Subotowicz, p. 302

Podręczniki:

1. „Geologia dynamiczna” - Marian Książkiewicz

2. „Geologia i geotechnika dla inżynierów” - Z. Glazur, J. Malinowski

3. „Geologia inżynierska” - J. Grubecki, J. Sysak

4. „Hydrogeologia ogólna” - Z. Puzdro

GEOLOGIA - geo -ziemia / logos - słowo, nauka

Geologia podstawowa - bada prawa rządzące rozwojem i zmianami zachodzącymi w glebie ziemskim oraz historią tego rozwoju.

Geologia dynamiczna - zajmuje się badaniem rozwoju i zmian zachodzących w globie ziemskim.

Geologia historyczna - zajmuje się historią rozwoju i zmian zachodzących w globie ziemskim.

Geologia stosowana - zajmuje się zastosowaniem wiedzy geologicznej do rozwiązywania praktycznych problemów technicznych (np. problem posadowienia obiektu, zaopatrzenie go w wodę, poszukiwanie materiałów budowlanych, itp.).

Geologia inżynierska - zajmuje się współoddziaływaniem obiektu i podłoża ze szczególnym uwzględnieniem procesów występujących w danym podłożu i ich oddziaływanie na obiekt.

Hydrogeologia - nauka o wodach podziemnych.

Geologia surowcowa - zajmuje się poszukiwaniem i wykorzystaniem skał jako surowca budowlanego <również piach, żwir, itp. a także gdzie w pobliżu budowy/inwestycji znajdują się dane surowce).

BUDOWA ZIEMI

Nasze wiadomości o stanie wewnętrznym globu ziemskiego zawdzięczamy sejsmologii

Sejsmologia - to nauka zajmująca się badaniem rozchodzenia się fal drogami podziemnymi (wstrząsami sejsmicznymi) wywołanych sztucznie lub naturalnie i na podstawie tych badań, poznawaniem wgłębnej budowy Ziemi.

Badania fal sejsmicznych dowodzą, że na pewnych głębokościach fale ulegają załamywaniu i odbijaniu. Świadczy to o tym, że Ziemia nie jest jednolita, oraz ze istnieją w Ziemi pewne powierzchnie rozgraniczające materiały o różnych właściwościach. Taka najwyraźniejsza powierzchnia znajduje się na głębokości ok. 2000 km.

Nazwa	Pierwiastki	Gęstość [kN/m^3]
Sial (sialma)	Si, Al., Mg	2,7 - 2,8
Sifema	Si, Fe, Mg	3,0 - 3,4
Crofesima	Cr, fe, Si, Mg	5,0
Nifesima	Ni, Fe, Si, Mg	6,0
Nife	Ni, Fe	11,0

Stopień geotermiczny - jest to głębokość mierzona w metrach, na której temperatura wzrasta o 1^oC

Europa: 33-35 m

Afryka Południowa: 110-140 m

W Polsce kopalnie mogą sięgać do 700-800 m głębokości (na tej głębokości temperatura nie przekracza 18-20^oC).

Na głębokości 33 km temperatura wynosi 800-1000^oC.

Na głębokości 2900 km temp. wynosi 4000-5000 ^oC.

Na głębokości 1 km ciśnienie wynosi 270 atmosfer

Na głębokości 10 km ciśnienie wynosi 2700 at.

Na głębokości 2900 km ciśnienie wynosi 1,25 mln at.

Na głębokości 5100 km ciśnienie wynosi 3,5 mln at.

Grubość litosfery waha się w granicy 20-70 km pod kontynentami, 20-40 km pod Atlantykiem.

Im wyżej kontynent wznosi się ponad poziom mórz, tym bardziej jest zagłębiony w astenosferze

TEORIA IZOSTAZJI (RÓWNOWAGI)

Teoria ta zakłada, że pomiędzy poszczególnymi częściami skorupy ziemskiej istnieje stan równowagi.

Kontynent można obciążyć, wówczas zagłębia się w astenosferę. Odciążenie kontynentu powoduje efekt odwrotny. Fakt ten ma istotne znaczenie ze względu na stały poziom wód (obciążenie „zatapia” kontynent, a odciążenie wynosi go wyżej)

Do dziś możemy obserwować odciążenie kontynentu. Jest to efekt stopnienia lodowca po ostatnim zlodowaceniu. Ów lodowiec obciążał kontynent, a jego stopnienie odciążyło Europę.

TEORIE POWSTANIA ZIEMI

Wg Laplace'a (1796) - Słońce tworzyło jądro gazowej mgławicy, która wskutek ruchu wirowego rozpadła się, a kondensując się tworzyła planety i księżyce

Inne teorie:

Jakaś gwiazda w pobliżu Słońca przechodząc obok spowodowała przyciąganie i wybuchy materii słonecznej i wyrwanie jej. Z tej materii zachodzące procesy (stygnięcie) powodowały powstawanie planet.

PROCESY GEOLOGICZNE

Są determinowane przez dwa podstawowe makroprocesy:

!. Ruchy izostatyczne

II. Ruchy eustatyczne - towarzyszą przemieszczeniom mas wodnych - konsekwencją jest podnoszenie lub obniżanie poziomu oceanu (aktualnie się podnosi)

Procesy geologiczne:

a.) - Procesy wewnętrzne - endogeniczne

- Ruchy epejrogeniczne - pionowe przemieszczenia kontynentów lub ich fragmentów - Ruchy górotwórcze

- Trzęsienia ziemi

- Wulkanizm i plutonizm

b.) - Procesy zewnętrzne - egzogeniczne - występują na powierzchni ziemi

- wietrzenie

- działalność wiatru

- działalność rzek i jezior

- działalność mórz i oceanów

- działalność lodowców i lądolodów

- osuwiska

Ruchy epejrogeniczne - wzajemne pionowe przemieszczanie kontynentów lub ich fragmentów. Powodem może być nacisk magmy.

Teoria:

Ruchy górotwórcze - konsekwencją stałego oziębiania i kurczenia się skorupy ziemskiej są ruchy górotwórcze deformujące skorupę ziemską. Tłumaczyć to należy tym, że naprężenia skorupy ziemskiej są powolne a gdy osiągną odpowiednią wartość, następuje wyładowanie w postaci deformacji.

