Rozkład temperatur w ziemi.
Temperatura w ziemi wzrasta wraz z głębokością. Dobowe wahania temperatury mają zasięg ok. 1.2m w Polsce. Głębiej (20-25m)temperatura jest związana z rocznymi wahaniami temperatury i zależna jest od strefy klimatycznej. Pod nią (10-30m)temperatura jest ustalona na jednym poziomie odpowiada ona wartości średniej rocznej temperatury dla danego rejonu. Temperatura rośnie wraz ze wzrostem głębokości, różnica głębokości na której dochodzi do zmiany temperatury o 1 stopień nazywamy stopniem geotermicznym (ok. 47m. W Polsce).
Charakterystyka procesów magmowych
Magnetyzm - jest to ogół procesów endogenicznych (odbywających się we wnętrzu Ziemi) prowadzących do powstania skał magmowych. Dzieli się ona na:
- Plutonizm - powstawanie skał magmowych w głębszych partiach skorupy ziemskiej jako skały głębinowe,
- Wulkanizm - tworzenie się skał magmowych wylewnych na powierzchni lub tuż pod powierzchnią Ziemi.
Magma - płynny lub gazowo-płynny stop pierwiastków i związków chemicznych występujący w litosferze i płaszczu Ziemi. Magma wydobywająca się na powierzchnie Ziemi nazywa się lawą. W składzie magmy przeważają gliniany i glinokrzemiany, które są składnikami skałotwórczymi.
Pierwsze skały wykrystalizowały się właśnie z magmy zwanej pierwotna o składzie podobnym do składu obecnej litosfery. Możliwe jest także wytapianie się Skał w procesie tzw. Magm wtórnych o odmiennym składzie chemicznym. Wszystko to owocuje ogromną różnorodnością skał magmowych.
Krystalizacja magmy - magma jest ruchliwą materią przemieszczając się w górne partie skorupy ziemskiej, co powoduje jej ochłodzenie i przechodzenie w stan skał (krystalizacja lub krzepnięcie). Powstają minerały a z nich skały. Gliniany i glino-krzemiany krystalizują w różnych temp. I w różnej kolejności. Wyższe temp. -> skały o mniejszej zawartości SiO2, czym niższa temp.-> więcej SiO2, wyższa temp.-> więcej Fe, Mg, Ca. Ten proces różnicuje magmę.
Struktura skał magmowych
Struktura - sposób wykształcenia się składników skał, a więc stopień krystalizacji, większość kryształów i równomierność lub nierównomierność ziaren.
- Jawnokrystaliczna - skały magmowe - wszystkie minerały wytworzyły się jako kryształy o wielkościach dostrzegalnych makroskopowo (gołym okiem).
- Grubokrystaliczna - ziarna o Sr większej niż 5mm
- Średniokrystaliczna - 2-5mm
- Drobnokrystaliczna - poniżej 2mm
- Gdy obok minerałów większych występują także bardzo małe - porfirowata (nie mylić z porfirową)
- Skrytokrystaliczna - skały magmowe wylewne - magma za szybko pod postacią lawy wydostała się na powierzchnię i z powodu niskiej już temp kryształy nie zdążyły się wykrystalizować.
- Porfirowa - skały magmowe wylewne - na tle mikrokrystalicznej masy zwanej ciastem skalnym są widoczne większe, dobrze wykształcone kryształy. Taką budowę tłumaczy się tym że wyżejtemperaturowe minerały wykrystalizowały się zanim magma uległa przemieszczeniu w górne rejony skorupy ziemskiej.
Czynniki wietrzenia fizycznego.
Czynniki fizycznego wietrzenia to:
- Insolacja: promieniowanie słoneczne i związane z nim zmiany temperatury na powierzchni skał powodują powstawanie pęknięć i rozpadu skały na bloki (rozpad blokowy) oraz na poszczególne ziarna mineralne (rozpad ziarnisty) lub łuszczenie się skał zbudowanych z jednorodnego materiału.
