2.6. Exerciții

Exercițiu 2.1

Densitatea medie a Pământului este de circa 5,5 g/cm\(^3\), iar a rocilor din scoarța continentală de circa 2,7 g/cm\(^3\). Ce concluzie se desprinde din această comparație și prin ce alte observații este confirmată?

Soluția pentru Exercițiu 2.1

Dacă media este 5,5 g/cm³, iar rocile de la suprafață au 2,7 g/cm³, interiorul trebuie să fie alcătuit din materiale mult mai dense: Pământul este stratificat, cu densitatea crescând spre centru (circa 13 g/cm³ în centru). Concluzia este confirmată de momentul de inerție al planetei, \(I/(MR^2) \approx 0{,}33\), mai mic decât 0,40 al unei sfere omogene (masa este concentrată spre centru), de modelele seismologice (salturile de viteză de la limitele învelișurilor) și de compoziția meteoriților. Vezi Argumentul densității: un interior stratificat.

Exercițiu 2.2

Definiți discontinuitățile Mohorovičić, Gutenberg și Lehmann: la ce adâncimi se află, ce învelișuri separă și prin ce observații seismologice au fost identificate?

Soluția pentru Exercițiu 2.2

• Mohorovičić (Moho): baza scoarței, la 5–10 km sub oceane și 30–70 km sub continente; separă scoarța de manta. A fost identificată în 1909–1910 din sosirea, la stațiile depărtate, a două perechi de unde P și S: una directă, prin scoarță, și una refractată pe un mediu mai rapid.

• Gutenberg: la circa 2 900 km; separă mantaua de nucleul extern. Viteza undelor P scade brusc, iar undele S dispar.

• Lehmann: la circa 5 150 km; separă nucleul extern lichid de nucleul intern solid. A fost dedusă în 1936 din undele P slabe sosite în zona de umbră.

Exercițiu 2.3

De ce nu se propagă undele S prin nucleul extern și ce consecință observațională („zona de umbră”) are acest fapt?

Soluția pentru Exercițiu 2.3

Viteza undelor S este \(V_S = \sqrt{G/\rho}\); un lichid nu are rigiditate la forfecare (\(G = 0\)), deci undele S nu se pot propaga prin nucleul extern. Consecința este zona de umbră: dincolo de aproximativ 103° distanță unghiulară de la epicentru nu se mai înregistrează unde S directe, iar între 103° și 142° nu sosesc nici unde P directe, pentru că acestea sunt deviate prin refracție la intrarea în nucleu.

Exercițiu 2.4

Comparați scoarța continentală cu cea oceanică din punctul de vedere al grosimii, compoziției, densității și vârstei.

Soluția pentru Exercițiu 2.4

	Scoarța continentală	Scoarța oceanică
grosime	30–40 km; 60–70 km sub munții tineri	5–10 km (în medie 7 km)
compoziție	apropiată de rocile intermediare-acide (granite, gnaise; „sial”)	bazalte și gabbrouri („sima”)
densitate	circa 2,7 g/cm³	circa 2,9–3,0 g/cm³
vârstă	până la aproape 4 miliarde de ani	sub circa 200 de milioane de ani

Exercițiu 2.5

Care este deosebirea dintre împărțirea scoarță–manta–nucleu și împărțirea litosferă–astenosferă? De ce este a doua esențială pentru tectonica plăcilor?

Soluția pentru Exercițiu 2.5

Scoarță–manta–nucleu este o împărțire după compoziție; litosferă–astenosferă este o împărțire după comportarea mecanică. Litosfera (scoarța plus partea superioară, rece, a mantalei; până la circa 100 km sub oceanele vechi, 100–250 km sub continente) este rigidă și se rupe; astenosfera de sub ea este ductilă și curge lent. Plăcile tectonice sunt bucăți de litosferă, nu de scoarță, iar mișcarea lor este posibilă tocmai pentru că sunt decuplate mecanic de astenosferă.

Exercițiu 2.6

Enumerați dovezile care au condus la acceptarea tectonicii plăcilor și descrieți cele trei tipuri de limite de plăci, cu fenomenele geologice asociate fiecăruia.

Soluția pentru Exercițiu 2.6

Dovezi: potrivirea contururilor continentelor și continuitatea rocilor, a fosilelor și a urmelor climatice de o parte și de alta a oceanelor (Wegener); benzile magnetice simetrice față de dorsale și vârsta fundului oceanic, care crește cu depărtarea de dorsală (expansiunea fundurilor oceanice); concentrarea cutremurelor și a vulcanilor în benzi înguste; viteze ale plăcilor măsurate astăzi direct, geodezic.

Limite: divergente (dorsale, rifturi) – se formează scoarță oceanică nouă, vulcanism bazaltic, falii normale, cutremure moderate; convergente (subducție, coliziune) – fose, arcuri vulcanice, lanțuri muntoase, falii inverse, cele mai mari cutremure; transformante – plăcile alunecă lateral pe falii de decroșare, cu cutremure puțin adânci, fără vulcanism.

Exercițiu 2.7

Care sunt principalele unități tectonice ale României și ce legătură există între tectonica plăcilor și seismicitatea zonei Vrancea?

Soluția pentru Exercițiu 2.7

Unitățile majore sunt orogenul carpatic (Carpații Orientali, Meridionali și Munții Apuseni), cu avanfosa de la exterior și cu Bazinul Transilvaniei și Depresiunea Panonică la interior, și unitățile de platformă din față: Platforma Est-Europeană (Moldovenească), Platforma Scitică, Platforma Moesică și orogenul vechi al Dobrogei de Nord. Seismicitatea din Vrancea este moștenirea convergenței care a format Carpații: la curbura lor, un fragment de litosferă rece și densă se scufundă aproape vertical în manta și produce cutremure la adâncimi intermediare (vezi Poziția României în cadrul tectonicii plăcilor și Zona seismogenă Vrancea).

Exercițiu 2.8

Descrieți profilul de alterare al unui masiv de rocă și gradele de alterare conform SR EN ISO 14689. Ce diferențe de comportare geotehnică există între eluvii, deluvii, aluviuni și loess?

Soluția pentru Exercițiu 2.8

De sus în jos, un profil de alterare trece prin: sol rezidual, rocă complet alterată (transformată în pământ, cu structura rocii încă vizibilă), rocă puternic alterată, moderat alterată (blocuri de rocă sănătoasă într-o matrice alterată), ușor alterată (decolorată pe discontinuități) și rocă proaspătă: gradele 5…0 din SR EN ISO 14689.

• Eluviile rămân pe loc: trecere gradată spre rocă, granulometrie neomogenă, grosime imprevizibilă.

• Deluviile sunt deplasate pe versant: afânate, umede, teren mediocru și sediul celor mai multe alunecări (contactul deluviu–rocă este adesea suprafața de alunecare).

• Aluviunile sunt depuse de râuri: stratificate și lenticulare (pietrișuri, nisipuri, argile), neomogene în plan, cu apă subterană la mică adâncime.

• Loessul este depus de vânt: praf macroporic, stabil cât este uscat, dar sensibil la umezire (tasări bruște, NP 125).