Trzy podstawowe systemy górskie

1.) Alpidy, które powstały ok. 70 mln lat temu w Trzeciorzędzie

do Alpidów zaliczamy: Alpy, Karpaty, Bałkany, Apeniny, Pireneje góry dynarskie

2.) Hercynidy - ich system powstał ok. 270 - 350 mln lat temu w Karbonie.

do tych gór zaliczmy góry w płn. Hiszpani, Francji, Belgii, środkowe Niemcy, Sudety i góry Świętokrzyskie

3.) Kaledonidy powstały 350 - 430 mln lat temu w Sylur i Dewonie

2 teoria - 1912r. wg Wegenera:

Na początku ok. 400 - 500 mln lat temu był jeden kontynent, który uległ rozerwaniu i rozsunięciu. Tzw. teoria kontynentów (prakontynent)

Trzęsienie ziemi - są powodem pękania kontynentów, powstaje tzw. uskok. Powierzchnie są nierówne. Występuje ok. 8 - 10 tysięcy rocznie. Siłę trzęsienia określa skala Richtera od 1^o do 10^o - trzęsienia do 2^o są nieodczuwalne dla człowieka

EPICENTRUM i HIPOCENTRUM

Pas Medytajański, który obejmuje Płd. Portugalię, Hiszpanię, Pireneje, Alpy, Bałkany, Włochy, Iran, Azję Mniejszą, Indie Płn. wsypy archipelagu malazejskiego.

Pas dookoła Pacyfiku obejmuje wyspy Japońskie, Filipiny , Nową Zelandię, Amerykę Płd. I Płn., Meksyk, Chile.

Największe trzęsienie ziemi w Japonii w 1923 r. - miasta Tokio i Jokohama przestały istnieć. Trzęsienie trwało 30 sekund, zginęło 250 tysięcy osób, niektóre wybrzeża podniosły się o kilkaset metrów.

WULKANIZM i PLATONIZM

Wulkanizm - jest to wypływ stopu ogniska płynnego zwanego magmą na powierzchnię litosfery. Wypływ może być punktowy, wtedy tworzy się wulkan lub wypływ szczelinowy wówczas cała okolica pokrywa się magmą

Platonizm - przemieszczanie się magmy wewnątrz Ziemi, nie wypływając na jej powierzchnię.

Na świecie jest 430 czynnych wulkanów np. Etna (Włochy)

Wulkan zbudowany jest z:

1. lawy, niezastygła lawa ma temperaturę 1000^o, krzepnie w 800^o, lawy bogate w pierwiastki jasne krzepną w niższych temperaturach zaś ciemne w wyższych

2. utwory piroklastyczne

- bomby wulkaniczne - fragment magmy wprawiony w ruch obrotowy tworzy kulę o średnicy 1m

- skoria - gąbczasty utwór wyrzucony, ale nie wprawiony w ruch wirowy i robią się otwory po gazach

- pumeks - utwór z dużą ilością drobnych pęcherzyków

3. Gazy i para wodna do objawów występowania gazów i pary są gejzery - są to gorące źródła, które okresowo i periodycznie wybuchają. Temperatura wrzenia gejzerów jest równa co najmniej 180^oC.

Lawa zbudowana jest z glinokrzemianów (lapielle - materiał ziarnisty wielkości orzechów i grochu, piaski i popioły wulkaniczne; tufy wulkaniczne są to scementowane popioły i piaski wulkaniczne.

Na skutek wulkanizmu i platonizmu powstają skały magmowe:

1. skały głębinowe

2. skały wylewne

3. skały żyłowe - intruzje (w szczelinach skalnych)

Lawa ma budowę szklistą z powodu szybkiej zmiany temperatury i ciśnienia.

Podstawą powstania skał magmowych jest obniżka temperatury i ciśnienia.

Przy powolnym spadku temperatury następuje krystalizacja.

Wyróżniamy intruzje zgodne i niezgodne:

1. zgodne - sill, lakkolit, lapolit, fakolit)

2. niezgodne - (żyły przecinające warstwy, zyły kominowe)

INTRUZJE ZGODNE:

INTRUZJE NIEZGODNE:

SKAŁY MAGMOWE:

RODZINA	SKŁAD MINERALNY	TYPY SKAŁ
				GŁĘBINOWE	WYLEWNE	ŻYŁOWE
Granitu		Kwarc Ortoklaz Plagioklaz Muskowit	Granit	Porfir	X
Sjenitu			Sjenit	Ortofir	X
Diorytu		Piotyt Augit Hornblenda Oliwin	Dioryt	Andezyt	X
Gabra			Gabra	Bazalt i Melafir	X
Piroksenitu i Perydetytu			Piroksenit i Perydetyt	X	X

Kwarc - SiO₂ (tlenek) )

Ortoklaz ) )

Plagioklaz } > krzemiany } > kwaśne (jasne)

Muskowit ) )

Biotyn )

Augit )

Hornblenda } > krzemiany (zasadowe - ciemne)

Oliwin )

Typy skał różnią się między sobą budową

STRUKTURA SKAŁ MAGMOWYCH:

Struktura skały - jest to sposób wykształcenia minerałów w skale.

Struktury skał magmowych:

1. jawnokrystaliczne i widoczne gołym okiem kryształy
   

2. skrytokrystaliczne - ledwo dostrzegalne kryształy, widziane np. pod lupą
   

3. porfirowe - wśród maleńkich kryształów występują większe minerały
   

4. Szklista - nie dostrzegamy żadnych kryształów ani minerałów
   

Im wolniejszy proces stygnięcia tym większe kryształy powstają. Szklista struktura powstaje w przypadku natychmiastowego zastygnięcia, które ma miejsce w przypadku wylania magmy bezpośrednio na powierzchnie (nagła zmiana ciśnienia i temperatury). Głębsze warstwy magmy stygną wolniej. W przypadku porfirowej struktury, prakryształy wytwarzały się już w ciekłej magmie.

