New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here

Planet Earth Notes for Midterm 1-10

by: Gloria Park

Planet Earth Notes for Midterm 1-10 460

Marketplace > Rutgers University > 100 > 460 > Planet Earth Notes for Midterm 1 10
Gloria Park

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

These notes are for the very first Midterm, Lectures 1-10
Planet Earth
James V. Browning
Class Notes
planet, EARTH
25 ?




Popular in Planet Earth

Popular in 100

This 30 page Class Notes was uploaded by Gloria Park on Monday October 17, 2016. The Class Notes belongs to 460 at Rutgers University taught by James V. Browning in Fall 2016. Since its upload, it has received 6 views. For similar materials see Planet Earth in 100 at Rutgers University.


Reviews for Planet Earth Notes for Midterm 1-10


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 10/17/16
Lecture 5 Minerals are: ­ Naturally occurring ­ Inorganic solid ­ Regular  ­ Chemical composition  ­Table salt, Nacl is a mineral.  Crystal Crystalline­ the material contains an orderly internal atomic structure  ­ Granite, is when crystals collide in a cramped space ­ You get a nice crystal face when there is large empty space within a cave in a  rock, Amethyst Geode  Gypsum Crystals are the largest crystals within a cave, up to 12m or 39 ft long  Mineral cleavage, the tendency of some minerals to break along flat surfaces, occurs when  mineral is broken. Preferred planes of weakness breaks apart when cracked. Halite has a cubic  arrangement and within this pattern of cubic 90 degree angles. Similar to tearing a piece of  paper that has perforations in it. Planes of weakness would be between the bonds of the  chloride and sodium ions. Table salt has cleavage and natural tendency to break.  Different types of mineral cleavage: 4 directions are octahedral cleavage, 6 directions are  dodecahedral cleavage, salt is 3 directions.  Fracture, breakage along irregular surface, breaking in an irregular fashion unlike cleavage. No  preferred direction of weakness.  Color: Quartz and crystal  ­ Silicon and oxygen is clear Hardness is another property to minerals, resistance to scratching. Friedrich Mohs devised a  scale from soft to hard to compare the ability of one mineral to scratch one or the other.  1. Talc, everything can scratch talc, talc cannot scratch other things. Talc is soft  because they are bound by van der waals bonds are very weak, talc is easy to be  broken apart.  2. Gypsum­ Alabaster can be scratched with fingernail. Fingernail is 2.5 3. Calcite­ used for cement, calcium  4. Fluorite­ source of fluorine, most colorful mineral in the world  5. Apatite­ what the enamel of our teeth are made of, fluorine is put into toothpaste  and water, more resistant to acid attack and cavities  6. Feldspar, mild abrasive, polishing cleanser 7. Quartz, scratches and is what beaches are made of 8. Topaz, is a gemstone and used as an abrasive  9. Corundum, if contains titanium it will turn blue = sapphire, if it contains chromium  it turns red = ruby  10. Diamond, hardest naturally occurring substance, resists scratching  Density, another property, mass per unit volume commonly expressed in grams per cubic cm.  Continental crust ~2.7 Ocean crust~ 3.0 Mantle~ 3.3  Magnetism­ leading ore of iron, magnetite, attracts small pieces of metal  Taste­ Halite tastes like salt Calcite passes the acid test, it bubbles with Hcl and release co2 Luminesce under uv light, will take on many different colors. Some minerals or elements, uv ray hits the electron, absorbing energy, jumping to a higher  energy state, falling back to its original state, losing energy and give off light/ photos.  Native elements, gold, silver, tin, copper, platinum  Oxide elements, sulphate, carbonate, phosphate Sulfides, cinnabar, sphalerite, pyrite Carbonates, calcite, manganesite  Silicon and oxygen are the 74% of the minerals in the crust, extremely important mineral forms  Silicon­ oxygen tetrahedron, silicon can bond to iron or mg. The links can polymerize and make  may different silicate structures.  Isolated Tetrahedra silicate, olivine is what the mantle is made of. The bonding of silicate with fe and mg produce olivine. Peridot is the gem form quality, green color. Single chains and double  chains to silicon bonding. The main single chain mineral is called Pyroxene, black greenish  mineral makes up ocean crust. The main double chain is the Amphibole, green and blackish.  Comparison of cleavages, because that is how they are told apart. There is a 90 degree  cleavage with pyroxene, the double chains are stacked with wider angles and the cleavage  direction is at 120 degrees.  Sheet silicates, chain after chain of infinite sheets of silicon tetrahedron (Mica), the perfect  cleavage is because they are ionic bonded together and when you rip it, you are pulling apart  the sheet. Mica is a group of materials. Clay minerals are another group of minerals, they have slightly different structure and made up  on van der waals bonds.  Framework silicates, Feldspar group and Quartz. Feldspar uses potassium, sodium and  calcium. Orthocalse­ K, plagioclase­ Nacl Quartz, is silicon and oxygen and they are bonded in a framework bound together. High quartz  vs low quartz, these 2 minerals were theorized to exist within meterorites. Some silicates have  fe and mg called ferromagnesian silicates, others of these silicates do not have fe and mg. They tend to be dark, they include, olivine, pyroxene, amphibole. Nonferromagnesian, feldspar and  quartz.  Lecture 3 Seafloor and plate­tectonics  1. Scientists believed sections of the ocean can move up and down rather than side to side.  a. Ring of fire­ pacific is ringed with large volcanoes, why are there  mountains and volcanoes only in those areas. History of Platetectonics­ Alfred Wegener formulated continental drift theory 1. 200 million years ago, there was only land mass with all the continents called  pangea, supercontinent. End of the paleozoic period.  a. Cenozoic 66 mya, mesozoic 240 mya and paleozoic (540 million  years ago) 2. One single ocean called panthalassa  3. The continents drifted away 4. He had 4 kinds of data to prove them moved a. The continents fit together like a jigsaw puzzle, each continent  looks like they could fit  b. Location of fossils i. Glossopteris­ name of tree from late paleozoic 1. The tree planted all over southern  hemisphere in India and Australia, seed was too large to be blown away ii. Mesosaurus­ freshwater animal, not ocean  associated or marine. 