- Działanie mrozu powoduje rozsadzanie skał poprzez zamarzanie wody znajdującej się w porach i spękaniach występujących w skałach. Działanie mrozu jest ściśle związane ze strefą przemarzania gruntu.
- Mechaniczne działanie organizmów z szczególnie korzeni rozsadzających skały na bloki.
- Mechaniczne działanie soli i związana z tym zmiana objętości krystalizujących soli (sól Kandlota)
Wietrzenie fizyczne jest początkowym stadium wietrzenia skał pozwala ono na dalsze rozdrabnianie skał w procesach wietrzenia chemicznego.
Skutki wietrzenia fizycznego
Skutki wietrzenia fizyczne to przede wszystkim rozpad skał na mniejsze części i bloki skalne (rozpad blokowy) oraz dalsze rozdrabnianie na poszczególne minerały (rozpad ziarnisty). Jeżeli skała jest monomineralna rozpad na poszczególne ziarna nazywany łuszczeniem.
Wymień procesy prowadzące do powstania skał osadowych.
- WIETRZENIE - rozdrobnienie materiału skalnego na mniejsze ziarna w procach wietrzenia fizycznego i chemicznego.
- DENUDACJA I EROZJA - usuwanie zwietrzałej warstwy skalnej ze skały macierzystej.
- TRANSPORT - ogólno pojęty transport materiałów skalnych połączony z dalszym rozdrabnianiem.
- SEDYMENTACJA - czyli osadzanie się zwietrzałego i rozdrobnionego materiału skalnego w zbiornikach wodnych.
- DIAGENEZA - czyli zespajanie osadów poprzez odwodnienie, odsolenie i zlepienie.
Rodzaje spoiwa skał okruchowych
W procesach diagenezy skał okruchowych występują praktycznie wszystkie rodzaje spoiwa: piaskowce - ilaste i żelaziste, zlepieńce - krzemionkowe, ilaste i węglanowe, „zygmuntówka” - węglanowe) Często spoiwo właściwe jest wymieszane z drobniejsza frakcją materiału okruchowego (d<2mm) zapewnia to lepsze wypełnienie luk pomiędzy ziarnami w zlepieńcu.
Końcowe procesy powstawania skał osadowych
Diageneza składa się z trzech etapów: odwodnienia, odsolenia i zlepienia osadów. Osady starsze zostają ściśnięte przez kolejne warstwy, przez co woda zawarta w porach zostaje wyparta, woda zabiera wraz ze sobą sole w niej rozpuszczone. Końcowym etapem jest zlepienie osadu za pomocą spoiwa: ilastego, węglanowego, krzemionkowego lub żelazistego. Niekiedy spoiwem może być sól, gips, anhydryt, dolomit i inne. Stopień diagenezy zwiększa się wraz z biegiem czasu zależy też od wzrostu ciśnienia i temperatury.
Formy występowania skał osadowych.
Warstwy skał osadowych mają stałą bądź zróżnicowaną miąższość, mogą się rozdzielać na dwie warstwy, lub wklinowywać się w inne utwory geologiczne. Często tworzą soczewki o bardzo zróżnicowanych kształtach. Spotykane są również inne formy taki jak: kopalne wydmy, osuwiska, produkty akumulacji rzecznej oraz formy związane z rozwojem życia organicznego.
Podział skał osadowych okruchowych ze względu na strukturę
Rozróżniamy trzy struktury skał okruchowych (zależnie od wielkości ziaren): psefitową (>2mm), psamitową (2-0.02mm) i pelitową (<0.02mm). Drugim czynnikiem określającym strukturę skał osadowych jest kształt ziaren: ostrokrawędziste, słabo obtoczone, dobrze obtoczone, bardzo dobrze obtoczone.
Charakterystyka osadów rzecznych.