TEKSTURA SKAŁ MAGMOWYCH:

Tekstura - jest to sposób i stopień wypełnienia przestrzeni skalnej przez minerały.

a) Podział ze względu na sposób wypełnienia przestrzeni skalnej:

- bezładna

- (fluidalna - uporządkowana)

b) z uwagi na stopień wypełnienia przestrzeni skalnej

- masywna (ciasno zbite minerały - dają mocną skałę)

- porowata (nie zapełnione przestrzenie w skale

- migdałowcowi (wypełnione przerwy wtórną substancją)

Skały na powierzchni Ziemi są poddane działaniu wody, powietrza i słońca. Działanie to ma wpływ fizyczny i chemiczny.

Działalność czynników fizycznych powoduje rozpad skał i minerałów. Działalność czynników chemicznych prowadzi do rozkładu tych minerałów, minerałów więc do przeobrażenia mineralnego - jeden minerał może zamienić się w inny. Niszczące działanie fizyczne i chemiczne nazywamy wietrzeniem. Przebiega ono na powierzchni litosfery oraz w jej przypowierzchniowej strefie. Obejmuje ono tzw. strefę wietrzenia. Głębokość tej strefy sięga od kilku do kilkunastu a nawet kilkudziesięciu metrów w głąb litosfery kończy się zwykle na zwierciadle wód podziemnych.

Wietrzenie jest najbardziej powszechnym zjawiskiem geologicznym na Ziemi.

Wietrzenie fizyczne (mechaniczne) - do jego głównych czynników należą:

- nasłonecznienie i związane z nim zmiany temperatury i wilgotności

- działanie mrozu

- mechaniczne działanie organizmów (fauny i flory)

Pod wpływem zmian temperatury minerały, z których zbudowane są skały, na przemian rozszerzają się i kurczą. W konsekwencji w skałach powstają naprężenia prowadzące do powstania sieci drobnych pęknięć, to zaś dalej prowadzi do rozluźnienia, pękania i rozpadu skał. Zmiany temperatury powodują również zmianę wilgotności w skałach. Dobowe zmiany temperatury sięgają do 0,5m, a w ciągu roku do 20m.

Działanie mrozu ma szczególnie niszczące działanie, gdy woda dostanie się do szczelin w skałach. Zamarzanie tej wody powoduje zwiększenie jej objętości i „rozpycha” skałę od wewnątrz.

Wieczna marzłość - grunt może być zamarznięty nawet do głębokości 1000m (np. rejony Syberii). Przy odtajaniu podłoża w obszarze wiecznej marzłości, woda nie ma możliwości wnikania w głąb ziemi, dlatego wypływa na powierzchnię i spływa po najmniejszych nierównościach, jest to tzw. soliflukcja.

Mechaniczne działanie organizmów - np. rosnące w skałach drzewa - ich korzenie sięgają w głąb ziemi przebijając się między szczelinami w skałach, a rosnąc zwiększają wielkość korzeni rozsadzając skały od wewnątrz.

Wietrzenie chemiczne - wsiąkająca w podłoże woda zawierająca tlen i dwutlenek węgla jest głównym czynnikiem wietrzenia chemicznego. Ponadto do aktywnych czynników znajdujących się w wodzie należą: kwas azotowy, amoniak, kwas węglowy, substancje organiczne. Substancje te powodują zmiany polegające na:

- utlenianiu

- redukcji

- uwodnieniu (hydratyzacji)

- dehydratyzacji (odwodnieniu)

- uwęglanowieniu (karbonatyzacji)

1) Utlenienie (oksydacja)

FeO Fe₂O₃

2) Redukcja

Fe₂O₃ FeO

3) Uwodnienie (hydratyzacja)

Fe₂O₃ 2Fe₂O₃ * 3H₂O

4) Dehydratyzacja

CaSO₄ * 2H₂O CaSO₄

5) Uwęglanowienie (karbotyzacja)

H₂CO₃ + H₂O

KAlSi₃O₈ Al₂Si₂O₅(OK)₄

Uwęglanowienie (karbotyzacja) ortoklaz <-> kaolinit

1. Wietrzenie ilaste

2. Wietrzenie laterytowe

Ad. 1 - Wietrzenie ilaste

( ortoklaz ) karbotyzacja ( )

( plagioklaz } > krzemiany minerały ilaste { montmorillanit } > ił

^{klimat umiarkowany} ( )

glina = 50% minerałów ilastych + 50 % innych minerałów, minerałów zwłaszcza kwarców.

Ił składający się z kaolinitu nazywa się kaolinem i świetnie nadaje się do produkcji porcelany.

Ił składający się z montmorillanitu nazywa się beonitem i jest doskonałym uszczelniaczem budowlanym, ponieważ w kontakcie z wodą może zwiększyć swoją objętość nawet 8-krotnie.

Ad. 2 - Wietrzenie laterytowe

( ortoklaz ) karbotyzacja ( diaspor Al₂O₃ H₂O

( plagioklaz }> minerały glinowe < { Bemit Al₂O₃ 2H₂O

^{klimat tropikalny} ( gibtsyt Al₂O₃ 3H₂O

GLEBA

Zwietrzelina zwłaszcza gliniasta lub ilasta stanowi podłoże, na którym rozwija się życie organiczne. Pod wpływem substancji organicznej w zwietrzałym materiale skalnym zachodzą przeobrażenia zwane procesami glebotwórczymi Szczątki roślinne ulegają rozkładowi i zamianie w próchnicę (humus). Dalszy rozkład substancji organicznych przy udziale drobnoustrojów (bakterii, grzybów) oraz przemiany chemiczne składu mineralnego doprowadzają do powstania gleby.

Charakterystyczna dla Europy Środkowej (klimat umiarkowany) gleba składa się z 4 poziomów:

a - poziom powierzchniowy (najpłytszy) z rozkładającą się materią roślinną i świeżo tworzącą się próchnicą (humusem)

b - poziom ługowania (rozpuszczania, eluwialny) - gdzie gleba jest pozbawiona materii humusowej i wodorotlenków żelaza (poziom bielica)

c - poziom osadzania (iluwialny) w którym strącają się związki żelaza, jest to poziom orsztynu

d - podłoże macierzyste (najgłębszy

Profil glebowy

halmyroliza - wietrzenie podmorskie, na bazie którego powstaje bentonit.