1. Animal fossil in South America and  Africa c. Similar major rock structures of the same age  i. The rocks terminated at the edge by the ocean,  there was a belt of rock if they were pushed together d. Paleoclimate evidence glaciers i. Ice is dynamic and moves/ spreads out and as it  moves it also carries other rocks and gauges out things while producing  striations and distinctive deposits/ piles of sediment  1. Ice in south america vs africa, how  did the ice move up or hit the equator or even how did it get to  india? Strange distribution but if you pushed the continents  together, where antarctica is in the middle and the edges of the  continents had ice. They must have been together and moved  downward. The idea was rejected, they didn’t like Wegner’s mechanism that drifting occurred.  Apparent Polar Wander­ Based on the years of the rocks, the older layers of rocks had pointed  to different norths. There may have been times that the magnetic north pole was wandering  around and that the geographic pole and north pole did not match up. Europe and North  America had 2 different curves, every single continent had its own magnetic north.  ­Earth has only 1 magnetic north pole ­Earth’s magnetic poles do not move much ­Magnetic poles are near the rotation poles This comes to show that the continents had to have moved at a certain point in time made the  magnetic field appear to change position. The Sea Floor WWII­ German submarines had advantage of knowing the ocean. Sonar waves were used to  measure how deep the ocean floor was. Sound waves would bounce back up and down.  Heezen and Tharp made the first map of the ocean bottom. There was a mountain range in the  bottom of the ocean continued in other continents, mountain chains. Harry Hess­ Navy in WWII, formulated the theory of seafloor spreading. Mid Atlantic ridge in  the center of the ocean, center spot of 2 continents. Mid ocean ridges have lots of heat flow  and tension. Oceans are young because they have 1.3kms of sediment piled up. There shows  volcanoes under water and tension within the ridges pulling apart.  Earth known to be 4 billion years old, but sediment should be 40 km thick. Sediment was only  1.3 km thick. Hess estimated that oceans are 200 million years old. Saw wegner was wrong that continents cannot move across the oceans on its own. Convection When you heat one area, it expands and is pushed up and off to the side then pushed back to  the center. 2 cycles of heat when water is heated. Hess believed what if convection took place  in the mantle and powers the movement of plate motion. Spreading boundary mid ocean ridge­ convection takes place and pulls the continents apart,  creating a crack and the water in the crack undergoes convection and has young sediments on  top and old sediments pushed off to the side. Trench­ must be an area must be where old crust is being recycled aka convergent boundary,  convergent margin, subduction zone. The old sediments are being pushed inside the trench.  Mountain ranges are piled rocks in huge stacks, it does not go back down into the mantle.  Transform Boundary­ Ridges do not spread at same rate but there is a boundary where plates  pass by together.  Magnetic Reversal ­ The Earth’s magnetic field changes polarity from normal to reversed ­bar  magnet inside the earth flipped. Rocks showed this evidence of pointing in opposite direction.  The last reversal called Brunhes Matuyama reversal occurred 780,000 years ago. The shifts in  polarity, as lava cools Earth’s magnetic field is preserved in iron particles in the lava. Stacked  lava flows show changes in magnetic field. Bottom of the ocean is made up of lava. Magnetic  Anomalies ­a magnetometer towed by a ship can measure the magnetic polarity of the sea floor. Positive anomaly vs negative anomaly.  The rocks at the bottom have magnetic stripes parallel to the ridge. Magnetic Anomalies, vine  and matthews explained the stripes = new ocean crust is magnetized with present day field.  Older crust, some distance from the ridge reversed from polarity. This proved Hess’ theory.  Younger stuff in middle, older pushed out. Eltanin profiles of magnetic anomolies, were  symmetrical about the spreading ridge.  Lecture 1 Observe Predict Make new observations and experiments Do results equal prediction? No means predict again; yes means make new experiment  Scientific theory = predictions of behavior  Abraham Gottlob Werner  Nurtured idea that all rocks of Earth’s crust precipitated in a world encompassing primeval ocean “Neptunism” ­ Primary rocks ­crystalline, hard, along mountains  ­ Secondary rocks­ sediments  ­ Tertiary rocks­ remains of animals, softer ­ Modern fluvial­ modern sediments moving around, river deposits  ­ Volcanoes at the top  James Hutton  Cyclic concept of Earth history  Recognized every rock formation no matter how old, appeared to have been derived from other  older rocks Uniformitarianism  The present is the key to the past  A) Rocks “Siccar Point” a) Observing depositing sediments ­> composed into a rock ­>  Deformed, brought onto surface  1st question on first exam: how old is the earth? 4.5 billion years old  The Extinction of Dinosaurs: ancient sea floor, rocks that have been deposited under the ocean  and have risen. Boundary clay layer separates 2 different rock layers that show Dinosaurs and  their extinction.  ­Iridium is a rare earth element, outer space dust contains iridium. Iridium amount  coming in and out is constant. Fast deposition = less iridium. Slow deposition means more  iridium dust. Neither of these were found. They found huge amounts of Iridium, very big  increase but in a very fast time. Theory was a asteroids hitting the earth, all the dust in the air  blocks the sun and the photosynthesis of plants, disrupts food chain and in a chain of events it  wipes out the entire ecosystem.  Can this hypothesis be tested? Volcanoes vs Impact (Many people realized that not many impacts occur on earth and believed  in volcanoes)  ­ Shocked Quartz: People went out and tested and found sand grains, shockwaves  have been found and volcanoes cannot cause this kind of impact.  Lecture 6 Igneous Rocks  1. Calcite­ non silicate  2. Olivine  3. Pyroxene  4. Amphibole  5. Biotite 6. Muscovite­ sheet silicate (from 6­10 nonferromagnesian)  7. Clay minerals­ sheet silicate 8. Orthoclase feldspar­ framework silicate 9. Plagioclase feldspar­ framework silicate 10. Quartz­ SIO2 framework silicate  Rocks­ record of what occurs on the planet, history of the earth and how the planet has evolved  and what/ when life appeared. 