1. Budowa ziemi
2. Kształt Ziemi
3. Atmosfera, Hydrosfera, Litosfera, Biosfera
4. Chronologia dziejów Ziemi.
5. ruchy masowe
6. Skały magmowe, osadowe, metamorficzne
7. Uskoki i fałdy
8. WIETRZENIE FIZYCZNE I CHEMICZNE
9. erozja
10. erozja morska
11. Osiadanie zapadowe gruntów
12. DENUdacja
13. POWIERZCHNIA ZIEMI
14. geologiczno-inżynierskie zjawiska wywoływane
występowaniem wody i lodu w podłożu budowlanym
15. charakterystyka gruntów w polsce
16. wody podziemne i ich wpływ na podłoże budowlane
17. góry świętokrzyskie
18. Wyżyna lubelska
19. DOKUMENTACJA GEOLOGICZNO INŻYNIERSKA
20. karpaty i przedgorze karpackie
21. SUDETY I PRZEDGÓRZE SUDECKIE, wyż. sląsko-krakowska
22. niż polski
23. pochodzenie wód podziemnych
24. własności hydrogeologiczne skał
25. zwierciadlo wód podziemnych
26. wody zaskórne i wgłębne
27. określanie współczynnika filtracji
28. układ wód powierzchniowych w polsce
1. Budowa ziemi
Badania geologiczne dowiodły, że Ziemia nie jest zbudowana z jednego materiału. Począwszy od powierzchni aż do środka Ziemi wyróżniamy 5 warstw różniących się między sobą składem mineralnym i ciężarem właściwym. Litosferę - czyli zewn. powłokę Ziemi sięgającą do głębokości ok. 70 km nazwano sialem, od przeważających w tej strefie pierwiastków krzemu (Si) i glinu (Al). Występujące tu masy skalne zbudowane są przede wszystkim z minerałów będących glinokrzemianami potasu, sodu i wapnia. Powłoka sialiczna nie wszędzie posiada jednakową grubość, najcieńsza warstwa znajduje się na dnie oceanu. Kolejną strefą Ziemi znajdującą się na głębokości 70-1200 km nazwano simą (Si i Mg). Stanowią ją skały zbudowane przeważnie ze związków krzemu, magnezu i żelaza. Na głębokości 1200-2900 km znajduje się tzw. strefa przejściowa, której budowę dotychczas mało znamy. Przypuszcza się, że tworzą ją tlenki żelaza, siarczki oraz związku niklu i chromu. Środek Ziemi stanowi jądro złożone prawdopodobnie ze stopionego żelaza z domieszką niklu i innych metali ciężkich. Posuwając się w głąb Ziemi stwierdzamy, że temperatura wzrasta. Tę ilość metrów, jaką trzeba się posunąć w głąb Ziemi, aby temperatura wzrosła o 10 C nazywamy stopniem geotermicznym. Wynosi on przeciętnie 33 m. Jądro Ziemi ma prawdopodobnie temperaturę powyżej 50000 C i znajduję się w stanie płynnego stopu. Zgodnie z powszechnie przyjmowanymi poglądami jądro Ziemi ma promień 3470 km.
W obrębie jądra Ziemi wyróżniono dwie strefy, różniące się między sobą stanem skupienia: jądro zewnętrzne ciekłe lub gazowe i jądro wewnętrzne, wykazujące sztywność ciała stałego.
2. Kształt Ziemi
Ziemia ma kształt kuli spłaszczonej na biegunach, bryłę o kształcie Ziemi nazwano geoidą. Jej powierzchnia jest nierówna. Amplitudy nierówności powierzchni Ziemi sięgają 20 km. Najwyższy punkt - Mont Everest (8848 m n.p.m.) a najniższy - Rów Mariański (11034 m p.p.m).
• Wnętrze Ziemi - schemat budowy wnętrza Ziemi wyróżnia w nim litosferę, płaszcz zewnętrzny, w którego górnej części występuje astenosfera, płaszcz wewnętrzny, jądro zewnętrzne (ciekłe lub gazowe), jądro wewnętrzne (prawdopodobnie o sztywności ciała stałego).
Badania fal sejsmicznych wywołanych trzęsieniami Ziemi dowodzą, że na pewnych głębokościach fale te ulegają załamaniu i odbiciu, co świadczy o tym, że budowa Ziemi nie jest jednolita, lecz, że istnieją wewnątrz niej pewne powierzchnie powyżej których występuje materiał o innych własnościach. Nazwano je powierzchniami nieciągłości. Jądro Ziemi prawdopodobnie złożone jest ze stopionego żelaza z domieszką niklu i innych metali. Stąd nadaje mu się nazwę nirfa. Ciężar właściwy wynosi średnio 8 g/cm3, podczas gdy całej Ziemi 5,52 g/cm3. Jądro Ziemi otoczone jest płaszczem, którego górna granice stawiana jest na głębokości 33-150 km, a płaszcz Ziemi pokryty jest litosferą.
• Stan termiczny Ziemi - głębokość występowania warstwy o stałej temperaturze zależy nie tylko od czynników klimatycznych, lecz wpływa na nią także budowa geologiczna danego obszaru. Od warstwy tej w głąb Ziemi temperatura wzrasta. Głębokość mierzona w metrach, na której temperatura wzrasta o 10 C nazywa się stopniem geotermicznym. Niewielka wartość stopnia geotermicznego wskazuje, że temperatura w głąb Ziemi wzrasta szybko. Wzrost temperatury z głębokością świadczy, że Ziemia ma swoje własne źródło ciepła. Na wielkość stopnia geotermicznego wpływają różne czynniki, m.in. budowa geologiczna obszaru, działalność górotwórcza, procesy chemiczne zachodzące w głębi Ziemi, zjawiska wulkaniczne i obecność wód wgłębnych
Ciśnienie wewnątrz Ziemi - we wnętrzu Ziemi panuje ogromne ciśnienie, wzrastające wraz z głębokością. Średnio co 3.7 m przybywa 1 atmosfera ciśnienia. W środku Ziemi ciśnienie przekracza 3 miliony atmosfer.
• Magnetyzm Ziemski - Pole magnetyczne Ziemi jest polem dipolowym, wyznaczonym przez dwa różnoimienne bieguny. Źródłem pola geomagnetycznego jest samowzbudzające się dynamo termicznych prądów konwekcyjnych w jądrze zewn. Pole magnetyczne w dowolnym punkcie globu opisuje wektor posiadający wielkość i kierunek. Igła magnetyczna na półkuli północnej nachyla się swym końcem północnym ku dołowi, za półkuli południowej odchyla się ku górze.
3. Atmosfera, Hydrosfera, Litosfera, Biosfera
• Kula Ziemska otoczona jest powłoką gazową, złożoną głównie z azotu (78%), tlenu (21%) i CO2 (0.05%). Atmosfera sięga do kilkuset km, lecz powyżej 200 km jest bardzo rozrzedzona. Temperatura jej zmniejsza się z wysokością. Do wysokości ok. 10 km, czyli w troposferze, atmosfera zawiera parę wodną, powyżej, w stratosferze temperatura jest tak niska, że atmosfera nie zawiera wilgoci. Obecność pary wodnej w atmosferze zmienia się w zależności od miejsca i czasu. W historii geologicznej Ziemi na skład atmosfery wpływały procesy wulkaniczne, biochemiczne i hipergeniczne (wietrzeniowe)
• Hydrosfera - największe zbiorowisko wodne na Ziemi tworzą oceany i morza. Do wód powierzchniowych zalicza się także wody lądowe stojące - w jeziorach i stawach oraz wody płynące - strumieniach, potokach i rzekach. Wszystkie wody powierzchniowe tworzą łącznie część składową globu ziemskiego zwaną hydrosferą. Wody mórz i oceanów stanowią ciekłą otoczkę ziemską pokrywającą prawie 71% powierzchni kuli ziemskiej. Niewielka część wód przenika w litosferę stanowiąc wody podziemne. Ilość wody w oceanach i morzach nie była stała i zmieniała się w ciągu dziejów geologicznych. Prawdopodobnie w najdawniejszych okresach ilość wody była mniejsza, a zwiększała się poprzez skraplanie się pary wodnej wydobywającej się z głębi Ziemi w czasie procesów wulkanicznych. Morze dostarczając parę wodną do atmosfery, która następnie powraca w postaci opadów zasila ląd opadami.
• Litosferą (z grec. Lithos - skała) określamy wierzchnią część Ziemi, czyli skorupę Ziemską. Litosfera zbudowana jest ze skał. Powierzchnia litosfery jest nierówna. Na wysokie góry i głębokie rowy przypada niewiele powierzchni. Największy procent (55%) powierzchni Ziemi przypada na dno oceaniczne. Inna jest budowa skorupy ziemskiej na obszarach lądowych a inna pod dnem oceanów, co spowodowało wyróżnienie typu kontynentalnego i oceanicznego skorupy ziemskiej. Pod basenami oceanicznymi skorupa ziemska jest cienka, a jej średnia grubość wynosi 6-8 km, podczas gdy pod kontynentami średnia miąższość skorupy wynosi 35-40 km. Skorupa kontynentalna zbudowana jest ze zróżnicowanych skał magmowych, osadowych i metamorficznych i ze względu na przewagę w nich krzemu (Si) i glinu (Al) powszechnie nazywa się sialem. Sial ma różną grubość, np. pod Europą wynosi ona ok. 20 km, pod Atlantykiem zaledwie kilka km, a pod Pacyfikiem brak jej zupełnie. Skały skorupy mają tu ogólnie skład bazaltu, a podstawowymi składnikami są krzem i magnez - stąd nosi ona nazwę - simy.
• Biosfera - świat organiczny objętościowo i przestrzennie jest znikomy w stosunku do litosfery i jej powłoki wodnej i gazowej, niemniej jednak w procesach geologicznych odgrywa doniosłą rolę. Niektóre procesy geologiczne, a szczególnie sedymentacyjne odbywają się przy współudziale organizmów. Koncentracja pierwiastka węgla i wapnia w przyrodzie odbywa się przy pomocy świata organicznego. Ewolucja życia organicznego pozwala na mierzenie względnego czasu geologicznego. Skamieniałości przewodnie są ciągle najważniejszym wskaźnikiem określającym wiek utworów geologicznych. życie organiczne skupia się głównie na granicy litosfery i atmosfery. Obecność tlenu, azotu i CO2, wody, niektórych składników mineralnych oraz światła umożliwia odpowiedni jego rozkwit. Podstawowym procesem umożliwiającym istnienie biosfery jest asymilacja CO2 zawartego w atmo- lub hydrosferze i przetwarzanie go przy współudziale światła chlorofilu w procesie fotosyntezy. Pod wpływem czerwonej części widma woda rozkłada się a uwolniony z niej wodór reaguje z CO2. W ten sposób powstają węglowodany, które stanowią pokarm dla większości świata zwierzęcego oraz uwalnia się tlen.
4. Chronologia dziejów Ziemi.
Podstawą chronologii geologicznej jest rozwój życia organicznego na powierzchni globu ziemskiego. Z punktu widzenia czasu historię Ziemi podzielono na jednostki geochronologiczne: ery, okresy, epoki, piętra i poziomy. Głównymi jednostkami czasowymi są ery. Czas ukształtowania się twardej skorupy ziemskiej- ok. 4-7 miliardów lat.
Era archaiczna (Archaik) - najstarsza era w dziejach Ziemi, trwająca od początku geologicznych dziejów Ziemi tj. 3,8 - 3,9 mld lat temu do 2,5 - 2,6 mld lat temu. W okresie archaiku zachodziły procesy formowania się skorupy ziemskiej, czemu towarzyszyło liczne bombardowanie powierzchni Ziemi przez meteoryty, a także erupcje wulkaniczne i zderzenia ze sobą pierwszych, niewielkich, sztywnych mikropłyt. Powstały wówczas strefy (pasma) zieleńcowe, miały też miejsce potężne ruchy górotwórcze (m.in. orogenezy: saamijska, białomorska, algomańska).
Proterozoik, era proterozoiczna, eozoik, druga era w dziejach Ziemi. Rozpoczęła się ok. 2600 mln lat temu, a
zakończyła ok. 570 mln lat temu. W proterozoiku trwało dalsze powiększanie się bloków kontynentalnych.