SKAŁY OSADOWE

Typy skał:

1. skały mechaniczne

2. skały organogeniczne

3. skały chemiczne

Ad. 1

Niezbędne warunki do powstania skał mechanicznych:

- wietrzenie

- transport

- sedymentacja (akumulacja, osadzanie)

- diageneza (kompakcja, zagęszczenie) <nie jest konieczny>

Po procesie wietrzenia następuje transport, czyli przeniesienie zwietrzałego materiału do miejsca sedymentacji, gdzie materiał osadza się. Może również nastąpić diageneza, czyli zagęszczenie i cementacja osadzonego materiału.

Lepiszcza cementujące osad:

- krzemianowe (na bazie SiO₂ - najsilniej cementują osad)

- węglanowe (na bazie CaCO₂)

- żelazowe (2Fe₂O₃•3H₂0)

- ilaste (kiedy w pory osadzonego materiału dostaje się woda razem z iłami)

Składniki osadzonego materiału w zależności od ich wielkości dzielimy na frakcje:

lepiszcza

a) głazowiskowa Ø > 4mm rumowiska skalne druzgota

lepiszcza

b) żwirowa Ø 4 - 2mm żwir zlepieniec

lepiszcza

c) piaskowa Ø 2 - 0,1mm piasek piaskowiec

lepiszcza

d) pyłowa Ø 0,1 - 0,01mm pył Płowiec

diageneza

e) iłowa Ø < 0,01mm ił (glina) iłołupek łupek ilasty

Ad. 2

Skały organogeniczne powstają z obumarłej fauny i flory.

Wyróżniamy następujące rodzaje skał organogenicznych:

1. węglanowe (CaCO₃ - kalcyt)

2. krzemianowe (SiO₂ - kwarc)

3. węglowe (C - węgiel)

Skały węglowe:

a) torf - ok. 60% C

b) węgiel brunatny - ok. 60-75% C

c) węgiel kamienny - ok.. 90% C

d) antracyt (odmiana węgla kamiennego) - ok. 95-100% C

Ad.3

Na drodze wytrącania się związków chemicznych w morzach, które następnie opadają, powstają skały chemiczne:

1. sól kamienna - halit (NaCl) - jest to monomineralna skała

2. sól potasowa (KCl)

3. gips (CaSO₂•2H₂O)

STRUKTURY SKAŁ OSADOWYCH

Ad. A - skały mechaniczne

1.) Z uwagi na wielkość minerałów (ziarna):

a) głazowiskowa Ø > 4mm

b) żwirowa Ø 4 - 2mm

c) piaskowa Ø 2 - 0,1mm

d) pyłowa Ø 0,1 - 0,01mm

e) iłowa Ø < 0,01mm

2.) Z uwagi na kształt minerałów - przeważnie ziarna

3.) Z uwagi na wysortowanie

- skała dobrze wysortowana

- skała źle wysortowana

Ad. B - skały organogeniczne

- Struktura skrytoorganiczna

- Struktura biogeniczna

Ad. C - skały chemiczne

Struktura jawnokrystaliczna

TEKSTURY SKAŁ OSADOWYCH

1.) Z uwagi na sposób wypełnienia przestrzeni skalnej przez minerały:

- warstwowa

- łupkowa

- bezładna (rzadko)

2.) Z uwagi na stopień wypełnienia przestrzeni skalnej przez minerały:

- masywna

- porowata

SKAŁY METAMORFICZNE

Z greckiego - metamorphosis - przeobrażenie

Skały metamorficzne powstają w wyniku podwyższonej temperatury i podwyższonego ciśnienia.

met.

muskowit serycyt

met.

biotyt chloryt

met. ( chryzotyt (azbest)

oliwin serpentyn <{ antygoryt

<azbest - bardzo odporny na wysokie temperatury>

met.

minerały ilaste ortoklaz i plagioklaz

met.

granit gnejs

met.

piaskowiec kwarcyt (najtwardsza skała)

met.

wapień marmur

kwarc kwarc

kalcyt kalcyt

Kwarc i kalcyt nie ulegają metamorfozie

STRUKTURY SKAŁ METAMORFICZNYCH:

- generalnie struktura krystaloblastyczna

( granoblastyczna

- idioblastyczna < { lepidoblastyczna

( nematoblastyczna

- ksenoblastyczna

TEKSTURY SKAŁ METAMORFICZNYCH:

1. Z uwagi na sposób wypełnienia przestrzeni skalnej przez minerały:

- „warstwowa” (gnejsowa)

- łupkowa

- bezładna

2. Z uwagi na stopień wypełnienia przestrzeni skalnej przez minerały:

- masywna

WIEK SKAŁ

Wyróżniamy dwa rodzaje określania wieku skał:

a) wiek bezwzględny

b) wiek względny

Wiek bezwzględny - (kiedy skała powstała?) Atomy pierwiastków promieniotwórczych ulegają rozpadowi i po upływie pewnego czasu przeobrażają się w atomy trwałe, składające się na pierwiastki nie promieniotwórcze. Np. uran przekształca się stopniowo w szereg innych ciał promieniotwórczych, a ostatecznym produktem są atomy ołowiu uranowego. Jeżeli w jakiejś skale istnieje ołów, który powstał z uranu to ze stosunku ołowiu uranowego do nie rozłożonego uranu, można określić wiek tej skały.

Ilość izotopu węgla w szczątkach roślinnych i zwierzęcych zmniejsza się stopniowo. Znając prędkość rozkładu izotopów węgla i porównując ilość pozostałego izotopu w resztkach organicznych z ilością normalnie zawartą w ograniźmie, można określić ile czasu upłynęło od śmierci organizmu.

