Podstawowe wiadomości z geologii

Budowa Ziemi

Kształt i wielkość Ziemi.

Ziemia ma kształt kuli spłaszczonej na

biegunach, czyli tzw. geoidy.

Na podstawie pomiarów ustalono

następujące wymiary Ziemi:



promień równikowy

6378,4 km,



promień biegunowy

6357,9 km,



powierzchnia

510,0 min km



objętość

1083,0 min km

Sfery Ziemi.

W budowie Ziemi można wyróżnić

zasadniczo trzy części, zwane

sferami:



barysfera, czyli jądro Ziemi,



mezosfera albo sfera pośrednia,

zwana również płaszczem,



litosfera, czyli skorupa ziemska.

Barysfera

ma promień około 3470 km

i składa się głównie z niklu (Ni) i

żelaza. (Fe). Stąd nazywana jest

również nife. Gęstość jej wynosi około

8 t/m3.

Mezosfera,

czyli sfera pośrednia, ma

grubość około 2800 km. W budowie

dolnej jej warstwy przeważają: nikiel,

żelazo, krzem i mangan, w górnej

części chrom, żelazo, krzem i

magnez. Gęstość jej

w dolnej warstwie wynosi od 6 t/m

w warstwach górnych do 3,5 t/m .

Litosfera,

czyli skorupa ziemska, ma

grubość około 100 km. Dolna jej warstwa,

w której przewagę mają krzem (Si)

i magnez (Mg), nazywa się simą, górna,

gdzie przewagę mają krzem (Si) i glin

(Al), nosi nazwę sialu. Gęstość sialu

określono na 2,7 do 2,9 t/m

, a gęstość

simy na 3,3 t/m

. Przypuszcza się, że

dolna, silnie nagrzana sfera simy

znajduje się w stanie półplastycznym.

Średnia gęstość Ziemi wynosi 5520

kg/m

Temperatura Ziemi

Temperatura powierzchni Ziemi zależy od ciepła

słonecznego. Zmienia się ona w ciągu doby,

a także w ciągu roku, zależnie od pory roku.

Nawet na bardzo nieznacznej głębokości

(np. w piwnicy) różnice temperatury w ciągu dnia

i w ciągu roku są mniejsze niż na powierzchni.

W naszym klimacie wpływ zmian temperatury

w ciągu doby odczuwalny jest do głębokości

około 1,3 m. Zmiany temperatury rocznej

odczuwalne są do głębokości 20 do 26 m. Na tej

głębokości panuje stała temperatura równa

średniej rocznej, która w naszym klimacie

wynosi 8°C.

Obserwacje i pomiary dokonane

w kopalniach i otworach wiertniczych

wykazują wzrost temperatury ze

wzrostem głębokości. Liczba metrów

o jaką trzeba się posunąć w głąb, aby

temperatura podwyższyła się o 1°C

nazywa się

stopniem geotermicznym.

Jego wielkość może wynosić od kilku

(czeskie kopalnie węgla brunatnego)

do stu kilkudziesięciu metrów

(półwysep Kola).

W Polsce stopień geotermiczny wynosi

30 do 40 m. Jedynie na Pojezierzu Mazurskim

stwierdzono w jednym z otworów stopień

geotermiczny wynoszący 70 m.

W Górnośląskim i Dolnośląskim Zagłębiu

Węglowym stopień geotermiczny wynosi od

31 do 35 m.

Wielkość stopnia geotermicznego ma duże

znaczenie dla górnictwa, gdyż wysoka

ciepłota skał ogranicza głębokość

prowadzenia eksploatacji górniczej.

Trzęsienia Ziemi

Przez trzęsienie Ziemi rozumie się

wszelkie wstrząsy i drgania skorupy

ziemskiej. Najczęściej są one tak

słabe, że stwierdzenie ich jest

możliwe tylko specjalnymi

instrumentami,

tzw.

sejsmografami.

