\

MOTTO:

steaua pe care traim [ ... J este destul de mare ~i destul de batrdna, pentru a ne invata modqti, ~i destul de mica pentru a 0 putea cuprinde cu privirea # a-i fntelege fnvdtamintele. "

Hans Cloos - "Dialog eu Pamantul"

BASARAB - PETRU DRAGOMIR

GEOLOGIE ...,

FIZICA

Editura Universitii(ii din Bucure~ti - 2002-

Referenti ~tiintifici: Prof. dr. ing. Corneliu DINU Prof. dr. Ovidiu DRAGASTAN

Grafica lucdirii a fost realizata direct sau prin prelucrare electronica in cadru} catedrei de Geologie ~i Palentologie.

Pentru grafica preluata din literatura, Ia explicatia figurii, este rnentionat, in paranteza, nurnarul de Ia bibliografie aJ lucdirii utilizate.

Editura Universitatii din Bucure~ti ~os. Panduri 90-92, Bucure~ti - 76235; Tel./Fax: 410.23.84

E-mail: editura@unibuc.ro Internet: www.editura.unibuc.ro

Descrierea CIP a Bibliotecii Nationale a Romaniei DRAGOMIR, BASARAB-PETRU

Geologie fizica / Basarab-Petm Dragornir. -Bucure~ti : Editura Universitatii din Bucure~ti, 2002

p.; cm. ISBN 973-575-685-4

911.2:55

Coperta: desenata de tehn. Radu Dumitrescu dupa ideea autorului. Tehnoredactare computerjzata: Lector dr. ing. Anca Androhovici.

GEOLOGIE FIZICA

CUV ANT INAINTE

De la desprinderea omului, ca un element particularizat, de restul lumii vii, dezvoltarea sa nu a mai fost posibili'i dedit in societate.

Odata constituita ~i pentru a putea dura, societatea umana este obligata sa apeleze la 0 serie de institutii care sa raspunda unor necesitati speciale. 0 parte din aceste institutii au functii

juridice, politice ~i morale, cu cara~ter colectiv, cu rol de stimulent al esentei sociaJe a umanitatii. 0 alta parte reprezinta institutii cu functii economice, raspunzand necesitatilor de

subsistenta specifice .evolutiei individuale, dar care, in esenta, pot fi considerate primordiale,

societatea in intregul ei fiind bazata pe acumularea efortului individual.

In momentul de fata, activitatea umana se gase~te Intr-un punct de discruce. Relatiile sociale ~i politice reprezinta 0 reflectare pe multiple planuri a relatiilor economice, din ce In ce mai complicate datorita exploziei demografice, de ne'inchipuit la s:ffir~ituI secolului trecut ~i, mai ales, datorita restrangerii continue a resurselor naturale ~i dezechilibrelor majore, induse In natura de insa~i tehnologia umana.

Singura sursa de existenta a umanitatii este insu~i Pamantul care ne gazduie~te ~i care ne of era toate produsele de care avem nevoie, In masura 'in care suntem capabili sa Ie obtinem.

Pentm aceasta 'insa, este nevoie de cunoa~terea profunda a planetei, cunoa~tere cu atat mai importanta cu cat trebuie sa exploatam ~i sa utilizam rational oferta Pamantului, rara a ne periclita ~ansele de viitor, rara a distruge azi sursele generatiilor viitoare.

Un cuvant greu in acest domeniu Ii revine Geologiei, ~tiinta care, prin insu~i contint;ttul ei, permite cunoa~terea in amanunt a Pamantului, a proceselor ~i fenomenelor pe care acesta Ie

traie~te, a urmarilor acestor procese ~i fenomene, pe care civilizatia umana Ie poate exploata In folosul ei.

Stiinta complexa, la frontiera stiintelor naturii cu ~tiintele tehnice, bogata in elemente concrete, 'in acela~i timp producatoare de un 'inalt grad de abstractizare, geologia are In permanenta nevoie de speciali~ti care sa contribuie la punerea in slujba societatii a tuturor resurselor de care dispune Terra, dar ~i sa-~i asume raspunderea pentru discriminarea dintre nevoie ~i risipa ~i pentru conservarea echilibrului natural al planetei.

De~i Geologia este atat de putemic legata de marea majoritate a activitatilor umane ~i a atins nivele elevate de cunoa~tere, esenta acestei ~tiinte ramane in afara perceptiei.

5

GEOLOGIE PIZIC"'\'

nespeciali~tilor. Geologia pare multora 0 ~tiinta teoretidi, bazatii pe un Iimbaj criptic ~i pe Inmagazinarea unui volum uria~ de informatii care se cer memorate.

ProbIemele sunt complicate de mediatizarea, adesea exageratii a unor aspecte izoiate, fie

cu aura romantica, fie cu caracter de spectacoi, lara nici 0 conexiune cu inlantuirea logica a

proceselor ~i fenomenelor geologice reale. Nespecialistului sau incepatoruiui In ale Geologiei Ii scapa faptul ca gradul ridicat de abstractizare ~i teoretizare se poate atinge numai printr-o, activitate sustinuta de observare ~i in!elegere a fenomenelor, a proceselor ~i a consecintelor directe ale acestora, numai prin interpretarea infonnatiilor coreete puHindu-se obtine imaginea

sintetica a realitatii.

TendinteIe geologiei moderne duc la 0 tot mai stricta specializare, la 0 restrangere din ee

in ce mai accentuata a domeniului de investigatie al specialistului. Cu toate acestea, pregatirea

general a a specialistului trebuie sa asigure capacitatea de sintetizare a informatiilor ~i formarea ' unui camp larg de cuprindere a problemelor, plasarea lor in contextul general aI evolutiei

pamantului.

Cu alte cuvinte, pregatirea geologilor, a inginerilor geologi ~i a geofizicienilor trebuie

gravata pe un ansambiu de informatii cu caracter general, pe care studentul trebuie sa Ie

inteleaga ~i sa Ie asimileze din primele momente de studiu. Desigur, literatura de specialitate cuprinde liste nesfilr~ite de lucriiri ~i tratate, uneIe

devenite clasiee, altele foarte noi, bazate pe interpretarea ~i reinterpretarea eelor mai noi informatii. Din pacate, foarte putine din aceste lucrari sunt aeeesibile studentiIor, atat ca

posibilitati de procurare, cat mai ales datorita volumului enorm de Iiteratura care ar trebui consultata pentru fieeare subdomeniu al marelui ansamblu al geoiogiei.

Este deci neeesara 0 succinta prezentare sintetica a probIemelor, Intr-un volum adresat

studentilor ~i care sa of ere, Intr-un spatiu restrans, 0 suma de informatii, pe baza carora, fiecare sa-~i construiasca, in continuare, edificiul propriei pregatiri de specialitate.

Un astfel de volum se dore~te lucrarea de fata, in realizarea careia autorul a prim it un ajutor neprecupetit din partea colegilor din Catedra de Geologie ~i Paleontologie, ca ~i a eelor din produqie ~i cereetare, earora Ie mul\Ume~te pe aceasta cale.

Autorul

6

'J

GEOLOGIE FIZICA

CUPRINS

CUVANT INAINTE .................. , .................................................................................... 5

DATE GENERALE ...................................................................................................... 11 OBIECTUL GEOLOGIEl ............................................................................... 11

IMPORTANTA GEOLOGIEl. ...................................................................... 14

RELATIILE GEOLOGIEI CU ALTE ~TIINTE. ................................... 15 SCURT ISTORIC AL GEOLOGIEI ~I TENDINTE ACTUALE ... .17 METODE DE CERCETARE IN GEOLOGIE. ....................................... 23

GEOLOGlA FIZIOGRAFICA ............................................................................. 28 DATE GENERALE ASUPRA UNIVERSULUI.. .................................... 28

SISTEMUL SOLAR .......................................................................................... .33

SoareIe .............................................................................................. ; ........... 34

Planetele .......................................... , ............... ~ ........................................... .37 Planetoizii (Asteroizii) ............................................................................ .40 Cometele ..................................... ~ ............................................................... .41 Meteoritii. .................................................................................................... 42

Notiuni de Selenoiogie ................................................................ : .......... .43

IPOTEZE COSMOGONICE ........................................................................ .46

MI~CARILE COSMICE ALE P AMANTULUl. .................................... 50 Mi~carea de rotatie ................................................................................. 50 Mi~carea de revolutie, mi~carea de nutatie ~i

mi~carea galactica ............................................................................ .53 PROPRIETATILE P AMANTULUI.. ........................................................ 56

Forma ~i dimensiunile Pamantului .................................................... 56

7

GEOLOGIE FIZICA GEOLOGIE FIZICA.

Densitatea Pamantului. .............................................................................. 58

Structura interna a Pamantului... .......................................................... .59

Alte proprietap ale Pamantului... ............................................................ 68

Gravitatia ............................................................................................... 71

Presiunea din interiorul Pamantului.. .............................................. 71

Punerea in loc ~i consolidarea magmelor .................................... 159 ., 164 Modul de zacamant al rocllor magmatlce ................................. ..

Fenomenele vulcanice ...................................................................... 167 Alciituirea unui vulcan ............................................................. 168

Fazele eruptiilor vulcanice ....................................................... 171

Prod usele activitiitii vulcan ice ................................................. 173 Caldura Pamantului ............................................................................. 76

Radioactivitatea terestra .. ............................................... , ................. 82 Clasificarea vuleanilor .............................................................. 180

Magnetismul terestru ........................................................ ; ................. 86 Distributia vulcanilor pe glob .................................................. 185

Proprietatile electrice ale Pamantului.. .......................................... 92 Mi~dirile seismice ........................................................................................ 188

iNVELI$URILE EXTERNE ALE PAMANTULUL ................................. 93 Cauzele directe ale cutremurelor .................................................. .188

Atmosfera ......................................................................................................... 94 Elementele mi~carilor seismice ...................................................... 190

Hidrosfera ..................................................................................................... 100 Inregistrarea ~i clasificarea cutremurelor .................................... 193 Biosfera .................................................................................................. ; ....... 1 09 Masurarea cutremurelor.. ...................................... : ......................... 195

Litosfera ......................................................................................................... 112 EfecteIe cutremurelor ........................................................................ 198

GEOLOGIA DINAMICA ......................................................................................... 120 Repartizarea mi~carilor seismice pe glob .................................... 199

SURSELE DE ENERGIE ALE PROCESELOR Procese tectonice .......................................................................................... 203 Mi~carile oscilatorii (epirogenetice ) ............................................. 204

. ~'1' .................................. 210 Ml~can e orogemce........... .............................. . . I t" I' t' ........................... .210 DIS oea,n plea Ive ........................................ .