Wiek bezwzględny

GEOCHRONOLOGIA ZIEMI
Era	Okres	Epoka
Kenozoiczna	Czwartorzęd (~2)	Holocen (`10.000 lat temu)
		Trzeciorzęd (70)	Pleistocen
	Mezozoiczna	Kreda (13)
		Jura (180)
		Trias (220)
		Perm (270)
		Karbon (350)
		Dewon (400)
		Sylur (430)
		Ordowik (500)
		Kambr (600)
Paleozoiczna
Proterozoiczna
archaiczna

Wiek bezwzględny określa się na podstawie znajomości gatunków faunistycznych żyjących w określonych interwałach czasu, które znajdujemy odciśnięte w kawałku skały.

<badaniem gatunków faunistycznych żyjących w określonych interwałach czasu zajmują się paleontolodzy>

1. Deformacje ciągłe:

1. Fałd normalny (stojący)

2. Fałd pochylony

3. Fałd leżący

4. Płaszczowina

2. Deformacje nieciągłe

1. Uskok (normalny)

2. Zręb

3. Rów tektoniczny

A1 Fałd normalny (stojący)

A2 Fałd pochylony

A3 Fałd leżący

A4 Płaszczowina

B1 Uskok

B2 Zręb (horst)

B3 Rów tektoniczny

Intersekcja geologiczna

A)

B)

C)

D)

E)

INTERSEKCJA GEOLOGICZNA

Istnieje zależność między ukształtowaniem terenu a położeniem warstwy w przestrzeni globu ziemskiego. Tę zależność nazywamy intersekcją geologiczną.

Wyrazem zależności intersekcyjnej jest przebieg granic geologicznych na rzutni poziomej.

Warstwa - ślad przecięcia się dowolnej płaszczyzny poziomej z powierzchnią terenu.

Warstwica - izolinia łącząca punkty o tej samej wysokości, przedstawiona na rzutni poziomej

<rzutnia pozioma - mapa>

Położenie warstwy w przestrzeni globu ziemskiego przedstawiamy za pomocą:

1. biegu warstwy, który będziemy odnosili za pomocą

1. linii biegu warstwy

2. kąta biegu warstwy

2. upadku warstwy:

1. kierunku upadku warstwy

2. kąta upadku warstwy

Linia biegu warstwy - ślad przecięcia się dowolnej płaszczyzny poziomej z płaszczyzną stropu lub spągu danej warstwy.

Kąt biegu warstwy - kąt prawy - azymut mierzony miedzy kierunkiem północy a linią biegu na rzutni poziomej.

Kierunek upadku warstwy - każda prosta prostopadła do linii biegu i mająca odpowiedni zwrot.

Kąt upadku warstwy - kąt dwuścienny zawarty między płaszczyzną poziomą a pł. Stropu lub spągu danej warstwy.

KARTOGRAFIA GEOLOGICZNA

Mapa - obraz powierzchni Ziemi przedstawiony na rzutni poziomej w odpowiedniej skali uwzględniającej krzywiznę Ziemi.

Długość geograficzna Punktu A (α) - kąt dwuścienny zawarty między płaszczyzną południka zerowego a płaszczyzną południka przebiegającego przez pkt A.

a) wschodnia - 0^o-180^o (na wschód od wysp brytyjskich)

b) zachodnia

Szerokość geograficzna punktu A (α) - kąt zawarty między płaszczyzną równika, a prosta poprowadzoną z punktu A do środka Ziemi

a) północna

b) południowa

KARTOGRAFIA GEOLOGICZNA

Metoda odwzorowania powierzchni Ziemi na rzutni poziomej Gaussa - Krigera.(płat Ziemi o długości geograficznej 6^o jest zbliżona do płaszczyzny)

Mapa geologiczna - jest to graficzne ujęcie stosunków lub pewnych faktów geologicznych na powierzchni Ziemi <powinny przy tym być zachowane cechy mapy>

W zależności od szczegółowej treści map geologicznych rozróżniamy:

- mapa geologiczna podstawowa

- mapa geologiczna inżynierska

- mapa hydrogeologiczna

- mapa surowcowa

Na mapie geologicznej podstawowej przedstawiony jest rodzaj i wiek względny skał

Mapa geologiczno-inżynierska - przedstawia również właściwości fizyczne i mechaniczne stanowiące parametry wytrzymałościowe skał.

Mapa hydrogeologiczna - dodatkowo przedstawia miejsca występowania wód podziemnych, ich głębokość, ilość oraz jakość.

Mapa surowcowa - (…) oraz informacje dotyczące parametrów surowcowych danej skały (czy dana skała nadaje się do wyrobów ceglanych).

Podział map geologicznych ze względu na skalę (dokładność):

I Mapy ogólne < 1:1 000 000

II Mapy przeglądowe 1: 5 000 000 - 1:2 000 000

III Mapy szczegółowe 1 : 100 000 - 1 : 10 000

IV Mapy geologiczne > 1 : 10 000

Wyróżniamy mapy geologiczne zakryte i odkryte:

1. zakryte - przedstawiają budowę geologiczną bezpośrednio pod powierzchnią terenu

2. odkryte - przedstawiają budowę geologiczną na pewnej głębokości

Mapy barwne i czarne

1. barwne - budowa geologiczna przedstawiona za pomocą różnych barw

2. czarne - budowa geologiczna przedstawiona za pomocą różnych znaków i symboli

Występowanie skał budowlanych w Polsce:

1. Skały magmowe:

● granit - najbardziej powszechna skała / wyst: Dolny Śląsk: Strzegom, Strzelin, Szklarska Poręba / zast. Do wyrobu tłucznia i kostki drogowej, płyt chodnikowych, krawężników, do wyrobu cokołów, pomników, płyt okładzinowych

● porfir - wyst: woj. krakowskie: Krzeszowice i Milkienia oraz D. Śląsk Kłodzko / zast. jako tłuczeń i jako kostka

● pegmatyt - niezwykle rzadki, nie ma w Polsce zastosowania

● sjenit - wyst. D. Śląsk: Kłodzko, Niemsza / wyk. jako tłuczeń

● ortofir - wyst. D. Śląsk: Jawor, Złotoryja

● dioryt - wyst. Krzeszowice / zast. jako tłuczeń

● andezyt - wyst. Pieniny / zast. do wyrobu słupów drogowych, pomników, kostek, jako tłuczeń drogowy

