MINERAŁY JASNE(kwarc, skalenie, muskowit) I CIEMNE(biotyt, pirokseny, amfibole, oliwiny)
BADANIE I OPIS ZJAWISK I PROCESÓW GEOLOGICZNYCH POD POWIERZCHNIĄ ZIEMI.
skała – zespół minerałów (polimineralna), jeden minerał (monomineralna)
minerał – pierwiastek lub związek chem. powstały w naturalny sposób w skorupie ziemskiej
geologia inżynierska – dział geologii; metody i instrumenty zajmujące się badaniem wzajemnego oddziaływania skał i obiektów inżynierskich
grunty – skały w obrębie których będzie działalność budowli, posadowienie budowli
Rola skały w budownictwie : podłoże budowlane, materiał budowlany, surowiec do produkcji materiałów budowlanych, wodonosiec (podziemny zbiornik wód)
Podłożem budowlanym są skały, w których odczuwa się naprężenia od posadowionych obiektów w wielkości 80 % naprężeń przyłożonych
Grunty: skaliste, niespoiste sypkie, spoiste, organiczne
Klasyfikacja skał: magmowe (głębinowe – plutoniczne, wylewne - wulkaniczne), osadowe, metamorficzne
Magma glinokrzemiany – pochodzenie okruchowe, chemiczne, organiczne; powstają przez przekształcenie starszych skał, podział ze względu na zaawansowanie zmian, im głębiej tym bardziej zaawansowane; metamorfizm regionalny – płytka – Epi- metamorficzne, średnia – Mezo- , głęboka – Kata-
metamorfizm kontaktowy – na styku ze skałami magmowymi
skład petrograficzny – różne rodzaje skał wchodzące w skład skały osadowej
struktura – sposób wykształcania składników w skale i stosunki ilościowe – jawno- i skrytokrystaliczna
frakcja ziarnowa – przedział wielkości ziarn – pyłowa 0,002 do 0,05 mm; piaskowa 0,05 – 2 mm
skały sypkie, lite, zwięzłe
tekstura – sposób wypełnienia przestrzeni skalnych przez składniki mineralne; gąbczasta (pumeks), masywna (skały magmowe), bezładna, kierunkowa
batolit – forma przestrzennego występowania granitu
Formy przestrzennego występowania skał: warstwowa – ograniczona dwiema powierzchniami górną – strop, dolną – spąg, miąższość – grubość
pizoklina, monoklina – warstwa o stałej grubości leżąca pod stałym kątem
deformacja ciągła – działają stałe siły
Skały magmowe – żyłowe – pegmatyt, grubokrystaliczne, głębinowe, struktura krystaliczna, wylewne – struktura skrytokrystaliczna(afanitowa), str. porfirowa – ciało skalne skrytokrystaliczne nie wykrystalizowane do końca kryształy (prakryształy)
Procesy egzogeniczne – zachodzące pod wpływem sił zew. – nasłonecznienie, zmiana temperatury, ruchy powietrza, wody w rzekach, przemieszczanie mas lodowych
Procesy endogeniczne – pod wpływem sił wew. – ruchy górotwórcze(orogeneza)- towarzyszą im wulkanizm, plutonizm, metamorfizm; lądotwórcze(epejrogeniczne)
Wietrzenie – niszczenie skał – chemiczne – klimat wilgotny – rozpuszczanie skał, przeobrażanie się związków chemicznych w nowe związki, wody opadowe; fizyczne – klimat suchy, mechaniczne rozpadanie się skał, dobowe zmiany temperatury, zamarzanie wody w szczelinach
Typy przeobrażeń chemicznych: rozpuszczanie np. wapieni, utlenianie – skaleni, granitu
Mineralogia – nauka zajmująca się badaniem składu chemicznego minerałów, ich właściwości fizycznych, sposobu powstawania i występowania w przyrodzie; W budownictwie – prognozowanie zmian właściwości ośrodka gruntowego, ocena przydatności materiału mineranego
Ciało krystaliczne – uporządkowana budowa wew. , ściśle określona regularność rozmieszczenia atomów i jonów w sieci krystalicznej
Anizotropowość – zmienne wartości niektórych właściwości fizycznych w zależności od kierunku badania.
Układy krystaliczne- trójskośny, jednoskośny, rombowy, tetragonalny, regularny, trygonalny, heksagonalny
Ciała bezpostaciowe – nie wykazują prawidłowej budowy wew.
Twardość – wartość oporu jaki stawia materiał przy próbach zarysowania lub ścierania jego powierzchni
Skała Mohsa: talk-1, gips-2, kalcyt-3, fluoryt-4, apatyt-5, skaleń-6, kwarc-7, topaz-8, korund-9, diament-10
Twardość większości minerałów skałotwórczych mieści się między 2-7.