Cutele .............................................................................. 210

Cute netectonice ........................... ................................... 219

GEODINAMICE ......................................... , ................ 120

DINAMICA INTERNA ....................................................................................... 121

Cauzele generale ale proceselor de dinamiCa interna ................ .l22

Ipoteze geotectonice ............................................................ : ............ 122

Teoria tectonicii globale .................................................... , ............. 129 Flexurile .......................................................................... 220

Elemente structurale majore ale scoartei terestre ........................ 139 Dislocatii rupturale (disjunetive) .. ~ .......................................... 221 . Zone labile ale scoartei terestre ...................................................... 139 Fisurile ............................................................................... 221

Faliile .............................................................................. 222

Decro~arile ...................................................................... 226 Panzele tectonice ......... , ............................................................. 228

Zone stabile ale scoarj:ei terestre ...................................... ; ............ .l50 Procesele magmatice ................................................................................ 152

Geneza ~i proprietatile magmelor ....................... X.:;.: ...................... 152 Panzel~ de acoperire ......................................................... 228 Tipuri de magma ~i diferentierea magmatica .. , ......................... 157 Panzele de ~ariaj .................................. '" ........................... 229

9

GEOLOGIE FIZICA

Metamorfismul - erect al proceseIor de dinamica interna ....... .232

DINAMICA EXTERN.A. ...................................................................................... 238

Alterarea superficiaHi ............................................................................... 239

ACfiunea geodinamica a gravitafiei. .................................................... 245

ACfiunea geodinamica a vantului.. ....................................................... 251

Actiunea geodinamica a hidrosferei... .................... : .... , ....................... 259

Actiunea apelor meteorice ................. ; ............................................ .260

Actiunea apelor curgatoare .... .. ..................................................... 263

Actiunea geologica a apelor subterane ......................................... 273

Actiunea geodinamica a ghetarilor (a apei in stare solida) .... .281 Actiunea geologica a apelor marine .............................................. 289

Actiunea geologica a lacurilor ........................................................ 303

Geodinamica biosferei.. ............................................................................. 305

Notiuni de diageneza ................................................................................. .307

*** ...................................................................... .. .. .. .. .. ................................ .311

BIBLI OGRAFIE ............................................................................................................ .312

10

GEOLOGIE FIZICA

DATE GENERALE

OBIECTUL GEOLOGIEI

Numele GEOLOGIEI deriva din limba greaca, prin combinarea termenilor yuw. - "f11

[gaia - ghi], insemnand pamant ~i AOYo~ - Aoyta [logos - [ogia], insemnand cuvant, vorbire, aid cu intelesul de ~tiinta.

Cu aIte cuvinte, geologia este ~tiinta care se ocupa de studiul Pamantului, atat In ceea ce prive~te starea lui actualli, cat ~i privitor la evoJutia sa in timp.

Geologia studiaza structura ~i compozitia globului pamantesc, constituentii acestuia ~i modul lor de formare, ca ~i procesele care se desIa~oara in interiorul ~i la exteriorul planetei ~i care concura la modificarea permanenta a scoartei terestre.

Termenu:l a fost utilizat pentru prima oara 'in 1473, de catre Richard de Bury, cu intelesul de ~tiinta vulgara, pamanteasca, in opozitie cu Theologia, ~tiinta spiritului, dumnezeiasca. in sens mai apropiat de intelesul actual, termenul este reluat de Escholt, in 1657.

in timp, s-a mai utilizat ~i termenul de GEOGNOZIE, de la grecescul YVffi

GEOLOGIE FIZICA

- PETROLOGIA / PE1ROGRAFIA studiaza gruparea mineralelor In roci ~i conditiiIe genetice care determina aparitia rocilor.

- P ALEONTOLOGIA studiaza resturiIe de organisme care au populat planeta de la

aparitia vietii, iar PALEOECOLOGIA conditiile de mediu In care au vietuit organismele pastrate 'in stare fosHa.

- GEOLOGIA DINAMICA studiaza fenomenele ~i procesele actuale de mi~care ~i transfonnare a scoartei terestre.

- GEOTECTONICA studiaza deformarile suferite de fonnatiunile geologice ~i cauzele care Ie-au prod us.

- GEOLOGIA STRUCTURALA, prezinta dispunerea spatial a a fonnatiunilor geologice, rezultata in urma proceselor geodinamice.

- STRA TIGRAFIA studiaza modul de formare ~i suprapunere a depozitelor in procesele geologice.

- GEOLOGIA ISTORICA studiaza evolutia in timp a fonnatiuniIor geologice ~i inlantuirea legica a proceselor.

- PALEOGEOGRAFIA, studiaza istoria variatiei conditiilor fizico-geografice in eonexiune eu evolutia geologica.

- GEOCHIMIA reprezinta un ansamblu de metode chimice de detectare a substantelor din scoarta terestra.

- GEOFIZICA reprezinta totaIitatea metodelor fizice de studiu a Pamantului, atat la suprafata cat ~iin profunzime.

- GEOMORFOLOGIA studiaza relatiile dintre structurile geologice ~i aspectul general al scoartei, ca ~i implicatiile diferitelor tipuri de roci in crearea ~i modelarea reliefului.

- GEOLOGIA APLICA TA. careia ii corespund 0 serie de discipline cu caracter practic cum sunt:

- Ingineria geologica (ansamblul cercetarilor cantitative ~i practice legate de structura Pamantu!ui).

- Geologia inginereasca ~i Geotehnica (con stand in studii asupra rocilar pentru fundamentarea geologica a lucrarilor de constructie).

- Hidrogeologia (responsabiIa de detectarea ~i studierea surselor de apa).

12

GEOLOGIE FIZICA

- Geologia resurselor minerale, detaliata in Geologia combustibililor minerali

(Geologia dirbunilor, Geologia petrolului ~i a gazelor naturale), Geologia minereurilor (con-stand in studierea rezervelor de s'ubstante utile minerale ~i energetice), Geologia rocilor utile etc.

- Pedologia (studiul solurilor). - Prospectiunea ~i explorarea (ram uri ale Geologiei aplicate care studiaza

modul de detectare ~i de valorificare a substantelor utile). '- Geoecologia, cu evolutie recenta ~i rapida, ocupandu-se cu studierea ~i

prevenirea pericolelor ~i dezastrelor ecologice (predominant antropice), de poluarea solului ~i subsolului, de relatiile mediului geologic cu modul de hranire ~i starea de sanatate a populatiilor (geologia medicaJa).

Continua specializare In domenii din ce In ce mai restranse face necesara dezvoltarea

unei discipline de sinteza, care sa confere coerenta ~i logica rezultatelor cercetarilor de detaliu ~i sa evidentieze complexitatea intregului ansamblu.

A~easta disciplina de sinteza, in functie de modul de accentuare a fenomenelor ~i proceselor, a fast numita diferit de diver~i cercetatori. Astfel, s-a n~mit 'PRINCIPII DE GEOLOGIE, BAZELE GEOLOGIEl, INTRODUCERElN GEOLOGIE, toate denumirile

implicand un grad avansat de teoretizare ~i generalizare, ca baza a studiilor de detaliu. Se mai folose~te sintagma GEOLOGIE GENERALA cu semnificatie de sintez~ a tuturor discipline lor geologice legate de cercetarea fenomenelor ~i proceselor geologice care au loc in prezent la suprafata ~i in interiorul Pamantuiui, precum ~i a conditiilor naturale ,in care se des:fa~oara acestea, in scopul descifrarii istoriei ~i a legilor generale de evolutie a litosferei. Cu un inteles similar se folose~te tennenul de GEOLOGIE FIZICA, tennen introdus de speciali~tii anglci~ saxoni, ~i care, astazi, tinde sa se generalizeze, eu atat mai mun cu cat pe langa sensurile mentionate, inglobeaza notiuni de planetologie, fizica, chimie, geodinamica, fizica globului etc.

Trebuie delimitat Intelesul tennenului de Geologie fizica de cel de Fizica giobului, care

este 0 ramura a geofizicii, analizand exclusiv proprietatile fizice ale Pamantului.

Geologia fizica, tennen pentru care am optat dat fiind continutul lucrarii de fata, pune

. l' I' fenomene ~i procese fizice accentul pe succesiunea fenomenelor ~l procese or geo oglce ca produse ~i stimulate de relatia cauza / efect derulata in succesiunea univoca a timpului geologic.

Abordarea integrata a studiului Pamantului prin conexiunea dintre Geologie ~i celelalte . . . h 'v GEONOMIE reprezentand ~tiinte ale naturii a pennlS mtroducerea unUl termen compre ensl , ' ,

. . . fi anic

GEOLOGIE FIZICA

pastreaza un anumit grad de echivoc, speciali~tii americani conferindu-i intelesul de studiu al economicitatij cercetarii geologice.

Este necesar sa explicam intelesul notiuniIor de FENOMEN geologic ~i PROCES geologic.

Prin FENOMEN geologic se intelege orice schimbare sau transformare care afecteaza scoarta terestra ~j care poate fi direct observata, in timp real.

Un PROCES geologic reprezinta un ~ir succesiv de fenomene care pot fi urmarite numai indirect, pe baza efectelor pe care Ie-au determinat, In timp.

Pentru exemplificare, mentionam ca 0 eruptie vulcanica, un cutremur etc, reprezinta

fenomene geologice; acumularea de depozite vulcanice, metamorfozarea un or roci aparitia fracturilor etc, sunt procese geologice. '

In cele ce urmeaza, yom incerca sa trecem in revista principalele probleme legate de

scoarta terestra, cu stabilirea relatiilor cauzale, a conexiuniIor dintre diferitele categorii de

fenomene ~i procese geologice. Dupa cateva probleme generale, Iucrarea propriu-zisa este divizata in doua parti mari, prima cuprinzand GEOLOGIA FIZIOGRAFICA-.

, care anahzeaza relatii~e universale ale Pamantului ~i proprietatile generale, fizice ~i chimice ale inveli~urilor acestUla. Cea de a doua parte cuprinde GEOLOGIA DINAMICA- _.

care se ocupa de studlUI fenomenelor ~i proceselor care determina transformarea permanenta a planetei ca rezultat al raporturilor de cauzalitate / consecintii, condition ate reciproc.

IMPORTANTA GEOLOGIE!

. Geologia, disciplina complexa, care rezolva 0 muItitudine de probleme variate, prezinta un mteres deosebit, atat din punct de vedere teoretic, cat ~i practic.

IMPORTANTA TEORETICA -Explica complexitatea fenomenelor ~i proceselor desra~urate in trecutul Pamantului. - Explica ~i justificalegile evolutiei. - Explicainterconditionarea proceselor ~i fenomenelor.

14

GEOLOGIE FIZICA

- Faciliteaza stabilirea legilor de baza ale dezvoltarii materiei, evoJutia acesteia de la

anorganic la organic, de la procesele chimice la cele biochimice ~i apoi la cele biologice. - Verifica ~i dQvede~te materialitatea Universului ~i a cauzelor directe ale evolutiei

acestuia.

IMPORTANTA PRACTICA

Geologia Insa~i este 0 ~tiintii de esenta practica. Dezvoltarea ei ca atare a fost conditionata de necesitatile activitatii umane. Geologia este prezenta In extrem de numeroase

domenii ale activitatii PFactice, in industrie, in agricultura, In construc!ii.

- Reprezinta baza descoperirii de zacaminte de substante utile (minereuri, combustibili minerali, sare, roci utile etc).

- Studiaza structura terenurilor de fundatie, pentru amplasarea constructiilor civile ~i industriale de orice tip (c1adiri, baraje, tuneluri, drumuri, ciH ferate, canale etc).

- Asigura identificarea ~i valorificarea surselor de apa. - Executa studiul rocilor de baza pe care se dezvolta solurile ~i prospectarea

amendamentelor necesare pentru cre~terea randamentului productiei agricole.

- Se ocupa de studiul evolutiei terenurilor , propune metode de prevenire ~i combatere a fenomenelor de eroziune ~i degradare a terenurilor agricole~i asigura proiectarea lucrarilor de Imbunatatiri funciare,

- Realizeaza studiul respectiirii conditiilor de mediu ~i propune masurile necesare pentru refacerea acestui mediu.

RELA TilLE GEOLOGIEI CD AL TE STIINTE

Geologia ca ~tiinta s-a constituit dupa consolidarea ~tiintelor fundamentale ale naturii, preluand 0 multitudine de informalii fumizate de acestea, informatii pe care Ie utilizeaza In

studiul evolutiei pamantului. Putine ~tiinte au un camp de actiune atat de vast, tocmai pentru ca

trebuie sa apeleze la realiziirile tuturor celorlalte ~tiinte, care s-au structurat inaintea ei. In acela~i timp, Geologia fumizeaza celorlalte ~tiinte date ~i interpretiiri care pot explica

procese practic de nelnte1es rara coritributia informatiilor oferite de Geologie.

