ο όρος ηφαιστειότητα είναι ευρύτερος και συμπεριλαμβάνει όλες εκείνες τις σύνθετες εσωτερικές διεργασίες που έχουν σαν τελικό αποτέλεσαμ την επιφανειακή εκδήλωση ενός ηφαιστείου. Εκτός από τις εκρήξεις και την έκχυση λάβας από το ηφαίστειο υπάρχουν και άλλα χαρακτηριστικά όπως η εκπομπή ατμίδων (συνήθως πλούσιες σε θειάφι και μονοξείδιο του άνθρακα) από σχισμές των προσφάτων ηφαιστειακών πετρωμάτων και οι θερμοπηγές που ανάλογα με τη σύσταση του νερού και τη θερμοκρασία χαρακτηρίζονται σαν σολφατάρες, φουμαρόλες, θερμοπίδακες (Geyser) κτλ. Περίπου 700 ηφαίστεια έχουν καταγραφεί σε ολόκληρο τον κόσμο που παρουσιάζουν δράση στους ιστορικούς χρόνους. Αυτά ονομάζονται ενεργά σε αντίδιαστολή με τα σβησμένα, εκείνα δηλαδή που λειτούργησαν σε παλιότερες γεωλογικές εποχές χωρίς όμως να παρουσιάζουν καμία δραστηριότητα στην ιστορική περίοδο.

Η φύση των ορυκτών

               Σήμερα ξέρουμε ότι η άπειρη ποικιλία των μορφών του κόσμου που μας περιβάλλει παράγεται από συνδυασμούς λίγων απλών σωμάτων που λέγονται στοιχεία. Από τα γνωστά στοιχεία, που ο αριθμός τους ξεπερνάει τα 100, μόλις οκτώ δηλαδή το οξυγόνο, το πυρίτιο, το αργίλιο, ο σίδηρος, το ασβέστιο, το κάλιο, το νάτριο και το μαγνήσιο, είναι εκείνα που αποτελούν το 98% της λιθόσφαιρας. Τα στοιχεία συνήθως με τη μορφή ενώσεων δυο η περισσότερων συνδέονται για να φτιάξουν τα ορυκτά. Είναι αλήθεια ότι ο όρος «ορυκτό» έχει καθιερωθεί, όχι εύστοχα, για να περιγράψει κάθε συστατικό οικονομικής σημασίας που «ορύσσεται» από τη Γη π.χ. κάρβουνο, σιδηρομετάλλευμα, πετρέλαιο κ.α. Για τη Γεωλογία όμως ορυκτό είναι όρος που περιορίζεται σε:

1. συστατικά ανόργανης προέλευσης,
2. συστατικά που κατά κανόνα έχουν συγκεκριμένη χημική σύσταση,
3. συστατικά που παρουσιάζουν συγκεκριμένες φυσικές ιδιότητες.

Όλα σχεδόν τα ορυκτά είναι στερεά, εκτός από τον υδράργυρο και το νερό στην υγρή του μορφή. Συνολικά περισσότερα από 2.000 ορυκτά είναι γνωστά, που η χημική σύσταση καθενός εκφράζεται με τη μορφή απλού ή συνηθέστερα πολύπλοκου χημικού τύπου, π.χ. ασβεστίτης (CaCO₃), χαλαζίας (SiO₂), βιοτίτης K(Mg,Fe)₃AlSi₃O₁₀(OH, F)₂.

Γένεση από το πυρ

               Είναι γνωστό πως τα πετρώματα ανάλογα με την προέλευση και τις συνθήκες γένεσης τους ταξινομούνται σε τρεις μεγάλες κατηγορίες

1. Πυριγενή
2. Ιζηματογενή
3. Μεταμορφωμένα (μεταμορφωσιγενή).

Εδώ θα εξετάσουμε την πρώτη κατηγορία που η ιδιαιτερότητά της προκύπτει από την ονομασία της: γένεση από το πυρ, δηλαδή δημιουργία από διάπυρο υλικό που η προέλευσή του δεν μπορεί να είναι άλλη από το εσωτερικό της Γης.