● garbo - wyst. Sudety: Nowa Ruda / bardzo rzadkie / zast. piękne płyty ozdobne, tłuczeń

● melafir - wyst. D. Śląsk Kłodzko / jest porowata / zast. jako tłuczeń, kruszywo

● bazalt - wyst. Złotoryja / zast. jako kostka do nawierzchni drogowej, tłuczeń

● piroksonity, perodetyty - bez zastosowania

2. Skały osadowe:

● rumosz skalny - wyst. Tatry ./ zast. jako tłuczeń

● żwir - utwory polodowcowe, osad po obecności lądolodu

● zlepieńce (Zygmuntowskie) - wyst. Góry Świętokrzyskie

● piaski

● piaskowce - wyst. G. Świętokrzyskie, Karpaty / tłuczeń pod drogami kolejowymi i drogowymi, do budowy nagrobków, płyt ozdobnych, pomników, krawężników

● pyły i pyłowce - wyst. Lubelskie / nie ma zastosowania

● iły i gliny - wyst. w północnej Polsce / zast. surowiec ceramiki budowlanej, do produkcji cegieł, dachówek, rur drenarskich, kruszywa lekkiego

3. Skały organogeniczne

● skały węglanowe - wyst. w Karpatach, Pieninach Górach Świętokrzyskich / zast. do produkcji wapna i cementu

● krzemiankowe - wyst. woj. lubelskie / zast. jako tłuczeń

● skały węglowe

● węgiel brunatny

● węgiel kamienny - Górny i Dolny Śląskwęgiel

● ropa naftowa - południowy

4. Skały chemiczne

● skały gipsowe - wyst. G. Świętokrzyskie (Skorocice)

● sól kamienna - Wieliczka

5. Skały metarmoficzne

● gnejsy - wyst. głównie w Sudetach / zast. jako tłuczeń drogowy

●kwarcyt - wyst. Sudety / zast. do budowy dróg, jako materiał ognioodporny i kwasoodporny

● łupki krystaliczne - wyst. Sudety

● marmur - wyst. Sudety (lokalnie)

DZIAŁALNOŚĆ WIATRU

I Niszcząca działalność wiatru:

a) deflacja - wywiewanie zwietrzeliny i przenoszenie jej z miejsca na miejsce

b) korozja - uderzanie skał przez ziarna przenoszone wiatrem

II Twórcza działalność wiatru

1. Wydmy

B) Less	~ 50% kwarcu (SiO2) - frakcja plastyczna
		~ 50% minerałów ilastych - frakcja iłowa

grunt ziarnoporowaty (pory > ziarna

NISZCZĄCA I TWORZĄCA DZIAŁALNOŚĆ RZEK

Masa i prędkość rzeki tworzą energię pozwalającą jej wykonywać pracę praca geologiczna rzeki polega na jej erodowaniu, transportowaniu i osadzaniu (akumulacji).

Erodowanie - niszcząca praca rzeki

Akumulacja - tworząca praca rzeki

Niszczące działanie rzeki - polega na zdolności niesienia materiałów, czyli zależy od siły transportowej rzeki. Ta siła transportowa zależy od energii kinetycznej oraz jakości i ilości niesionego materiału. Niesiony materiał jest narzędziem erozji rzeki.

Prędkość rzeki to ok. 1,5 m/s

Materiały mogą być przenoszone w I stanie roztworów

II stanie zawieszenia

Możemy więc mówić o:

• Rozpuszczaniu (dot. Roztworów)

• Suspensji (dot. Zawieszenia)

• Trakcji

Jako sposobach za pomocą których rzeka przenosi materiały z miejsca na miejsce

Całkowita ilość materiału niesiona tymi sposobami przez rzekę jest dociążeniem lub ładunkiem rzeki.

To z kolei określa zdolność transportową rzeki, czyli nośność.

Ładunek rzeki wleczony po dnie, uderzając o wszelkie nierówności dna, powoduje rozluźnianie i odrywanie skał z dna rzeki i z brzegów tej rzeki. Ten oderwany materiał, wleczony ulega ścieraniu. Rozluźnienie i oderwanie skał w dnie i brzegach rzeki, jak i również ścierające działanie na dno i brzegi nazywamy erozją denną i erozją boczną.

Tempo erozji zależy od prędkości, ilości niesionego materiału oraz twardości podłoża.

Procesy erozyjne rzeki prowadzą do utworzenia doliny rzecznej.

Kształt poprzeczny doliny rzecznej jest v-kształtny, tzn.

W dolinie rzecznej wyróżniamy 3 jej odcinki:

* górny

* środkowy

* dolny

Różnią się one spadkiem (nachyleniem), a przy tym przewagą erozji dennej nad boczną lub boczną nad denną.

Wyróżniamy dwa stadia erozyjne rzeki:

• Stadia młodociane

• Stadia dojrzałe

Stadia różnią się przewagą erozji dennej nad boczną i odwrotnie.

Rzeka erodując obniża dno swej doliny

Najniższym poziomem, do którego rzeka może obniżyc swe dno jest poziom będący przedłużeniem powierzchni wód zbiornika do którego wpada. Jest to poziom podstawowy lub podstawa erozyjna.

W wyniku obniżenia podstawy erozyjnej może nastąpić odmłodzenie erozji

W wyniku obniżania podstawy erozyjnej powstają tarasy rzeczne.

Wyróżniamy następujące typy tarasów rzecznych:

1. tarasy akumulacyjne

2. tarasy erozyjne

3. tarasy erozyjno-akumulacyjne

Ad.1

I. a)

b)

c)

II a)

b)

c)

Ad.2 - Tarasy erozyjne

Obniża się poziom erozyjny tworzy się taras I i II

Ad.3 - Tarasy akumulacyjne

Akumulacja rzeczna jest związana z twórcza działalnością rzek.

Utwory składane w rzekach nazywamy aluwiami.

Materiał osadzony w aluwiach pochodzi z mechanicznego rozdrabniania skał oraz minerałów:

Większe fragmenty otoczaki )

Mniejsze fragmenty ziarna } > otoczone w kształty izometryczne

Na poszczególnych odcinkach rzeki w osadzonym materiale będzie przeważała określona grupa (średnia) ziaren, które nazwiemy frakcją.