Woda płynąca w rzece unosi materiał skalny o różnym stopniu rozdrobnienia, im prędkość wody jest większa tym większe bloki skalne jest w stanie porwać. W okresach obfitych opadów, rzeki porywają dużo materiału skalnego o dużych wymiarach, gdy poziom wróci do normalnego lub obniży się rzeka zaczyna oddawać materiał skalny którego nie może unieść z powodu zbyt małej prędkości wody (rzeka akumuluje). To samo można zaobserwować na różnych odcinakach rzeki tam gdzie nurt jest bardzo gwałtowny a spadek duży rzeka porywa najwięcej materiału natomiast wypływając na obszar płaski gdzie spadek jest mniejszy (stożki napływowe) lub rzeka tworzy rozlewiska materiał skalny zaczyna opadać na jej dno. Osady akumulacyjne mają charakter warstwowy posegregowany na poszczególne frakcje.
Czynniki erozji morskiej (jeziora)
Falowanie wód w basenach mórz, oceanów oraz większych zbiorników wodnych związane z ruchami nas powietrza, powoduje podcinanie brzegu (tworzenie Niszy) co w efekcie wiąże się z obrywem podciętej części klifu skalnego. Fale unosząc materiał uderzają nim o skały, wlokąc go w części przybrzeżnej a na końcu akumulują tworząc przybrzeżne płycizny.
Mechanizm i skutki erozji deszczowej
Woda (także ta deszczowa) jest najpoważniejszym czynnikiem erozji skał - swoją siłą kruszy je lub przyczynia się do ich rozpuszczania. Jest też najważniejszym medium transportującym osady.
Ablacja - kropla deszczu padająca na miękki materiał jak piasek, gleba czy glina, już żłobi zagłębienia rozpoczynając proces erozji. Większa ilość kropel zmienia zagłębienia w rowki, a później w szersze bruzdy. Przy nawet niewielkim nachyleniu terenu część wody opadowej spływa po stoku i zabiera ze zwietrzeliny tę jej część, którą zdoła unieść lub rozpuścić. Intensywność ablacji zależy od nachylania stoku, rodzaju zwietrzeliny, ilości wody opadowej oraz od szaty roślinnej.
Spływająca woda deszczowa najczęściej trafia do cieków wodnych. Jednak nie zawsze całość materiału zostaje dotransportowana do tych cieków. Czasem zawiesina osadza się (akumuluje) w zagłębieniach terenu czy w niższych rejonach zbocza w postaci osadu zwanego „deluwium”. Deluwia to przeważnie osady drobnoziarniste, warstwowe, zawierające domieszki części organicznych.
Rodzaje erozji rzecznych
Narzędziem erodującym rzeki jest oczywiście woda oraz materiał jaki niesie, który w czasie transportu dodatkowo ulega rozkruszaniu i obtaczaniu, a dodatkowo niszczy dno i brzegi rzeki. Erozja rzeczna nosi nazwę abrazji.
Erozję rzeczną dzielimy na:
- Wgłębną (denna) - woda wynosząc większość wyerodowanego materiału żłobi głębokie koryto. Występuje - górne biegi rzeki gdzie prąd jest bardzo silny. Powstają - głębokie doliny rzeczne w kształcie litery V, tarasy erozyjne,
- Boczna - spowodowana jest meandrowaniem rzeki. Tworzące się zakola powodują że główny nurt rzeki przemieszcza się od jednego brzegu do drugiego, przez co wklęsły brzeg rzeki jest podcinany i niszczony, a na drugim brzegu osadza się materiał. Występuje - środkowy brzeg rzeki, gdzie jej spadek jest mniejszy ale prowadzi ona więcej wody (dopływy). Powstają - doliny w kształcie litery U oraz starorzecza.
- Wsteczna - energia spadającej wody, dodatkowo zawirowanej przy dnie, niszczy dno przez podmywanie i rozbijanie skał. Występuje - katarakty, wodospady. Powstają - pogłębienie dna, cofanie się wodospadów (przez ich zawalenie się).
Od czego zależy przebieg dennej erozji rzecznej?
Przebieg dennej erozji rzecznej zależy od kształtu doliny rzecznej, prędkości wody płynącej, ilości masy wody, rodzaju podłoża budującego dno rzeki. Im twardsza skała tym erozja wgłębna będzie przebiegała wolniej.