Prekambr - najdłuższy okres dziejów Ziemi (4.600 mln lat temu). Tworzy się skorupa ziemska, masy lądowe
i oceany. Potężna działalność wulkaniczna. Skały prekambryjskie występują na obszarze tzw. tarcz na
wszystkich kontynentach. Ślady życia - na ogół rzadkie
Paleozoik to trzecia era w dziejach Ziemi. Rozpoczęła się ok. 570 mln lat temu, a zakończyła ok. 230 mln lat temu. Dzieli się na sześć okresów: kambr, ordowik, sylur, dewon, karbon i perm.
Kambr - (początek 590 mln lat temu, trwał 110 mln lat) - początek ery paleozoicznej. Nagle pojawia się wiele skamieniałości. W rozległych, płytkich morzach rozprzestrzeniają się formy życia. Powszechnie występują trylobity.
Ordowik - (początek 490 mln lat temu, trwał 60 mln lat) - Większość Ziemi cechuje łagodny klimat, morza pokrywają znaczną część powierzchni. Trwa gromadzenie osadów i zachodzą ruchy górotwórcze. Rozwijają się glony i powstają rafy koralowe, obficie występują gąbki i mięczaki.
Sylur - (początek 430 mln lat temu, trwał 35 mln lat) - Gwałtowny zwrot w dziejach Ziemi spowodowany ewolucją ryb, pierwszych kręgowców, które pojawiły się w Ordowiku. Pojawienie się pod koniec Syluru pierwszych roślin lądowych
Dewon - (początek 395 mln lat temu, trwał 50 mln lat) - Procesy górotwórcze, ale były to przede wszystkim okres eksplozji ewolucji. Lądy są kolonizowane przez pierwsze rośliny nasienne. Rozwijają się liczne gatunki ryb a także pierwsze zwierzęta lądowe - płazy.
Karbon (początek 345 mln lat temu, trwał 65 mln lat) - Trwają ruchy górotwórcze, fałdowanie i erozja. Porośnięte lasami mokradła znalazły się pod wodą dając początek pokładom węgla. Zlodowacenie objęło kontynenty półkuli południowej, rozwijają się owady i pierwsze gady.
Perm (początek 280 mln lat temu, trwał 55 mln lat) - Rozpowszechniają się gady i rozwijają się owady. Pojawiają się nowe gatunki roślin, w tym iglaste. Wymierają niektóre gatunki zwierząt morskich
Mezozoik - czwarta era w dziejach Ziemi. Rozpoczęła się 230 mln lat temu, a zakończyła 65 mln lat temu.
Trias (początek 225 mln lat temu, trwał 45 mln lat) - Początek ery mezozoicznej, powszechnie występują drzewa iglaste. Okres różnicowania się gadów i pojawienie się pierwszych dinozaurów oraz gigantycznych gadów morskich. Trwa ewolucja prymitywnych ssaków
Jura (początek 180 mln lat temu, trwała 40 mln lat) - Otwieraniu się basenu Oceanu Atlantyckiego towarzyszy intensywny wulkanizm. Dinozaury opanowują lądy a latające gady i prymitywne ptaki konkurują w powietrzu. Pierwsze ślady najdawniejszych roślin okrytonasiennych
Kreda (początek 140 mln lat temu, trwała 70 mln lat) - Tworzą się pokłady wapieni i kredy. Dinozaury dominują w świecie zwierząt aż do momentu gdy pod koniec okresu zaczynają wymierać wraz z wieloma innymi gatunkami.
Kenozoik - najmłodsza era w dziejach Ziemi. Rozpoczęła się przed 65 mln lat i trwa do dziś. Dzieli się na dwa okresy: trzeciorzęd i czwartorzęd. W kenozoiku ukształtował się obecny wygląd powierzchni Ziemi.
Trzeciorzęd (początek 70 mln lat temu, trwał 68 mln lat) - Początek kenozoiku oznacza gwałtowny rozwój ssaków. Trwa ewolucja wielu gatunków, chociaż wiele z nich wymiera. Szybko rozwijają się rośliny okrytonasienne i trawy podczas gdy klimat ochładza się. Znaczne wydźwignięcie lądów.
Czwartorzęd (początek 2 mln lat temu, trwa 2 mln lat) - najmłodszy i trwający do dziś okres geologiczny. Następują czterokrotne zlodowacenia rozdzielane okresami ociepleń. Rozwinęły się ssaki, które zaadaptowały się do zmian klimatycznych. Ewolucja człowieka doprowadziła do jego dominacji na Ziemi.
5. ruchy masowe
6a. Skały magmowe
Skały będące produktem zastygnięcia krzemianowego stopu magmy. Należy do nich prawie 1000 gatunków skał sklasyfikowanych na podstawie dwóch głównych kryteriów: geologicznych warunków powstania oraz składu mineralnego. Ze względu na warunki powstania (miejsce ochładzania się magmy) wyróżnia się skały magmowe: głębinowe (plutoniczne), wylewne (wulkaniczne). Powolne zastyganie magmy pozwala na wykrystalizowanie się różnych składników, dlatego skały magmowe głębinowe posiadają budowę zwaną jawnokrystaliczną). Skały wylewne, które powstały z szybkiego stygnięcia magmy w temperaturze i ciśnieniu atmosferycznym są zbudowane z b. drobnych kryształów i noszą nazwę skrytokrystalicznych . Natomiast biorąc pod uwagę skład chemiczny (ogólną zawartość kwarcu w skale) skały magmowe dzielą się na: kwaśne (magma zawiera 60-80% krzemionki), jeśli mniej krzemionki i więcej pierwiastków metalicznych to wówczas odpowiednio: obojętne (zawierające w swoim składzie, w stosunku wagowym, 52-65% SiO2 (dwutlenku krzemu)), zasadowe (nie zawierające w swoim składzie mineralnym wolnego dwutlenku krzemu SiO2 (krzemionki) w postaci kwarcu, krystobalitu lub trydymitu (SiO2 występuje jedynie jako składnik innych minerałów, do 52% w stosunku wagowym).) i ultrazasadowe (nie zawierające w swym składzie min. wolnej krzemionki (SiO2), a jedynie krzemionkę związaną w innych minerałach (do 42%). Podstawowym składnikiem tej materii jest stop krzemiankowy oraz glinokrzemiany z rozpuszczonymi gazami i przegrzanymi roztworami wodnymi.
6b. Skały OSAdowe
Powstanie skał osadowych związane jest z procesami geologicznymi egzogenicznymi, czyli zewnętrznymi, zachodzącymi na powierzchni Ziemi lub na niewielkich głębokościach w skorupie ziemskiej oraz na dnach jezior, mórz i oceanów. Procesy te mogą być niszczące (wietrzenie fizyczne i chemiczne, erozja i denudacja) lub twórcze sedymentacja, czyli akumulacja produktów wietrzenia erozji i denudacji oraz diageneza. Wszystkie te procesy stanowią etapy powstawania skał osadowych.
6c. Skały Metamorficzne
Metamorfizm to ogół procesów powodujących przeobrażenia skał. Przeobrażeniu może ulegać budowa wewnętrzna, skład mineralny, często też skład chemiczny. Odbywa się to pod wpływem czynników fizycznych i chemicznych. Do cz. fizycznych zalicza się: oddziaływanie mechanicznego nacisku warstw skalnych, wpływ temperatury i ciśnienia. Chemiczne oddziaływanie na skały to przede wszystkim wody, zwłaszcza gorące, będące bardzo aktywnym rozpuszczalnikiem . Przemiany skał w skorupie ziemskiej mogą zachodzić w dwojaki sposób. 1) w miejscach zetknięcia się skał już istniejących z magmą oraz produktami jej wydzielania (metamorfizm kontaktowy) 2) w wyniku przeniesienia w głębsze warstwy litosfery skał magmowych lub osadowych, gdzie są poddane dużemu ciśnieniu pionowemu i wysokiej temperaturze (metamorfizm regionalny). Wyróżnia się 3 zasadnicze strefy metamorfizmu - Epi (niezbyt wysoka temperatura i ciśnienie o charakterze stressu), Mezo (temp i ciśn. są wyższe niż w strefie Epi, działa stress jak i ciśnienie hydrostatyczne), Kata (b. wysoka temperatura i ciśnienie typu hydrostatycznego). Do skał metamorficznych powstałych na drodze kontaktowej należy marmur, powstaje on w wyniku przeobrażenia wapieni na skutek ich kontaktu z gorącą magmą, która powoduje ponowną krystalizację. Przedstawicielami s. metamorficznych powstałych pod wpływem dużego ciśnienia i wysokiej temperatury są np. gnejsy i łupki krystaliczne.
7. Uskoki i fałdy
W czasie deformowania skały mogą podlegać zarówno łamaniu jak i wyginaniu, co w pierwszym przypadku prowadzi do powstania uskoków, a w drugim fałd.
Uskoki są pęknięciami w ziemi wzdłuż których dokonał się względny ruch mas skalnych. Przemieszczenie mas skalnych można sklasyfikować według kierunku ruchu, mierzonego wzdłuż powierzchni uskoku, wyróżniamy składową poziomą i prostopadłą ruchu. Uskoki o przeważającym ruchu poziomym określa się jako uskoki przesuwcze. Kiedy ruch odbywa się głównie w kierunku prostopadłym do poziomu uskoki określamy jako normalne lub jako uskoki odwrócone. Uskoki odwrócone nachylone w stosunku do poziomu pod kątem mniejszym niż 300 nazywane są uskokami nasowczymi. Względne przesunięcie w obrębie wielkich uskoków nasuwczych może mieć ogromne rozmiary obliczane na wiele dziesiątków km.
Płyty litosfery Litosfera ziemska dzieli się na kilkadziesiąt płyt, w tym 7 wielkich o rozmiarach >100.000.000 km2 (Euroazjatycka, Afrykańska, Indo-Australijska, Pacyficzna, Północno i południowoamerykańska, Antarktyczna), kilka średniej wielkości o rozmiarach od 10.000.000 km2 do 10 km2 (filipińska, arabska, karaibska) oraz więcej niż 20 płyt małych o rozmiarach 1.000.000 do 10 km2. Płyty te są na ogół sztywne lecz mogą się przemieszczać w obrębie plastycznej astenosfery, odsuwając się od siebie z prędkością 11-180 mm rocznie lub też kolidując ze sobą w tempie 11-106 mm na rok.
Ruchy lądotwórcze - uważa się każdy ruch skierowany w górę bez względu na jego przyczynę. Takie ruchy powodują w efekcie wydźwignięcie się lądu i stąd ich nazwa epejrogeniczne, czyli lądotwórcze. Chociaż ruchy epejrogeniczne zawierają w sobie ruchy powodowane czynnikami izostatycznymi to jednak mogą ponadto być wywołane innymi czynnikami, mimo, że działanie tych czynników nie jest zupełnie jeszcze wyjaśnione.
Trzęsienia ziemi - to w znaczeniu geologicznym drgania skorupy ziemskiej powodowane przez nagłe wysunięcia mas skalnych wewnątrz litosfery. Zjawiska te towarzyszą pasmom młodych gór fałdowych, a niektóre o słabszej sile towarzyszą również wybuchom wulkanów. Zjawiska trzęsienia ziemi polega na rozchodzeniu się fal z tzw. hypocentrum, czyli ogniska trzęsienia ziemi. Niektóre obszary na kuli ziemskiej ulegają bardzo częstym trzęsieniom. Stacje sejsmiczne notują od 8 .000 do 10.000 trzęsień rocznie, z czego nieznaczna część odczuwana jest przez ludzi. Japonia jest krajem, gdzie trzęsienia ziemi bywają często. W Polsce są znane lekkie trzęsienia ziemi rejestrowane jedynie przez sejsmografy.