Zjawiska wulkaniczne

W gorącym wnętrzu Ziemi na znacznych głębokościach,

przeważnie wśród simy, występują tzw.

ogniska

magmatyczne

wypełnione magmą, czyli gorącym ciekłym

stopem skalnym, złożonym głównie

z krzemianów i glinokrzemianów. Magma zawiera

rozpuszczone

w niej pod dużym ciśnieniem gazy, najczęściej parę wodną,

dwutlenek węgla, siarkowodór, fluor, chlor i dwutlenek siarki.

Mają one dużą prężność i jeśli w warstwach nadległych trafią się

szczeliny lub pęknięcia, to wpychają w nie magmę oraz

wyciskają ją ku górze. W ruchu tym może się ona zatrzymać i

zastygnąć w głębi Ziemi lub wydostać się na powierzchnię,

tworząc wulkan.

Wulkanem

nazywa się więc miejsce na powierzchni Ziemi, gdzie

zjawiska takie zachodzą obecnie lub zachodziły w przeszłości.

Ruchy górotwórcze

Wielkie łańcuchy górskie powstały

przeważnie w wyniku ruchów

górotwórczych wywołanych działaniem

potężnych sił, powodujących przesunięcie

poziome mas skalnych.

Występowaniu ruchów górotwórczych

towarzyszy zazwyczaj ożywiona

działalność wulkaniczna i trzęsienia ziemi.

Ułożenie warstw

w skorupie ziemskiej

Wykonując roboty górnicze w

kopalniach, dokonując odkrywek,

stwierdza się warstwową budowę

skorupy ziemskiej.

W pewnych rejonach uwarstwienie jest

regularne i poziome lub zbliżone do

poziomego. Są to rejony spokojne,

zwane płytami, w których nie działały

nigdy ruchy górotwórcze.

Jeśli warstwy skalne zostały ich

działaniem porozrywane, mówi się o

zaburzeniach nieciągłych, jeśli

powyginane –

o zaburzeniach ciągłych.

Fałdy

Należą one do zaburzeń ciągłych.

Część fałdu wyniesiona nazywa się

siodłem,

część wklęsła -

łękiem

lub

niecką.

Części pośrednie noszą nazwę

skrzydeł łęku

lub

skrzydeł siodła.

Zależnie od intensywności ciśnień

bocznych działających w czasie

ruchów górotwórczych, nachylenie

skrzydeł zmienia się i powstają różne

typy fałdów,

a więc

fałdy stojące, pochylone,

obalone

leżące

Płaszczowina

Stanowi potężny leżący fałd, który wskutek

dalszego nacisku bocznego został przesunięty

ponad innymi warstwami skalnymi. Często

spotyka się płaszczowiny, w których warstwy

skalne jednego skrzydła (dolnego - po

obaleniu fałdu) uległy rozerwaniu i starciu.

Jeżeli część płaszczowiny została w pewnym

miejscu zniszczona na tyle, że widać

obnażone skały podłoża, na które fałd został

nasunięty, miejsce takie nazywa się

oknem

tektonicznym.

Wysady i diapiry

Szczególny typ fałdów stanowią

wysady,

czyli

diapiry.

Powstają one wtedy, gdy masy skalne

położone we wnętrzu siodła mają większą

plastyczność niż warstwy otaczające.

Pod działaniem ciśnień pionowych skały plastyczne

przeciskają się do góry, tworząc wysokie siodło.

Diapiry tworzy najczęściej sól kamienna

cechująca się większą plastycznością od skał

otaczających. W Polsce wysady solne są

przedmiotem eksploatacji górniczej

w Inowrocławiu, Wapnie i Kłodawie.

Uskoki

Zaburzenia nieciągłe, w których warstwy

skalne zostały rozerwane i jedna ich

część została przesunięta pionowo lub

skośnie w stosunku do drugiej, nazywa

się

uskokiem.

Płaszczyzna, na której

nastąpiło zerwanie ciągłości warstw,

nazywa się

płaszczyzną

lub

szczeliną

uskoku.

Wysokość pionowa

przemieszczenia nosi nazwę

zrzutu.