3 major rock groups: igneous, sedimentary, metamorphic, the  mode of formation is what differs each Igneous ­ Melting of rocks, hot, deep crust and upper mantle  ­ Crystallization, solidification of magma ­ Ignis latin word = fire  ­ Liquid rock on surface = lava  ­ Extrusive realm are extruded from the surface of explosions ­ Intrusive realm, the liquid rock material inside the earth = magma ­ Formation of igneous rock is similar from water to ice ­ Granite Batholith (mt rushmore) largest cooled molten rock, 100s of km long/  wide/ deep ­ Sierra Nevada Batholith  ­ Sill = sheet like igneous rock parallel to existing layering, sedimentary rocks are  layered ­ Palisades Sill, igneous body ejected in (Intrusive), inside the earth  and not on the surface ­ Dike = sheet like igneous rock that cuts across existing layer ­ Texture and mineral composition classification for igneous rock ­ Phaneritic texture, large enough to be seen by the unaided eye,  slow cooling (porphyry) = 2 distinct crystal sizes because of 2 different cooling  rates ­ Aphanitic texture, too small to be seen by the unaided eye  ­ Texture tells the cooling rate of the rock  ­ Cooling rate, faster you cool the smaller the  crystals (glass has no crystals, fast cooling) ­ Where it is hotter below the surface, slower cooling. Upper above the surface, faster cooling. Sedimentary ­ Weathering and erosion of rocks on surface ­ Deposition, burial  Metamorphic ­ Rocks under high pressure  ­ Recrystallization  Another factor is composition, which depends on how much silica from high to low. High silica  can create quartz. Basic composition means what kinds of silicate structures you can get.  Structures of silicates of complex to simple. Ferromagnesian minerals tend to be the simple  structures, single chains or isolated. Less ferromags in complex structures of silicates, not as  much fe and mg. Color goes from light to dark. 600 degree c to 1100 degrees c.  (see separate sheet of paper for chart) Komatiite­ the earth has cooled and is not enough for komatiite to exist commonly Geothermal gradient­ change in temperature with depth in the Earth, 30 degree celsius per km  raises. As you go deeper down the earth, there is increased pressure pulling the km of rocks  that gravity is pulling down, which is why it becomes hotter.  Melting depends on 2 factors:  ­ Temperature ­ Pressure: creates solid, prevents melting Melting Curve­ is right next to geothermal gradient High pressure, low temp = solid  Low pressure, high temp= liquid  Minerals melt at the temperature that each mineral crystallizes at a different temperature, each  have their own temperature. Partial melting­ some minerals stay solid and not everything melts.  Volatiles are elements or compounds that are gas or liquid at temperatures and pressures on  the Earth’s surface, water and carbon dioxide are common volatiles in mantle rock. In hot rock,  volatiles help break bonds at crystal surfaces. The melting temp becomes lower by making it  wet or adding a volatile to it, volatiles lower the temperature.  Decompression melting  ­ Lowering the pressure enough will start the melting. If you have something hot  and under pressure and release the pressure, it begins to melt to make it melt easier. In  the mantle, there is not much variation to temperature.  As hot rocks move up to the surface, decompression takes place and magma melts. This is why the ocean is made up of basalt. The volcanoes create a crack in which the magma come up and the plates begin to shove under each other creating water to be pushed out and that is how  volatile cooling occurs.  Lecture 4 Convection takes place in the mantle and the mantle is what is able to move around.  The surface is divided in a series of plates: Divergent Plate Boundary. 3 different ways these  plates come into contact. 1. Mid ocean ridge, breaking things apart 2. One plate crashes into another, convergent plate boundary and are pushed  together. If one of them is an oceanic plate, it will fall and drive one under the other. 2  continental plates cannot get shoved in. The oceanic plate and shove one under the  other and create a trench. 3. Transform boundary, the plates slide past each other, not creating new crust or  destroying old crust. Earth Materials Minerals: building blocks of rocks The Hope Diamond­ largest blue diamond If we want to know how the planet evolves and changes, then minerals need to be understood  in terms of properties. Minerals are made of elements. Atomic structure = smallest part of a  mineral is made up of atoms which are made up of 2 quadrants. One part is nucleus, made up  of protons and neutrons, floating around the nucleus is a cloud of electrons. 2 important  qualities: atomic number is the number of protons. 1 proton is H for hydrogen, 2 protons is He, 6 protons is C. Atomic mass = number of protons + number of neutrons. Isotopes are 2 or more  atoms of the same atomic number but with different atomic mass. Carbon 12,13,14 all have  same proton (6) but different neutrons.  Carbon 12 = 98.9% Carbon 13 = 1.1% of carbon on the earth and are both stable.  Carbon 14 = small amount, radioactive, is unstable. Spontaneously changes.  Electron shells­ the space occupied by electrons of a particular energy level. Atoms are most  stable when they have a full electron shell. Bonding takes place because of outermost  electrons. The atom is trying to get to its most energetic state by bonding. One type of bond: ionic bonds are very common for most minerals, holds together NaCl.  Sodium has the atomic number of 11 and Chloride is 17. Na has 1 outermost electron, Cl has 7  electrons. Neither have complete electron shells and sodium wants to lose but chlorine wants to gain. Electrons and is now electrically balanced as NaCl. This makes Na + and Cl ­ and now  opposites attract through transfer of electrons and changes charge. Another type of bond: Covalent bonding is sharing electrons between 2 atoms. Carbon has 4  electrons, it either has to gain 4 or lose 4. Another carbon can join in and allowing the electron  can be shared. (Diamond, carbon atoms share and have strong bonds, stronger than ionic). Van Der Waals Bond Not very strong, uneven charge in an atom. Inbalance of charge because one side will be more  or less positive/ negative. Weakest bond of all.  