Łupliwość- zdolność minerału do pękania pod wpływem przyłożonej siły na części ograniczone powierzchniami płaskimi – powierzchniami łupliwości. Powierzchnie łupliwości pokrywają się najczęściej z najgęściej obsadzonymi przez jony lub atomy płaszczyznami sieci krystalicznej. Minerały mające równomiernie i gęsto obsadzoną atomami lub jonami sieć krystaliczną nie wykazują łupliwości.
W zależności od łatwości rozdzielania: ł. doskonała(gips, łuszczyki) – dzielą się łatwo, gładkie powierzchnie, ł.wyraźna – skalenie – powierzchnie prawie gładkie, widoczne połyskujące, ł.niewyraźna – oliwiny - gładkie powierzchnie są rzadko spotykane i nierówne
ł. jednokierunkowa – gips, łuszczyki – blaszki, dwukierunkowa – skalenie, pirokseny, amfibole, trójkierunkowa – sól, kalcyt
Przełam – zdolność minerału do rozpadu pod wpływem sił zew. na cvzęści ograniczone nierównymi powierzchniami – pow. przełamu – muszlowy, ziarnisty, zadziorowaty, haczykowaty
Połysk – intensywność odbijania padającego na minerał światła. Im gładsze powierzchnie, tym intensywniejszy połysk. Połysk diamentowy(diament, skaleryt, cyrkon, cynober), metaliczny(galena, piryt), szklisty(kalcyt, skalenie, halit), tłusty(kwarc, kalcyt, skaleń), jedwabisty(minerały o budowie włóknistej), minerały matowe
Połysk zależy od warunków powstawania minerałów, domieszek w nim zawartych, miejsca badania
Barwa – min.barwne – stała barwa dla bryły i proszku; min.zabarwione – w bryle kolorowe, w proszku bezbarwne lub mleczne. Barwa pochodzi od domieszek i wrostków .
Przezroczystość – min.przeświecające, zmatowione wrostkami
Pokrój – zew. wygląd kryształów uzależniny od sieci przestrzennych oraz fizykochem. warunków powstawania kryształów
określanie pokroju – stosunek wysokości do szerokości i długości
pokrój kostkowy, tabliczkowy(blaszkowy), słupkowy(pręcikowy)
Pokrój tej samej substancji może być różny w zależności od warunków powstawania
Kryształy własnopostaciowe mają charakterystyczną dla siebie sieć przestrzenną, kryształ może swobodnie wzrastać we wszystkich kierunkach – wolne przestrzenie.
Kryształy obcopostaciowe nie wykształciły wszystkich charakterystycznych dla siebie elementów budowy z powodu ograniczonej przez inne kryształy swobody wzrostu – nie wykazują charakterystycznego dla siebie pokroju.
Szczotka duża, mineralna – zespół częściowo własnopostaciowych kryształów, wzrost ze wspólnego podłoża
Pokrój ziarnisty – możliwe jest rozpoznanie poszczególnych kryształów
skupienia grubo-, średnio-, drobnoziarniste
Pokrój zbity – minerały nie do rozpoznania
Powstawanie minerałów:
- krystalizacja ze stopu – następuje przez ochładzanie się stopu i krystalizację tworzących się przy tym związków chem.