Zależnie od nachylenia płaszczyzny

uskokowej rozróżnia się

uskoki

normalne, pionowe

odwrócone

Niekiedy obszar między uskokami

zapada się i wtedy powstaje

rów

tektoniczny.

Jeżeli obszar zachował

swe położenie między strefami

zapadniętymi, nazywany jest

zrębem

Uskoki komplikują budowę geologiczną

złoża kopaliny użytecznej i utrudniają

prowadzenie robót górniczych.

Napotkanie

uskoku

wymaga

wykonania robót badawczych,

mających za zadanie określenie

zalegania zauskokowej części złoża.

Przy uskokach normalnych (a tych jest

najwięcej) dobrze jest zapamiętać stare

górnicze powiedzenie: „Jeśli uderzysz

czołem w uskok, pokład jest w dole,

jeśli stopami, to pokład jest w górze"

Wody podziemne

Powstają przeważnie z opadów atmosferycznych,

których cześć napotkawszy przepuszczalne skały

(piaski, żwiry, skały porowate, popękane,

szczelinowate) przenika w głąb ziemi. Napotykając

skały nieprzepuszczalne (iły, gliny, łupki), woda

gromadzi się nad nimi jako tzw.

woda gruntowa.

Górna powierzchna jej zasięgu nazywa się

zwierciadłem

albo

poziomem wody gruntowej.

Jeśli

zwierciadło wody gruntowej leży blisko powierzchni

ziemi i nie jest chronione od zmian temperatury i

zanieczyszczenia, woda taka nazywa się

wodą

zaskórną

albo

wierzchówką.

Wody gruntowe, których

zwierciadło położone jest na głębokości większej

(kilku do kilkunastu metrów), mają stałą temperaturę

w ciągu roku, a gruba warstwa skał przepuszczalnych

chroni je skutecznie od zanieczyszczeń. Wody te

mogą być w związku z tym użyte jako woda do picia.

Do warstw głębszych woda może przenikać

przez:



warstwy przepuszczalne wychodzące na

powierzchnię,



szczeliny uskoków wodonośnych,



pojedyncze szczeliny w skałach, czyli tzw.

żyły wodne.

Częstokroć w podziemia kopalń sprowadza

się wodę potrzebną w procesach eksploatacji

górniczej, np. do podsadzki hydraulicznej lub

do ługowania (w kopalniach soli).

Warstwy przepuszczalne wypełnione

wodą stanowią

warstwy wodonośne.

Obecność ich, jak również obecność

uskoków wodonośnych i żył wodnych,

stanowi duże zagrożenie dla kopalń,

gdyż nagłe wdarcie się wody do

wyrobisk górniczych może

spowodować katastrofalne skutki.

Działalność powietrza

i wód powierzchniowych

Działalność powietrza jako czynnika

geologicznego polega na:



jego udziale w procesach

wietrzenia,



działalności wiatru.

Procesy wietrzenia

Przez proces wietrzenia rozumie się

rozpad mechaniczny i rozkład

chemiczny skał pod wpływem działania

ciepła słonecznego, powietrza, wody

i organizmów żywych. Wietrzenie

odbywa się w skałach występujących na

powierzchni skorupy ziemskiej i

obejmuje tylko zewnętrzną cienką ich

warstwę.

W zależności od czynników powodujących

wietrzenie odróżnia się wietrzenie fizyczne i

chemiczne.

Wietrzenie fizyczne,

zwane również mechanicznym,

odbywa się głównie pod działaniem znacznych

różnic temperatur dnia i nocy występujących w

skalistych terenach pustynnych i górskich.

Nagrzanie oraz rozszerzanie się powierzchniowej

warstwy skał w ciągu dnia i kurczenie się jej w ciągu

nocy przy stałej temperaturze warstw głębszych

powoduje powstanie naprężeń wywołujących

łuszczenie się skały na jej powierzchni oraz

powstanie spękań. Podobne skutki wywołuje

marznąca woda wypełniająca szczeliny skalne.

Rozluźnienia spoistości skal mogą dokonywać również

korzenie roślin, a zwłaszcza grube korzenie drzew.