Mineral definition­ naturally occurring inorganic solid with a regular internal atomic structure and  a specific chemical composition  4 parts to a mineral:  1. Naturally occurring­ studied of the earth 2. Inorganic­ separates biology and geology. Remains of organisms in rocks, we try to classify but nature does not. Inorganic solids are useful. 3. Regular internal atomic structure­ has a certain order = Halite NaCl has Na in the middle and Cl has below, above, left and right. There is a certain arrangement of atoms.  The difference between glass and quartz, there is a different internal structure. Quartz  has order and glass does not. 4. Specific chemical composition­ write a chemical formula for a mineral, made up  of certain elements. SiO2 (chemical formula, mineral Quartz)  Solid solutions series FeMg 100% mg ­­­> 0% Mg 100% Fe ­­­­> 0% Fe How do we know there is a regular atomic structure? Law of constancy of Interfacial Angles Measure of the angles of the faces of the crystals, there is always the same angle in the Quartz  no matter what shape or size. That suggests there is order deep inside. Sir William Henry  Bragg. Max Von Laue X ray beam passing through a crystal creates a regular pattern on a screen. The diffracted  pattern from the x ray beam of the crystal, there were diffracted dots. Crystal Quartz had its own pattern for each one and every rock had its own different pattern. Ultrahigh vacuum scanning tunneling, microscope image of Galena. There is an internal atomic  structure based on the pattern the microscope gives.  Minerals with the same chemical composition but a different atomic arrangement are called  polymorphs. When you mess around internal atomic structure, you will also change the  properties of the material and the atom/ mineral. Graphite is what is in your pencil, the mineral is soft enough that it leaves a trace behind without ripping paper, it’s soft because it's made up of  carbon and no other elements. The carbon bonds are covalently bonding which create sheets,  writing makes these bonds rip. Diamond has a same chemical formula, there are different  arrangements and it is tetrahedral with connection between each of these atoms as covalent  bonds. The diamond is strong because the bonds are hard in all directions but technically they  are very similar but they formed in very different conditions. Extremely high pressures is what  differs each.  Diamonds form in response to extreme pressure 1. Graphite is a more immature phase a. Exposed to lower pressure  2. Diamond forms in mantle under high pressure 3. It takes diamond bearing kimberlite magma about an hour to get from the mantle  to the surface 4. Presence of a mineral can tell a lot about the conditions of formation Diamonds are not stable, and eventually form into graphite, with certain pressures over long  periods of time are created as diamonds.  Physical properties of minerals, how do we tell them apart? Crystals­ ice is a mineral and is naturally occurring. Crystals are in minerals. Each snowflake  show it’s atomic structure. Crystal­ homogeneous solid with a regular internal atomic structure  and having smooth external surfaces with characteristic angles between them. The flat surfaces are “crystal faces” grow naturally when mineral forms. Crystals form in a variety of geometries in shapes, some mundane, others spectacular.  Crystal formation 1. Crystallization from a magma, liquid rock inside the earth, lava is inside the earth. If magma cools at the right rate, you get crystals from materials.  2. Precipitation from solution. Oceans are made from salt and dissolve all the water  and it becomes salt crystals.  3. Crystal growth in the solid state Lecture 2 Sound has a pitch, pitch depends on frequency­ the number of waves that pass a point in a  given period of time. High pitch = closely spaced, low pitch = spaced out  ­Difference from crest to crest is a wavelength, contrasted and expanded areas and move  across which is how sound waves travel. Doppler Effect­ if the sound is moving, you can hear things differently. Based on frequency  changes.  Light color have frequency­ gamma, xray, UV, visible light, infrared rays, radar, fm, tv, am High to low frequency ­> Red is the low, blue is the higher frequency  ­Object receding long red waves ­Object approaching short blue waves  Red shift is the evidence of the big bang. The theory of the big bang, all matter, light and space  itself came in singularity. Planets are isolated, the orbits are circular and in the same plane. Planets and moons travel  along orbits in same direction, same direction as the sun rotates. This is the Nebular Hypothesis in knowing where our solar system comes from.  In interstellar space you have 1 atom/ cubic cm (more Concentrated)  Molecular cloud­ 10^7 atoms/ cubic cm  In this room­ 10^19 atoms/ cubic cm (Dense) Gravity is everywhere and dust in the molecular cloud, the gravity affects it and increases  pressure and collide, this increases heat and as the cloud becomes more dense, heat begins to  rise. Enough heat and pressure, particles are then combined rather than smashing it together  and this creates nuclear fusion by releasing energy = makes a star. A star comes from the infall  of a molecular cloud. This whole thing begins to spin, but mass is still being moved from outside to inside and conserve momentum, the rate of spin velocity increases and spins faster. The  spinning pushes things out, while gravity pulls it in. These 2 forces, come into balance, the rest  of the material that hasn’t come in, goes into orbit around the sun. The molecular cloud  eventually stops. H, HE and every other element is floating around and begin to stick rather than bounce.  10 or so million years, are planets formed by millions of particles bumping into each other and  sticking.  The sun formed from the inward collapse of the molecular cloud­ Nebular effect The Earth’s crust = relative abundance of elements Oxygen­ 46%; Silicon 28% bound up in rocks Aluminum 8%, 6% FE, 4% MG, 2% Ca, 2% K, 2% NA Rock forming elements, most common  Density of Earth’s crust gravity is 2.7 Whole Earth gravity is 5.5 ­FE 33% ­Oxygen 30% ­Silicon 15% ­Mg 13% ­Nickel 2%  The surface and the crust is not the same, the planet has been differentiated and has been  changed from its original random arrangement of atoms. Early on, homogenous earth existed  and iron has moved inward.  The earth was hot because 1. Compression because of the particles being packed together, 2.  