Procesy Antropogeniczne

Procesy Antropogeniczne powstają w wyniku działalności technicznej człowieka, która narusza układ warstw geologicznych i powoduje zmianę ich właściwości fizycznych oraz mechanicznych przyśpieszając tym samym procesy wietrzenia.

Procesy antropogeniczne są wynikiem :

-działalności podziemnej i odkrywkowej

-prowadzenia robót ziemno-budowlanych, takich jak tunele i głębokie wykopy budowlane.

Największe znaczenie mają skutki eksploatacji zlóż w kopalniach podziemnych(nad wyeksploatowaną przestrzenią powstaje obniżenie a na powierzchni tworzy się niecka osiadanie- jej głębokość może dochodzić do 20m).

Do procesów antropogenicznych powodujących trwałe zmiany właściwości fizycznych i mechanicznych gruntów należą;

-wyciskanie podłoża wokół hałd kopalnych.

-rozluźnienia gruntów i zmiana ich właściwości pod wpływem sztucznych wybuchów.

-podtopienia wokół sztucznych zbiorników wodnych

-składowanie odpadów, które są częstą przyczyną uaktywnienia się procesów fizyczno chemicznych, powodujących skażenia wód i zmiany właściwości fizycznych.

Rys. Przykład skutków eksploatacji złóż w kopalniach podziemnych- nad wyeksploatowaną przestrzenią powstaje obniżenie

Do procesów endogenicznych możemy zaliczyć zjawiska tektoniczne i sejsmiczne zachodzące wewnątrz Ziemi i ułatwiające niszczenie warstw skalnych na jej powierzchni.

Ich geneza wiąże się z bardzo skomplikowanymi procesami przemieszczania kontynentów, dużymi ciśnieniami oraz zmianami termicznymi wewnątrz Ziemi.

Ich wynikiem były ruchy górotwórcze w przeszłości, a obecnie są to zjawiska sejsmiczne, które są potwierdzeniem ciągłości tych procesów.

Ruchom górotwórczym towarzyszą wulkany i intruzje magmow.

Deformacje tektoniczne- pod wpływem nacisków górotwórczych skały ulegają trwałym odkształceniom plastycznym bądź rozkruszeniu. Dlatego do analizy ich zachowania przyjmowane są różne modele ciała sprężystego, plastycznego i kruchego.

W wyniku działania różnych sił, skały mogą być poddawane różnym obciążeniom, tj: ściskaniu, rozciąganiu, zginaniu, ścinaniu i skręcaniu.

Na skutek tego dochodzi do powstania różnych deformacji wyrażających się zmianą kształtu ułożenia i przerwania warstw, powstawaniem uskoków, spękań, a nawet całkowitym rozkruszeniem i zniszczeniem struktury jak i tekstury skał i gruntów.

Trwałymi skutkami działania sił tektonicznych na skały są;

-deformacje tektoniczne ciągłe- odkształcenia plastyczne w formie fałdów, w których nie nastąpiło przerwanie warstw skalnych. Postają one w czasie ruchów tektonicznych lub w wyniku nacisku lodowca.

-deformacje tektoniczne nieciągłe- polegają na rozerwaniu warstw skalnych i ich przesunięciu pionowym i poziomym.

Płaszczyznę rozerwania nazwano uskokiem . Jeżeli między dwoma uskokami nastąpi obniżenie terenu, formę taką nazywamy rowem tektonicznym, a jego skrzydła zrębami.

Rys. Główne typy uskoków; a) normalny skośny b) pionowy c) odwrócony d) zrąb i rów tektoniczny

Wynikiem deformacji nieciągłych jest również kliważ- jest to podzielność skał na cienkie płytki ułożone skośnie do powierzchni warstwowania.

Kliważ jest charakterystyczny dla skał intensywnie sfałdowanych. W przegubach antykliny, kliważ jest rozwarty, a w synklinach zaciśnięty. Fakt ten ma duże znaczenie, np. dla lokalizacji zapór wodnych.