Γένεση από ιζήματα

                Η δεύτερη μεγάλη κατηγορία πετρωμάτων είναι τα ιζηματογενή, δηλαδή αυτά που δημιουργούνται από την καθίζηση συστατικών που αιωρούνται ή είναι διαλυμένα σε ένα ρευστό μέσο, που είναι κυρίως το νερό και σε πολύ μικρό ποσοστό ο αέρας. Η απόθεση γίνεται σε φυσικές κοιλότητες της γήινης επιφάνειας που λέγονται λεκάνες ιζηματογένεσης.  Τα ιζήματα μετά την απόθεσή τους υφίστανται διεργασίες που μετατρέπουν το χαλαρό ίζημα σε συμπαγές πέτρωμα. Από τα παραπάνω γίνεται σαφές ότι τα ιζηματογενή πετρώματα δημιουργούνται στην επιφάνεια της Γης. Γι’ αυτό, αν και καλύπτουν το 75% της συνολικής επιφάνειας της στεριάς αντιπροσωπεύουν μόλις το 5% του συνολικού όγκου του φλοιού, αποτελούν δηλαδή στην ουσία ένα λεπτό επιφανειακό υμένιο.

Το φαινόμενο της μεταμόρφωσης

               Η τρίτη μεγάλη κατηγορία πετρωμάτων, τα μεταμορφωμένα όπως έχει επικρατήσει να λέγονται διεθνώς, περιλαμβάνει πετρώματα που έχουν προκύψει από μεταμόρφωση άλλων προϋπαρχόντων πετρωμάτων, είτε πυριγενών είτε ιζηματογενών. Στο σημείο αυτό βρίσκεται η ιδιομορφία αυτής της κατηγορίας σε σχέση με τις δυο προηγούμενες: τόσο δηλαδή στα πυριγενή όσο και στα ιζηματογενή είχαμε δημιουργία πετρώματος για πρώτη φορά, στη μια περίπτωση κυρίως στο βάθος από κρυστάλλωση του μάγματος και στην άλλη από διαγένεση των χαλαρών ιζημάτων στην επιφάνεια. Στην περίπτωση όμως των μεταμορφωμένων έχουμε να κάνουμε με δευτερογενή πετρώματα, που φτιάχνονται όταν ένα προϋπάρχον πέτρωμα βρεθεί σε ορισμένο βάθος μέσα στη Γη όπου οι συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας είναι τέτοιες που διαταράσσουν τις πρωτογενείς σχέσεις ισορροπίας των δομικών μοναδων του (ορυκτά). Η μεταμόρφωση, που γενικά δεν αλλάζει τη χημική σύσταση του πετρώματος, εκδηλώνεται κυρίως ως αλλαγή του αρχικού ιστού και της ορυκτολογικής σύστασης του πετρώματος, με τη δημιουργία νέων ορυκτών που είναι ευσταθή στις νέες συνθήκες. Έτσι προκύπτει ένα νέο πέτρωμα, που μπορεί να διατηρεί μερικούς από τους αρχικούς του χαρακτήρες μπορεί όμως και κανένα.

Η έννοια του κύκλου

               Όταν έχουμε γενικά μια σειρά φαινομένων που το ένα διαδέχεται το άλλο έτσι ώστε σε κάποια στιγμή να επανερχόμαστε πάλι στο φαινόμενο που αυθαίρετα δεχτήκαμε ως αρχικό με αποτέλεσμα η ίδια διαδικασία να επαναλαμβάνεται συνέχεια, τότε λέμε πως έχουμε να κάνουμε με κύκλο φαινομένων. Μια τέτοια κυκλική επαναληπτικότητα χαρακτηρίζει και τα γεωλογικά φαινόμενα, που το ένα διαδέχεται το άλλο στα πλαίσια του γεωλογικού κύκλου. Η πολύπλοκη αυτή διαδικασία είναι κατανοητή από τα αποτελέσματα της, δηλαδή από τις μεταβολές που υφίσταται μια δεδομένη μάζα πετρώματος καθώς ανακυκλώνεται μέσα στη λιθόσφαιρα. Έτσι, κάθε μεταβολή που υφίσταται το πέτρωμα καταγράφεται πάνω του και η μελέτη αυτών των καταγραφών από το γεωλόγο δίνει τελικά το συνολικό ταξίδι του πετρώματος στο χώρο και το χρόνο.