Radioactivity, radioactive elements were unstable. 3. Collisions, there were pieces that would  generate heat from impact. Something in space, the same size as mars and collided with the  earth, which generated enough heat to melt the planet. The impact of the mars hitting the earth,  particles become splashing out creates and forms into the moon. The coming together of the  impact in orbit around the earth. The impact sped up and changed the earth’s rotation orbital  plane 23 degrees. The tilt created seasons, this axis is no longer straight up and down. The  particles aggregates into the moon orbiting the earth. The iron within the earth must be from the  impacter.  If you slice open the earth, there are layers.  The outside of the earth is called the 1. CRUST ­Most heterogenous layer in the earth, shallowest layer of the earth  ­Continental crust vs oceanic crust, different types of rocks make up continents and  oceans  *Continental crust averages 40­70 km thick; O, Si, Al, Ca, K, Na *Oceanic crust averages 5­8 km thick Fe Base of the Crust­ The boundary between the crust and the mantle (more mg and fe) is mostly  chemical and different compositions across the crust and beneath it.  2. Mantle  Gutenberg, the change in density across the core mantle boundary is greater than that of the  earth’s surface, 2900 km; mostly O, Mg, Fe ­Subdivided into: *Upper mantle *Transition Zone  *Lower mantle  Gutenberg discontinuity­ mantle boundary  Mechanical layers:  1. Lithosphere­ Outer layer, strong layer, consists of all of crust and upper mantle,  hard layer and behaves like a rock. 0­200 km down 2. Asthenosphere­ weakest part of the mantle; similar to plastic and does not  behave like a rock because it is hot. 100­200 km, no firm boundary, more fluid like and  the lithosphere is floating into asthenosphere. 3. Mesosphere 3. Earth’s core­ very center, chemically different and made of liquid Fe and flows like water and  Ni. Temp of core is same as sun, there is a lot of pressure with gravity and km of rocks  surrounding it.  Core is divided up with liquid iron, the inner core is solid Fe.  Lehman discontinuity after inge Lehman. From the center of core to the radius is 6370 km.  Magnetic field  ­Region affected by earth’s magnet ­Solar wind (ions) interacts with magnetic field distorting it into huge teardrop. The earth’s core  is affected by the magnetic field. Solar wind from particles from sun, the earth’s magnetic field  shields and blocks it off from the earth’s surface from lethal radiation.  *Earth’s magnetic field was thought to have magnetized material deep in the earth’s interior In 1900 Pierre Curie says that permanent magnetism is lost ­Curie point. Believed that the  magnetic field is generated in the outer core, flowing around and iron rich materials generates  the earth’s magnetic field and behaves like a bar magnet. Dipole magnet, north and south stick  together because of the push.  Magnetic declination­ Earth’s magnetic north is not the same thing as the spin access. The  angle between the direction a compass needle points and true north is called the magnetic  declination. The compass is a magnet that aligns itself with the north magnetic field. The  difference between the 2 angles is the declination.  Magnetic inclination­ Lines of magnetic force run at an angle compared to earth’s surface. Your  compass needle would be flat on the equator but be vertical when in the north or south  magnetic pole.Tilted at mid­ latitudes.  Thermal Remanent magnetism­ as lava cools earth’s magnetic field is preserved in iron  particles in the lava. Through rocks/ lava, below the curie point the magnetic field will set up and become aligned as it cools.  Depositional Remanent Magnetism­ particles in water that are iron rich. They are never above  the curie point, iron particles in the sediments line up in the earth’s magnetic field.  Lecture 7 30 degrees celsius is the change in temperature with depth in the Earth  Adding volatiles lowers the melting temperature, allowing to melt in lower temperature. Adding  liquids/ volatiles moves the line over so you melt at lower temperatures.  Decompression melting takes places in the mantle is under mid ocean ridges. Decreasing  pressure, creates expansion creates melting. Decreasing pressure is bringing the mantle higher  with the pile of rocks on top. In a plate tectonic at the mid ocean ridge as mantle rocks rising up, and is expanding, for melting to happen.  Magma Differentiation­ Any process by which a magma is able to change and produce a  magma or rock of different composition.  Ways to produce variation in mantle melt: 1. Assimilation, occurs when a hot magma rises into and melts and incorporates the country rock. Liquid is less dense and so it rises, melting the rocks above it within cracks and rocks within it. Melting its way up through underlying rocks, combining rocks  together.  a. Bowen’s Reaction series, how melting crystallizes/ freezing, from  liquid to solid. Discontinuous series and continuous reaction series.  i. Discontinuous (sudden shifts)­ starts with Olivine  (green, isolated silicate) going into Pyroxine (dark single chain silicate).  Melting pyroxine at 1900 degrees, no crystals, just liquid. When he gets to 1800 degrees, there are crystals which are not pyroxine but olivine  crystals instead, even though he didn’t put olivine at all. Olivine  crystallizes more at 1700 degrees. 1557 degrees, pyroxine crystallizes  but reacts with olivine, freezes at pyroxine in the end, reaction takes  place.  1. Olivine ­> Pyroxine ­> Amphibole ­>  Biotite ­> Orthoclase feldspar ­> Quartz 2. Isolated silicate, single chain, double chain, sheets, frameworks. Goes from simple to complicated. 3. Peridotite, Basalt, Andesite, Granite  (mantle to ocean to continental) ii. Continuous Crystallization­ Plagioclase Feldspar,  1450 degrees melted with no crystals with 50/50 Ca and Na. At 1440  degrees, it crystallizes with 30% Ca and 70% Na. 1350 degrees, 45% Ca  and 55% Na. Then at 1280 degrees we end with crystals at 50/50 Ca and Na.  Fractional Crystallizations­ if nature interrupted the normal cooling process, we can change one  melt and change it into another rock. Palisades Sill example.  ­ 2 major issues 1. TIme issue for crystals to settle does not happen quickly 2. Room issue, batholith is many km long, but there is only 10% of crystals, where  are the others? Not enough room for a granite batholith to appear.  