15

GEOLOGIE FIZICA

De asemenea, Geologia adoptii metode de studiu specI'fice altor ~tiinte, pe care Ie

utilizeaza In sens propriu.

Ca ~tiin!a complexa, Geologia Insumeaza informatii 'Ii metode d' d .. . . ' .,. m omenn extrem de d~fe~lt~, unele naturalistice, uneori eu caracter descriptiv ~i interpretativ, alteIe specifice

dlsclphnelor tehnice ~i ing' f " mere~ I, cu caracter strict practic, in sfiir~it, aItele specifice unor ~tlInte cu grad ridicat de abstractizare.

Astazi nu se poate evalua ge l' .. w o Ogla, ca ~tllnta, lara interferarea in studiu a Bl' I ". Ch" ". F"" 0 oglel, a

Imlel, a IZICB, a Matematicii, a Geografiei, 'Ii nu in ultI'mul ra~nd .,. rara Mecanica sau

Tehnologie sau fiira conexiune cu Astronomia sau eu tehnolo "1 t' I ,..: gu e spa,la e .. !iE ~ ~

Fig. 1. Relafiile geologiei cu aIle liinte.

. Se pot discuta contributiile reciproce ale fiecarei ~tiinte in evolu!ia celorlalte, iar in Ultlln~ vr~me ~u aparut ~i se dezvoIta rapid discipline hibride, strans legate de surse, dar In acela~l tImp. mdependente . P 1 b' I .

,ca. a eo 10 ogla, Paleogeografia, Planetologia, Selenologia, Paleoastronomia ~i ace t t . . A

, s ea sun numal cateva dmtre complexele interdisciplinare Care ar putea fi enumerate.

Desigur, este obligatoriu sa facem referire astazi la relatia geologiei cu Informatica folosita ca sistem de 1 . t .. d ' . nregls rare ~l e prelucrare a informatiei geologice, ca ~i de modelare cu

aJutorul t hn' .. d e ICll. e calcul a rezuItatelor interpretate ale proceselor geologice:

16

GEOLOGIE FIZICA

SCURT ISTORIC AL GEOLOGIEI SI TENDINTE ACTUALE

Geologia ca ~tiinta este una dintre cele mai noi ram uri ale ~tiintelor naturii, aparand ca atare abia la jumatatea secolului al XVIII-lea.

Desigur, inca din epocile primitive, omul a fost obligat sa observe scoarta terestra, intai

cu caracter empiric, pentru identificarea substantelor care-i erau necesare sau pentru a se proteja de fenomenele naturale in fata carora era pus, ~i nu in ultimul rand, pentru a 'incerca sa-~i explice aceste fenomene. Silexul ~i obsidianul, care au reprezentat primele materii prime utilizate de om, nu pot fi gasite oriunde. Pentru a ~i Ie putea procura, omul primitiv era obligat sa observe imprejurimile~i sa aleaga locurile cele mai favorabile acumularii substanleior necesare.

Primele observatii asupra Pamantului ~i incercarea explicarii fenomenelor naturale se regasesc in mituri, care vor alcatui baza religiilor, omul fiind tentat sa atribuie unor forte divine

to ate fenomenele care-i depa~esc capacitatea de intelegere. In antichitate, numeroase observatii ~i speculatii rationale asupra Pamantului au intrat in

sfera de activitate a filosofilor naturali~ti - Pitagora (sec. VI a. C.), Xenophon (430-352 a. C.), Herodot (484-425 a.C.), Aristotel (384-322 a C.), Pliniu Major, etc - care au initiat interpretarea primitiv materialista a fenomenelor naturii.

Multe dintre observatiile acestora,de~i nesustinute ~tiintific, au fost confirmate de studiile ulterioare.

Dupa indelungata eclipsa din istoria ~tiintei, impusa de dominatia bisericii, de incultura ~i de obscurantism - 'in Evul Mediu, Rena~terea aduce 0 sporire a interesului pentru ~tiintele naturii. Nu poate fi inca yorba de Geologie, in inte1esul de astazi aJ cuvantului, dar se fac din ce

in ce mai multe observatii pertinente, unele chiar cu un real continut ~tiintific. In acest sens, cele mai vechi observatii apartin lui Ibn al Sina (Avicena) (970-1037),

corespunzand exploziei culturale arabe, intr-un moment in care cultura europeana era 'in I"!;are

decIin, declin care a durat pana in Rena~tere. In Rena~tere, de~i nu existau cercetatori speciaJiza!i, apar primele informatii realiste,

dupa cele consemnate in antichitate.

l11tr-o epoca 'in care fosilele erau considerate jocuri ale naturii (ludus naturae), Leonardo da Vinci (1452-1519) constat a ca, de fapt, acestea nu reprezinta decat resturi de plante ~i de

animal~ ~i ca rocile sunt dispuse stratificat.

17

GEOLOGIE FIZICA

Bernard Pallisy (1510-1590), Nicolas Steno (1638-1687) fac referiri la natura fosilelor ~i a rocilor, ca ~i mentiuni privind dispunerea stratificata a depozitelor de la suprafata scoartei Pamantului.

Fig. 2. Schila de ajloriment cu rod stratificate, realizata de Leonardo da

Vinci, ajlata la British Museum. (reproducere preluata din 68)

Toate aceste idei, ca ~i multe aItele asupra carora nu insisHim, reprezinta 0 etapa pre~tiintificii de dezvoltare a Geologiei, etapii caracterizata printr-o ampla acumulare de date, uneori contradictorii, dar care vor servi evolutiei ideilor de mai tarziu.

in secolul al XVII-lea incep sa se cristaIizeze ideile legate de Pfunant ca obiect cosmic ~i asupra ipotezelor de formare a acestuia (Leibnitz, 1646-1716).

Secolul al XVIII-lea, odata cu revolutia industrialii, care a determinat 0 cre~tere a interesului pentru cunoa~terea substanlelor utile, duce la 0 sporire spectaculoasii a cercetarilor ~i formeazii premisele dezvoltarii Geologiei moderne.

Se acumuJeazii un volum imen~ de date, interpretate de personalitati remarcabile ale ~tiintei. Astfel, M.V. Lomonosov (1711-1765) precizeaza existenta agenlilor interni ~i externi ca forte contrarii in evolutia fenomenelor. Abr. Werner (1749-1818), eel care a introdus termenul Geognozie, face 0 prima cJasificare a mineralelor ~i rocilor ~i instituie teoria NEPTUNISTA. (care presupune ca toate rocile sunt de natura sedimentara, marina). Leopold von Buch (1774-1853) trece in extrema opusii, considerand cii toate rocHe sunt de origine magmatica, interna, idee pe care se bazeazii teoria PLUTONISTA..

Se mai remarcii J. Hutton (1726-1797), G. Cuvier (1769-1832), A. de Brogniart (1777-1827), J .B. Lamarck (1744-1829) ~i mUlti altii, care, studiind rocile ~i fosilele, pun bazele Paleontologiei ~i Stratigrafiei.

De~i volumul de informatii este imens, interpretarea datelor este'Inca superficiaJa. Se ridicii dispute dure intre ideile deiste, catastrofiste, sustinute de G. Cuvier ~i dezvoltate de A.

18

GEOLOGIE FIZICA

d'Orbigny, ~i cele pre-evolutioniste, emise de Ch. Lyell (1797-1875), care pun bazele metodei actuaIismului (1833).

fuceputul secolului al Xix-lea demonstreazii 0 tendinla de sintetizare a datelor existente

asupra planetei, urmata' de lansarea primelor ipoteze asupra orogenezei (formarii muntilor). Coroborarea datelor despre Piimant cu cele oferite de astronomie, a mcut posibila elaborarea

primei scheme privind structura interna a Pamantului, elaborata de E. Suess (1831-1914). Aparitia, in 1858, a "Originei speciilor" a lui Ch. Darwin revolutioneaza ~tiintele naturii,

punand bazele teoriei evolutioniste, intreaga dezvoltare ulterioara a ~tiintelor fiind orientata In acest sens, gandirea umana, in general, fiind influentata pro fund de evolutionism.

A douajumatate a secolului al XIX-lea ~i Inceputu] secolului al XX-lea se caracterizeaza prin ample studii geologice efectuate de numero~i cercetiitori din toate tarile lumii, cu caracter specializat sau cu caracter generalizat, de amanunt sau de larga sinteza. Se realizeaza primele

hiirti geologice, din ce in ce mai precise, din ce in ce mai cuprinziitoare, din ce in ce mai adaptate

unor scopuri precise, practice.

In acela~i timp se ajunge la 0 specializare foarte stricta a activitatii geologice, Geologia Insa~i fiind divizata 'intr-o multitudine de domenii, fiecare cu metode proprii de cercetare, toate

av~nd ca obiectiv principal studiul Pamantului. Sunt de mentionat 0 serie de personaIitati de marcii ale Geologiei ca: A. Holmes, G.W. Tyrell (Anglia); E. Kaiser, A. Wegener, H. Stille, K. Zittel (Germania); E. Haug, L. Cayeux, L. Moret (Franta); E. Argand (E1velia); A.P. Karpinski, V.O. Kovalevski, V.A. Obrucev, V.J. Vernadski (Rusia / U.R.S.S.); J. Dana, R. Daly (U.S.A.); L. Mrazec, Gh. Murgoci (Romania) etc.

Evident, actualmente, cu ajutorul tehnologiilor de varf, cercetarea geologica la nivel mondial cunoa~te evolutii spectaculoase. Dacii ar fi sa menlioniim numai cateva dintre acestea, am putea pomeni cre~terea adancimii de foraj in zonele continentale, fiind atinse (sigur, cu mari cheltuieli ~i numai in cazuri exceptionale) adiincimi ce depa~esc 14.000 m. Este, de asemenea, de mentionat progresul spectaculos al cercetarilor submarine. Este notoriu proiectul de foraj submarin D.S.P.P. (Deep Sea Dryling Project), bazat pe lucrarile programului "Glomar-Challenger", care, prin rezolvarea tehnologica a forarii submarine, a permis liimurirea unor

proble1l1e majore, inc1usiv a tectonicii globale. Putem adauga avansarea continua a prospectiunilor submarine, atat pentru hidrocarburi, dit ~i p~ntru noduli polimetalici, extinderea

~ercetiirilor prin teledetectie satelitara, ~i exemplele a~ putea fi mult extinse.

19

GEOLOGIE FIZICA

Pe teritoriul romanesc exista marturii legate de colectarea ~i utilizarea de substante ~i roci utile Inca de catre culturile paleolitice. Au fost recunoscute zacaminte de silex, In Dobrogea ~i in zona Islaz, legate de artefacte realizate pe seama acestui silex.

In antichitate s-a derulat 0 intensii activitate de minerit, activitate care presupune () buna cunoa~tere a substantelor cautate ~i a conditiilor favorabile In care pot fi gasite. Se cunosc urme ale activitatii miniere in intreaga zona montana, in special In Banat, in Maramure~ ~i in Muntii Apuseni, unele dintre urmele de minerit mai bine conservate fiind stimulente pentru activitatiJe de prospectiune, explorare ~i exploatare de mai taniu.

Informatii certe cu privire la resursele minerale apar mult mai tarziu, In cronici ~i in lucrari cu caracter geografic, dintre care se remarca "Descriptio Moldaviae" a lui Cantemir.

o prima lucrare de specialitate, 0 carte de mineralogie, de fapt 0 traducere rara autor precizat, a fost tiparita de Dr. Cihac, la Ia~i, In 1837 (fide AI. Codarcea, 1961).

