sciaga-geologia.doc

Geologia to nauka przyrodnicza zajmująca się badaniem budowy, własności i historii Ziemi oraz procesami geologicznymi, dzięki którym ulega ona przeobrażeniom.

Geologia inżynierska to dział geologii zajmujący się badaniem środowiska geologicznego, jego zmienności i ewolucji dla potrzeb planowania przestrzennego oraz projektowania, wykonawstwa i eksploatacji obiektów budowlanych.

Nauki geologiczne i pokrewne.

A.                      Podstawowe

1.                                               Geologia dynamiczna (i zaliczana do nauk geograficznych Geomorfologia)

2.                                               Geologia historyczna (Stratygrafia)

3.                                               Paleontologia (Paleozoologia i Paleobotanika)

4.                                               Mineralogia (oraz łącząca elementy fizyki i chemii Krystalografia)

5.                                               Petrografia (Petrologia)

6.                                               Sedymentologia

B.                      Stosowane

1.                                               Geologia surowcowa (Nauka o Złożach)

2.                                               Hydrogeologia

3.                                               Geologia inżynierska (i środowiskowa) oraz zaliczana do nauk technicznych Geotechnika

Część 1:              Morfogenetyczna działalność sił wewnętrznych

Budowa Ziemi – geosfery.

q                      O budowie Ziemi wnioskuje się na podstawie badań geofizycznych, jako że rozpoznanie bezpośrednie (wiercenia) sięga zaledwie kilkunastu kilometrów.

q                      Fale sejsmiczne rozchodzą się z prędkością zależną od gęstości ośrodka (skał)
i załamują na powierzchniach nieciągłości (np. Moho).

q                      Geosfery Ziemi to:

q                                              sial, czyli warstwy osadowa i „granitowa”, w której dominują krzem i glin,

q                                              sima (bazalty, perydotyty), gdzie obok krzemu i glinu istotną rolę odgrywają wapń, magnez i żelazo,

q                                              płaszcz (bardziej znaczący udział magnezu i żelaza)              oraz

q                                              jądro żelazisto – niklowe.      

Schemat budowy skorupy ziemskiej. Warstwy: osadowa, granitowa, bazaltowa.

Teoria tektoniki płyt: strefy rozrostu (ryfty), strefy subdukcji i uskoki transformacyjne.
Geosynkliny (gromadzenie się osadów w zbiorniku w wyniku denudacji obszarów sąsiednich, obniżanie się dna zbiornika przy rosnącej miąższości osadów, fałdowanie wskutek bocznych nacisków, właściwa orogeneza - wypiętrzanie pasma gór fałdowych).

Orogen: Część centralna, wewnętrzna (internidy) zbudowana z osadów morskich, częściowo zmetamorfizowanych, ze znacznym udziałem skał magmowych oraz części zewnętrzne (eksternidy) zbudowane z terygenicznych osadów fliszowych. 

Izostazja to stan równowagi hydrostatycznej w jakim znajdują się płyty litosfery spoczywające w plastycznym podłożu płaszcza. Równowaga ta jest zakłócana np. przez gromadzenie się osadów, plutonizm, wulkanizm, czy np. powstawanie
i topnienie lądolodów. Ruchy pionowe zmierzające do przywrócenia tej równowagi to ruchy izostatyczne. Przez ruchy epeirogeniczne można rozumieć wypiętrzanie górotworu wskutek naruszenia równowagi hydrostatycznej  w rejonach subdukcji,
czy w geosynklinach. 

Trzęsienia ziemi .  Przyczyny. Hipocentrum i epicentrum. Obszary mikro- i makro-sejsmiczne. Trzęsienia ziemi w Polsce.

Procesy magmowe – intruzje.