Cechy osadów lodowcowych
Osady lodowcowe powstają na jego czole, gdzie woda wypływająca spod topniejącego lodowca wytraca swoją prędkość a niesiony materiał opada w postaci osadów. Lodowiec zabiera ze sobą część górnej warstwy terenu po którym się przesuwa powodując jego sfałdowanie o częściowe wciskanie w głębsze warstwy (morena czołowa i denna).
Czynniki i skutki metamorfizmu
Metamorfizm - proces geologiczny polegający na przeobrażeniu (zmianie struktury, tekstury, składu mineralnego) już istniejących skał (osadowych, magmowych, metamorficznych) pod wpływem temperatury i ciśnienia. Proces długotrwały, skomplikowany.
Czynniki:
- Temperatura - przetopienie skał, rekrystalizacja,
- Ciśnienie - kruszenie, zielenie, sprasowanie skał,
- Udział substancji chemicznej powodującej z zewnątrz - metasomatoza (wydzielanie się i wędrówka pierwiastków które mogą tworzyć nowe kryształy lub rozrastać się stare)
Uskoki
Uskoki to rodzaj deformacji nieciągłej. Powstają gdy siły ścinające działające na płytę kontynentalną przewyższają jej wytrzymałość, część płyty opada wtedy lub wypiętrza się aż do uzyskania równowagi. Elementy uskoku to: skrzydło wiszące, skrzydło zrzucone, płaszczyzna ślizgu, wysokość zrzutu, kat ślizgu. Szereg uskoków na danej płycie prowadzi do powstania tzw. rowów i zrębów tektonicznych.
Płaszczowiny: rodzaj deformacji, ważniejsze elementy
Płaszczowina - zespół fałdów dużych rozmiarów, obalonych i nasuniętych na inne utwory. Jest to rodzaj deformacji ciągłej (ciągłość warstw zostaje zachowana) powstaje w czasie ruchów górotwórczych, w warunkach wielokierunkowego działania sił.
Ponieważ takie przemieszczenie może być wielokilometrowe, wewnętrzna struktura płaszczowiny jest bardzo złożona. Zależy ona w dużej mierze od sposobu powstania płaszczowiny, którym może być przefałdowanie, ścięcie lub odkłucie od podłoża. Elementy płaszczowiny:
- Elementy deformacji: powierzchnie ścięć, rozerwań, wyciśnięcie fałdu
- Okna tektoniczne - odsłonięta w skutek rozerwania części płaszczowiny odsłaniająca zalegające niżej podłoże
- Czapka tektoniczna - odizolowany w skutek erozji fragment płaszczowiny na obszarze czoła nasunięcia lub na obszarze okna tektonicznego
- Deformacje spowodowane działaniem podłoża lodowca w czasie jego przemieszczania się.
Elementy ułożenia warstw
Aby scharakteryzować daną warstwę pod względem jej ułożenia należy podać jej bieg, upad i kat upadu. Bieg podaje nam kierunek rozciągania się warstwy w odniesieniu do kierunku północnego, upad pokazuje w jakim kierunku warstwa się zapada, a kąt upadu charakteryzuje pod jakim kątem dana warstwa się zapada.
Wychodnia warstwy
Wychodnia warstwy to przecięcie się stropu i spągu warstwy z poziomem terenu. Utwory zawarte w danej warstwie są wtedy widoczne na terenie, stają się jego budulcem.
Fałdy rodzaje deformacji
Fałdy powstają podczas ściskania płyty kontynentalnej czasem napór jest tak duży że sfałdowana powierzchnia pochyla się w kierunku działania siły (powstają fałdy obalone a dalsze fałdowanie prowadzi do powstania płaszczowiny). Elementy fałdu to: skrzydło, jądro synkliny, jądro antykliny, przegub, oś. Możemy również podać, i promień fałdu. Wyróżniamy trzy typy fałdów: pochylony, leżący i tzw łuska.