Ruchy górotwórcze - (orogeneza) - wielkoskalowe ruchy skorupy ziemskiej prowadzące do powstania gór, stanowiące część cyklu orogenicznego. W efekcie orogenezy następuje sfałdowanie osadów w obrębie geosynklin oraz ich wypiętrzenie w postaci łańcuchów gór fałdowych, czemu towarzyszą powszechnie procesy magmatyzmu i metamorfizmu. Na "usztywnionych", nie podlegających fałdowaniu fragmentach skorupy ziemskiej (tzw. kratonach) orogeneza powoduje powstawanie pionowych przemieszczeń, wzdłuż linii uskoków, tworzących często góry zrębowe. W historii Ziemi wyróżnia się cztery główne orogenezy: prekambryjskie, kaledońską, hercyńską oraz alpejską. W każdej z nich wydziela się szereg faz górotwórczych o zwiększonym nasileniu ruchów górotwórczych, występujących tylko na niektórych obszarach Ziemi.
8. WIETRZENIE FIZYCZNE I CHEMICZNE
• Wietrzenie fizyczne (mechaniczne). Głównymi czynnikami powodującymi fizyczne wietrzenie skał skorupy ziemskiej są:
Insolacja - promieniowanie słoneczne i związane z nią zmiany temperatury pod wpływem których składniki mineralne skał na przemian rozszerzają się i kurczą. Skały pękają i rozpadają się na boki (rozkład blokowy) a następnie rozluźniają się poszczególne ziarna mineralne powodując dezintegrację granularną (rozpad ziarnisty)
Działanie mrozu które przyspiesza w sposób szczególny proces wietrzenia fizycznego skał. Zamarzająca w szczelinach i porach rozluźnionych skał woda powiększając swoją objętość o ok. 9 % wywiera na ścianki podwyższone ciśnienie powodując dalsze rozsadzanie skał
Mechaniczne działanie organizmów na procesy wietrzeniowe polegające przede wszystkim na przenikaniu korzeni roślin w szczeliny skał i minerałów, które ponadto wywołują działanie chemiczne produkując kwasy organiczne rozpuszczające składniki skał. Pewne znaczenie mają też zwierzęta żyjące lub grzebiące w rozluźnionych skałach.
Mechaniczne działanie soli i przeobrażeń chemicznych odgrywające zwłaszcza w klimacie suchym i pustynnym nawet większą rolę niż rozpad wywołany zmianami temperatury. W klimacie tym rozpuszczone przez wodę opadowe substancje mineralne nie są odprowadzane wodami powierzchniowymi, lecz w określonych warunkach krystalizują w szczelinach powodując rozsadzanie skał i minerałów.
• Wietrzenie chemiczne - głównymi czynnikami powodującymi są woda, tlen, azot i CO2 zawarte w wodach opadowych i gruntowych. Woda atmosferyczna zawiera m.in. rozpuszczony tlen i CO2. Chemiczne działanie wody wsiąkowej zaznacza się do głębokości, w której woda gromadzi się jako gruntowa. Głębokość ta wynosi od kilku do kilkunastu metrów. Tylko wyjątkowo w warunkach pustynnych dochodzi do 100 m. Poniżej zwierciadła wody gruntowej chemiczne działanie wody zmniejsza się znacznie gdyż gazy zawarte w wodzie opadowej zostały już zużyte. W procesie w. chemicznego dochodzi do następujących połączeń.
Utleniania (oksydacja) - łączenie pierwiastków z tlenem lub przechodzenia z niższych wartościowości w wyższe
Uwodnienia (hydratyzacji) - np. powstało na drodze oksydacji hematyd przez przyłączenie wody przechodzi w limonit
Uwęglanowienia (karbonatyzacja) dokonującego się w obecności kwasu węglowego pod wpływem którego minerały są całkowicie lub częściowo rozpuszczane. Węglan wapnia w czystej wodzie rozpuszcza się w stosunku 1:10.000 a w wodzie zawierającej CO2 rozpuszczalność zwiększa się 10-krotnie i przechodzi do roztworu jako kwaśny węglan. Rozkład glinokrzemianu w tym procesie na przykładzie ortoklazu -redukcji (procesu odwrotnego do oksydacji) dokonującej się pod wpływem materii organicznej i działalności bakterii. Może np. wystąpić zmiana połączeń żelazowych w żelazawe (Fe2O3 w FeO), a siarczany mogą przechodzić w siarczki.
W procesach w. chemicznego większość minerałów skałotwórczych podlega w różnym stopniu rozkładowi - oliwiny i pirokseny żelazowo-magnezowe w proc. w. chemicznego przeobrażają się w serpentyn, limonit lub agregaty chlorytowe. Pirokseny wapniowo-magnezowe i amfibole - w chloryt, limonit i węglany przechodzące do roztworów, biotyt - w minerały iłowe, chloryt i limonit, a część krzemionki oraz potas i magnez przechodzą do roztworu. Skalenie w minerały iłowe, a sód, wapń i potas przechodzą do roztworu łącznie z częścią krzemionki. Muskowit raczej odporny na wietrzenie może się przeobrazić w serycyt. Kwarc w zasadzie nie przeobraża się w nowy minerał, lecz może ulegać częściowemu rozpuszczeniu i przejść do roztworu jako krzemionka koloidalna.
• Wietrzenie podmorskie - woda morska działa na skały rozkładająco podobnie jak woda słodka. Na dnie morza nie działają kwasy humusowe ani zmiany temperatury. Mogą natomiast działać resztki organizmów, które zawierają tlen a wydzielają amoniak, CO2 i siarkowodór. W. podmorskie jest zwykle słabsze niż na lądzie i zachodzi tylko przy powolnej sedymentacji. Podlegają mu m.in. osady składane bezpośrednio na dnie morza (tufy i świeże ziarna mineralne), które przeniesione z lądu na ogół są już w znacznej mierze zwietrzałe.
• Produkty wietrzenia skał stanowią
w strefie wietrzenia na lądzie
minerały pozostałe po wietrzeniu rumosze i gołoborze, postające pod wpływem dezintegracji blokowej (gołoborza powstające na miejscu wietrzenia lub rumosze staczające się po zboczach w dół: piargi i maliniaki);
zwietrzelina powstająca w wyniku wietrzenia fizycznego i chemicznego (działających równocześnie) składająca się z rumoszu skalnego, materiału piaszczysto ilastego często z domieszką wodorotlenków żelaza i węglanów;
residuum pozostała na miejscu nierozpuszczalna część materiału (np. krzemienie lub piasek po rozpuszczeniu skał wapiennych);
skorupa wietrzeniowa, która jest charakterystycznym objawem wietrzenia powierzchni skały
bielica, czyli wyługowana zwietrzelina (szara, spopielaciała)
terra rossa (wodorotlenki glinu i żelaza) powstające po wyługowaniu wapna i magnezu. Występują na południu Europy
lateryt (wodorotlenki glinu i żelaza ze zmienną ilością wody) powstające w klimacie tropikalnym
boksyty powstające z rozkładu skał magmowych bogatych w glinkę (Al2O3), wapieni ilastych, glin i iłów w klimacie tropikalnym.
gleby powstające wszędzie, warstwa wietrzeliny jest wystawiona bezpośrednio na działanie klimatu i atmosfery przy współudziale świata organicznego, zawiera dużo humusów.
w środowisku morskim
bentonit - produkt wietrzenia tufów i szkliwa wulkanicznego.
czerwony ił głębinowy, czyli koloidalny i uwodniony krzemian glinu oraz tlenki żelaza i magnezu (występujące w obszarach głębin oceanicznych)
glaukonit (uwodniony krzemian żelaza i potasu) o intensywnym zielonym zabarwieniu, tworzący się zwykle na płytkim dnie, np. na szelfie, gdzie spotykają się prądu ciepłe i zimne oraz jest dużo materii organicznej
w całej hydrosferze - rozpuszczone składniki mineralne, z których wytrącają się nowe zespoły minerałów osadowych.
9. erozja
Jest procesem niszczącym powodującym wcinanie się w głąb skorupy ziemskiej poprzez mechaniczne niszczenie skały a produkty tego wietrzenia zostają usuwane siła transportową wiatru, lodu i wody.
• Erozja eoliczna (wietrzna) polega na unoszeniu i wywiewaniu przez wiatr luźnych cząstek mineralnych, czyli deflacji. Wielkość cząstek zależna jest od siły wiatru. Cząstki te uderzają w skały niszcząc je poprzez rysowanie, drążenie, ścieranie czyli korozje.
• Erozja lodowcowa polega na niszczącym działaniu przesuwających się wielkich mas lodu przeobrażonego w lodowce. Główną przyczyną tego ruchu jest siła ciężkości, która powoduje ześlizgiwanie się po podłożu lub wzdłuż płaszczyzn ścinania albo płynięcie lodu. Lodowce płyną zasadniczo w dół ale w grubym lodowcu jego ciężar wytwarza warunki ciśnienia hydrostatycznego, dzięki czemu może on posuwać się w górę i pokonywać nierówności. Przesuwający się lodowiec odrywa z podłoża bloki i okruchy skał, które wlecze po dnie. Materiał ten wywołuje działanie kruszące i ścierające dno oraz brzegi doliny lodowcowej, czyli abrazje lodowcową. W procesie erozji lodowcowej duże znaczenie ma erozja wywołana przez wody pochodzące z topnienia lodowca. Mogą być one sródlodowcowe i podlodowcowe. Strumienie podlodowcowe mogą wyrzeźbić rynny podlodowcowe (np. pojezierze Kaszubskie)
• Erozja rzeczna wywołana jest przez wody płynące dużych strumieni i rzek które w czasie ruchu porywają produkty wietrzenia a unosząc je i uderzając nimi o dno niszczą je i pogłębiają (erozja denna). Ładunek rzeczny (głazy, bloki skalne, rumosz, piasek) wleczony po dnie ściera go powodując abrazje rzeczną. Niekiedy większe bloki skalne tkwią w dnie rzeki powodując powstanie wokół nich zagłębień w formie kotłów rzecznych. Procesu erozyjne brzegów rzeki (erozja boczna) powoduje podcięcie podstawy brzegu i zachwianie jego równowagi przez co może się on obsunąć, materiał zaś jej zwiększa się o ładunek i zostaje unoszony w dół. Transport materiału okruchowego zależy głównie od prędkości płynięcia wody w rzece, a prędkość od spadku doliny rzecznej i masy wody uwarunkowanej czynnikami atmosferycznymi i klimatycznymi.
• Akumulacja eoliczna jest depozycją luźnego materiału pod działaniem wiatru. Unoszony przez wiatr luźny materiał jako piaski lotne zatrzymuje się na różnych przeszkodach tworząc wydmy piaszczyste o niesymetrycznych zboczach. Wydmy układają się równolegle lub prostopadle do kierunku wiatru. Kształt ich zależy od ilości wleczonego materiału oraz siły wiatru Jeżeli obszar piaszczysty jest wąski a piasek ma dużą miąższość tworzą się wydmy podłużne. Gdy wiatry wieją ze stałą siłą ponad rozległym obszarem piaszczystym tworzą wydmy poprzeczne. Materiał wydmowy stanowią najczęściej piaski kwarcowe, rzadziej wapienie, piaski lotne pochodzące z pokruszonych raf koralowych.
Lessy są typowymi osadami eolicznymi złożonymi głównie z ziaren kwarcu i skaleni (60-85%), węglanów oraz min ilastych. Ziarna mają rozmiary najczęściej w przedziałach 0.01-0.05 mm. Lessy są słabo zwięzłe i rozsypują się na pył. Obszary lessowe rozciągają się na wielkich obszarach półkuli północnej od Chin przez Europę Środkową i Amerykę Północną.
• Akumulacja lodowcowa Transportowany przez spływające lodowce materiał, pochodzący głównie z ich erozyjnej działalności osadzony po stopnieniu lodowca wzdłuż brzegów doliny lodowcowej utworzy morenę boczną. Gdy 2 jęzory lodowcowe złącza się ze sobą to, złączą się też ich brzeżne wały gruzu tworząc morenę środkową. W spodzie lodowca gromadzi się materiał moreny dennej który przez ciśnienie lodu i wzajemne ocieranie okruchów i bloków skalnych bywa obtoczony a nawet starty (wskutek czego wytwarzają się duże ilości gliny z obtoczonymi głazami). U czoła lodowca w miarę topnienia lodu gromadzi się materiał spychany przez lodowiec oraz z jego powierzchni tworząc przed nim wał czyli morenę czołową. Po cofnięciu się lodowca w zamkniętej przez morenę czołową dolinie może powstać jezioro polodowcowe (Morskie Oko) Pojedyncze obtoczone głazy i bloki powstałe po stopnieniu lodowca nazywa się głazami narzutowymi lub eratykami. Są to charakterystyczne pozostałości polodowcowe na Niżu Polskim pochodzące ze Skandynawii (granity, porfiry, piaskowce arkozowe). U krawędzi lodowców powstają często jeziora zastoiskowe (powstanie Bałtyku).