1.                      Batolity

2.                      Intruzje zgodne:

1.                                               Sille

2.                                               Lakolity

3.                                               Lopolity

4.                                               Fakolity

3.                      Intruzje niezgodne:

1.                                               Dajki

2.                                               Harpolity

3.                                               Żyły kominowe

Wulkanizm. Podstawowe typy wulkanów:

1.                      Hawajski (tarczowy; rzadkie lawy zasadowe, częste, spokojne erupcje).

2.                      Stromboli (rytmiczne, częste, niewielkie i niezbyt gwałtowne erupcje obojętnych law i materiału piroklastycznego).

3.                      Merapi (kopułowe, rzadko wybuchające wulkany wylewające kwaśne lawy i spływy popiołowe). 

4.                      Vulcano (wybuchy znacznych ilości średnio kwaśnej lawy i popiołu następują co kilkanaście lat).

5.                      Pliniusza (gwałtowny wybuch o ogromnej sile wyrzucający głównie popiół).

6.                      Pelėe (gwałtowny wybuch niszczący część stożka; tworzą się gorące chmury gazowo – popiołowe).

7.                      Perreta (wybuch bardzo gwałtowny połączony ze zniszczeniem stożka; przyczyną gwałtownych erupcji wulkanów typu 5 – 7 są gęste, kwaśne lawy). 

Część 2:              Formy utworzone przez siły wewnętrzne

Planetarne formy strukturalne: baseny oceaniczne i cokoły kontynentalne.

Fałdy: antykliny i synkliny. Typy fałdów:

A. Pod względem geometrii:

-                                                symetryczne i asymetryczne,

-                                                stojące, pochylone, obalone (leżące), przewalone,

B. Pod względem kształtu: normalne, izoklinalne, wachlarzowate, kuferkowe.

C. Fałdy dysharmonijne

Złożone struktury fałdowe:

q                     Skiby i łuski;

q                     Antyklinoria i synklinoria;

q                     Płaszczowiny

Nieciągłe deformacje tektoniczne:  uskoki.

Zręby i rowy tektoniczne.

Powierzchnie i strefy uskokowe:

Ø                      lustra tektoniczne 

Ø                      rysy ślizgowe

Ø                      druzgot i  brekcja tektoniczna

Szczelinowatość skał:

Ø                      Cios

ü                                               planetarny (kontynentalny)

ü                                               termiczny

ü                                               tektoniczny

Ø                      kliważ. 

Główne jednostki tektoniczne Polski:

A. Platforma prekambryjska

B. Paleozoidy (kalenidy i waryscydy na powierzchni oraz platforma paleozoiczna,

C. Alpidy (zapadlisko przedgórskie i Karpaty). 

Krystalizacji minerałów z magmy.

Skalenie:  plagioklazy, czyli glinokrzemiany wapnia i sodu (anortyt, albit); ortoklaz
– glinokrzemian potasu.

Kwarc: dwutlenek krzemu.

Oliwiny: bezwodne krzemiany  magnezu i żelaza

Amfibole, pirokseny: uwodnione glinokrzemiany metali.

Biotyt: uwodniony glinokrzemian potasu, magnezu i żelaza (i in. miki).

Podstawowe typy skał magmowych.

Paleogeografia Polski w Neogenie.

Część 3:              Wietrzenie, denudacja, procesy zachodzące na stoku.

Definicja wietrzenia: proces przemian skały polegający na przystosowaniu się jej do warunków fizycznych i chemicznych panujących na styku litosfery z atmosferą, hydrosferą i biosferą.
Proces wietrzenia prowadzi do rozdrabniania przypowierzchniowej części podłoża skalnego pod wpływem zmian fizycznych i chemicznych. Zmiany fizyczne powodują rozpad, zaś chemiczne rozkład skały. Charakter i tempo wietrzenia zależy od lokalnych warunków tzn. od:

Ø                      warunków klimatycznych (głównie stosunków termicznych i wilgotności);

Ø                      budowy podłoża skalnego (skład mineralny, ułożenie, porowatość, szczeliny);

Ø                      ukształtowania terenu;

Ø                      świata organicznego (głównie szaty roślinnej).