Intensywność spękania skał, których zespoły nazywa się masywem skalnym, określa się jako szczelinowatość i cechuje ją;

-orientacja przestrzenna (bieg i upad)

-liniowe wymiary spękania (długość i rozwartość)

-stopień spękania masywu skalnego

-stopień rozdzielania masywu skalnego

-cechy fizyczne powierzchni spękania.

Zjawiskami sejsmicznymi nazywamy okresowe wstrząsy występujące w skorupie ziemskiej. Przyczyną trzęsień ziemi jest wyzwalanie się skondensowanej energii wewnętrznej. Wewnątrz Ziemi przebiega bez przerwy przemieszczanie magmy wywołane różnymi przyczynami. Najważniejszą z nich jest konwekcja.

Procesy te powodują powstawanie naprężeń, które mogą się kumulować, a po przekroczeniu wytrzymałości na ściskanie następują pęknięcia, których skutkiem są trzęsienia ziemi. Ognisko trzęsień znajduje się zazwyczaj na głębokości 30-40km gdzie temperatura przekracza 600 C, a ciśnienie pionowe 600 MPa.

Obok trzęsień sejsmicznych występują też wstrząsy wywołane innymi czynnikami naturalnymi : pływami, cyklonami, uderzeniami fal o sztywne brzegi morskie, ruchem wirowym Ziemi, osuwiskami oraz czynnikami antropogenicznymi, spowodowanymi inżynierską działalnością człowieka.

Te ostatnie noszą nazwę wstrząsów indukowanych, których przyczynami mogą być;

-napełnianie zbiorników wodnych i wahania w nich zwierciadła wody

-wydobywanie cieczy i gazu z podłoża

Rys. Przebieg fal sprężystych w gruncie a) widok z boku b) widok z góry;

S-fale poprzeczne i powierzchniowe

Fale poprzeczne S I mogą rozchodzić się tylko w ciałach stałych- dlatego nie obserwuje się ich w powietrzu I wodzie ze względu na sposób rozchodzenia się , fale powierzchniowe maja mniejsze straty energii (ich amplitudę zmniejsza się proporcjonalnie do 1/2r natomiast dla fal T I S proporcjonalnie do 1/r, gdzie r oznacza drogę przebiegu fali.

Prędkość rozchodzenia się fal P i S opisują równania:

Największą część akumulowanej energii przekształca się w pracę mechaniczną i ciepło, a tylko kilka procent zostaje wyemitowane w postaci fal sejsmicznych.

Hipotetyczny punkt z którego biorą początek fale sejsmiczne nosi nazwę hipocentrum, a punkt znajdujący się nad nim na powierzchni ziemi nosi nazwę epicentrum.

Rozprzestrzeniające się fale przechodząc przez różne warstwy doznają zmian amplitudy i częstotliwości. Tak więc zarejestrowana w danym miejscu fala sejsmiczna dostarcza informacji zarówno o źródle wstrząsów jak i o właściwościach warstw, przez które przebiegała.

Procesy geologiczne działające w przeszłości geologicznej ziemi wpłynęły na budowę powierzchni skorupy ziemskiej, którą dzisiaj badamy i analizujemy dla potrzeb budownictwa.

Pomimo że procesy te zachodzą stale, jednak ze względu na ich powolny przebieg nie jesteśmy w stanie śledzić bezpośrednio wszystkich zachodzących zmian.

Skutki działania procesów geologicznych zapoczątkowanych dzisiaj - uwidocznią się dopiero w przyszłości.

Na bieżąco możemy śledzić zmiany zapoczątkowane w przeszłości w warunkach naturalnych bądź spowodowanych działalnością człowieka.

Badając obecnie skały i oceniając je pod względem technicznym rozpoznajemy wszystkie czynniki jakie złożyły się na ich powstanie a więc: właściwości, budowę, historię, okoliczności powstania skały (genezę).