Studii organizate de geologie incep sa se realizeze relativ tarziu, dupa infiintarea

Universitatilor din Ia~i (1862) ~i Bucure~ti (1864), timpu! pierdut fiind ins a rapid recuperat, prin ridicarea la nivel mondial a unor personalitati de seama ale geologiei romane~ti, ca Gr. Cobalcescu (1836-1892), Gr. ~teranescu (1838-1911), Sabba Stef'anescu, Sava Atanasiu, L. Mrazec, Ion Simionescu ~i foarte multi altH.

In 1882 se infiinteaza "BirouI Geologic", cu rolul de redactare a HartH Geologice a

Romaniei (parte a Hartii Geologice a Europd). In acela~i timp, sub in drum area lui Gr. $teranescu apare prima pUblicatie periodica de specialitate, "Anuarul Biroului Geologic".

In 1906, ia na~tere Institutul Geologic al Romaniei, Inca de la inceput bazat pe un colectiv de. cercetare format din speciali~ti de foarte inalta valoare ~tiin!ifica, activitatea lor aducand contributii lnsemnate la dezvoltarea, atat practica, dar mai ales teoretica, a Geologiei.

Ar fi suficient sa mentionam "teoria diapirismului", emisa de L. Mrazec, care s-a confirmat prin

studii ulterioare, ca ~i contributiile geologilor rom ani la "teoria panzelor de ~ariaj". AIte personalita!i se adauga celor deja mentionate, ca D.M. Preda, I. Atanasiu sau N. Oncescu, de numele caruia se leaga prima lucrare de sinteza privind intreg teritoriul romanesc.

In Transilvania, bogata in resurse minerale, au fost realizate numeroase studii, -unele foarte ample, dar tributare centrelor de cercetare de Ia Viena sau Budapesta, care suzerane

politic, coordonau i intreaga activitate tiintifica, paua la marea Unire din 1918. Primul profesor roman de Geologie la Universitatea din Cluj a fost Ion Popescu-Voite~ti (1876;.1944).

20

GEOLOGIE FIZICA

Dezvoltarea industriei petroliere romane~ti, intre cele doua Razboaie mondiale, a determinat 0 cre~tere a interesului pentru studiul depozitelor purtiitoare, studii la care au

, -" Ii ti romani de mare valoare, ca participat, in afara unor speciali~ti ai firmelor strame, specla ~

LGavat, N. Grigora~, N. Oncescu, 1. Bancila, Gh. Macovei, etc. d 1 . d tr' rzarea fortata a dus la cre~terea Dupa cel de-al doilea Riizboi mon la, m us la 1

necesarului de substante minerale utile ~i energetice ~i - implicit - a cercetiirilor geologlce. .. Nevoia pregatirii unui numiir mai mare de speciali~ti a dus la crearea FacultrttI.l. de

Geologie la Universitatea Bucure~ti (separata dm Facu tatea e nn, , -' 1 d Sf' te) ~i apoi a unor sectll de .. . r t d Geologie economica, a dus Geologie la Ia~i ~i la Cluj. Necesitatea unor mstltute specla lza e e .

I Anfiintarea Institutului de Mine (mutat ulterior la Petro~ani), a Institutului de Petrol, Gaze ~1 aI, . . A .. , ca i a unor coli tehnice Geologie, infiintat in 1950, restructurat ~i mutat la PIOle~tI, mann 70, ~ ~ postliceale, de profit. . . ..

. l' G 1 . c c:j a unor tnStItutll de Concomitent cu activitatea de cercetare a InstItutu Ul eo Ogl 'i , . prospectiune explorare ~i studii aplicative, ca Intreprinderea de Prospectiuni, I.S.P.H., etc,

, , . t mplexa ~i eficienta atat cadrele didactice din invatamantul supenor au desra~urat 0 cerce are co , .. . d in domeniul aplicativ, ciit ~i in cel fundamental, dovedindu-se, in multe domenll, creaton e

. .. t d fonat in mod deosebit nume ca: ~coala. Din foarte lunga lista a celor Imphcatt, sun e men,l _ .. . . I . . D G'uc:ca,- M Filipescu, N. Macarovlcl, Al.Codarcea, Gh. Murgocl, Th. JOJa, V. anOVICI, . 1 'i . :

. D M P d N Oncescu Emilia Saulea, Gr. M.Socolescu, 1. Dumitrescu, Gh. Macovel, . . rea, '. ' .

R--'l- u 'V Uizarescu lista putand fi continuata cu nume de speciali~ti dintre care multI sunt mean,. _ , _ inca in activitate.

Astiizi, activitatea geologica fundamentalii este deosebit de activa, ea fiind realizata intr~ o stransa colaborare intre cadrele didactice tiniversitare, cercetiitori din institutele ~l

C'1 1 ivel mondial Rezultatele, intreprinderile de profil, in acela~i timp, In context cu cerce an e an.. . . . .. f fi ~n Congrese natIOnale ~1 adesea foarte importante, sunt prezentate in sesmnl ~tlln,l Ice, I ,

. .. d d' fi' d publicate in numeroase intemationale, in schimburi de experienta ~l excurSll e stu m, nn reviste de specialitate. . .

In cercetarea geologica modem a, lumea ~tiintifica se confrunta cu 0 sene de tendmte de evolutie, comune cu cele care se manifesta In toate domeniile ~tiinteL Aceste tendinte s~~t

, . t .. A t 0 permanenta compctItle determinate 'in primu\ rand de dezvoltarea explozlva a cunoa~ ern, m r- , . r'" 't de 0 baza materiala din ce In ce ~i colaborare internationalii eu evolutie exponentIa a, SprtJInt e _

mai putemica ~i pe un personal uman din ce in ce mai numeros.

21

GEOLOGIE FIZICA.

o prima tendinla care se cere menlionata este dezvoltarea contradictorie, prin extrema

detaliere ~i continua separare de ramuri din ce tn ce mai specializate, concomitent cu accentuarea necesitatii de stabilire a legilor generale ~i de sintetizare ~i interpretare unitara a tuturor informatiilor. Aceasta contradictie dintre specializare ~i generalizare impune Iimitarea activitatii profesionale Ia domenii din ce in ce mai restranse, In conexiune cu elementele

generale bine structurate care sa permita incadrarea rezultatelor intr-un ansamblu unitar.

De aici rezulta ~i capacitatea particulara a geologului de a se adapta u~or la specialitati diferite, uneori destul de indepartate de specialitatea initiala.

o a doua tendinta 0 constituie individualizarea continua a unor discipline limitrofe intre geologie ~i ~tiinteIe negeologice, pentru rezolvarea unor probleme pe care fiecare ~tiinta in parte nu Ie poate satisface suficient de bine ~i de rapid. Tendinta a fost inaugurata prin aparitia Geofizicii ~i a Geochimiei, apoi prin crearea unei multitudini de ramuri limitrofe, ca Geologia izotopilor, Seismotectonica, Magnetostratigrafia, Inframicropaleontologia, Ingineria geologica,

Geologia matematica, Geologia medical a, Oenogeologia (Geologia vinurilor) ~i multe altele. Ca in orice alt domeniu ~tiintific, ~i in Geologie se manifesta modernizarea ~i

infonnatizarea tehnologiilor de investigare, de inregistrare ~i de interpretare a informatiiIor ~i, implicit, aplicarea modelarii matematice a proceselor geologice.

Modificarea raportului intre amploarea informatiei ~i posibiIitatea de documentare este 0 alta tendinta determinata de cre~terea spectaculoasa, pe de 0 parte a studiilor realizate, pe de alta parte de cre~terea continua a numarului de publicatii de specialitate, chiar neglijand lucrarile ~i rapoartele cu circuit restrans care rama~ in manuscris.

Astfel devine imposibila 0 documentare completa ~i la zi ~i se ajunge extrem de rapid la "uzura moral a" a informatiei de specialitate sau la "criptarea" terminoiogiei utilizate din cauza imposibilitatii fizice de intercomunicare completa intre speciali~ti.

De aici, rezulta 0 alta tendinta, aceea de trecere de la studii individuale la cercetarea colectiva interdisciplinara ~i, in acel~i timp, intre ~tiinte.

Aceasta pentru a permite cumularea realizarilor unui grup mai mare de speciali~ti in vederea unui seop comun de anvergura.

in acela~i timp, costul ridicat al cercetarilor geologice ~i geofizice necesita 0 coordonare a cercetarilor, in primul rand pentru evitarea repetarilor inutile ~i a paralelismelor. De aici rezulta tendinta de intemationalizare a informatiei geologice ~i crearea de' institutii ~i asociatii

22

GEOLOGIE FIZICA

profesionale internationale, fie ca fede~atii ale unor institutii similare cu earacter local, fie chiar reprezentand programe giindite de la Inceput la niveI planetar.

Una din sarcinile maj~re ale acestor institutii ~i organizatii este realizarea unor banci de date modeme i permanent completate, accesibile tuturor ceIor interesati.

In sflir~it, ca ~tiinta de esenta pragmatica, Geologia este in permanenta conlucrare cu tehnologia pentru gasirea de solutii tot mai eficiente de valorificare economica a minereurilor ~i a rocilor utile.

Implicit, se accentueaza legatura stransa intre teorie ~i practica geologica, imbinarea cu cea fundamental a

GEOLOGIE FIZICA.

infonnatiilor, implica recoltarea de probe, asupra carora se continua observarea prin investigatii

de laborator, urmand ca datele de teren ~i ceIe de Iaborator sa creeze premiseleunor interpretari rationale a fenomenelor care au dus la situatia data.

Metoda, foarte importanta, de nelnlocuit, cu toata evolutia tehnologica modema, este limitata in primul rand de caracterul discontinuu pe care iI implica, ca ~i de imposibilitatea fizica de penetrare la adancimi mari (fata de raza de peste 6000 km a Plimantului, adancimea de mai putin de 15 km atinsa de cete mai adanci foraje este nesemnificativa) sau sub uria~ele mase de apa ale oceanului.

METODE INDlRECTE

Prin metode indirecte de investigatie se inteleg metode preluate, in general, de la aite

~tiinte, pentru obtinerea de infonnatii CU caracter geologic. Cele mai importante metode indirecte sunt oferite de Geofizica, disciplina geologica-tehnica bazatli pe detenninarea caracteristiciJor

campurilor fizice naturale sau provocate ale Pfunantului, ~i care of era infonnatii asupra unor zone foarte adanci sau greu accesibile, care nu pot fi atinse prin observatie directa.

Evident, fiecare tip de camp fizic al Pfunantului of era 0 anum ita categorie de infonnatii

~i se utilizeaza diferentiat, in functie de scopul unnarit. De aceea, in cadruI Geofizicii s-au separat ramuri specializate ca Gravimetria, Magnetometria, Electrometria, Radiometria, Seismometria etc.

In afara metodelor geofizice, se'mai utilizeaza ca metode indirecte Aerofotogrametria ~i Tel edetectia.

AEROFOTOGRAMETRIA. Pe baza fotografiilor aeriene in spectru integral sau

monocromatic, aerofotogrametria reda aspectul reiiefului, caracteristicile optice ale unei regiuni,

raporturile dintre vegetatie ~i substrat, pennitand recunoa~terea ~i delimitarea fonnatiunilor geologice, intr-o perspectiva larga pe care contactul direct nu 0 poate oferi.

TELEDETECflA reprezinta inregistrarea cu ajutorul aparaturii instalate pe sateIitii artificiali a undelor e]ectromagnetice emise de suprafata Pfunantului sau a undelor emise de satelit ~i reflectate de suprafata Pamantului. Acopera, in timp foarte scurt, suprafete foarte mari,

. are putere mare de penetratie, in orice condi!ii atmosferice ~i in orice regiune, rezultatele nefiind afectate de constructiiIe umane. Marele dezavantaj consta insa In costul uria~ al metodei.