Naturalny stop – magma – stop krzemianowy jest trwała tylko w określonym przedziale ciśnień i temp. Gdy warunki ulegają zmianie – ochładzanie następuje krystalizacja zawartych w magmie substancji. – skały magmowe
- krystalizacja z roztworu – odparowanie rozpuszczalnika i wytrącanie się kryształów
zagęszczenie roztworu – r.nasycony – r.przesycony – krystalizacja; minerały skał osadowych
- krystalizacja ze stanu gazowego – w kraterach, krystalizacja z gazów pochodzenia magmowego, krystaliczna siarka
minerały skał przeobrażonych – powstają pod wpływem podwyższonego ciśnienia kierunkowego i hydrostatycznego oraz temperatury; minerały skał magmowych prawie nie ulegają zmianie, minerały skał osadowych są podatne na zmiany
petrografia – nauka badająca skały, ich cechy fizyczne i chemiczne, rozpowszechnienie, występowanie i powstawanie
skała – naturalny zespół minerałów tworzący formy przestrzenne w skorupie ziemskiej
Cechy określające rodzaj skały:
1. skład mineralny – jakie i ile minerałów bierze udział w budowie skały, na podstawie składu mieneralnego można określić genetykę i cechy wytrzymałościowe skały
2. tekstura – sposób rozmieszczenia składników w skale i ich uporządkowanie
3. struktura – sposób wykształcenia składników, wielkość i kształt ziarn, ich różnice wielkościowe
4. barwa – wypadkowa barw minerałów budujących skałę oraz domieszek barwiących
SKAŁY MAGMOWE – powstałe w wyniku krzepnięcia lawy
minerały – krzemiany metali alkalicznych – potasu, sodu, glinu, żelaza, magnezu
KWARC – tworzy kilka odmian polimorficznych – kwarc, trydymit, krystobalit; twardość – 7, pokrój słupkowy, kostkowy, barwa – przezroczyste bezbarwne, zabarwione
SKALENIE- glinokrzemiany potasu, sodu, wapnia, ortoklaz, plagioklazy; twardość – 6, pokrój tabliczkowy, barwa – nieprzezroczyste, jasne, białe, żółte, zielonkawe, łupliwe w dwóch kierunkach, połysk szklisty, łatwo wietrzeją (woda, CO2), ulegają chemicznemu rozkładowi
ŁYSZCZYKI – uwodnione glinokrzemiany; muskowit – jasny, mika potasowa, biotyt, ciemnobrunatna mika K-Mg-Fe, twardość 2-3, pokrój blaszkowy, barwa – jasne, ciemne, bardzo dobrze łupliwe w jednym kierunku, połysk szklisty, perłowy, muskowit jest odporny chemicznie
AMFIBOLE – minerały mieszane, uwodnione krzemiany Fe, Mg, Ca, K, Na; hornblenda, twardość 5.5, pokrój słupkowy, barwa ciemna, brunatna, zielonoczarna, doskonała łupliwość w dwóch kierunkach, połysk szklisty
PIROKSENY – bezwodne krzemiany wapnia, magnezu, żelaza, glinu; augit, twardość 5.5 – 6.5, pokrój – krótkie słupki, barwa – zielona, brunatna, czarna
OLIWINY – bezwodne krzemiany magnezowo – żelazowe, twardość 5-7, pokrój kostkowy – sześciany, barwa oliwkowa, zielona, żółta, niełupliwe, połysk szklisty
Struktury skał :
- pełnokrystaliczna – wszystkie składniki w postaci kryształu
- jawnokrystaliczna – kryształy widoczne
- porfirowa – kryształy spojone masą mikrokryształów
- afanitowa – kryształy niewidoczne
- częściowokrystaliczna – część składników to kryształy, reszta – szkliwo
Struktura ziarnista – skała jest jawnokrystaliczna a kryształy tej samej wielkości, gruboziarnista > 5 mm, średnioziarnista 2-5 mm, drobno- < 2 mm
Tekstury skał:
- bezładna – dowolne ułożenie minerałów
- fluidalna – krzepnięcie w czasie ruchu lawy
- masywna – brak wodnych przestrzeni
- porowata – wodne przestrzenie
Skały magmowe:
- głębinowe – powolne krzepnięcie lawy magmy, jawnokrystaliczne, ułożenie przypadkowe
- żyłowe – zastyganie magmy w szczelinach, jawnokrystaliczne, duże minerały
- wylewne – zastyganie lawy na powierzchni Ziemi
Granit – jawnokrystaliczny, minerały rozmieszczone bezładnie, skały jasne, szarawe, różowe, czerwonawe, skała głębinowa, wytrzymałe mechanicznie, odporne na ścieranie, zastos – surowce skalne, krawężniki, kostka drogowa, tłuczeń. Najlepsze parametry techniczne mają odmiany drobnoziarniste, występują w postaci wielkich masywów skalnych.
Riolit – wylewny odpowiednik granitu, skała skrytokrystaliczna, porfirowa, barwa jasna, różowawa lub szarawa, skład – kwarc, skalenie, biotyt, ułożone bezładnie. Zastos. – tłuczeń drogowy, występują w postaci żył lub wielkich złóż płytko pod pow. ziemi
Sjenit, Diokryt – skały głębinowe o budowie jawnokrystalicznej, średnio i drobnoziarnistej, ciemne, tekstura bezładna, skład – prawie wyłącznie skalenie, amfibole, biotyt. Zas. jak granit, trochę gorsze właściwości technologiczne.
Gabro – skała głębinowa, jawnokrystaliczna, barwa ciemna, skład – plagioklazy, pirokseny, amfibole, oliwiny; gabro oliwinowe, gabro hiperstenowe, zastos. – kamień łupany, tłuczeń
Bazalt – skała ciemnoszara, czarna, struktura skrytokrystaliczna, melafiry, diabazy – odmiany wiekowe odporne na działanie kwasów. Bardzo duże zastosowanie ze względu na doskonałe właściwości techniczne, wyrób kruszyw, domieszki do betonów
Reologia – zmiany (odkształcenia) pod wpływem czasu, obciążeń. Zmiany wewnątrzkrystaliczne
Deformacje fizyczne: ciągłe (zachowana jest ciągłość fiz. i geometryczna), nieciągła.