Do zastoisk znoszony był materiał wymywany z cofającego się lodowca i usypywany jako podwodne delty. Dalej od brzegu tworzyły się w zastoiskach iły wstęgowe, tzw. warstwy składające się z licznych warstewek, na przemian jaśniejszych i ciemniejszych kilkumilimetrowych miąższości.
Działalności lodowców towarzyszy silna działalność wód pochodzących z ich topnienia. Usypują one na przedpolu lodowców stożki napływowe złożone z piasków i żwirów, tzw. sandry, są to utwory fluwioglacjalne. Inną formą akumulacji wód podlodowcowych są płaskie wały wzdłuż moreny dennej złożone z piasków i żwirów czyli tzw. ozy.
• Akumulacja rzeczna jest osadzaniem materiałów okruchowych wleczonych przez rzekę lub będących w zawiesinie. Utwory osadzone przez rzekę na dnie koryta lub na jego obrzeżach nazywa się aluwiami lub napływami. W korycie rzecznym gromadzi się zazwyczaj gruboziarnisty materiał, tworząc rumowisko rzeczne (kamieniec). Materiał ten przy większym stanie wód przenoszony jest i składany w innym miejscu przy czym w czasie transportu podlega kruszeniu i abrazji, wskutek czego okruchy stają się obtoczone i zaokrąglone dając otoczaki. Stopień obtoczenia okruchów zależy od ich twardości, odporności, rozmiarów fragmentów skalnych i ilości transportowanego materiału i długości drogi transportu. Jeżeli do głównej rzeki wpada boczna rzeka o większym spadku to u jej wyjścia gromadzi się materiał wachlarzowato rozpostarty (stożek napływowy) Gdy rzeka uchodzi do jakiegoś zbiornika wodnego (jeziora lub morza) naniesione przez nią materiały zostają złożone w postaci delty.
10. erozja morska
• Erozja morska Ruch wody morskiej spowodowany przez wiatr, czyli falowanie i słońca prowadzi do zniszczenia dna i brzegów. Działanie erozyjne falowania powoduje osuwanie się brzegu i powstanie klifu. Brzegi zbudowane z iłu piasku czy żwiru są łatwo rozmywane przez fale. Równocześnie powstaje duża ilość wyerodowanego materiału, którego część jest transportowana w głąb morza lecz znaczna cześć zostaje jako wał brzegowy, tworząc zabezpieczenie przed dalsza erozją. W skutek czego erozja morska w pewnej odległości od brzegu zatrzymuje się powodując powstanie erozyjnego tarasu morskiego.
• Akumulacja jeziorna odbywa się w basenach wodnych śródlądowych, które mogą być pochodzenia tektonicznego, reliktowe, polodowcowe, wulkaniczne. W obszarach o intensywnej działalności rzek zostają często stosunkowo szybko zasypane. Przy ujściach rzek tworzą się osady deltowe. Dalej od brzegów osiadają się utwory zawiesinowe, które wzbogacone w substancję organiczną tworzą ciemne muły jeziorne, zwane sapropelami. Jeśli materiał organiczny pochodzi z planktonu roślinnego (drobnych glonów) nazywany jest gytią. Znoszony przez rzeki węglan wapnia w roztworach wodnych wytrącany jest w jeziorach jako kreda jeziorna. Z nagromadzonych krzemionkowych skorupek okrzemek tworzy się ziemia okrzemkowa. Resztki węglanów i tlenki żelaza z domieszką związków tworzą rude darniową.
• Akumulacja bagienna rozwija się w obszarach bagnisk i w małych jeziorach które z biegiem czasu zostaną zasypane i porośnięte roślinnością W wyniku obumierania roślin powstają torfy. Torf zawiera dużo wilgoci. Wielkie nagromadzenie bujnej roślinności w minionych okresach geologicznych spowodowało powstanie pokładów węgla brunatnego i kamiennego. Sedymentacja morska wykazuje duże zróżnicowanie w zależności od obszaru tworzenia się osadów, przede wszystkim odległości od brzegów i głębokości morza. Osady terygeniczne (okruchowe) powstają na skutek opadania klastycznych cząstek mineralnych przyniesionych z lądu przez wiatr i rzeki. Osady biochemiczne (organogeniczne) powstają z gromadzenia się na dnie resztek życia organicznego bądź w wyniku procesów biolog. organizmów morskich. Osady chemiczne (nieorganiczne) powstają w drodze czysto chemicznych procesów m.in. wytrącania z roztworów i reakcji chemicznych zachodzących między różnymi związkami. W zależności od głębokości i odległości od brzegu wyróżnia się 4 strefy tworzenia się osadów morskich:
strefa litoralna jest pasem wybrzeża zamykającym się między linią przypływu i odpływu do głębokości 40-60 m. Cechuje ja płytkość i ruchliwość wody oraz duże naświetlenie słoneczne. W strefie tej w zależności od aktywności erozyjnej falowania i prądów mogą się tworzyć różne formy akumulacyjne (wały nadbrzeżne morskie, piaski plażowe, rożki plażowe) Ruch piasku i żwiru wzdłuż brzegu może być bardzo intensywny i przybiera nieraz ogromne rozmiary tworząc mielizny przybrzeżne, mierzeje i bariery.
Strefa nerytyczna obejmuje obszar szelfu do głębokości ok. 230 m. sięgający na odległość od kilku do kilkudziesięciu kilometrów od brzegu lądu. Dno morza szelfowego jest nierówne ma liczne garby, zagłębienia i rynny. Na szelfie gromadzą się osady pochodzące z lądu oraz z organizmów żyjących tu obficie. Strefę tą cechuje brak roślinności dennej i słabsze naświetlenie oraz słabe ruchy wody.
Strefa hemipelagiczna (batialna) obejmuje stok kontynentalny do głębokości 2000- 3000 m. Cechuje ją brak światła, które dociera tylko do głębokości 350 m. Ubogie życie zwierzęce i spokojne wody. Osady tej strefy to: muły (niebieskie, szare, czarne, czerwone), muły wapienne i piaski glaukonitowe.
Strefa abyssalna obejmuje głębie oceaniczne sięgające od kilku do kilkunastu tysięcy metrów. Wpływ lądu jest tu minimalny, życie organiczne ubogie. Na dno spada obficie obumarły plankton. Osady to: czerwony ił głębinowy, muły okrzemkowe a także niekiedy głębokomorskie utwory piaszczyste.
• Diageneza jest końcowym etapem powstawania skal osadowych. Jest to ogół procesów prowadzących do przeobrażenia się luźnego, miękkiego osadu z zwięzłą skałę. Do najważniejszych procesów należą: 1) twardnienie koloidów, kompakcja, rekrystalizacja i cementacja. W procesach tych można wyróżnić 3 stadia: odwodnienie, odsolenie i zlepienie osadu. Twardnienie koloidu polega na oddaniu wody, której skoagulowany koloid zawiera b. dużo. Miękki osad złożony z koloidalnego mułu krzemionkowego lub substancji iłowych, zawierający początkowo do 80% wody przechodzi po oddaniu wody w utwór twardy w wyniku wyciskania jej pod wpływem ciśnienia utworów nadkładu lub ulegając przekrystalizowaniu na skutek starzenia się koloidów. Kompakcja polega na zbliżaniu się do siebie ziaren mineralnych pod wpływem ciężaru gromadzących się osadów, dzięki czemu objętość osadów maleje. Zmienia się porowatość, gęstość pozorna i inne właściwości. Przy kompakcji zachodzi zmiana ułożenia ziaren w osadzie. Ziarna w o pokroju tabliczkowym i blaszkowym, właściwym m.in. dla min. iłowych, pod naciskiem układają się do siebie równolegle. W ten sposób iły, muły, margle ulegają złupkowaniu. Rekrystalizacja zachodzi najczęściej w osadach wapiennych i krzemionkowych. Strącanie się rozpuszczonych związków węglanu wapnia lub krzemionki powoduje zlepianie ziaren ze sobą. Procesy te prowadza do wzrostu ziarnistości skały. Cementacja jest efektem twardnienia koloidów kompakcji i rekrystalizacji. Spoiwem jest węglan wapnia (kalcyt), dolomit, krzemionka, gips, związki żelaza, fosforan wapnia i substancje ilaste. Wymienione typy spoiw występują często we wzajemnych ze sobą kombinacjach jako spoiwo mieszane (np. krzemionkowo wapienne)
Skały osadowe w zależności od sposobu powstania oraz czynników które uczestniczą w ich tworzeniu dzielimy na: okruchowe, pochodzenia organicznego i poch. chemicznego. Okruchowe powstają w wyniku nagromadzenia składników mineralnych pochodzących ze zniszczenia skał poprzednio istniejących. Gromadzą się głównie w środowisku wodnym. Występują w postaci luźnej lub spojone tzw. lepiszczem które łączy ziarna. Lepiszcze może być żelaziste, krzemionkowe, ilaste, wapienne.
Skały pochodzenia organicznego powstają z organizmów zwierzęcych i roślinnych które po obumarciu ulęgają różnym przemianom. Do najbardziej rozpowszechnionych należą wapienie, świat organiczny zamieszkujący wody morskie posiada wapienne szkielety, które po śmierci zwierząt opadają na dno tworząc osady (kreda, wapienie koralowe, muszlowe, numulitowe). Skały osad.org. pochodzenia roślinnego powstają przeważnie na lądzie i stanowią produkt uwęglania substancji roślinnych bez dostępu tlenu. Najbardziej powszechny węgiel (torf, węgiel brunatny, węgiel kamienny, antracyt, ropa naftowa, gaz ziemny)
Skały osadowe pochodzenia chemicznego tworzą się z rozpuszczonych minerałów które zostały wypłukane przez wody powierzchniowe i podziemne, a następnie znoszone do mórz czy jezior wytracają się z roztworów i osadzają na dnie. Do najważniejszych należą: sól potasowa i kamienna, gips, anhydryt. Proces osadzania tych skał nie jest jednolity. W pierwszej kolejności osądzają się trudno rozpuszczalne gipsy i anhydryt, a następnie te które łatwo rozpuszczają się w wodzie - sól potasowa i kamienna.
11. Osiadanie zapadowe gruntów
Ruch mas powierzchniowych może odbywać się również pionowo i polegać głównie na obniżaniu się powierzchni na skutek grawitacyjnego przemieszczenia się cząstek gruntów w warunkach zmniejszonej spójności i tarcia wewn. Grunty te początkowo stabilne w stanie powietrzno-suchym, po nasyceniu wodą tracą swoją stabilność, gdyż zmniejsza się ich spójność i tarcie wewn. Szczególną podatność na osiadanie zapadowe wykazują lessy. Z tego powodu lessy nie są dobrym podłożem budowlanym, zwłaszcza dla większych obiektów. Jeśli jednak zachodzi potrzeba posadowienia większej budowli na lessach, to wymagane jest wówczas zabezpieczenie podłoża przed wpływami wód opadowych, gruntowych i przemysłowych.
• Spełzywanie jest to bardzo powolny, ale stały ruch rozluźnionych utworów zboczowych , sięgający płytko, bez powierzchni odbicia od podłoża. Procesowi spełzywania ulegają: - zwietrzeliny lub utwory luźne, gdy są przesiąknięte wodą; - utwory o dużej spójności a małym tarciu wewn. (utwory ilaste).
• Spływy stanowią osobną grupę ruchu mas przypowierzchniowych , gdy przesycone wodą luźne utwory powodują tworzenie się spływów błotnych, co może następować nawet przy kilkustopniowym nachyleniu zbocza.