Partial Melting­ Chocolate chip cookie example. Chocolate melts, cookie is solid is similar to  how rocks melt and crystallizes. The rock is partially melting.  Tectonic Settings of Igneous Activity  Magma/ olivine rises and melts 10% and that creates Basalt as a result. When sediments are  pushed underneath the ocean, there is a lot of pressure and so it dewaters, the rocks under  begin to melt and rises through pre­existing rocks and assimilate. Mixing magma with the rocks.  Andesite begins to come up and Granite is formed underneath.  Metamorphic Rocks  There are changes within the minerals growing or the texture of the rocks. Solid state never  melt, it takes place while the rock is remaining solid. If the changes take place while melting  then it is an igneous rock. 5­40 km below the surface, metamorphic processes take place with  metamorphic rocks. Igneous below the earth, sedimentary is surface while metamorphic is in  between. 1. Heat is important 2. Pressure, force minerals together and put things in close contact allowing  exchange to take place 3. Fluids, full of ions that help exchange ions from one place to another Clay will change to Mica by increasing temp and pressure which will change to Feldspar.  Example of metamorphic changes.  Types of metamorphism 1. Contact metamorphism­ high temperature changes towards the edges where it is hot and heats surrounding rocks  2. Dynamic ­ high pressure, when there is a fault with rocks moving past each  other.  3. Regional metamorphism­ takes place mostly when continents collide from  intense temps and pressures Metamorphic Foliation­ arrangement in parallel planes or layers, classifying rocks depend on its  kind of foliation. The difference between igneous and metamorphic rocks have elongated or  preferential arrangement to the minerals.  1. Marble is originally calcite, non foliated metamorphic rock from limestone.  Undergone temp and texture.  2. Quartzite is non foliated metamorphic rock  Shale or Clay has no metamorphism has parallel layering ­> Distortion, fossils are altered and  pebbles are stretched, border of sedimentary rock, stretched pebble conglomerate ­> Slate or  Mica, there is pressure from east to west, clays are dewatered and changing into micas.  Causing the minerals to grow vertically. Rock cleavage­ break along a point in weakness in the  rock, which has foliation in layers ­> Phyllite, micas are large enough to shine and reflect light by growing ­> Schist, large mica and visible crystals, begins to deform more ­> Gneiss, banded  high grade metamorphic rock. Minerals banded into light and dark layers. The micas are  converted to feldspar. ­> Migmatite is a rock where you start to get a little bit of melt, the lightest  and finest grain of minerals begin to melt, border of igneous and metamorphic ­> Granite which  has a lot of metamorphism.  Lecture 9 Midterm exam: 80 multiple choice, check list of words on sakai for definition/ go over lecture  notes 1. Granite makes up the continents and consists of 60% of different types of  feldspar  2. Partially weathered Granite, chemically attack the granite and it begins to break  down (except the quartz inside cannot break down)  3. Granite Grus, smaller pieces of the original  4. Breaking it down = Quartz, clay and ions Sedimentary Rocks 1. Clastic: Pieces of sediment cemented together  2. Chemical: Precipitated from water near Earth’s surface  Wentworth Scale­ has subdivision of particles into sizes (gravel) Boulder > 256 mm considered a boulder if greater than the size of a basketball  Cobble >64­256 mm, around the size of a tennis ball  Pebble 4­64 mm, size of a pea  Granule 2­4 mm, match head size  Sand 1/16­2 mm, see an individual grain (sandstone) Silt 1/256­1/16, considered mud, grainy  Clay < 1/256, also considered mud, paste (sheet silicates adjacent by van der waals)  Clastic sedimentary rocks (downhill process) Weathering Erosion Transportation Deposition  Hjulstrom’s Curve ­ Fluid velocity determines the size of the particles that can be moved  ­ Higher velocities are needed to erode  ­ Large particles  ­ Cohesive clay and silt, higher velocity to get big particles to move  Slow moving current cannot move cobbles, faster currents can move larger particles and  cohesive particles.  Types of currents Laminar flow  ­ Streamlines do not cross, no mixing between layers  ­ This is when current is moving very slowly  Turbulent flow ­ Streamlines cross, extensive mixing of fluid ­ When flowing is much faster, most streams do not move laminar, it is mostly  turbulent moving stuff  There are 3 types of loads  ­ Bed load, coarsest particles rolling and sliding on bottom as bed load, sand and  quartz ­ Suspended Load, turbulence is constantly moving particles around km per day,  feldspar ­ Dissolved flow, ions are dispersed throughout and carried out to the deep ocean  which ends up being the sedimentary rocks, mud/ clays is moved down Transportation process, separates these  Sediment maturity  (Immature sediment are rocks of all sizes and has many different minerals mixed together) ­ Texture  ­ Sorting, variety of different grain sizes  ­ Roundness, angles. Sharp edges are braded off through  transport, measure of the sharpness of particle’s edges  ­ Sphericity, are the rocks elongated or is the radius the same all  the way around and has equal dimensions, with movement things become more  spherical over time ­ Chemical maturity, chemistry of the minerals inside ­ Many minerals means immature because it was not sitting out  there for very long ­ Quartz is very mature, difficult to break down  Most susceptible to least susceptible to weathers Olivine ­ pyroxene ­ amphibole ­ feldspar ­ Quartz = Reverse of bowen’s reaction series, as you cool the melt, the olivine come out at the  beginning first, the quartz comes down much later after dropping the temperature  Granite concept map  ­ Memorizing definitions is not enough ‘granite’ is linked to many other concepts  ­ Slow cooling, where is it on bowen’s reaction series, igneous, continental, partial  melting, minerals present, subduction, coarse grained Breccia = gravel sized and angular clasts materials, boulders or cobbles etc Conglomerate = gravel sized, rounded clasts, the edges knocked off; big particles but smoothed over Sandstone­ most grains sand sized  *Quartz Sandstone ­ only quartz *Abundance of feldspar in sand sized particles = Arkose  Difference between Breccia (gravel sized angular) and Arkose (sand sized particles, feldspar) *Graywacke­ sands with a lot of mud Siltstone­ if