24

GEOLOGIE FIZICA

METODE EXPERIMENTALE

Ca orice ~tiinta modema, i Geologia propune utilizarea unor metode experimentale ~e d' " ~t 'b'I similare a fenomenelor dm investigatie, prin reproducerea in laborator, in con ltn pe ca POSt I , ..

natura. Trebuie precizat ca metodele experimentale nu se refera la activitatile obl~nUlte .~e t :fa and parte din observatllle laborator, realizate pe e~antioane recoltate de pe teren, aces ea ac ,

directe. Metodele experimentale incearca sa repro uca enomene .. ~ d ~ fi

GEOLOGIE FIZICA

PRlNCIPIUL SUPERPOZITIEI STRATELOR (PRINCIPIUL STRATIGRAFIC) se bazeaza pe observatia logidi a unei succesiuni de strate, 'in care cele mai vechi sunt situate In

adancime, cele mai noi fiind dispuse la partea superioara.

Principiul formulat Intr-un sens apropiat celui actual de Nicolas Steno (1669), permite stabilirea raporturilor de varsta (relativa) intre doua formatiuni, indiferent de tipul de rod sau de pozitia in scara geocronologica.

Aplicarea principiuJui trebuie insa lacum cu circumspectie pentru a nu genera interpretari

eronate. EI presupune luarea in discutie a unei succesiuni In care exista continuitate de

sedimentare, In care nu exista dislocatii tectonice sau acestea sunt suficient de evidente pentru a

putea fi considerate ca atare. De asemenea, se cere situarea depozitelor pe aceea~i verticala. Existenta unor discordante, chiar paralele, fie de eroziune, fie de nondepunere, presupune

intreruperea continuitatii procesului de sedimentare, implicit interpretarea deductiva trebuie sa

apeleze la mai mult decat aplicarea principiului stratigrafic. Evident, in cazuI acumuUirii unor

depozite In pe~teri sau la baza un or faleze, interpretarea neseJectiva pe baza principiului superpozitiei stratelor poate determina erori. De asemenea, considerarea ca atare a unor depozite

aflate in zone diferite, ca apartinand unei succesiuni continue, sau neglijarea existentei unor dislocatii, poate duce la alterarea rezultatelor.

PRINCIPIUL SUCCESIUNII PALEONTOLOGICE se bazeaza pe faptuJ ca resturile

fosilizate ale organismelorexistente lntr-un depozit sunt cu atat mai evaluate, cu dit depazitul

este mai nou. Este necesara precizarea ca principiul se aplica numai In cadrul aceluia~i grup de arganisme, nefiind admisa compararea 'intre grupe aflate la diferite nivele de organizare

biologica. Astfel, de~i din punct de vedere biologic coralii sunt mai putin evoluati decat cefalopodele sau brachiopodele, ei pot coexista In acela~i moment, relatia de succesiune trebuind sa fie stabilita exclusiv In cadrul aceluia~i grup. Principiul sta la baza metodelor de

geocronologie relativa, prin aprecierea nivelului de evolutie al unui anum it grup de organisme.

De asemenea trebuie precizat faptul di, destul de frecvent, in depozitele geologice pot fi

Inglobate resturile fosile preluate prin eroziune din formatiuni mai vechi (fosile remaniate), acestea, neinterpretate corect putand genera confuzii.

PRINCIPIUL ACTUALlSMULUI, bazat pe teoria "uniformitarianisti'i" introdusa de

J.Hutton ~i elaborat Intr-o forma finita de Ch. Lyell, presupune di acelea~i procese ~i fenomene care actioneaza astiizi au avut loc ~i in trecut, cu ace1ea~i sau cu aproximativ acelea~i urmari in

acelea~i canditii sau in conditii simi/are.

2(5

GEOLOGIE FIZICA

in secalul XX, actualismul se definqte mai precis, incluzand ~i impiicatiile asupra mediului, transformat prin fiecare fenomen ~i presupunand modificarea implicita a conditiilor In care se vor produce fenomeneulterioare.

Fig. 3. Exemplu de folosire neselectiva a principiului superpozi{iei strate lor (succesiunea

a, b, c - etc) 'in cazul unor cute deversate, corectata prin aplicarea suplim(mtara a principiului succesiunii paleontologice.

(1, 2, 3 - etc) (120)

In timp, actuaIismul a fost suplimentat de "principiul cauzelor vechi" (formulat de L. Cayeux) care mentioneaza faptul di in natura actuala nu au fost recunoscute 0 serie de fenomene care In trecutul geologic au avut consecinte notabile.

Principiul actualismului nueste aplicabil exhaustiv pentru ca lntre fenomene desIa~urate 'in timp nu poate exista identitate. Fiecare nivel de organizare al naturii i~i are legile proprii, nerepetabi1e cu identitate. In Intreaga istorie a Universului nu exista 0 repetare ciclidi a proceselor, ci 0 ~volutie In spiralli, fiecare fenomen aducand date noi ~i modificfmd conditiile de

desIa~urare din etapele urmatoare. In acest sens, este llimuritor exemplul proceselor de alterare subaeriana. Astiizi procesul

este dominat de reactiile de oxidare, oxigenul fiind componentul cel mai activ al atmosferei. In '

etapele de Inceput ale Pamfmtului, compozitia atmosferei era complet diferita, lipsiti'i de oxigen

dar bogata in COlo H2S, S, NH3, C~, etc, care determinau cu totul alt gen de reactii. Un al doilea exemplu n poate oferi procesul de eroziune al zonelor continentale emerse,

care azi se desla~oara 'in conditii In care cea mai mare parte a suprafetelor este protejaHi de vegetatie, pe cand 'inainte de Silurian, cand nu exista vegetatie terestra, procesele aveau un cu

tatul alt ritm. Actualismul trebuie utilizat ca 0 metoda generaIa de gandire utila In Intelegerea

mecanismelor de desla~urare a proceselor din trecut, pe baza celar actuale, lara ca intre ele sa existe identitate.

27

I GEOLOGIE FIZICA GEOLOGIA FIZIOGRAFICA

Geologia fiziografica este ramura geologiei fizice care se ocupa de studiuI ansamblului

starilor fizice ~i chimice ale Pamantului. Problemeiemajore ale Geologiei fiziografice sunt stabilirea locului planetei in ansamblul Universului, mi~carile proprii ale planetei ~i cele produse in context cu UniversuI inconjurator, stabilirea originii planetei ~i a structurii ei interne, analizarea proprietatilor Pamantului in ansamblu, ca ~i studierea inveli~urilor acestuia.

In marea lor majoritate, problemele abordate de Geologia fiziografica pot fi rezolvate numai prin analogie cu evolutia altor corpuri din spatiul cosmic; pe de alta parte, multe din

fenomenele ~i procesele geologice sunt influentate, in decursul istoriei Pamantului, de mediul cosmic, ceea ce face necesara macar 0 sumara prezentare a Universului in general i a Sistemului Solar, in special.

DATE GENERALE ASUPRA UNlVERSULUI

Pamantul este materie, parte integranta a Universului.

Prin Univers se Intelege totalitatea materiei, infinita 'in spatiu ~i ve~nica in timp, extrem de diversific~ta ca forma ~i conti nut, existand in diferite stadii de dezvoltare.

Distributia materiei in Univers este flagrant neuniforma. In cea mai mare parte a

spatiului cosmic, materia este extrem de rarefiata (pentru aceasta stare vechii astronomi foloseau termenul de ETER, din latinescul aether = partea cea mai de sus a cerului). In acela~i timp, in anumite zone se realizeaza concentrari ale materiei sub forma unor corpuri siderale,

indeobte numite stele, alcatuind ansambluri mai simple sau mai complexe, 'in functie, pe de 0 parte de gradul de concentrare a materiei, pe de alta parte de nivelul de evolutie pe care it atinge corpul sideral respectiv.

Corpurile siderale se influenteaza reciproc, fiind prinse Intr-un mediu material de

particule ~i radiatii, de campuri fizice, cu atat mai intense cu eM c'orpuriIe sunt mai mari,lntr-un stadiu mai avansat de concentrare ~i Ia distan!e - reJativ '- maimici unele de altele.

28

GEOLOGIE FIZICA

Evident, problemele legate de acest aspect al Universului fac obiectul Astronomiei, dar multe

din informatiile oferite de aceasta prezinta un interes deosebit ~i pentru geologie. La scarauniversala, imensitatea spatiului face ineficiente unitatile de masura utilizate

'in mod obi~nuit, fiind necesara introducerea unar unitati specifice, mult mai mari. Astfel, se utilizeaza:

- U.A. (unitatea astronomica) = 149,6 . 106 km, reprezentand media distantei dintre sistemul Pam ant - Luna ~i centrul Soarelui.

- pc (parsec) = 206266,8 U.A. = 3,86' 1013 km, reprezentand distanta pana la un punct din spatiu, a carui paralaxa este egala cu 0 secunda de arc. Paralaxa este unghiul sub care se

vede, dintr-un punct din spatiu raza orbitei terestre, atunci cand linia Soare - punct este

perpendiculara pe raza Pam ant - Soare.

- A.L. (an lumina), reprezentand distanta strabatuta de lumina, in vid (cu viteza de 299792,458 km/s), in timpul unui an tropic (365,242199 zile) = 9,451 . 1012 km.

in general, distantele cosmice determinate pana in prezent se 'incadreaza in valori de

circa 10 . 1 09 A.L.

Cele mai vechi informatii privind natura materiei din Univers au fost fumizate de

meteoriti, corpuTi dizute pe pamant din spatiul extraterestru, i care s-au dovedit formati din acelea~i elemente ~himice ~i, In general, din minerale ~i roci similare cu cele de pe pamant.

Cercetarile modeme, bazate pe radioastronomie, analize spectrale, iar mai recent ~i pe activitatea laboratoarelor spatiale plasate de om in spatiul cosmic, au permis aprecierea mai

exacta a compozitiei elementare a Universului ~i a ponderii pe care fiecare element 0 ocupa. Este de mentionat ca, in majoritate covar~itoare, materia se gase~te 'in stare de plasma, adica sub forma de ioni ~i particule elementare subatomice (protoni, neutroni, electroni). In foarte mica masura, particulele elementare se grupeaza in atomi, predominant de H (66 - 93 %) ~i He (3 - 33 %). In conditii cu totul exceptionaJe, in urma reactiilor termonucleare provocate de situatii speciale de concentrare a materiei, rezulta din fuzionarea particuielor elementare sau a

atomiJor de H ~i He celelalte elemente cunoscute, care pot evolua de la starea de plasma la cea atomica, sau la alcatuirea de structuri moleculare anorganice ~i organice.

Corpurile siderale, reprezentand concentriiri de materie, au distributie neuniforma,

fiind grupate in anumite zone i alcatuind constelatii, acestea la randul lor, impreuna cu nori cosmici de pulberi (probabil de tipul micrometeoritilor identificati de sonde Ie Pioneer 1 0 ~i 11 -1973, 1974) se grupeaza in galaxii, roiuri de gaJaxii, hipergalaxii, pentru ca totalitatea lor, a celor detectabile de pe Pamant ~i a multor aJtora inaccesibile observatiei, sa a1catuiasca 0 metagalaxie. Se poate deduce ca ansamblul Universului cuprinde 0 infinitate de metagalaxii.