• Staczanie rozdrobnionych fragmentów skalnych, głazików oraz okruchów frakcji kamienistej i żwirowej z powierzchni stromego zbocza (nachylenie 30-400), jak również osypywanie się żwirów i piasków prowadzą do powstania usypisk, piargów, maliniaków.
• Usypiska powstają na stromych zboczach o intensywnym wietrzeniu fizycznym, zwłaszcza w górach, gdzie produkty wietrzenia osypują się i staczają z różną intensywnością, tworząc u podnóża stożki usypiskowe, pozostające niekiedy nadal w ruchu, ale znacznie spowolnionym
• Obrywy są spowodowane gwałtownymi ruchami mas wzdłuż płaszczyzny ścinania lub zgodnie z rysami strukturalnymi zbocza np. płaszczyznami warstwowania ciosu, spękań. Powstają w wysokich górach lub na wysokich i stromych zboczach.
• Osuwiska powstają gdy grawitacyjne przemieszczenia mas gruntów tworzących zbocze odbywa się przez rozwinięcie płaszczyzny ścięcia i poślizgu. Osuwiska w zależności od rozmiarów i charakteru mogą zagrażać torom kolejowym, niszczyć pola uprawne, większe osiedla lub zatamować bieg rzeki.
12. DENUdacja
Denudacja jest odsłanianiem na szeroką skalę powierzchniowej części skorupy ziemskiej. Rezultatem denudacji jest niszczenie wzniosłości na powierzchni ziemi i zasypywanie zagłębień rozluźnionymi produktami wietrzenia, co dokonuje się poprzez działalność erozyjną i transportową wiatru, lodowców oraz płynących wód rzek (jezior i mórz). Denudacja jest sumarycznym procesem wietrzenia, erozji, powierzchniowych ruchów masowych i akumulacji.
13. POWIERZCHNIA ZIEMI
W podziale powierzchni Ziemi wyróżnia się obszary lądów i obszary mórz. Skrajne wzniesienia nie są usytuowane w centrum kontynentów i oceanów, lecz raczej w pobliżu ich obrzeży. Uderzającą ilustracją tego faktu są Kordyliery na obszarze obu Ameryk. Łańcuch alpejsko-himalajski jest w mniejszym stopniu marginalny w stosunku do kontynentów, ale nie jest również usytuowany centralnie. Najgłębsze części oceanów przybierają formę wydłużonych rowów. Koncentrują się one w północno-zachodnim Pacyfiku, w pobliżu łukowatego łańcucha wysp na morzach Karaibskim i Szkockim. Wydłużone wyniosłości dna morskiego, znane jako wyniesienia lub grzbiety śródoceaniczne są zwykle spotykane w dużej odległości od lądów. Doskonałym tego przykładem jest grzbiet Środkowoatlantycki, który przebiega niemal dokładnie przez środek Oceanu Atlantyckiego. Podobne grzbiety występują między Antarktydą a Ameryką Środkową, natomiast Ocean Indyjski przepoławiają grzbiety Środkowo indyjski i Zachodnioindyjski. Te topograficzne wyniosłości na dnie morskim łączą się na południu poprzez ciąg wzniesień z Grzbietem Środkowoatlantyckim.
14. geologiczno-inżynierskie zjawiska wywoływane występowaniem wody i lodu w podłożu budowlanym
• Sufozja. Sufozyjne działanie wody w gruncie polega na wymywaniu jego drobniejszych cząstek lub ziaren szkieletu mineralnego pod wpływem przepływającej przez ten grunt wody. Oddziaływanie sufozyjne wody podziemnej na grunt może być mechaniczne lub chemiczne, względnie łączne: mechaniczne i chemiczne.
Sufozja mechaniczna polega na przemieszczaniu się drobniejszych cząstek lub ziaren szkieletu mineralnego przez pory na skutek ruchu wody podziemnej
Sufozja chemiczna spowodowana jest rozpuszczającym działaniem przepływającej wody gruntu (kalcyt, chlorki, gips)
Sufozja chemiczno-mechaniczna zachodzi wtedy, gdy woda podziemna oddziałuje zarówno chemicznie jak i mechanicznie
• Kolmatacja jest przeciwieństwem do sufozji. Polega na zagęszczaniu gruntów przez osadzanie się w porach gruntu drobnych cząstek lub ziaren mineralnych, na skutek zmniejszenia się spadku hydraulicznego lub związanej z nim mniejszej prędkości przepływu wody podziemnej.
• Upłynnianie gruntu. Gdy po stanie sufozyjnym gruntu, tj. wymyciu cząstek i ziaren , nadal wzrasta spadek hydrauliczny, może wówczas nastąpić dalsze wymywanie ziaren szkieletu gruntowego i upłynnianie tego gruntu. Upłynnienie gruntu w pełni nasyconego wodą może nastąpić również pod wpływem obciążeń dynamicznych (np. wstrząsów, wibracji) gdy zmniejsza się opór bezwładności cząstek gruntu i gdy podlegają one wzajemnemu przemieszczaniu.
• Kurzawki. Jeśli w określonych warunkach nasycone wodą grunty , podatne na upłynnienie, w całej swej masie będą zachowywać się jak ciecze, wówczas nazywa się je kurzawkami i w praktyce najbardziej podatne na upłynnienie kurzawkowe są piaski drobnoziarniste i pylaste. Przejście gruntu kurzawkowego w stan upłynnienia stanowi zagrożenie w pracach fundamentowych. Może także spowodować deformację terenów wokół wykopów fundamentowych, a także uszkodzenie samego obiektu budowlanego.
• Przemarzanie gruntów. Zmiany strukturalne i teksturalne szkieletu gruntowego wywołane zamarzaniem i odmarzaniem (stała faza wody) w przypowierzchniowej strefie w naszych warunkach klimatycznych powodują odkształcenie gruntów, które mogą być szkodliwe dla fundamentów i wznoszonych na nich konstrukcji budowlanych. Fundamenty budynków powinny więc być posadowione poniżej strefy przemarzania, która w naszej strefie klimatycznej sięga od 0,8 - 1,4 m. Zamarzająca w okresie zimowym w strefie przypowierzchniowej gruntów woda powoduje zmiany strukturalne i teksturalne, które ujawniają się w zmianie własności wytrzymałościowych. W wyniku topnienia lodu na wiosnę powstają przełomy. Następuje to na skutek niejedno czesnego tajania soczew i warstewek lodowych oraz lodu w porach gruntu i nierównomiernego osiadania powierzchni gruntu.
• Zjawiska krasowe. Ługowanie przez wody łatwo rozpuszczalnych skał powoduje ich krasowienie polegające na powstawaniu próżni krasowych często znacznych rozmiarów. Na szerszą skalę próżnie krasowe rozwijają się w wapieniach, które często tworzą wielkie i rozległe masywy skalne. Powstające w wyniku procesu krasowienia różnorodne morfologiczne formy jak: leje krasowe, organy krasowe, kanały, ponory, jaskinie, pieczary, szczeliny, fugi międzywarstwowe.
15. charakterystyka gruntów w polsce
• Grunty skaliste występują głównie w obszarach górskich: Sudetach, na Przedgórzu Sudeckim, Wyż. Śląskiej i Krak-Częst., G. Świętokrzyskich, na Wyż. Lubelskiej, w Karpatach. W tych obszarach występują na powierzchni lub pod warstwą zwietrzeliny. Na ogół stanowią dobre podłoże budowlane, choć masywy skalne poszczególnych regionów wykazują duże zróżnicowanie własności geologiczno-inżynierskich w związku z budową geologiczną i wykształceniem oraz stopniem zaangażowania niszczących procesów geologicznych. Poważniejszymi problemami geol.-inż. są deformacje tektoniczne (fałdy, uskoki i spękania tworzące niekiedy gęstą sieć wokół dyslokacji tektonicznych, zjawiska krasowe w skałach wapiennych i gipsowych osuwiska strukturalne, szczególnie częste w sfałdowanych utworach fliszu Karpackiego, spełzywanie zboczy, obrywy i usypiska, suffozja, podatność niektórych skał marglistych i łupków ilastych na pęcznienie).
• Grunty nieskaliste mineralne to grunty powstałe z wietrzenia, erozji i denudacji skał pierwotnych (magmowych, osadowych i metamorficznych) oraz współczesnych powierzchniowych procesów geodynamicznych i akumulacji ich produktów w środowisku lądowym lub morskim. Zalicz się do nich: zwietrzelinę, rumoszę, koluwia, utwory niespoiste pochodzenia eolicznego, rzecznego, lodowcowego, jeziornego i morskiego; utwory spoiste jak: iły trzecio-czwartorzędowe, lessy i gliny lessopodobne, zwałowe, zwietrzelinowe występujące w różnych miejscach w Polsce.
Zwietrzelina to grunty tworzące się w miejscu wietrzenia. Rodzaj zależy od skały macierzystej (granitowa, wapienna), własności mechaniczne i wytrzymałościowe od dynamiki strefy wietrzenia. Wytrzymałość na ściskanie i ścinanie w strefie bloków jest dużo mniejsza niż masywu skalnego, w strefie gruzu. Płaszcz zwietrzelinowy występuje w obszarach górzystych i charakteryzują go związki z budową geologiczną danego obszaru.
Zwietrzelina gliniasta występuje w strefie pyłów i iłów pokrywy zwietrzelinowej, ma małą wytrzymałość na ściskanie i ścinanie, ma własności fizyczne: ściśliwość, spójność, plastyczność i zdolność do pęcznienia.
Rumosz jest głównie ostrokrawędzistym gruzem skalnym przemieszczonym po zboczu z wyższych partii w wyniku spadania i staczania się okruchów skalnych, głazów, które tworzą głazowiska, stożki nasypowe itp. Rumosz przemyty z domieszka frakcji iłowej to rumosz gliniasty.
Koluwia utwory przemieszczone z wyższych partii w wyniku działania siły ciężkości (powierzchniowych ruchów masowych). Są to głównie produkty spełzywań utworów zwietrzelinowych, osuwisk, obrywów i usypisk. Mają dużą różnorodność składu mineralnego.
• Grunty glacjalne związane ze wzgórzami moren czołowych, morenami dennymi.
Grunty glacjalnie sypkie - wykształcone w postaci gruboziarnistych utworów (głazy, żwiry, pospółki) albo jako bruk złożony z głazów między którymi przestrzenie wypełnione są głównie pospółką lub piaskiem gruboziarnistym.
Grunty glacjalnie spoiste - gliny zwałowe, które pozostawiły po sobie transgresję lądolodów, wkraczające czterokrotnie na obszar Polski. Ich zasięg wyznaczają granice poszczególnych zlodowaceń - lessy (właściwie utwory lessopodobne), występują w Polsce południowej, iły warstwowe - produkty zastoisk polodowcowych. Składają się z warstewek wzajemnie się przewarstwiających jasnych (dużo frakcji pyłowej: Si, węglanów) oraz ciemnych (z przewagą frakcji iłowej: min. ilaste, tlenki, wodorotlenki żelaza). W związku ze zróżnicowaniem litologicznym wykazują one zróżnicowane własności fizyczno-mechaniczne.
Grunty fluwioglacjalne - sypkie, związane z sandrami, ozami i kemami. Składają się z zespołów żwirowo-piaszczystych, pylastych.
Grunty morskie - sypkie holoceńskie piaski drobno, średnio, gruboziarniste, pylaste lub zawierające głazy oraz (ok. Szczecina) oligoceńskie piaski morskie starego podłoża i mioceńskie piaski morskie (na Roztoczu i w Zapadlisku przedkarpackim).
Spoiste grunty starszego podłoża: mioceńskie iły z zach. części Przedgórza Karpat (niebezpieczne grunty wysadzinowe, powodują przełamy na drogach i powstawanie osuwisk) oraz plioceńskie iły poznańskie cechują się duża zmienność litologiczna od iłów pylastych do glin piaszczystych, pyłów i piasków oraz zaburzenia glacitektoniczne.