Wietrzenie nie stwarza form lecz przygotowuje i warunkuje ich powstanie.
Bez udziału wietrzenia i zwietrzeliny nie byłoby modelowania (niszczenia) powierzchni ziemi, czyli procesów denudacji i erozji.

Przyczyny wietrzenia fizycznego:

Ø                     zmiany w intensywności promieniowania słonecznego (insolacja);

Ø                     przemienne zamarzanie i odmrażanie podłoża (kongelacja);

Ø                     zmiany wilgotności (hydracja i dehydracja);

Ø                     mechaniczne oddziaływanie organizmów.

Woda opadowa zawierająca gazy pobrane z powietrza jako główny czynnik wietrzenia chemicznego. Wietrzenie chemiczne zależnie od składu chemicznego skały i warunków środowiskowych powoduje:

Ø                      rozpuszczanie,

Ø                      utlenianie,

Ø                      uwęglanowienie              lub

Ø                      uwodnienie                             skały.

W obrazie stoku można wyróżnić tzw. mikroczłony:

Ø                      stok właściwy,

Ø                      urwisko,

Ø                      spłaszczenie,

Ø                      załom.

Na stokach odbywa się produkowanie i przemieszczanie pokrywy zwietrzelinowej, czy też skał nie zdiagenezowanych (gruntów) pod wpływem siły ciężkości, przy współudziale wody, lodu, śniegu i organizmów. Taki proces „odsłaniania” nosi nazwę denudacji.

Na powierzchni nachylonej siła  ciężkości (grawitacja) przejawia się w dwóch składowych:

Ø                      równoległej do stoku, zgodnej ze spadkiem (siła odrywająca),

Ø                      skierowanej prostopadle w głąb Ziemi (siła trzymająca).

Rola siły odrywającej rośnie ze stromością stoku. Przeciwdziała jej zwięzłość i spoistość skały.

Kąt określający maksymalne nachylenie, przy którym materiał nie ulega jeszcze przemieszczaniu pod wpływem siły ciężkości to kąt naturalnego spoczynku (kąt zsypu). Skały zwięzłe nie mają właściwego sobie kąta naturalnego spoczynku. 

Mogą tworzyć nawet pionowe ściany: urwiska skalne.

Kąt naturalnego spoczynku w gruntach (ich podatność na przemieszczanie) zależy od:

Ø                      struktury (ziarnista – żwiry, piaski, komórkowa – gliny, kłaczkowa – iły) i porowatości,

Ø                      wskaźnika plastyczności (grunty niespoiste, mało spoiste, spoiste i bardzo spoiste),

Ø                      wilgotności (grunty mało wilgotne, wilgotne, mokre) i przepuszczalności.

Kąt naturalnego spoczynku wynika z oporu (kąta) tarcia wewnętrznego i oporu spójności (kohezji), a mówiąc bardziej ogólnie – z oporu gruntu na ścinanie
(wzór Coulomba: tf = s tgf + c).

Największy wpływ na przebieg i charakter ruchów masowych ma nachylenie stoku.
Stoki strome są młode i zazwyczaj skaliste. Stoki połogie to stoki dojrzałe, okryte płaszczem zwietrzelinowym i/lub zbudowane ze skał luźnych.

Na stokach młodych zachodzi odpadanie i/lub obrywanie, a na stokach dojrzałych osuwanie
i/lub spełzywanie.

W zależności od charakterystyki materiału, z którego zbudowany jest stok, ustala się na nim stan równowagi. Naruszeniu jej przez siłę ciężkości przeciwdziała zwięzłość ośrodka.
Zwięzłość (a także wytrzymałość) to cechy odróżniające pozytywnie skałę,  czyli występujący w warunkach naturalnych skonsolidowany, scementowany lub w inny sposób ze sobą związany zespół minerałów od gruntu.

...