29

GEOLOGIE FIZICA

Referitor la originea galaxiilor, s-a emis ipoteza cli, in urma cu circa 20 miliarde de

ani, Universul era aldituit din particule ~i antiparticule ultra-comprimate lntr-un spatiu redus. Supus Ia 0 presiune enorma, care inducea 0 temperatura ~i 0 presiune foarte ridicate, ansamblul se mentinea 'in echilibru datorita dimpului propriu de radiatie. Se presupune ea in

acest spatiu au avut loc intense procese fizice care, la un moment dat, au rupt echilibrul initial,

determinand 0 uria~a explozie (BIG-BANG), care a declan~at restructurarea ~i expansiunea Universului, prin care materia este supusa unei dispersii generale. Aceasta expansiune este

confirmata de deplasarea spre ro~u a radiatiiIor din spectrul heliului, deplasare care indica cre~terea continua a distantei dintre corpuriJe astrale. Evident, nivelul actual al cuno~tintelor umane asupra legilor maselor ~i energiei nu permit 0 alta interpretare asupra originii Universului actual. Desigur, nu exista nici 0 posibilitate de judecare a formarii materiei ini!iale, anterioare Big-Bangului, nici numarul de universuri similare sau diferite, care ar

putea exista in imensitatea spatiului ~i a timpului. Caracterul material al Universului este incontestabil. Se ridica insa problema originii

primare a materiei, a FACTORULUI PRIMORDIAL care trebuie sa stea la baza tuturor

proceselor care au urmat ~i, implicit, a motorului, a VOINTEI SUPREME care a impus aparitia i evolutia lumii.

Problema a stimulat marile dispute filosofice dintre ~colile materialiste i idealiste. Ea exista ~i nefiicand obiectul direct al tiintelor naturii, trebuie acceptata ca atare.

Deocamdata se cunosc doar partial aglomerarile i corpurile cosmice ale metagalaxiei, ca nebuloase de gaze i pulberi, sau nebuloase reprezentand roiuri de stele, cu sau fiira sisteme pJanetare, i radiogalaxii.

Numarul galaxiilor In metagalaxie este apreciat la 150 miliarde, discontinuu

distribuite, grupate in 17 supraingramadiri care cuprind 2700 roiuri galactice. In roiurile

galactice se separa grupuri galactice locale. Calea Lactee, galaxia'in care este situat Sistemul

nostru Solar, face parte, impreuna cu alte 20 de galaxii (ca Marele i Micul Nor al lui Magelan, Galaxia Andromeda, constelatia Triunghiului, etc) dintr-unul din aceste grupuri locale.

Galaxia noastra are forma unei Ientile spirale, cu patru brate rulate In sens antiorar, cu

un diametru ecuatorial de circa 97000 A.L. i cu 0 grosime polara de circa 20000 A.L. In centrul galaxiei se remarca un nucleu mai dens, cu un diametru de 50 A.L., cu 0

densitate stelara de un milion de ori mai mare decat zonele periferice. In juruI nucIeului apare un spatiu lipsit de corpuri cosmice, 'invelit de un inel mai dens. Acesta este flancat de un

30

GEOLOGIE FIZICA

spatiu bogat in nori de hidrogen ~i praf cosmic, la exteriorul caruia se desprind cele patru brate ale galaxiei, rulate in spirala.

Galaxia este antrenata intr-o permanenta mi~care de rotatie In jurul axei proprii. Viteza de rotatie este mai mare in centru decat spre periferie, fapt care duce, In timp, .la 0 tendinta de

despietire a spi;elor formate de bratele galaxiei, deci 0 Indepartare permanenta a

componentelor. Sistemul nostru solar, situat la 0 distanta de 33000 A.L. de axul galaxiei, realizeaza un

cicIu complet de rotatie in circa 200 milioane de ani, durata de timp care reprezinta un AN

GALACTIC. Galaxia insai, in afara mi~carii de rotalie, descrie i 0 micare de translare in spirala

'in spatiu, cu 0 viteza de 250 km/s. Mi~carea de rotatie dezvolta 0 forta centrifuga, urmata de expulzarea unor cantitiiti

enorme de materie, care se raspandesc In spatiu printre bratele galaxiei, participand la

formarea de noi stele. Num aru I de stele din galaxie depaete 150 miliarde, aflate In stadii diferite de

evolutie stelara. In functie de stadiul de evolutie, stelele au straluciri ~i culori diferite. 0 stea se

formeaza dintr-o aglomerare initial a de materie, prin procese de concentrare cu caracter

dublu, gravitational i magnetic. In centrul unui nor cosmic apare 0 concentrare de material protostelar, reprezentat prin masa i energie, cu tendinta de micorare de volum, concomitent cu 0 cretere de densitate, pana la atingerea unor valori de echilibru. Aceasta stare poate fi extrem de 'indelungata. In interior 'incep sa actioneze forte magneto-hidrodinamice care

determina antrenarea protostelei Intr-o mi~care de rotatie in jurul axului propriu, micare ce produce un plus de forte gravitationale. Atragerea continua de materie, ca i concentrarea gravitationalii urmata de contractie lenta determinl1 cre~terea presiuniIor ~i temperaturilor interne, ceea ce dec1an~eaza procese termonucleare, ducfmd la structura de stea. Se considera cii momentul se poate instala numai 'in cazul unei concentrari de materie avand minimum 84%

din masa Soarelui, dar putand ajunge la de peste 100 de ori masa lui. Steaua reprezinta un reactor nuclear natural de fuziune, in care - simpiificiind la

extrem -:- H este transformat In He, cu eliberarea unei uria~e energii, reprezentand circa 130 miliarde de calorii pentru fiecare gram de hidrogen transformat in heliu. Temperatura din

interiorul stelei ajunge la valori de 10 pana la 20 milioane de grade. Dupa consumarea rezervei de H, steaua intra dinnou in contractie, dud.nd la cretereatemperaturii pana la 200

31

r

I I

GEOLOGIE FIZICA.

milioane de grade. Ca efect, temperatura se extinde spre suprafa!a stelei, care l~i mare~te enorm volumul. Temperatura externa ajunge la circa 3000 C, iar culoarea stelei apare ro~ie.

Procesul continuand, sunt antrenate in fuziune nucleele de heliu, concomitent cu un

transfer termic spre exterior. Periferia stelei atinge 6000 C, culoarea ei devenind galbena

(stadiu In care se gase~e Soarele). In continuare, 0 noua contractie a nucleului determina 0 noua suita de fuziuni nucleare

(He-tC, apoi C + He-tO). Temperaturile cresc din nou pana la 9500 C; culoarea stelei devenind alba, concomitent cu un colaps gravitational care determina scaderea rapida a

volumului, ajungand la a~a numitele "pitice albe". In aceasta faza, cre~terea gravitatiei mentine gazul electronic Ia mari presiuni In interiorul stelei ~i il impinge in interiorul nucleelor atom ice, transformiind protonii in neutroni. Se sintetizeaza nuclee atomice grele

care inmagazineaza energii considerabile ~i permit declan~area fazei de dezintegrare radioactiva. Steaua atinge la exterior temperaturi de peste 12000 C ~i 0 culoare albastra, faza fiind premergatoare unei explozii gigantice, comparabiIa cu 0 explozie atomica, cunoscuta

sub numele de SUPERNOVA.

In urma supernovei, dupa raspiindirea in spatiu a unei cantitati uria~e de materie, in centru ramiine un nucleu extrem de dens, format din neutroni. Steaua, ajunsa 'in faza de "stea neutronidi", cu 0 viteza de rotatie de diteva rotatii pe secunda, emite in spatiu un de optice,

unde radio ~i raze "X". Cre~terea in continuare a densitatii poate determina 0 cre~tere gravitationala atiit de

mare, Inciit fotonii(lumina) sunt impiedicati sa iasa din sistem, :faciind steaua invizibila (black-hole sau gaura neagra). Acestea pot capta corpuri cosmice, pot concentra roiuri de stele, iar In interactiunea cu aite stele pot forma a~a numitele stele duble.

In afara stelelor detectabile pe baza emanatiilor luminoase, cercetarile astrofizice

moderne au identificat corpuri cosmice emitatoare de unde radio sau de raze X. Dintre

acestea, se remarca PULSARlI = stele superdense cu continut neutronic, care, pe liinga un dele

optice, emit unde radio ~i raze X, cu 0 ritmicitate stabila, cuprinsa intre 1130 secunde pana la cateva secunde; QUA SARlI (descoperiti In 1963) = foarte putemici emitatori de radio-unde ne'insotite de radia!ii luminoase.

In afara formelor men~onate de materie, spatiul intragalactic ~i intergalactic este strab1itut de 0 radiatieelectromagneticade fond a Universului, detectata In intreg spectrul

undelor electromagnetice.

UniversuI 'in lntregime este supus proprietatii de atractie reciproca a maselor,

formulata de Isaac Newton (1687) ca Legea atractiei universaJe, exprimata prin relatia:

32

GEOLOGIE FIZICA.

I F=k.m1 m2 /d2 j Conform acestei reJatii foTta gravitatiei este egaIa cu produsul maselor (m], m2) a doua corpuri ce se atrag raportat~ la patratuJ distantei care Ie separa (d), Inmu1tit cu constanta atractiei universale (k).

SISTEMUL SOLAR

Revenind la zonele Universului mai apropiate de Pamiint, trebuie sa ne referim ]a Sistemul nostru Solar, alcatuit dintr-un corp stelar central - Soarele -, in jurul caruia graviteaza noua planete, un foarte mare numar de planetoizi (asteroizi), comete ~i meteoriti.

Sistemul Solar este plasat la periferia

galaxiei, la circa 30000 A.L. de centrul ~------~~~~

acesteia ~i executa 0 mi~care de translare In jurul centrului de greutate al galaxiei, cu 0 viteza de ordinul a 250 km/s, spre steaua

Vega, in intervalul unui an galactic

asigurandu-se un cic1u complet. Se pare di

aceasta mi~care are 0 influenta marcantii asupra proceselor de pe Pam ant, putiind fi

stabilita 0 corelare lntre durata anului

galactic ~i durata ciclurilor tectonice majore. Unii autori 'incearca sa explice aceasta

coincidenta prin faptul ca, in anumite pozitii,

Sistemul Solar este supus influentei unor

Fig. 4. Plasarea Sistemului solar (a Soarelui) in contextul galaxiei (48)

corpuri din diferite zone ale galaxiei, ceea ce afecteaza vitezele de rotatie ale planetelor, cu '

consecinte asupra formei ~i evolutiei acestora. . . . . . ~ '1 d' S'stemul Solar este dedusa din ciiteva caractenstlcl Ongmea comuna a corpun or m I

comune Soarelui ~i planetelor. Toate planetele se gasesc in interiorul campului gravitational al . I . b't proprii dar toate aflate Soarelui, in jurul caruia executa 0 ml~care de revo utle, pe or 1 e ,

. ' . d t f An jurul axelor aproximativ In acela~i plan. Toate corpurile au ~l 0 ml~care propne e ro a,le 1 . proprii, concomitent cu mi~careade revoll,ltie. Orbite1e de revolutie sunt eliptice, relat~v putm excentrice, Soarele fiind plasat lntr-unul din focare (acela~i pentru toate planetele). Dm acest

33

GEOLOGIE FIZICA.

motiv, distanta dintre Soare ~i fiecare planeta oscileaza Intre doua valori fixe: AFELIU = distanta maxima fata de Soare ~i PERIHELIU = distanta minima fata de Soare.

Intre Sistemul Solar in ansamblu ~i sistemele individuale ale planetelor care au sateliti exista mari similitudini, respecHind (cu exceptii accidental e) acelea~i legi ~i deplasiindu-se pe orbite In acela~i sens.