16. wody podziemne i ich wpływ na podłoże budowlane
NIE MA17. góry świętokrzyskie
G. Świętokrzyskie to górotwór o skomplikowanej budowie geologicznej. Najstarszy trzon stanowią silnie zdiagenezowane osady najmłodszego Prekambru (kwarcyty i utwory mułowcowo-ilaste koło Staszowa). Utwory paleozoiczne G.Ś. są zróżnicowane regionalnie. Na płn. obszarze łysogórskim utwory głównie klastyczne, w południowym obszarze kieleckim przeważają wapienie i dolomity. W budowie geologicznej G.Ś. główną rolę odegrały ruchy górotwórcze kaledońskie, które spowodowały wypiętrzenie pasma Sandomirydów o budowie fałdowej, których dalsza przebudowa nastąpiła w fazie górotwórczej waryscyjskiej. Utwory mezozoiczne - wyst. na peryferiach właściwych pasm górskich, stanowiąc na północy obrzeżenie utworów paleozoicznych. Nie uległy silnemu sfałdowaniu, jedynie zostały kopulasto wypiętrzone podczas orogenezy alpejskiej, która dała ostateczną przebudowę tektoniczną G.Ś. (Spod pokrywy mezozoicznej odsłonięte zostało stare jądro silnie sfałdowanych utworów paleozoicznych). W trzeciorzędzie - obniżenie południowych peryferii G.Ś. i w dolinach wyżłobionych przez erozję osadziły się utwory miocenu (iły z wkładkami wapieni i margli). W czwartorzędzie na obszar G.Ś. wkraczał trzy razy lądolód, pozostawił osady morenowe, głównie gliniaste, w okresach międzylodowcowych - gromadziły się rzeczne osady aluwialne, które wraz z morenami wypełniają wyerodowane w trzeciorzędzie doliny. Podczas ostatniego zlodowacenia osadziły się lessy głównie we wsch. części Gór. Morfologia ma charakter rzeźby dojrzałej. Wzniesienia niewielkie Łysica (612 m.n.p.m) o kształcie odrębnych grzbietów wydłużonych z płn-zach na płd-wsch. Doliny są przeważnie szerokie, rzadko tylko głębiej wcięte. Rzeki przy słabej działalności erozyjnej często meandrują we własnych aluwiach.
Problemy geol.-inż. - jest wiele, bo jest skomplikowana budowa geolog. Głównie w związku ze zmiennością litologiczną i facjalną skał starszych i ich silnym zaangażowaniem tektonicznym (strome fałdy pocięte uskokami co również wpływa na rozwój intensywnego wietrzenia). Wynikające stąd zmiany fizyczne i wytrzymałościowe są niekorzystne dla budownictwa. Rozpowszechnienie gruntów ilastych które cechuje zmienność właściwości pod wpływem działania wody to ważny problem. Większość łatwo rozmaka w wodzie, przechodzi w stan plastyczny, płynny, niektóre pęcznieją. Kolejny problem to zmienność litologiczna skał starszych (profile z iłami, piaskiem i piaskowcami).Warunki te przy wykonaniu ziemnych robót budowlanych sprawiają że łatwo powstają osuwiska ze ścięcia lub wywołane sufozją. W Kieleckim problem zjawisk krasowych (w wapieniach dewonu i jury i w gipsach koło Niecki Nidziańskiej). W utworach paleozoicznych starszych występują niekiedy zjawiska spływów zboczowych mające charakter typowych osuwisk. Ruch masowy obejmuje głównie partie zwietrzałe łącznie z pokrywą czwartorzędową osadów lodowcowych. W rejonie Łysogórskim kwarcyty tworzące gołoborza mogą dać formy usypiskowe. W części płd-wsch G.Ś. gdzie jest gruba pokrywa lessowa z silnie rozwiniętą erozją współczesną problemy geol.-inż. to zjawiska zachodzące w lessach. Dogodne warunki budowlane występują w płn. i płn-wsch. części, gdzie występuje zwiększanie się pokrywy czwartorzędowej glin zwałowych, piasków i żwirów fluwioglacjalnych
18. Wyżyna lubelska
Wyżyna Lubelska stanowi odrębną jednostkę geologiczną wschodniej Polski, graniczącą od zachodu z Górami Świętokrzyskimi. Budowa geologiczna Wyżyny Lubelskiej jest synklinalna i nieskomplikowana do głębokości
przynajmniej 1000-1500 m. W geologii używa się też dla tego regionu nazwy niecka lubelska lub synklinorium lubelskie. Synklinorium to jest częścią wielkiej depresji (obniżenia) tektonicznej duńsko-mazowiecko-lubelskiej o przebiegu NW - SE. Ta jednostka tektoniczna zwana jest też synkliną brzeżną, ponieważ obrzeża ona od
południowego zachodu płytę krystaliczną wschodnioeuropejską. Nieckę lubelską wypełniają utwory młodszego mezozoiku - jury i kredy, leżące niezgodnie na pofałdowanym i zerodowanym starszym podłożu.
-Obszar Wyżyny Lubelskiej w erce paleozoicznej wyglądał odmiennie niż dzisiaj. W karbonie była to bagnista nizina z bujną roślinnością, do której rzeki znosiły piaski i muły. Powstałe z nich piaskowce i mułowce z
wkładkami i podkładami węgla kamiennego dały po· kątek Lubelskiemu Zagłębiu Węglowemu. Pod koniec karbonu i w permie oraz w pierwszej połowie ery mezozoicznej cały teren był lądem, na którym nie gromadziły się żadne osady. W jurze zmieniło się ukształtowanie terenu w związku z powstaniem rozległej depresji - niecki
lubelskiej i od zachodu wkroczyło na ten obszar morze środkowojurajskie. W kredzie dolnej znów cały teren uległ wynurzeniu. Ponownie całą Wyżynę Lubelską pokryło morze górnokredowe na czas dłuższy i ozostawiło
osady do 1000 m miąższości w postaci opoki, margli i gezy. Utwory te występują na całej wyżynie bezpośrednio na powierzchni lub pod pokrywą kenozoiczną. W południowo-zachodniej części, na Roztoczu, występują osady trzeciorzędowe: wapienie, piaskowce, piaski i iły. W czwartorzędzie wyżyna była pokryta
przez lądolód zlodowacenia południowopolskiego, po którym pozostały gliny zwałowe i nieliczne moreny. Pod koniec czwartorzędu, gdy lądolód tworzył na północy Polski potężny wał moren pojezierza, tu gromadziły się lessy wywiewane sprzed czoła lądolodu.
-W morfologii główne cechy rzeźby terenu wiążą się z obecnością pokrywy lessowej. W lessach rozwinęła się silnie erozja, która spowodowała rozczłonkowanie poszczególnych płatów lessowych, co wytworzyło system parowów i jarów. W miejscach, gdzie nie ma lessów, spotyka się garby, ciągnące się na przestrzeni wielu kilometrów, zbudowane z opoki kredowej. Sieć rzeczna jest stosunkowo słabo rozwinięta. Największą rzeką jest Wieprz z dopływami. Dolina Wieprza jest szeroka, o wysokich krawędziach, na których bardzo często
występują pokrywy lessowe.
Problemy geologiczno-inżynierskie wiążą się z występowaniem grubej, szeroko rozprzestrzenionej pokrywy lessowej. Grubość lessów dochodzi do 30 m. W wielu miejscach na Roztoczu czy w okolicy Kazimierza Dolnego erozja lessów wyrządza duże szkody w gospodarce rolnej. Często też spotyka się budynki
zagrożone cofaniem się krawędzi wysoczyzny lessowej.
Lessy występują w pięciu poziomach stratygraficznych, z których cztery związane są z cyklami glacjalnymi (zlodowaceniami), a piąty z cyklem polodowcowym. Lessy te cechuje bardzo duża zmienność litologiczna.
Badania własności fizyko-mechanicznych Wyżyny Lubelskiej wskazują, że własności te zmieniają się w szerokim zakresie. Wyróżnia się następujące rodzaje gruntów lessowych Lubelszczyzny: pył, glina pylasta, glina pylasta zwięzła, pył piaszczysty, piasek pylasty, piasek gliniasty i glina, przy czym less eoliczny
reprezentowany jest najczęściej przez pył. Z badań wynika też, że lessy facji aluwialnej (przemyte), tzw.
gliny lessopodobne, wykazują struktury trwałe, pozostałe natomiast są typami nietrwałymi.
Problemem geologiczno-inżynierskim na Wyżynie Lubelskiej są również grunty skaliste: margle kredowe i opoki, przeważnie bardzo silnie spękane, które stanowią dobre drogi przepływu wód. Ponadto margle kredowe podatne na działanie wody szybko lasują się i rozpadają. Powoduje to, iż zbocza zbudowane z margli znajdują się stale w stanie pełznięcia i nie zapewniają stateczności.
19. DOKUMENTACJA GEOLOGICZNO INŻYNIERSKA
Dokumentacja geologiczno-inżynierska jest końcowym etapem badań geol.-inż. dla potrzeb budownictwa. Szczegółowe badania geol.-inż. wykonuje się pod każdy większy obiekt budowlany. Badania te składają się z dwóch etapów:
• dla projektu wstępnego (szczegółowa analiza obiektu budowlanego na podstawie przeprowadzonych badań ogólnych)
• dla projektu technicznego (ustala się warunki gruntowe obiektu już zlokalizowanego na podstawie badań geol.-inż.
Końcowym etapem tych prac jest dokumentacja geologiczno-inżynierska, która obejmuje:
Część opisową, w której przedstawia się:
położenie i morfologię terenu
budowę geologiczną i stosunki wodne
własności fizyczno-mechaniczne podłoża gruntowego
własności chemiczne wody gruntowej, jej agresywność w stosunku do betonu
określenie głębokości i sposobu posadowienia obiektu
dopuszczalne naprężenia na grunt
wnioski i zalecenia dla projektanta budowli oraz wykonawcy
(Końcowe punkty tej części dokumentacji wchodzą w zakres geotechniki)
Część graficzna, która zawiera:
plan sytuacyjno-wysokościowy terenu przeznaczonego do zabudowy z usytuowaniem otworów wiertniczych, badawczych oraz podaniem parametrów wysokościowych, obrysów projektowanych i istniejących budowli oraz innych istotnych szczegółów zaobserwowanych w czasie wykonywania badań terenowych
zestawienie profili otworów wiertniczych z opisami pobranych próbek
przekroje geologiczno-inżynierskie
wykres sondowań
wyniki badań laboratoryjnych gruntów
20. karpaty i przedgorze karpackie
Są regionem górskim na płd. Polski związanym z orogenezą alpejską. Ze względu na budowę geologiczną dzielimy je:
Karpaty wewnętrzne. stanowiące 2 izolowane bloki (masywy);
zachodnie Karpaty Centralne tzw. blok Słowacki (z Tatrami i Niecką Podhala) oraz południowym wschodzie masyw Transylwański oddzielony od bloku Słowackiego Niziną Węgierską
Karpaty zewnętrzne stanowiące nieprzerwaną strefę fałdową ciągnącą się łukiem na przestrzeni 1300 km od Wiednia przez Czechy, Słowację, Polskę, Rumunię aż do doliny Dunaju.
Tatry wchodzące w skład Karpat wewnętrznych zbudowane są ze zmetamorfizowanych skał paleozoicznych (gnejsów i łupków) oraz intruzji granitoidowych (granodioryty i tonality) stanowiących trzon krystaliczny oraz
serii osadowych, głównie triasu, jury i kredy (zlepieńców, piaskowców, wapieni i margli), serii wierchowej oraz trzeciorzędowych osadów wapienno-piaszczysto-ilastych serii reglowej i fliszu podhalańskiego wypełniającego Nieckę Podhala.
Od północy obszar Podhala zamyka Pieniński Pas Skałkowy szerokości kilku kilometrów, ciągnący się na przestrzeni blisko 600 km od Wiednia i Małych Karpat aż po Marmarosę na wschodzie.
W polskiej części Pasa Skałkowego występują osady jurajskie serii czorsztyńskiej i pienińskiej (wapienie plamiste i gruzłowe oraz ciemne łupki, przechodzące w utwory facji fliszowej) oraz utwory kredowe (wapienie z rogowcami, margle i ciemne łupki ilaste).