Wietrzenie chemiczne

jest wynikiem

procesów chemicznych

powodujących rozkład i zmiany

chemiczne skał oraz minerałów

wystawionych na działanie wody i

rozpuszczonych w niej gazów,

głównie tlenu oraz dwutlenku węgla.

Ponieważ wietrzenie chemiczne

przebiega głównie przy udziale wody,

dlatego też przebiega ono głównie w

klimacie wilgotnym i gorącym.

Działalność wiatru

Działalność wiatru. Wiatr w zależności od swej prędkości może

porywać i przenosić nawet na duże odległości drobne ziarna

skalne (np. pyły, popioły wulkaniczne, piaski powstałe z

wietrzenia),

a nawet żwir, który toczy po powierzchni ziemi. Porywanie

ziarn skalnych z powierzchni pustyni powoduje obniżenie jej

powierzchni. Poza tym wiatr niszczy skały, uderzając w nie

niesionymi ziarnami piasku. Unoszone i toczone po

powierzchni ziarna skalne osadzają się po napotkaniu jakiejś

przeszkody, którą może być roślina, kamień lub wzniesienie

terenu. W miejscu tym urasta charakterystyczny pagórek

piaszczysty, zwany wydmą. Nawietrzne zbocze wydmy jest

łagodne, podwietrzne zbocze jest strome. Ponieważ wiatr

porywa piasek ze zbocza łagodnego i przesypuje przez

wierzchołek na zbocze strome, wydma powoli przemieszcza

się w kierunku wiatru. Wydmy powstają na obszarach, gdzie

wieją silne wiatry oraz istnieje skąpa roślinność, a więc na

pustyniach

i plażach morskich.

Działalność geologiczna wód

powierzchniowych

W działalności tej można wyróżnić:



działalność niszczącą skały tworzące

powierzchnię Ziemi, czyli

erozję,



transport materiału skalnego

powstałego ze zniszczonych skał,



osadzanie transportowanego

materiału.

Działalność niszczącą wykonuje już

deszcz, którego krople rozmywają

i spłukują glebę z pól uprawnych.

Spłukiwanie to jest tym bardziej

intensywne, im większe jest nachylenie

terenu. Szczególnie niebezpieczne są

w czasie ulewnych deszczów wysokie

skarpy w kopalniach odkrywkowych

węgla brunatnego i siarki oraz w

piaskowniach. Osunięcie skarpy

osłabionej przez wodę stanowi jedno z

największych zagrożeń tych kopalń.

Spływające po zboczach górskich

strumienie podmywają brzegi i unoszą

ze sobą powstały z ich osunięcia

materiał skalny. W strumieniach

górskich składa się on z ostro

kanciastych bloków skalnych. Bloki te

przetaczane po dnie strumienia ścierają

swoje krawędzie, tworząc otoczaki. Z

biegiem rzeki otoczaki stają się coraz

mniejsze, a materiał powstały z ich

kruszenia transportowany jest dalej jako

żwir, piasek i muł.

Erozja jest najsilniejsza w górnym biegu

rzeki, słabsza w jej biegu średnim.

W biegu dolnym, gdzie prędkość wody

maleje, rzeki wykazują mniej zdolności

erozyjnej; ma tu natomiast miejsce

osadzanie unoszonego drobnego

materiału skalnego. Osadzanie to

następuje również przy ujściu rzeki do

morza, gdzie osady (głównie iły) tworzą

w sprzyjających warunkach rozległe

stożki nasypowe, czyli tzw.

delty

Osadzane przez rzeki żwiry, piaski i muły

mogą z czasem ulec procesowi cementacji

oraz stwardnieniu i wtedy powstają z nich

skały,

a więc odpowiednio zlepieńce, piaskowce

oraz łupki. Charakterystyczną ich cechą jest

uwarstwowienie pochylone w jednym

kierunku - kierunku płynącej wody.

Działalność wód płynących jest

najważniejszym czynnikiem geologicznym

kształtującym powierzchnie lądów, z

wyjątkiem pustyń i krajów podbiegunowych.

Document Outline