Analizandu-se dinstantele dintre Soare ~i orbitele planelelor, s-a remarcat 0 cre~tere progresiva de la interior spre exterior. Aceasta cre~tere a fost sintetizata in LEGEA LUI BODE (1772), realuata in 1959 de 1.0. Schmidt ~i exprimata prin relatia:

I JR: =a+bn I In care R = distanta medie fata de Soare; n = numarul de ordine al planetei; a ~i b = constante calculate. Conform acestei legi, radacinile patrate ale distantelor de la Soare la planete

formeaza 0 progresie aritmetica.

SOARELE

Corpul central al Sistemului Solar, singurul incandescent ~i activ termonuc1ear prin procese de fuziune, este Soarele.

Aceasta este 0 stea galbena de marime mijlocie, cu un diametru de 1,4 106 km, CU 0 densitate medie de 1,41 g/cm3 ~i cu 0 masa de circa 330000 ori mai mare ca masa Pamantului. Raportata la intregul sistem, masa Soarelui este de 740 de ori mai mare decat masa tuturor

planetelor la un 10c.VolumuI este de 1,412 1027 m3 (adica de 1,3012 . 106 ori mai mare decat volumul Pamantului).

Soarele determina 0 acceleratie gravitationaia de 27,9 ori mai mare dedit acceleratia gravitational a a pamantului.

Temperatura externa este de 57700 K, In interiorul Soarelui estimandu-se temperaturi de 15,7 106oK.

Soarele are 0 mi~care de revolutie in jurul Galaxiei de 250 milioane de ani (an galactic). De asemenea executa 0 mi~care de rotatie in jurul propriei axe cu 0 durata medie de 27 zile terestre. Nefiind un corp rigid, viteza de rotatie a Soarelui nu este uniforma,

realizfmdu-se In 25 de zite terestre, la ecuator, ~i aproximativ in 35 de zile la poli. Ca efect al acestei diferente de viteza de rotatie, la latitudinile mijlocii apar forte de forfecare care permit

ta~niri In spat~u de materie incandescenta, numite PROTUBERANTE SO,LARE. Din masa Soarelui, a putut fi cunoscuta inai bine zona exierna, reprezentand atmosfera

solara. Prin analize spectrale a putut fi stabilita compozitia atmosferei solare, care este

34

GEOLOGIE FIZICA

f~rmata predominant din H, reprezentiind de 1000 ori mai mult decat toate celelalte eiemente, urmat de He, ~; - total subordonat - inca alte 60 de elemente.

Atmosfera solara nu este omogena, ci este formata din trei paturi concentrice:

fotosfera, cromosfera ~i coroana solara. FOTOSFERA reprezinta partea bazala a atmosferei solare. Are 0 grosime de 320-400

km ~i 0 temperatura de 57700 K. Prin fotosfera se realizeaza un transfer de energie radianta, deplasata prin curen!i de convectie. in fotosfera inalta se produc procese de granulatie ~i de pulsatie. Granulele reprezinta nori de gaze incandescente, de forma alungita, cu dimensiuni de

200 - 1800 km, cu 0 durata de evolutie de 9-10 minute. Pulsatia solara este 0 oscilatie locala a

suprafetei solare, cu amplitudini de 10 km, in intervale de 10-48 minute, ~i se datoreaza unor un de de contractie ~i de extensie ale intregii mase solare. Pe suprafata fotosferei apar PETE mai intunecate, reprezentand gaze mai reci (circa 45000 K). Numarul ~i marimea petelor variaza ciclic, cu 0 periodicitate de 11 ani. Petele solare se deplaseaza pe suprafata observabila a Soareiui, marcand rotatia acestuia.

CROMOSFERA reprezinta a doua patura a atmosferei solare, cu 0 grosime de 10000-

15000 km, $i este de natura gazoasa. In general, poate fi observata in timpul eclipselor de Soare, cand umbra lunii mascheaza zona centraia, foarte luminoasa, permitand observarea

atmosferei periferice. Temperatura la baza cromosferei este de 4000-45QO K ~i cre~te la cat~va zeci de mii de grade la partea superioara.

La baza cromosferei se manifesta jeturi de materie incandescenta (spiculi), foarte stralucitoare, cu diametre de circa 600 km ~i IQaltimi de 10000 km, dispuse in lungul linHlor de foTta ale magnetismului solar, destul de redus de altfel.

La partea extern a a cromosferei apar FILAMENTE (formatiuni intunecate) ~i FACULE (formatiuni luminoase), care se manifesta In a~a numitele zone active, in care se produc eroptiile solare, acestea putand expulza materie solara pana la 2 . 106 km, pe durate de

la diteva ore la cateva saptamani, a1catuind protuberantele solare. Emisia eruptiilor solare se

incadreaza Intr-o ciclicitate de 11 ani, conforma cu evolutia peteior solare, durata care

reprezinta un cielu de activitate solara.

COROANA SOLAM este patura exterioara a atmosferei solare, In stare de plasma

ionica, cu un continut minor de pulberi. Se extinde pana la distante de 4 - 5 raze solare.

Prezinta trei componente succesive: L, K, F. In stratui L apar ioni metalici, In K se remarca jeturi de electroni liberi, iar In F, predomina praful cosmic ~i fotonii. in general, foTta de atractie solara retine numai partial componentele stratului F, acestea fiind expulzate in spatiu

i alcatuind a~a numitul V ANT SOLAR.

35

GEOLOGIE FIZICA

Cu ajutorul laboratoarelor "Skylab" ~i al statiilor orbitale, au putut fi puse in evidenta In coroana solara zone mai reci, mai intunecate, numite GAURI CORONALE.

Activitatea solara, dezvoltata in toate componentele sale, nu este uniforma, ea

demonstrand 0 ciclicitate pe care deja am mentionat-o. Astfel, petele solare se manifesta cu 0 periodicitate de 11 ani, evo!utia lor determinand variatii semnificative ale energiilor radiante

emise de Soare In spatiu. Cel mai accentuat maxim aI activitatii solare produs in ultimii 200

de ani, deci receptabil cu metode ~tiintifice, s-a inregistrat in 1957. VlNTUL SOLAR, format din radiatii corpusculare (fotoni) ~i subordonat din nuclee

de He, ioni de 0, C, Na, N, Fe, datonta presiunilor uria~e din coroana solara parase~te Soareie, cu viteze supersonice, putand ajunge pfma la 30 de raze solare distanta, cu viteze de 300 km/s; apoi se constata 0 cre~tere progresiva de viteza, astfel ca la 1 U.A. ajunge la viteze de 400 km/s.

Vantul solar exercita presiuni asupra \iniilor de forta ale campului magnetic terestru,

deformandu-le ~i creand asimetrii importante 'intre zone Ie indreptate spre Soare ~i cele din partea opusa. Vantul solar actioneaza, de fapt, ca 0 unda de ~oc de forma parabolidi, extinsa pe circa 10 raze terestre de la suprafata Pamantului.

--=~:~~~;::;::.::.;:.;:.;::-==::::~=:,~~ ~~:~~~= ~/ ---- Fig. 5. Deformarea magnetosferei -J := terestre sub injluenta wintului solar #

formarea centurilor de radiafii (69)

-- ---

-.......

In afara vfmtului solar, activitatea solara rezida dintr-un volum imens de energie

radianta (5,43 . 1027 calorii/minut), difuzata 'in spatiuJ cosmic. Raportat la cantitatea care ajunge pe Pam ant, s-a definit CONSTANTA SOLARA, care reprezinta cantitatea de energie prim ita de la Soare In unitatea de timp, pe 1 cm2, la exterioruI atmosferei terestre. Este de

precizat dt Pamantul receptioneaza numai a doua miliarda parte din energia emisa de Soare,

suficient totu~i pentru a determina dinamica externa a Pamantului (circa 1,94-1,98 calorii/cm2/minut, la baza Atmosferei).

Atractia gravitationala solara se exercita asupra tuturor corpurilor cosmice din

Sistemul Solar, determinand mentinerea lor pe orbite relativ constante, de forme eliptice, cu

excentricitate redusa. De asemenea, produce ritmic fenomene mareice" asupra fluidelor (pe

36

GEOLOGIE FIZICA

Pamant dar ~i pe celelalte planete) mai activ ~i asupra maselor solide chiar, evident cu efecte mai putin pregnante.

MagnetismuI solar, cu intensitate variabila in functie de periodicitatea activitatii

solare, este caracterizat prin schimbari ritmice de polaritate (11 ani) ~i compenseaza, 'in mare parte, tendinta de expulzare Inspatiu a materiei plasmatice, la exteriorul astrului.

In ansamblu, intreaga activitate solara induce efecte importante asupra planetelor

sistemului solar, implicit asupra Pamantului, reprezentand unul din cei mai importanti stimuli

ai fenomenelor ce se produc 'in inveli~urile externe ale planetelor. De asemenea, activitatea solara participa' ~i la declan~area unor procese interne, la care concura ~i cauze, dependente strict de structura proprie a fiecarei planete.

PLANETELE

Sistemul Solar cuprinde 9 planete, gravWind in jurul Soarelui pe orbite eliptice. UnH cercetatori au emis ipoteza ca, 'in afara acestora, ar mai exista doua planete, una lntre Soare ~i orbita lui Mercur, numita VULCAN, ~i una la exteriorul sistemului, numita PLANETA "X". Chiar daca observarea unor an om alii de deplasare ale planetei Mercur: ~i - respectiv - Pluto ar putea oferi 0 justificare acestor ipoteze, cercetarile astronomice ~i astrofizice de pe Pamanqi cu ajutorullaboratoarelor spa!iale au infirmat existenta planetelor supranumerare.

N"ptun

Fig. 6. Planetele sistemului solar (69) Cele 9 planete pot fi grupate, in cadrul Sistemului' Solar, in doua sectoare, planetele

fiecarui sector oferind 0 serie de caracteristici proprii. Primul sector este reprezentat de PLANETELE iNTERNE. Situate pe orbitele interne

ale sistemului, sectorul grupeaza 4 planete (Mercur, Venus, Terra ~i Marte), caracterizate, in general, prin dimensiuni mici, apropiate de cea a Pamantului, cu densitati mari, lipsite de

sateliti SaU cu un numar mic de sateliti.

37

t ,

.,',,',: "

,

i' '1,,1 ~:i l~"".:""" ~l I I '\ i

GEOLOGIE FIZICA

Cel de-a! doilea sector, cel al PLANETELOR EXTERNE, gmpeaza 5 planete (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun ~i Pluto), In general (cu exceptia lui Pluto) gigantice, cu densitati scazute ~i avand, in majoritate, un numar mare de sateliti.

P\asarea orbitelor planetelor in jurul Soarelui satisface, in linH generale, legea lui Bode, in care se considera ca radacinile patrate ale distantelor de la orbita la Soare formeaza 0

progresie aritmetica fR: = a + b . n. Legea se aplica la toate intervalele interorbitale, eu exceptia celui dintre Marte ~i Jupiter, In care s-ar inscrie 0 orbita intermediara, a unei planete ipotetice numite PHAETON, prin dezintegrarea careia se presupune ca ar fi luat na~tere multitudinea de asteroizi ce graviteaza aici pe orbite proprii.

Fig. 7. Raporturile de dimensiune dintre Soare ~i planete. Punctat este sugerat volumul fnsumat al

planetoizilor (69)

PLANETELEINTERNE

MERCUR este planeta cea mai apropiata de Soare, la 37,9 . 106 km. Are un diametm de

4878 km, 0 masa de 0,055 din masa Pamantului ~i o densitate de 5,42. Descrie 0 mi~care de revolutie in 87,97 zile. Relieful este accidentat, atmosfera rarefiata fiind alcatuita predominant din He. Planeta are un camp magnetic propriu. Nu are sateliti.