W wyniku osadzania tych grup materiałów nazywanych frakcją następuje proces sortowania.

Proces sortowania może doprowadzić do powstania złóż aluwialnych. Okazuje się, że przy pewnych prędkościach rzeki ziarna minerałów szlachetnych, które są cięższe od powszechnie występujących ziaren kwarcowych, nie mogę być dalej transportowane bo są cięższe i gromadzą się w większej ilości. Dotyczy to złota, kasyterytu, platyny.

Sortowanie, a przy tym skład granulometryczny, możemy przedstawić na krzywej granulometrycznej

Warstwowanie frakcjonalne

Ripplemarki tworzą się przy prędkości 25-100 cm/s

Jeżeli do głównej rzeki wpada boczna o większym spadzie, to u wyjścia rzeki następuje nagłe załamanie się prędkości bocznej i następuje nagłe osadzenie się materiałów.

Materiały te tworzą stożek napływowy.

Gdy rzeka uchodzi do jakiegoś zbiornika wodnego (jeziora, morza), u ujścia tworzy się stożkowe nagromadzenie materiałów o zarysie trójkątnym przypominającym grecką deltę. Ta forma nazywa się deltą.

Meandrowanie rzeki

Właściwości geologiczno - inżynierskie skał:

1.) Porowatość

2.) Przepuszczalność

3.) Wodochłonność

4.) Odsączalność

5.) Pęcznienie gruntów

6.) Ciśnienie spływowe

Ad.1 - Porowatość

Wyróżniamy 3 rodzaje porowatości:

a) porowatość intergranularna- zależy od:

- jednorodności uziarnienia

- kształtu ziaren

- sposobu ułożenia ziaren

- stopnia scementowania

b) szczelinowatości

c) krasowatości - polega na rozpuszczaniu skał przez płynną wodę

Ad. 2 - Przepuszczalność

Przepuszczalność rządzi prędkością, z jaką woda przepływa przez skały, a ponadto określa ilość wody przepływającej w jednostce czasu. Przepuszczalność zależy od:

1. porowatości

2. średnicy ziarna

3. lepkości i temperatury wody

Ad. 3 - Wodochłonność

Wodochłonność określamy symbolem (W), gdzie

V_p - objętość porów

V - objętość całej próbki

Ad. 4 Odsączalność

Odsączalność oznaczamy symbolem (u), gdzie:

V₀ - objętość wody odsączonej grawitacyjnie

V - objętość próbki

Ad. 5 - Pęcznienie gruntów

Pęcznienie gruntów (V_r)

V_s - objętość próbki po maksymalnym sprężeniu

V - pierwotna objętość próbki

Ad. 6 - Ciśnienie spływowe

Ciśnienie spływowe (D)

D = δ ∙ i [kN/m³]

δ - ciężar właściwy wody

F = D ∙ V [kN]

Przepływ wody podziemnej

Q = V ∙ F [m²/s]

V = k ∙ i

k - współczynnik filtracji

i - spadek hydrauliczny

F = h_śr ∙ b

Współczynnik filtracji k [m/s]

Żwiry > 10^-2

Piaski 10^-2 - 10^-3

Pyły 10^-4 - 10^-5

Gliny 10^-5 - 10^-7

Iły < 10^-7

Dla b=1 - przepływ jednostkowy

T₁ = 20 m.n.p.m.

T₁ = 2 m.p.p.m.

PRZEKRÓJ GEOLOGICZNY NA PODSTAWIE WIERCEŃ BADAWCZYCH:

1, 2, 3, 4, 5 - wiercenia

Głębokość wierceń wynosi 10 - 20m (niekiedy do 30cm) - odległość 20-50m

Dom studencki PG nr100

PRZEKRÓJ GEOLOGICZNY

Skala

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE WÓD PODZIEMNYCH

1.) Temperatura 0 - 100^o C

wahania dobowe - sięgają do głębokości 0,8m - 1m

wahania sezonowe - 5 - 8 m

wahania roczne - 15-20 m

2.) Przeźroczystość - zdolność do przepuszczania przez wodę promieni świetlnych

3.) Mętność - odwrotność przeźroczystości (absorbuje promieni świetlnych)

4.) Smak - nadają go sole i gazy

5.) Zapach

6.) Barwa - przeważnie bezbarwne

7.) Przewodnictwo elektryczne - woda czysta chemicznie jest słabym przewodnikiem

8.) Radoczynność - uzależniona od zawartości związków promieniotwórczych

CHEMIZM WÓD PODZIEMNYCH

Skład chemiczny wody tworzą:

- gazy (O₂; H₂S; metan)

- substancje w postaci jonowej tworzące roztwory różnych soli i kwasów

- substancje koloidalne - substancje, które łatwo wydzielają się po koagulacji w postaci osadów żelu.

MINERALIZACJA WÓD PODZIEMNYCH

Wyróżniamy 3typy wód podziemnych

- wody normalne lub słodkie < 0,5 [g / l]

- akratopegi - wody o podwyższonej mineralizacji 0,5-1,0 [g / l]

- wody mineralne > 1 [g / l]

Stężenie jonów wodorowych - stopień stężenia jonów wód jest wskaźnikiem kwaśnego obojętnego lub zasadowego odczynu wody.

Jony wodorowe nadają odczyn kwasowy a jony wodorotlenkowe - zasadowy

pH < 7 roztwór (odczyn) kwaśny

pH = 7 roztwór obojętny

pH > 7 roztwór zasadowy

TWARDOŚĆ WODY

Wynika z obecności soli wapiennych i magnezowych w H₂O.

<4n wody bardzo miękkie

4-8n miękkie

8-18n średniotwarde

18-30n twarde

>30n bardzo twarde

Stan bakteriologiczny wody określamy mianem coli

Miano coli - jest to ilość cm³ wody, w której znajduje się jedna pałeczka okrężnicy bacterium Coli

Jeżeli miano coli jest 0,1 - to jest ona zanieczyszczona. Jeżeli miano coli jest 10 to woda jest wątpliwej jakości. Jeżeli miano coli jest 50 to woda jest czysta.