the rock is dominated by silt, most grains are finer than sand  Claystone­ primarily made of clay  Mudstone­ 50/50 equal percentage of silt and clay  Shale­ undergone compaction and minerals are aligned with each other, thin bedding by being  dewatered and lose water  (Sandstone & conglomerate + carbonate rocks) = 25% (Siltstone, mudstone, shale) = 75% Granite (top) which then breaks down into Breccia which is very angular and it moves further  conglomerate has moved down smoothing off particles. Once conglomerate, the  ferromagnesians fall apart first which has a lot of feldspar which is then arkose. Finally making it down to the beach and off the shore, there will be more Quartz sandstone (no cleavage or cant  break down bc it is stable). Deeper water has sand and mud or silt, which is finer particles of  sand and silt. Mud and clays at the bottom of the ocean, sheet silicates are flat which keeps  them buoyant, no need for current to carry them off to deeper water.  Lecture 8 Weathering and Soils Sedimentary Rocks, thin skinned layer of rocks to cover the outermost edge  Rock formed at or near Earth’s surface by: ­ Weathering (chip off) ­ Transportation (moved by wind, water, gravity, ice) ­ Deposition (collected/ deposited in the ocean  ­ Lithification is turning sediment to a rock ( Weathering is the process that breaks up rocks into fragments. Physical weathering­ takes place when solid rock is fragmented by mechanical processes that  do not change its chemical composition. ­Frost wedging is when water infiltrates the cracks of rocks and it freezes overnight, as  water closes to freezing the structure of ice is different than the structure of water, the density of the ice drops because it expands. Ice is lighter because it is less dense than water. Which  means there is pressure in the cracks when the water freezes and it expands, with the cracks  coming together and able to pull it out. This produces Talus Slope which are piles of rock at the base of the slope ­Thermal expansion and contraction of minerals, a rock is made up of many different  minerals and each mineral behaves differently when exposed to temperature changes. This  creates more pressure against each other until a rock comes out.  ­Exfoliation, large flat or curved sheets of rock fracture and are detached from an  outcrop. Batholith or igneous rock, plate tectonics lifts it up and is now at the surface, erosion  wipes out the surface sediments and expands without the pressure of sediments pushing it  down and the surface layers are parallel cracking as pieces of rock come off. Layers like an  onion and sheets. Chemical weathering occurs when the minerals in a rock are chemically altered or dissolved.  Rapid physical weathering affects chemical weathering because it changes the surface to  volume ratio. Increase of surface area by double for the chemical changes in oxygen/ water.   ­Dissolving­ Water is the most important agent for chemical weathering. Water is not a  symmetrical molecule but has a little bit of a charge and this is why water can be such a good  solvent because it separates the solute/ salt.  ­Another form of dissolving is through water and carbon, soils have lots of CO2 and  combine naturally to create carbonic acid/ limestone.  ­Oxidation is a chemical combination of an element with oxygen, hematite is a very  stable compound of Earth’s surface (A chemical reaction in which electrons are lost and has a  positive charge) Weathering oxides provides color to the desert landscape. ­Hydrolysis is water and carbon, if you take orthoclase feldspar and combine it with  carbonic acid and water, breaking/ combining things down = silicic acid + potassium +  bicarbonate + kaolinite (clay). Most of the silicates are broken down this way resulted in clay.  Soft and easily broken apart so it gets washed away easily. There is not much chemical  weathering when it is hot, climate changes the chemical weathering.  (Shales erode the fastest, granite is the most resistant to erode.) Olivine to pyroxine to feldspar and quartz (Bowen’s reaction series, olivine weathers first and  quartz is the least to weather and is chemically inert and no cleavage)  Gabbro is the most to whether the fastest while Granite sticks around the longest. End products of weathering granite: Quartz grains because nothing attacks it, clay is very stable at the surface, ions within the solution like potassium  Regolith is the layer of loose rock and mineral fragments. Soil is a weathering product composed of sediment and humus Humus is a dark colored, carbon, rich material made of decomposed organics Regolith is a layer of loose rocks of organic material with humus and rocks Soil Structure generally have 5 soil horizons  Soils= parent material + organics + water Soil horizons = distinct soil layers Soil profile = O Horizon is the organic horizon, consists of humus, surface top layer. Contains  abundant life, adds carbon and organic acids to soil. A horizon is the zone of leaching,  composed of humus, mineral matter and decomposers like worms (also considered topsoil). Lot  of water comes down moving clays and ions are moved to deeper horizon. B horizon is the zone of enrichment ions and clays leached from above accumulate, little humus and organic material. C Horizon, no organic material, weathered and partially weathered parent material, lowest zone  of significant weathering. Bedrock is the parent material, unaltered rock where regolith and soil  have been derived.  The 7th approximation is what is used to classify soils.  In the U.S there are 2 separate soils, dry in the west and wet in the east.  Pedocal are thin, not much water or organisms/ hummus but do have a lot of calcium carbonate. Pedalfer, moderate rainfall not much calcium carbonate because it is washed away. Laterite, rainforest soils are in wet climates, washing away of minerals and rocks, only iron  oxide, aluminum oxide and rust on the surface because so much accumulated. Support a lot of  life and forests but no much hummus for agriculture.  Lecture 10 Sedimentary Rocks II Deposition in a basin  Mature sediments are considered Quartz, everything else can easily be weathered and is  considered immature. Arkose is considered chemically immature because it still has minerals  that can break down. When rocks start off angular they are texturally immature and they begin  to roll down and are rounded off/ spherical.  