VENUS este situata Ja 108,21 . 106 km de Soare, are 0 raza de 6050 km (asemanatoare cu cea a Pamantului), masa de 0,815 fata de cea a Pamantului, densitate de 5,25 glcm3 Revolutia planetei dureaza 224,7 zile, cu 0 mi~care de rotalie inversa injuml propriei axe. Are oatmosfera densa, din aerosoli de H2S04 la care, in paturile superioare, se adauga CO, CO2, HCl, HF, N2 ~i O2. Compozitia atmosferei determina efectul de sera, planeta acumuland mai multa energie radianta decat pierde in spatiu. Temperatura atmosferei_,venusiene ajunge la 7000 K. Plarieta are un camp magnetic redus. ReliefuI foarte accidentat demonstreaza 0 activitate intema intensa. Nu are sateliti.

38

GEOLOGIE FIZICA

TERRA - fadind obiectul intregului domeniu al Geologiei, nu ne yom ocupa aid de

prezentarea planetei.

MARTE - ultima planeta intema, mult discutata ~i speculata ~tjintific, dar ~i in domeniul S.F., se ami la 227,94' 106 km de Soare. Are 0 revolutie de 1,88 ani. Diametml este

de 6788 km (aproximativ 12 din diametml Pamantului), are 0 masa de 0,107 din masa Plimantului ~i 0 densitate de 3,96 g/cm3. CampuI magnetic este redus. Temperatura la sol variaza Intre 150 ~i 20 ziua ~i lntre - 400 ~i -700 noaptea. In zonele polare se remarca existenta unor calote formate din zapada carbonica ~i gheata. Relieful este accidentat, cu munti cu altitudini ce pot depa~i 20 km, dar ~i cu imense suprafete plane sau depresionare. Modelarea reliefului este, ca ~i pe Terra, rezuitatul activitatii factorilor dinamici intemi ~i a celor extemi, in special a atmosferei extrem de agitate. Atmosfera este alcatuita din CO2, vapori de apa ~i cristale de gheata, fiind foarte activa, provocand vanturi putemice. Are doi sateliti, PHOBOS

~i DEI~OS, cu diametre reduse (sub 20 km).

PLANETELE EXTERNE

JUPITER, prima planeta extern a, este ~i cea mai mare pIaneta a Sistemului Solar. Este plasata la 5,2 U.A. de Soare, cu 0 revolutie In 11 ani ~i 10,5 luni. Diametml ecuatorial este de. 11,2 ori mai mare ca al Pamantului, masa e de 318 ori mai mare ca a Pamantuiui, .

densltatea este tnSa mica, 1,33 g/cm3 Atmosfera este formata din H ~i :tIe, apoi N, C, 0, S, NH3, CH4, apa ~i H2S04. Temperatura in atmosfera este de _1300 C, fapt care duce la cristalizarea componentelor atmosferei, la inaltimea de 250 km. La interior, se pare ca atinge

temperaturi de 35000 K, fapt care duce III presupunerea ca, pe langa radiatia solara

receptionata, poseda activitate termonucleara proprie, corelata ca ritmicitate cu ciclul de 11

ani ai Soarelui. Cu un camp magnetic intens, emite unde radio comparabile cu cele din

centurile de radiatii VanAllen ale Pamantului. Pianeta are 16 sateliti, ca un adevarat

minisistem solar. Intre ace~tia mai cunoscuti sunt 10, Europa ~i Ganimede. SATURN este situat la 0 distanta de 1425 . 106 km de Soare, cu 0 revolutie In 29 de

am ~l 168 de zile. Are' 0 masa de 95,3 ori mai mare ca a Pamantului, eu 0 densitate de Q,68g/cm3 Avand 0 viteza mare de rotatie ~i densitate sciizuta, are 0 forma foarte turtita. Atmosfera sa este alcatuita predominant din H, NH3, He. Planeta este ineonjurata de un inel multiplu (4 inele concentrice), format dintr-o infinitate de microsateliti cu diametre ce variaza de la 10 ~m pana laW m. In afara inelului, are 18 sateliti, eel mai mare fiind Titan. Planeta emite unde radio, ceea ce presupune un camp magnetic intens.

39

GEOLOGIE FIZICA

URANUS se afla la 2875 . 106 km de Soare, cu 0 revolutie in 83,74 ani. Masa reprezinta de 14,55 ori masa pamantului. Densitatea este de 1,60 g/cm3 Atmosfera este alcatuita din metan, amoniac condensat, H molecular ~i He. Are 15 sateliti. Ultimele cercetari au dus la concIuzia ca, in afara satelitilor, ~i Uranus are un inel multiplu (cu 19 zone), mult mai difuz Insa fata de eel al lui Saturn.

NEPTUN este situat la 4,5 . 109 km de Soare. Revolutia planetei dureaza 165,51 ani.

Raza ecuatoriala este de 23000 km, masa este de 17,22 ori mai mare decat a Pamantului, iar densitatea este de 1,65 g/cm3. Atmosfera este aldituita din metan ~i hidrogen. Temperatura la suprafata planetei, determinam prin calcul, este de - 2000 C. Are 8 sateliti. Dintre ace~tia se remarca TRITON, cu un diametru de 4000 km, cel mai mare satelit din Sistemul Solar ~i

. NEREIDA, cu un diametru de 300 km. De asemenea, formeaza un inel difuz cu 4 nivele. PLUTO, descoperit prin calcul in 1930, la 0 distantii de 29,7 U.A. - la periheliu ~i

49,3 U.A - la afeliu fata de Soare, are 0 mi~care de revolutie in 247,7 ani. Face exceptie de la regula planetelor externe gigant, avand un diametru de numai 13600 km. Masa de 0,18 din

masa Piimantului a fost determinata prin calcuI. Atmosfera este formata din neon. Are un singur satelit identificat relativ recent.

PLANETOIZII (ASTEROIZII) Plasati pe orbite proprii, desIa~urate intre orbitele lui Marte ~i Jupiter, planetoizii sunt

corpuri soU de, cu dimensiuni reduse, in majoritate avand diametre cuprinse lntre 20 ~i 40 km. Foarte pU!ini (12) au diametrul mai mare de 100 km.

Numarul lor se estimeaza la 480000 (circa 100000 mai mari de 1 km). Dintre planetoizi, numai 2000 au fost inventariati ~i denumiti (CERES - cD = 770 km; PALLAS _ =490 km; VESTA - cD = 380 km).

Executa 0 mi~care de revolutie In juruJ Soarelui, in acela~i sens cu planetele, Intr-un interval de timp de 3,5 - 6 ani.

Orbitele lor au aspecte particulare datorita influentelor reciproce ale unui numar amt

de mare de corpuri Intr-un spatiu limitat, ca ~i datorita atrac!iei concomitente a planetelor Invecinate.

A vand dimensiuni ~i, implicit, mase mici, forta lor de gravitatie este extrem de redusa, neputand refine 0 atmosfera. Lipsa atmosferei ~i dimensiunile red use impiedicii structurarea lor In forme geometrice (elipsoidaJe), marea majoritate av.nd forme neregulate.

Cu privire Ia geneza asteroizilor s-au emis mai multe ipoteze, cde mai logice fiind ~ una care presupune cit provin din dezagregarea gravitationala a unei planete ipotetice

40

GEOLOGIE FIZICA

(phaeton), a carei eventual a orbita se inscrie in Legea lui Bode, ~i 0 a doua care presupune ea asteroizii ar proveni dintr-o masa de matefie similara cu cea din care provin planetele, dar

care nu s-a putut aglomera pentru a forma 0 planeta.

COMETELE Ultimele corpuri cosmice cu orbita stabila care populeaza Sistemul Solar sunt

cometele (steleJe cu coada). Numele deriva din grecescuI KOIlTl1;rlC; [komitis] = cometa . 'm' d

. (codata). Acestea graviteaza in jurul Soarelui pe orbite eJiptice cu excentnci tl extrem e mari, ceea ce face ca orbitele lor sa intersecteze orbitele planetelor ~i asteroizilor.

o comem se compune dintr-un nucleu solid, cu diametrul pana in 100 km, cu densitate

redusa (1 g/cm\ format In general din praf, gheatii, zapada carbonicii (C02 solidificat), metan ~i amoniac, dar ~i din corpuri solide de tipuJ asteroizilor. 0 a doua parte reprezinta COAMA, o formatiune gazoasa formata sub influenta caldurii solare, prin evaporarea paTtii exteme a

nucleului. Coama se poate extinde pe diametre de sute de mii de km. Nucleul impreuna cu

coama alcatuiesc CAPUL cometei.

Cea de a treia componenta a unei eomete este COADA. Aceasta este formata din gaze

rarefiate ~i are un caraeter nepermanent. Fig. 8. Cometa

Halley, fa trecerea din 1986

(dupa 0 foto-grafie de presa)

Coada rezuM din evaporarea capului, fiind alcatuita din gaze ionizate extrem de

rarefiate, predominant azot ~i oxizi de carbon (CO, C02) ~i, uneori, particule de praf. Prin actiunea vantuiui solar, eoada este impinsa in sens opus Soare!ui. Lungimea ei este cu atat

m~i mare, cu cat cometa este mai apropiata de Soare (sute de milioane de km), putand fi red us a pana la disparitie, in punetele orbitei foarte Indepartak de Soare.

..--------

*SOARELE Fig. 9. Anvergura .Ji orientarea cozii unei comete in

raport cu pozl/fa pe orbitii (25)

41

11

11

GEOLOGIE FIZICA

Numarul total al cometelor cunoscute depa~e~te 2000, ele purtand numele descoperitoru)ui. In functie de excentricitatea orbitei, ele pot intersecta orbita Pamantului, cu o periodicitate redusa (exemplu: Cometa Enke cu perioada de 3,5 ani) sau cu periodicitate mare, de zeci de ani (exemplu: Cometa Halley cu perioada de 76 de ani, cu cele mai recente treceri inregistrate in 1910 ~i in 1986), sau chiar cu trecere uniea, alungirea extrema a orbitei Iacand imposibila ealcularea periodicitatii.

Datorita interseeUirii orbitelor eometelor cu cele ale planetelor, este posibila eioenirea

cclor doua corp uri (eu 0 probabilitate de 1 :80000000), dar ciocnirea nu poate duce la urmari serioase datorita masei reduse ~i densitatii foarte mici a cometei. Trecerea Pamantului, In 1910, prin coada Cometei Halley, nu a avut nici un fel de implicatii de natura geologica ~i nici In privinta compozitiei sau temperaturii atmosferei terestre.

METEORITII

In afara eorpurilor cu orbite stabile, In Sistemul Solar se manifesta METEORITII, 0

multitudine de corpuri de dimensiuni reduse, reprezentand materie cosmica captata de

gravitatia componentelor Sistemului Solar. Unele dintre aeeste corpuri strabat Sistemul Solar

pe traiectorii secante orbitelor, 0 parte fiind captate de planete sau de Soare, contribuind la

sporirea lenta a masei aeestora.

Cei care patrund 'in atmosfera Pamantului se consuma In intregime in urma frecarii cu

aerul, transformandu-se In pulberi cosmice. Foarte putini meteoriti pot atinge scoarta terestra.

La intrarea in atmosfera, In urma frecarii, meteori!ii devin incandescen!i ~i traseaza pe cer 0 urma luminoasa, cunoseuta sUQ numele de METEOR. Stralueirea lor este variabila ca intensitate ~j durata, fiind dependenta pe de 0 parte de masa, pe de alta parte de sensul patrunderii in atmosfera, conform sau eontrar eu mi~carea de rotatie a Pamantului. S-a rem arc at ca aparitia meteorilor cunoa~te anumite perioade favorabile in timpul anului (19-23 aprilie, 9-14 august, 9-12 septembrie) dind meteorii sunt extrem de frecventi, fenomenul fiind numit PLOAIE DE STELE.