Zręby i rowy tektoniczne
- Rów Tektoniczny - zespół dwóch lub więcej przeciwstawnych uskoków, w których skrzydło zrzucone jest obustronnie otoczone przez skrzydła wiszące
- Zrąb Tektoniczny - przeciwieństwo rowu. Skrzydło wiszące jest obustronni ograniczone skrzydłami zrzuconymi.
Rowy i zręby to rodzaj deformacji nieciągłej. Rowy i zręby najczęściej występują razem i seriami, tworząc wspólnie z uskokami struktury uskokowo-blokowe o różnych kombinacjach.
Ogólne zasady podziału gruntów budowlanych
Grunty budowlane - wszystkie utwory geologiczne stanowiące podłoże budowlane.
Grunty dzielimy najogólniej ze względu na ich pochodzenie:
- Grunty naturalne - powstały w środowisku naturalnym w wyniku procesów geologicznych
- Grunty antropogeniczne - powstałe w wyniku działalności inżynierskiej i gospodarczej człowieka. Ze względu na skład grunty naturalne dzielimy na: Skaliste - złożone z wszystkich typów skał (osadowe itd.)!0 Twarde - wytrzymałość na ściskanie większa niż 5 MPa, 2) miękkie - wytrzymałość na ściskanie mniejsza niż 5 MPa ale nie mniejsza niż 0,2 MPa. Nieskaliste mineralne - dominująca ilościowo grupa gruntów. Dzielimy je ze względu na wilekośc składników na frakcje: kamienistą, żwirową, piaskową, pyłową, Iłową. Każda z frakcji dzieli się dodatkowo na podakcję: grubą, średnią i drobną. Nieskaliste organiczne - części organicznej powyżej 2%, na przykład: grunt próchniczny (2-5%), namuł (5-30%), torf (powyżej 30%). Wulkaniczny - cząstki mają kształt owalny, pochodzą z substancji wulkanicznych: głazy wulkaniczne, Lapilli, popiół wulkaniczny.
25) Podać ogólną charakterystykę soliflukcji
Soliflukcja - określa tzw spełzywanie (płynięcie) silnie nawodnionego gruntu, w wyniku odtajania, po niżej leżącej, zamarzniętej warstwie. Intensywnie rozwijający się proces w okresie zlodowacenia oraz obecnie oczywiście w terenach dużych nachyleń powierzchni (wysokie góry) i w strefach polarnych. W czasie roztopów woda pochodząca z topnienia lodu gruntowego oraz śniegu, która nie może wsiąknąć w podłoże gdyż jest nadal przemarznięte, nasyca przypowierzchniowe strefy pokrywy zwietrzelinowej, spełzywające w dół stoku. Produktem tych powolnych spełzywań utworów zwietrzelinowych są osuwiska, obrywy i usypiska.
26) Co oznacza że grunt jest gliniasty
Grunt gliniasty to grunt nieskalisty (obojętnie której frakcji) zawierający powyżej 2% frakcji iowej - fi>2%. Przykłady takich gruntów:
- Z fk - zwietrzelina gliniasta i rumosz gliniasty
- Z fz - żwir gliniasty i pospółka gliniasta
- Z fp - piasek gliniasty
27) Podać Charakterystykę gruntów spoistych
Grunty spoiste zawierają w sobie ok. 2% frakcji ilastej lub gliny, co powoduje częściowe zespolenie ziaren skalnych, uformowanie bryły. Grunty takie po namoczeniu wodą stają się plastyczne oraz mniej przepuszczalne, związane jest to z uszczelnieniem struktury gruntu przez samą wodę która tworzy błonki na ziarnach gruntu.
28) Zjawisko osiadania zapadowego
Występuje w gruntach zawierzających dużo frakcji pylastej i ilastej oraz porowatych. Zjawisko to polega ja zmniejszaniu objętości pod wpływem własnego ciężaru. Zniszczenie struktury gruntu może ulec również pod wpływem nawodnienia gruntu. Grunty charakteryzujące się zasadowością są określane mianem kurzawek.