Karpaty fliszowe zewnętrzne, zbudowane niemal wyłącznie z fliszu, stanowią pasmo sfałdowane w trzeciorzędzie. Flisz karpacki jest wieku kredowego (kreda górna) i paleogeńskiego (starszy trzeciorzęd). Utwory fliszowe stanowią naprzemianległe piaskowce i łupki z przełożeniami zlepieńców, margli i wapieni. Osady fliszowe akumulowane w geosynklinie karpackiej pochodziły z erodowanych brzegów tego basenu oraz
istniejących wśród morza fliszowego wysp. Po osadzeniu się ostatnich ogniw fliszu osady te (jeszcze dość
plastyczne) zostały intensywnie sfałdowane w trzeciorzędzie, wskutek czego powstały regularne fałdy i złuskowania oraz nasunięcia (płaszczowiny). Między innymi nasunięcie północnego brzegu Karpat na utwory miocenu ma co najmniej 12-15 km, a płaszczowiny magurskiej na jej przedpole - 20-40 km.
W strefach intensywnych nasunięć występują liczne deformacje o charakterze nieciągłym, tj. uskoki.
Linia nasunięcia karpackiego stanowi północną granicę Karpat. Na polskim odcinku granica tego nasunięcia biegnie od Cieszyna na północny wschód przez Kęty, Zator, okolice Wieliczki, Bochnię, Tarnów (za. Tarnowem tworzy niewielką zatokę w rejonie Dębicy), potem wygina się ku południowi (tworząc następną
zatokę, która omija Rzeszów), dochodząc do Przemyśla i dalej do granicy z Ukrainą.
• Na przedpolu nasuwających się od południa płaszczowin i fałdów karpackich uformowało się rozległe zapadlisko w postaci przedgórskiego obniżenia (rowu) tektonicznego, które nosi nazwę Zapadliska przedkarpackiego. Rozciąga się ono od linii nasunięcia karpackiego wzdłuż doliny Wisły i Sanu
do krawędzi Roztocza. Na całym swym obszarze obniżenie wypełnione jest mioceńskimi osadami ilasto-mułkowymi, dochodzącymi nawet do 4000 m miąższości na wschodzie. Strefa północna zapadliska jest bardzo urozmaicona, wcina się w górzyste obszary sąsiednich regionów (Gór Świętokrzyskich i Wyżyny\ Śląsko-Krakowskiej).
Utwory mioceńskie na powierzchni występują tylko lokalnie. Całe Przedgórze Karpat pokryte jest w większości osadami czwartorzędowymi pochodzenia lodowcowego (gliny zwałowe, piaski, żwiry rzeczno-lodowcowe, lokalnie żwirowiska kamieniste moren czołowych i pokrywy lessowe).
Osady czwartorzędowe w Karpatach występują w dolinach rzecznych jako aluwia dolinne, tarasy lub pokrywy wysokiego zasypania oraz gliny zwietrzelinowe.
W morfologii Karpat wyróżniają się cechy rzeźby młodej, a częściowo dojrzałej. Rzeźbę młodą mają Tatry i Pieniny, tworzące wysokie szczyty o stromych, często niedostępnych zboczach. W części fliszowej przeważa rzeźba częściowo dojrzała. Grzbiety są wydłużone, o spadku zboczy przekraczającym 25%. Doliny często są wysokie, o wysokich brzegach, szczególnie na odcinkach przełomowych. Nierzadko są one rozwinięte na liniach dyslokacji (uskoków), biegnąc często poprzecznie do rozciągłości warstw.
Rzeki karpackie, które płyną przy dużym spadku po twardym skalnym podłożu wcinają się weń ostro, dając stadium młodociane i kształt doliny w przekroju poprzecznym ma kształt litery V (dolina V-kształtna).
Po zaprzestaniu intensywnej działalności erozyjnej nastąpiło zasypanie rzek utworami aluwialnymi, a dalszy rozwój erozji bocznej doprowadził do rozszerzenia dolin i meandrowania rzek.
W plejstocenie lądolód, który dotarł z północy do podnóża Karpat, zatamował odpływ rzek karpackich, w ten sposób ich podstawa erozji została podwyższona i agradujące rzeki zasypały wysoko swe doliny (np. Dunajec
do wysokości 90 m). Po stopieniu się lądolodu podstawa erozyjna rzek karpackich obniżyła się i zasypane doliny zostały rozcięte, tworząc terasę wysoką. Powtórne nadejście lądolodu, który tym razem dotarł do Środkowej Polski i podniesienie podstawy erozji dało nową akumulację i wytworzenie terasy II. Następne zlodowacenie i cofnięcie lodowca utworzyło terasę III. Równocześnie w czwartorzędzie podlegały wietrzeniu grzbiety i zbocza gór, dając materiał zwietrzelinowy. Pokrywy zwietrzelinowe w Karpatach osiągają niekiedy miąższość kilkunastu metrów. Powstałe gliny zwietrzelinowe bezwapienne o zmiennej zawartości żelaza, bogate w pelit kwarcowy są często podobne do lessowych. U wylotu bocznych dolin utworzyły się stożki napływowe. Od nich odróżnić należy stożki usypiskowe, występujące w górnych obszarach dolin,
powstałe skutkiem grawitacyjnego zsypywania się zwietrzelinowego rumoszu. Procesy osuwiskowe natomiast doprowadziły do powstania nagromadzeń materiału koluwialnego.
Przedgórze Karpat w części wschodniej stanowi obszar dość płaski (spadki terenu dochodzą do 3%), poprzecinany szerokimi dolinami Wisły, Raby, Dunajca i Sanu, które złożyły tu duże ilości materiału piaszczysto-żwirowego wyniesionego z Karpat. U ujścia dolin karpackich występują często piedmontowe
stożki napływowe.
W części zachodniej obszaru przedkarpackiego na ukształtowanie dzisiejszej rzeźby powierzchni terenu miały wpływ w sposób wybitny struktury trzeciorzędowej tektoniki uskokowej. Zrębowe wzgórza wapieni jurajskich i
rozdzielające je obniżenie rowów tektonicznych, wypełnionych utworami mioceńskimi, są charakterystyczne dla rzeźby obszaru krakowskiego. Po ustąpieniu morza mioceńskiego w pliocenie na przedgórzu Karpat nastąpił okres denudacji, który doprowadził do powstania rzeźby zbliżonej w ogólnych zarysach do stanu współczesnego. Lądolód, który w czwartorzędzie wkroczył w ten obszar tylko jeden raz pozostawił duże ilości materiału skalnego w postaci glin morenowych, piasków i żwirów fluwioglacjalnych, tworzących w licznych miejscach charakterystyczne formy utworów polodowcowych. Związane ze zlodowaceniem plejstoceńskim pokrywy lessowe tworzą w wielu miejscach niewielkie wzgórza.
Problemy geol.-inż. na obszarze Karpat i Przedgórza Karpat są zróżnicowane w związku z odmienną budową geologiczną i różnorodnym wykształceniem utworów powierzchniowych. W Karpatach wewnętrznych
różnorodność problemów geol.-inż. zaznacza się wyraźnie w poszczególnych jednostkach geologicznych.
Tatry jako Park Narodowy są pod szczególną ochroną i zagadnienia inżynierskie mają tu wyjątkowe znaczenie. Jakkolwiek utwory skalne stanowią zazwyczaj dobre podłoże budowlane, to jednak problemy wiążą się z
nachyleniem zboczy, spękaniem skał i zjawiskami krasowymi, obrywami i usypiskami skalnymi.
Niecka Podha1a wypełniona jest utworami fliszu podhalańskiego, w części centralnej prawie płasko zalegającymi, stanowiącymi na ogół dobre podłoże budowlane. Jednakże w obszarach przytatrzańskich oraz w strefie przypienińskiej silnie tektonicznie zaburzonej możliwe jest występowanie osuwisk (jak np. przy
linii kolejowej Szaflary - Zakopane) oraz obrywów.
Pieniński Pas Skałkowy stanowi obszar o złożonych problemach geol.-inż.. Składają się na to: duże zróżnicowanie litologiczne, zaangażowanie tektoniczne, procesy wietrzeniowe, urozmaicona młoda rzeźba i
niekorzystne warunki hydrogeologiczne wraz ze zjawiskami krasowienia w partiach wapiennych; wpływa to na zmienność własności mechanicznych i wytrzymałościowych podłoża budowlanego.
W Karpatach zewnętrznych, zbudowanych z pofałdowanych warstw f1iszu karpackiego, ze względu na ukształtowanie powierzchni, nachylenie zboczy, zaangażowanie tektoniczne i warunki hydrogeologiczne
szczególnym problemem geologiczno-inżynierskim są powierzchniowe ruchy masowe, jak: spełzywania, usypiska, a przede wszystkim procesy osuwiskowe.
Największe nasilenie zjawisk osuwiskowych występuje w strefach krawędzi dolinnych na stromych zboczach, zwłaszcza na wiosnę i w jesieni, gdy nasiąknięte wodą warstwy najłatwiej ulegają poślizgowi. Duże niebezpieczeństwo stanowią procesy osuwiskowe przy budowie dróg i innych tras komunikacyjnych. Wiele z
nich jest bardzo często niszczonych, w związku z tym w Karpatach należy unikać trasowania po zboczach. Szkodliwe mogą też być roboty ziemne, jak wykopy itp. Osuwiska zagrażają także wiejskim budynkom mieszkalnym.
Drugi problem geologiczno-inżynierski związany jest z budownictwem rozwijającym się w dolinach rzek i kotlinach śródgórskich na utworach terasowych, które cechuje duża zmienność własności fizycznych i mechanicznych oraz zawodnienie związane z ilasto-gliniastym charakterem utworów dolin karpackich.
Na Przedgórzu Karpackim warunki budowlane na ogół są korzystne. W obrębie krawędzi dolinnych mogą występować niewielkie osuwiska sufozyjne w miejscach płytkiego występowania wody gruntowej. Tereny płaskie i nisko położone ze względu na gliniasto-mułkowy charakter na ogół są silnie zawodnione, a własności gruntów zmienne. Może to stanowić miejscami przeszkodę dla ciężkiego budownictwa przemysłowego.
W okolicach Krakowa i w części zachodniej zapadliska karpackiego sporo niespodzianek geotechnicznych wynika ze zrębowej budowy wapiennych masywów skalnych oraz przejawów krasowienia. Innym zagadnieniem są mioceńskie iły łupkowe, często z wytrąceniami krystalicznego gipsu. Iły te, w których
podstawowym składnikiem jest montmorillonit oraz struktury mieszano-pakietowe wykazują wybitne własności pęczniejące, wysadzinowość i możliwość wyciskania ich spod budowli.
21. SUDETY I PRZEDGÓRZE SUDECKIE, wyż. sląsko-krakowska
W budowie biorą udział zmetamorfizowane utwory Prekambru oraz osady Paleozoiku, Mezozoiku i Kenozoiku. Są to góry stare na których swe piętno wywarła w okresie karbońskim orogeneza hercyńska. Powtarzające się procesy diastofizmu spowodowały intensywne deformacje tektoniczne w wyniku których Sudety popękały na wielkie bloki. Silne zaburzenia tektoniczne spowodowały metamorfizm wielu starszych skał. Powstały różnego rodzaju skały metamorficzne jak: gnejsy, łupki łuszczykowate, amfibolity, serpentynity, fylity. Kompleksy skał wapienno dolomitycznych przekształciły się w marmury. Związane z orogenezą waryscyjską intruzje magmowe dały liczne skały krystaliczne: granity Karkonoszy, Strzegomia, Strzelina, sjenity Kłodzko-Złotostockie, gabra Nowej Rudy, melafiry, porfiry, tufy. Piętro osadowe Sudetów reprezentują skały różnego wieku, i wykształcenia litologicznego (zlepieńce łupki, wapienie) wzniesienia są niewielkie do 700 m.n.p.m. zbocza długie łagodne a doliny na ogół szerokie. Kotliny wypełnione są do 60m miąższości osadami 4-rzedowymi: lodowcowymi (gliny zwałowe, iły wstępowe, piaski), rzecznymi (aluwia), eolicznymi (lessy). Problemy geologiczno inżynierskie wiążą się ze zjawiskami tektonicznymi. Gęsta sieć szczelin i spękań ułatwia procesy wietrzeniowe, zmniejsza wytrzymałość i szczelność skał stanowiąc dobre drogi przepływu wód podziemnych. W dolinach rzecznych mogą występować soczewki wody zawieszonej. Eksploatacja górnicza może powodować powstanie szkód górniczych (osiadań gruntów, uszkodzeń budynków). Sudety są ogromną bazą naturalnych mat budowlanych i surowców ceramicznych.