LIthification: Compaction and Cementation, how do sediments turn into rocks  Compaction: grains are loose and have an open structure, there’s certain water pressure that  suspends it up. The pressure on top is squeezing out the water and there is a more compact  arrangement and fitting the grains more closely together. This is how clay can turn to rock  because they stick together after much pressure.  Cementation: After compaction, these grains stick together and you get deposits/ mineral  growth gluing these sand grains together and actively stuck together. Sedimentary and  metamorphic rocks are differed based on what they’re held together by. Depositional Environments­ a setting where sediments accumulate; its character reflects local  conditions  Sedimentary structures­ Features formed on or in sedimentary layers during deposition, or soon thereafter by arrangements of grains in beds Bedding is layering, beds form certain types of sediments change and after new sediments are  deposited on top years after. Bedding is when it settles out from gravity, layers of sediments on  top of each other. Bedding takes place because there is a change, in deposition. There leaves a trace or surface in between, from different types of sediment changes.  Beach laminations, are very thin sediment bedding, sediments were deposited and left as  waves came out, pushing sediments in and depositing.  Metamorphic rocks are layered, interlocking  Igneous rocks are through cooling, random arrangements, non layered, interlocking crystals Sedimentary rocks, non interlocking, looking at grains that are glued together and in a bed  layering arrangement through the influence of gravity.  Ripple Marks­ The sand has a rolling typography, has wave like marks, anywhere a current is  moving across sand Sediment flume Cross beds­ sediments are crossing each other, each of the ripple marks are moving and  cascades down, which creates individual beds inbetween of sediments collecting. This tells that  there is a current and which direction the current is moving in.  Graded Bedding­ beds are coarser at the bottom and finer on top, sediments are deposited in a  current that’s slowing down, current changing velocity.  Mud cracks­ as mud dries, it shrinks and curdles up and cracks after being dried out. Bioturbation­ bio animals are stirring the ground up, changes based on animal living habits that  disrupt sedimentary deposition. Glaciers and Glacier till carries sediments through their surrounding and moving it across  Desserts, wind with exclusion of water. Carries very find sand/ silt to have it move through the  desert. There are very fine arrangements, cross bed ripple marks. For the terrestrial  environments, there are streams of water flowing into channel. Major mechanism to move stuff  along as it does it becomes a conglomerate. Breaking it down into smaller pieces. Lake  environment, low energy in mode, nearshore sand, central silt + clay.  Marginal Marine Environments ­ Delta = landform formed from sediment deposition carried by river ­ Estuary = drowned river valley, drowned by sea level rise over the past 10,000  years ­ Beach sands = waves and currents come together, sand is brought down to the  beach by the delta and then redistributed by the waves at the beach, well sorted sand.  Often ripple marks and a lot of beach laminations.  Marine environments  ­ Shallow marine clastic  ­ Fine grained, well, sorted, well rounded sands are on beach. Sand close to shore. Fine stuff is washed farther out. Becomes fine grained as you get  deeper.  ­ Deep water deposits  Chemical Sedimentary Rocks (not clasts) ­ Formed from Ions, take ions out of water column and concentrate then deposit  them.  ­ Concentrated organically and inorganically, sometimes animals do the work or  precipitation working without animals  ­ Classification: mostly of limestone/ calcite  ­ Limestone­ a sedimentary rock made of calcite, forms in warm  water far from a clastic source  Different types of Limestone 1. Fossiliferous limestone, skeleton of limestone formed in fossil reefs.  2. Oolitic Limestone, limestone sand that are spheres, forming from calcite  precipitating from the outside. Inorganic form, carbonate sand rolling around on the  bottom. Micrite, carbonate mud/ grains. Organisms and algae secrete carbonate needles and when the organisms dies, it falls apart and the needles fall to the bottom.  Carbonate platform­ dominated by skeletons of marine organisms, carbonate reef environments = at the edge of the platform, the corals live at the end of the reef because the food is coming  from the open ocean and brought in by the waves. Corals fight for space for somewhere to live  and grow on top of each other. Overtime you can find fossiliferous limestones. Before the reef,  you find the lagoon (shallow water), this is where you see a lot of oolites and they form from  rolling back and forth is water comes in and out and grow. You also see fossils here. Behind  that, at the back edge we have the tidal flat, sea water rises and it becomes inundated which  brings mud into the area.  Other carbonate type rocks:  ­Chalk, white cliffs of Dover has billions of skeletons of the critter that left chalk deposits  ­Coquina, hundreds of shells compacted together ­ Travertine, what comes out of hot springs, responsible for deposits inside caves  Chemical limestone Becomes oversaturated Precipitates calcite Radiolarian Chert ­ Silica is concentrated, they make shells out of silica, some environments of the  ocean where there are hundreds of their skeletons and creates a chert  Coal ­ Sedimentary rock, highly altered plant rock. Coal forests/ swamps, these trees  would die and accumulate, there are piles of organic material which then are buried.  Compressed, heated, drive out the volatiles (oxygen, hydrogen, water) while  concentrating the carbon.  ­ Peat 50% carbon ­ Lignite 70% carbon ­ Bituminous 85% carbon ­ Anthracite coal 90­95% carbon 


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

25 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Kyle Maynard Purdue

"When you're taking detailed notes and trying to help everyone else out in the class, it really helps you learn and understand the I made $280 on my first study guide!"

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Parker Thompson 500 Startups

"It's a great way for students to improve their educational experience and it seemed like a product that everybody wants, so all the people participating are winning."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.