MAPA HYDROLOGICZNA

Hydroizohipsa - jest to linia krzywa zamknięta łącząca punkty leżące na zwierciadle wody podziemnej o jednakowej wysokości bezwzględnej (tzn. ponad poziomem morza)

Hydroizobata - jest to linia krzywa zamknięta łącząca punkty leżące na zwierciadle wody podziemnej o jednakowej głębokości względem powierzchni terenu.

OSUWISKA

Osuwisko - jest to przemieszczanie się pewnej partii gruntu do dołu zbocza dzięki grawitacji.

Wyróżniamy następujące typu osuwisk:

A. Spływy: (brak powierzchni ścięcia lub poślizgu)

(1) - spełzywanie gruntów spoistych (glinu, iłów)

(2) - spełzywanie pokryw zwietrzelinowych

(3) - spływ gleb na większą skalę

(4) - osypiska

B. Zsuwy (występuje wyraźna powierzchnia ścięcia lub poślizgu):

(1) - zsuwy strukturalne:

(a) - zsuwy strukturalne wzdłuż punktów uwarstwienia

(b) - zsuwy strukturalne wzdłuż granicy zwietrzenia, grunt skalisty

(c) - zsuwy strukturalne wzdłuż szczelin

(2) zsuwy ze ścięcia

(a) - zsuwy ze ścięcia w podłożu jednorodnym

(b) - zsuwy ze ścięcia w podłożu uwarstwionym

C. Obrywy

(1) - obrywy gruntów spoistych (gliny, iły)

(2) - odrywy w gruntach skalistych

ad. A - Spływy

ad. B 1a - zsuwy strukturalne wzdłuż punktów uwarstwienia

ad. B 1b - zsuwy strukturalne wzdłuż granicy zwietrzenia, grunt skalisty

ad. B 1c - zsuwy strukturalne wzdłuż szczelin

ad. B 2a - zsuwy ze ścięcia w podłożu jednorodnym

ad. B 2b - zsuwy ze ścięcia w podłożu nawarstwionym

ad. C - Obrywy

BADANIA OSUWISK

Uwarunkowania dotyczące osuwisk (przyczyny):

1. ukształtowanie terenu (istnienie zbocza)

2. budowa geologiczna

3. warunki hydrogeologiczne

4. warunki klimatyczne (zwłaszcza opady atmosferyczne)

5. eksploatacja i zagospodarowanie zboczy

6. trzęsienia ziemi

Działalność morza.

Niszcząca działalność morza

Mechanizm niszczący polega na:

1. hydraulicznym wyładowaniu energii morza, które powoduje oderwanie fragmentów podłoża i przemieszczanie go wzdłuż i w poprzek brzegu

2. proces abrazji - tzn. na wzajemnym ścieraniu oderwanych fragmentów skalnych i ścieraniu podłoża przez te oderwane fragmenty

Czynniki niszczące działalność morza wyróżniamy dwie grupy:

1. czynniki morskie

2. czynniki lądowe

Ad. A

Zaliczamy do nich:

1. falowanie

2. prądy morskie

3. wezbrania sztormowe

4. pływy

Ad. B

Zaliczamy do nich:

1. ukształtowanie linii brzegowej w planie

2. kształt poprzeczny profilu brzegowego i dna morskiego

3. budowa geologiczna

Ad.1 a - Falowanie

Generowane przez wiatr (głównie z zachodu na wschód). Najwyższe notowania fali:

- Morze Bałtyckie - 12m

- Morze Północne - 20m

- Pacyfik - ponad 30m

Fale spowodowane przez trzęsienie ziemi na wodzie nazywamy tsunami.

Ad. 1b - Prądy morskie

Jeżeli istnieje falowanie to towarzyszące mu przemieszczanie mas morskich nazywamy prądami morskimi.

Ad. 1c - Wezbrania sztormowe

Generują je głównie wiatry sztormowe, a towarzyszą mu falowanie i prądy morskie. Wezbrania sztormowe na Bałtyku potrafią podnieść amplitudę nawet o 2-3 metry

Ad. 2a - Kształt linii brzegowej w planie

<Fale „koncentrują się” na cyplu>

Ad. 2b - kształt poprzeczny profilu brzegowego i dna morskiego:

Ad. 2c - budowa geologiczna

Np. granit jest wytrzymalszy niż piaskowce, iły…

TWÓRCZA DZIAŁALNOŚĆ MÓRZ I OCEANÓW:

Odkładanie materiału (który wcześniej został zniszczony i przeniesiony)

Profil panymetryczny mórz i oceanów

Strefa brzegowa - jest najbardziej narażona na niszczenia, a osadzał będzie się materiał gruboziarnisty - frakcja głazowiskowa, piaszczysta, żwirowa

Szelf - Dominowała będzie frakcja pyłowa zbudowana z kwarcu (SiO₂). Rozwija się życie organiczne rafy koralowe. Występuje też frakcja grubsza (CaCO₃) pochodząca z pogruchotanych korali.

W stoku kontynentalnym występują głównie najdrobniejsze frakcje iły. Pojawia się plankton, który masowo opada i powstają skały organogeniczne. Mieszaniny materiałów ilastych i CaCO₃.daje skałę zwaną margiel.

Głębia oceaniczna - dominuje wapń, powstają też skały krzemiankowe, reprezentowane przez buły krzemiankowe.

BRZEG MORSKI W POLSCE I JEGO OCHRONA

Historyczny rozwój Bałtyku:

1. Jezioro Lodowe 0 10.000 b.p. )

2. Morze Joldiowe )

3. Jezioro Ancylusowe )

4. Morze Litorynowe ~ 5.000 b.p. }> wciąż rośnie linia brzegowa

5. Morze Limnea )

6. Morze Mya )

7. Morze Bałtyckie - obecnie )

Sztuczne zasilanie - najbardziej powszechny sposób ochrony brzegów w Europie - w sposób sztuczny człowiek odbudowuje plaże. To sztuczne zasilanie nie ochrania brzegu w 100%, ponieważ w czasie sztormu materiał sztucznie naniesiony zostanie zabrany przez morze.

34

---