Παλαιοντολογία ονομάζεται η επιστήμη που μελετά  την ιστορία της εμφάνισης και της ανάπτυξης της  ζωής πάνω στη Γη. Η παλαιοντολογία μελετά οργανισμούς ή υπολείμματα οργανισμών (απολιθώματα) που έζησαν κατά το παρελθόν στη Γη και οι οποίοι κλείστηκαν και διατηρήθηκαν μέσα σε ιζηματογενή πετρώματα.

Συμβατικά (ή απολιθωμένα) καύσιμα:

• Συνιστούν τις ενεργειακές πρώτες ορυκτές ύλες
• Είναι γαιάνθρακες και υδρογονάνθρακες
• Χρησιμοποιήθηκαν από τη βιομηχανική επανάσταση μέχρι σήμερα για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών της ανθρωπότητας.
• Αναφέρονται και ως απολιθωμένα, γιατί προέρχονται από φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς παλαιοτέρων γεωλογικών περιόδων.

Οι μεγάλες οροσειρές

 Είναι γνωστό ότι η επιφάνεια της Γης διασχίζεται από τεράστιες ορεινές αλυσίδες μήκους πολλών χιλιομέτρων, που κυριαρχούν με την παρουσία τους στη διαμόρφωση του τοπίου.

Έτσι, στην αμερικανική ήπειρο, παράλληλα προς τις ακτές του Ειρηνικού, αναπτύσσεται μια εντυπωσιακή οροσειρά μήκους 15000 χιλιομέτρων, που περιλαμβάνει την κορδιλιέρα των Άνδεων (Ν. Αμερική) και τα Βραχώδη όρη (Β. Αμερική). Οι απέραντες εκτάσεις που απλώνονται στα ανατολικά τους, μέχρι τις ακτές του Ατλαντικού, εμφανίζουν γενικά ήπιες μορφολογίες με χαμηλά βουνά και αχανείς σχεδόν επίπεδες επιφάνειες (Βραζιλία, Αργεντινή κτλ.). Το μονότονο αυτό τοπίο χαρακτηρίζει τις εσωτερικές περιοχές μιας λιθοσφαιρικής πλάκας.

Στην Ευρασιατική ήπειρο αναπτύσσεται η πιο σημαντική από τις ορεινές αλυσίδες του κόσμου, γιατί έχει τα ψηλότερα βουνά. Αυτή ξεκινάει από το Γιβραλτάρ και περιλαμβάνει το μεγαλόπρεπο συγκρότημα των Άλπεων, τα Απένινα, που είναι η ραχοκοκαλιά της Ιταλίας, τα Καρπάθια, τις Διναρίδες, κατά μήκος των ακτών της Αδριατικής στη Βαλκανική χερσόνησο, τις Ελληνίδες (το συγκρότημα της Πίνδου, που συνεχίζεται στην Πελοπόννησο, την Κρήτη και τη Ρόδο), την οροσειρά του Ταύρου στα νότια παράλια της Μ. Ασίας, τα βουνά της Περσίας και του Αφγανιστάν, για να φτάσει στη στέγη του κόσμου, τα Ιμαλαΐα και να καταλήξει στην Ινδονησία. Στα βόρεια αυτής της τεράστιας ορεινής ζώνης απλώνονται οι αχανείς πεδιάδες της Κεντρικής και Βόρειας Ευρώπης, καθώς και της Σιβηρίας, εκτάσεις ισοπεδωμένες, παραδομένες από 200 και πάνω εκατομμύρια χρόνια στο έλεος της αποσάθρωσης και διάβρωσης. Σχεδόν ταυτόσημη είναι η μορφολογία και νότια από την ορεινή ζώνη, όπου κυριαρχούν οι μεγάλες εκτάσεις της Αφρικής, της Αραβίας και της Ινδίας.

Ενέργεια: Πηγές, Πρώτες Ύλες, Περιβάλλον