Deformacja ciągła: fałd
syklina antyklina
Deformacje nieciągłe: uskoki, systemy uskoków
Procesy egzogeniczne – mające przyczynę na powierzchni ziemi:
Wietrzenie: niszczenie skał przez czynniki, produkty niszczenia pozostają na miejscu.
Dzieli się na: fizyczne (mechaniczne, rozkład skał pod wpływem zmian temperatury),
biologiczne (flora bakteryjna, rozkład fizyczny, zmiany fizyczne).
Erozja: produkty przemieszczane są w inne miejsca. Dzieli się na: fizyczne
(mechaniczne, sedymentacja – osiadanie zniszczonego materiału skalnego, erozja wodna
/rzeczna, morska/ – wód płynących, fale
morskie – wybrzeże, pływy morskie – dno, prądy, fale tsunami, lodowce).
Doliny – U-kształtne: lodowce, V-kształtne: rzeczne
chlorki: kalit, sól kamienna, sylwin, sól potasowa;
Wodorotlenki: limonit, getyt.
Tlenki: żelaza – hematyt (Fe2O3).
Siarczki: piryt (FeS2)
Struktura grubookruchowa (psefitowa) f > 2mm, średniookruchowa (psamitowa) 2mm > f > 0,05 mm, drobnookruchowa (aleurytowa) 0,05 > f > 0,02 mm, pelitowa f < 0,02 mm – skały ilaste.
Skały:
luźne zdiagenezowane (lite)
gruzy, żwiry brekcje, zlepieńce
piaski piaskowce
muły, lessy mułowce
iły skały i minerały ilaste
czas – czynnik procesotwórczy, dzieli się na: czas względny (porównywanie ze sobą zjawisk, procesów, określanie co jest starsze, a co młodsze), czas bezwzględny (określanie wpływu /prędkości przebiegu/ zjawisk, procesów, gdzie miarą tej prędkości jest upływ czasu np. 10000 lat /czas fizykalny/)
Granice między erami są umowne, ustalone, spowodowane nagłymi zmianami w krajobrazie Ziemi – procesy orogenezy.
Orogeneza – powstawanie gór.
Najstarsza era: powstanie Ziemi (4,5 lub 2,5 mld lat)
- Era prekambryjska – ukształtowanie się Ziemi i sfer ziemskich; brak życia organicznego. Koniec ery: pojawienie się pierwotniaków (flora bakteryjna).
– Era paleozoiczna – (perm – dalsze ocieplenie klimatu i powstawanie lądów, powstanie terenów pustynnych, sole, gipsy, złoża ołowiu, cynku, miedzi, kadmu, srebra i złota, też polskie złoża miedzi, karbon – powstanie lądów na terenie obecnej Europy, tereny podmokłe: bujna roślinność, powstały bogate złoża węgla kamiennego, dewon – klimat się ociepla, nowe ruchy górotwórcze (orogeneza waryscyjska), w Polsce: granity strzelińskie, karkonoskie, sylur – trzęsienia ziemi, wulkanizm, intensywna orogeneza, ordowik, kambr – najstarsza – najstarsze organizmy morskie – graptolity, najstarsze góry, osady pochodzenia morskiego)
– Era mezozoiczna – (kreda, jura, trias) – bujny rozwój życia wodnego (ryby), lądowego (gady). Gorący klimat, dinozaury. Powstawanie rowów morskich, zapadlisk głębinowych.
– Era kenozoiczna – Ocieplenie klimatu, wypiętrzenie, intensywny okres orogenezy i okres wulkaniczny – orogeneza alpejska. Bogate złoża węgla brunatnego, iły morskie trzeciorzędowe.
Transgresja lodowca – zajmowanie nowych obszarów przez ldowiec.
Regresja lodowca – wycofywanie się lodowca.
Translacja lodu – przesuwanie się cząsteczek lodu w obrębie sieci krystalicznej.
Stagnacja lodowca – postój.
wietrzenie – zespół procesów fizycznych i chemicznych prowadzący do zniszczenia skał.
- wietrzenie fizyczne: pod wpływem nasłonecznienia, mrozu (rozluźnienie spójności skały, a następnie jej rozkruszenie)
- wietrzenie chemiczne: niszczące działanie wody i rozpuszczonych w niej składników mineralnych; rozkład chemiczny mniej odpornych składników skały.
Zwietrzelina – materiał powstający ze zniszczenia skały.
Sedymentacja – osadzanie i gromadzenie się zwietrzeliny
...
Stefanulek