• Wyżyna Śląsko-Krakowska (Górnośląskie Zagłębie Węglowe, wyżyny od Krakowa przez Częstochowę do Wielunia) Najstarszymi utworami na powierzchni są utwory dewońskie (czarne dolomity, wapienie i margle) Utwory karbońskie to: karbon dolny jako wapień węglowy i górny jako warstwy wodonośne (piaskowce łupki ilaste z pokładami węgla) Utwory paleozoiczne związane są z występowaniem skał wylewnych: porfirów (Miękina, Zalas) melafirów i ich tufów (Filipowice) oraz diabazów (Niedźwiedzia Góra) Utwory mezozoiczne to triasowe piaskowce, dolomity kruszconośne i wapienie oraz utwory jurajskie (wapienie skaliste i płytkowe). Tektoniczne deformacje związane z fazą hercyńską doprowadziły do wytworzenia się struktur fałdowych, antyklin i płaskich niecek na Wyżynie Śląskiej. Ruchy górotwórcze alpejskie w trzeciorzędzie dotknęły Wyż Śląsko-Krakowską powodując powstanie rowów zapadliskowych i wielu innych uskoków które przecinają wapienie Jury Krak-Częst. Utwory trzeciorzędowe wypełniają rowy zapadliskowe oraz w niektórych miejscach przykrywają utwory triasu: (piaski, iły i gipsy). Pokrywę czwartorzędową stanowią osady zlodowacenia środkowopolskiego: gliny zwałowe, piaski, żwiry rzeczne i iły zastoiskowe. Najmłodsze utwory to piaski wydmowe i lessy.
Morfologicznie wyżynę tą cechuje rzeźba dojrzała z formami pagórkowatymi na wyż. Śląskiej zbudowanymi za skał starszych a utwory czwartorzędowe tworzą płaskie tereny. Na wyż. Krak-Częst rzeźba jest urozmaicona przez ostańce krasowe wapieni jurajskich. Siecz rzeczna na wyż. Śląskiej jest dość silnie rozwinięta słabiej na wyż. Krak-Częst gdzie teren jest odwadniany systemem krasowym. Problemy geologiczno-inżynierskie są związane ze zjawiskami krasowymi w Jurze Krak-Częst oraz ze skutkami eksploatacji górniczej. Podstawowym problemem są zjawiska związane z rozwojem krasu w wapieniach. W wyniku długotrwałych procesów krasowienia powstały jaskinie, korytarze, leje. Przy budowie na organach krasowych o dużej różnicy własności fizyczno-mechanicznych partii wapiennych i utworów wypełniających pustki krasowe występuje nierównomierne osiadanie gruntów. Problem to też szkody górnicze w wyniku wybrania pokładów dochodzi do zawałów stropów wyrobisk górniczych i na powierzchni powstaje niecka zapadliskowa. Występują również kurzawki. Nieckę Nidziańską wypełniają utwory mezozoiczne jurajsko-kredowe: piaskowce i piaski glaukonitowe, opoki, margle i wapienie oraz trzeciorzędowe iły i gipsy. Pokrywę czwartorzędową stanowią utwory polodowcowe: gliny, piaski i żwiry oraz utwory zwietrzelinowe.
22. niż polski
Obszar Niżu Polskiego obejmujący ponad połowę kraju wyraźnie wyodrębnia się pod względem swej budowy spośród pozostałych regionów. Prawie w całości pokryty jest osadami czwartorzędowymi, których miąższość dochodzi miejscami do 200, a nawet więcej metrów. Podłoże skaliste występuje tu więc na znacznych głębokościach i z tego powodu nie ma problemów geol.-inż. z nim związanych. Wyjątek stanowią tylko wyizolowane bloki skał starszych, jak: jurajska kra koło Łukowa czy wychodnie jury w okolicy Szczecina. Tak więc problemy geol.-inż. na Niżu Polskim wiążą się głównie z własnościami utworów czwartorzędowych, a w szczególności osadów dwóch ostatnich zlodowaceń, jakie miały miejsce na obszarze Polski, a mianowicie: III zlodowacenia środkowopolskiego (tzw. Varsovien I) i IV zlodowacenia północnopolskiego (tzw. Varsovien II) oraz osadów międzylodowcowych (interglacjał mazowiecki II).
Osady zlodowacenia środkowopolskiego wdzierają się na wyżyny Polski południowej. Są to: gliny zwałowe, piaski, żwiry fluwioglacjalne i rzeczne oraz lessy. Osady zlodowacenia północnopolskiego wykształcone są podobnie, choć cechuje je nieco większe zróżnicowanie litologiczne. Z osadów interglacjalnych należy wymienić: torfy, mułki i iły wstęgowe.
Osady te pod naciskiem lądolodu uległy nieznacznemu naruszeniu, co w utworach ilastych i gliniastych zaznaczyło się niewielkimi fałdowaniami glacitektonicznymi. Fałdowania te objęły także stropowe części iłów plioceńskich lub mioceńskich, które w wielu przypadkach zostały nawet wyciśnięte z macierzystego
podłoża. Amplitudy tych fałdów wynoszą od kilku centymetrów do kilkunastu metrów.
W wielu miejscach na obszarze Niżu spod pokrywy czwartorzędowej wychodzą na powierzchnię osady trzeciorzędowe. Są to przede wszystkim utwory mioceńskiej formacji węgla brunatnego oraz miejscami pyły i piaski, a także szeroko rozprzestrzenione iły plioceńskie, znane pod nazwą iłów poznańskich (warwowych). Występowanie tych utworów na powierzchni związane jest z istnieniem kulminacji podłoża podczwartorzędowego, glacitektoniką lub z odsłonięciem przez erozję rzeczną.
Pod względem morfo1ogicznym obszar Niżu Polskiego, a w szczególności obszary obu zlodowaceń zachowują się odmiennie. Obszar zlodowacenia III jest przeważnie płaski, monotonny (pas Polski środkowej), gdzie wyróżnia się tylko łagodne formy pagórkowate związane z istnieniem resztek moreny czołowej (np.
Wzgórza Trzebnickie k. Łodzi). Natomiast w obszarze występowania zlodowacenia północnopolskiego rzeźba jest bardziej urozmaicona. Wysokości względne nie przekraczają wprawdzie 300 m n.p.m., jednak tutaj wyraźnie zaznaczył się wpływ akumulacji i erozji lodowcowej. Wzniesienia zbudowane są przeważnie z osadów moreny czołowej oraz osadów akumulacji wodnolodowcowej, tworzących sandry, ozy i drumliny.
Na urozmaicenie rzeźby wpływa ponadto obecność jezior rynnowych polodowcowych oraz gęsta sieć rzeczna.
Problemy geol.-inż. w gruntach czwartorzędowych Niżu Polskiego są dość zmienne. Wynika to przede wszystkim ze zróżnicowania (zmieniającego się na małych odcinkach) wykształcenia litologicznego
poszczególnych serii geologicznych. Taka zmienność wpływa ujemnie na przebieg osiadania. Szkodliwe
jest też niekiedy nachylenie warstw, zwłaszcza sfałdowanych glacitektonicznie oraz osadów fluwioglacjalnych, co sprzyja powstawaniu nawet osuwisk i zjawisk sufozyjnych przy wykonywaniu ziemnych robót budowlanych. W obrębie osadów zastoiskowych spotyka się często kurzawki, niekiedy bardzo płytko pod powierzchnią terenu.
Osady zastoiskowe - iły, pyły i piaski pylaste - nie są dobrym podłożem budowlanym, gdyż z jednej strony łatwo ulegają one działaniu wody, pod wpływem której upłynniają się, z drugiej strony nierównomiernie
osiadają. Zmienność utworów ilastych i pylastych i wzajemne przejścia jednych w drugie są tak częste, że nie można ich niejednokrotnie uchwycić nawet przy szczegółowych badaniach. Dla budownictwa szczególnie niekorzystna jest obecność zawodnionych soczewek piasków w glinach zwałowych, które zmieniają warunki geol.-inż..
Przy omawianiu problemów geol.-inż. na Niżu Polskim należy zwrócić uwagę na iły p1ioceńskie ze względu na ich specyficzne własności fizyczno-mechaniczne, a zwłaszcza zdolność pęcznienia.
Na Niżu Polskim znaczne przestrzenie zajmują prado1iny. Są to formy powstałe na przedpolach lądolodów, gdzie zatrzymywały się rzeki, zmieniając swoje biegi na kierunki zachodnie. Gromadziły się w nich wody
z topniejących lądolodów oraz wody płynące z Karpat i Sudetów. W okresie zlodowacenia środkowopolskiego została utworzona pradolina Odra - Łaba, a w okresie cofania się III zlodowacenia wytworzyły się m.in. pradolina warszawsko-ber1ińska (biegnąca od Wisły pod Warszawą, doliną Bzury do Warty i Odry i dalej na zachód do Łaby) oraz toruńsko-eberswa1dzka (biegnąca od Wisły doliną Noteci i Warty do Odry i dalej na zachód do Łaby). W pradolinach tych osadzały się materiały wynoszone z lodowców oraz przynoszone z południa, głównie piaski i mułki z wkładkami pylastymi. Utwory te stanowią dobre drogi przepływu wód podziemnych. Warunki budowlane komplikuje tutaj obecność wód gruntowych. Miejscami pradoliny mogą być zabagnione lub zatorfione.
23. pochodzenie wód podziemnych
Źródłem wód podziemnych są: infiltracja, kondensacja i niektóre procesy geologiczne związane z powstawaniem skał i struktur budowy geologicznej. Podstawową rolę w zasilaniu wód krążących i litosferze i biorących udział w obiegu wody w przyrodzie odgrywa infiltracja (wsiąkanie) opadów atmosferycznych do podłoża skalnego. Wody podziemne pochodzące z tego źródła się infiltracyjnymi lub meteorycznymi. Są to wody odnawialne. Ilość wody infiltrującej do podłoża skalnego zależy od czynników klimatycznych i własności infiltracyjnych terenu. Do własności tych należą: przepuszczalność skał w strefie przypowierzchniowej, nachylenie powierzchni terenu, pokrycie szatą rośliną (gęsta zmniejsza spływ powierzchniowy), zagospodarowanie terenu (np. zabudowa miejska zmniejsza infiltrację, a uprawy rolne intensyfikują ten proces). W niektórych przypadkach budowy geologicznej lub jej naruszenia (np. w wyniku podziemnej eksploatacji górniczej) w infiltracji mogą też brać udział wody powierzchniowe rzek i jezior. Infiltracja wód powierzchniowych może też być wywołana sztucznie, np. dla uzupełnienia zasobów eksploatowanych wód podziemnych, nawodnienie terenów upraw rolnych. W wyniku kondensacji pary wodnej zawartej w powietrzu występującym w próżniach skalnych powstają wody kondensacyjne. Nie odgrywają one znaczącej roli w kształtowaniu zasobów wód podziemnych, mają natomiast pewne znaczenie w zasilaniu gleby w wilgoć , w ciepłych okresach bezopadowych. W wielu miejscach litosfery, zwłaszcza na większych głębokościach, występują wody zwane reliktowymi lub szczątkowymi. Część z nich stanowią wody sedymentacyjne. Są to wody uwięzione w skałach w okresie sedymentacji osadów morskich lub jeziornych. Część wód reliktowych należy do dawnych wód infiltracyjnych, uwięzionych wśród skał w wyniku procesów tektonicznych. Wody reliktowe są odizolowane od powierzchni ziemi, nie biorą udziału w krążeniu wody w przyrodzie i są silnie zmineralizowane. W rejonach czynnego lub niedawno wygasłego wulkanizmu występują wody juwenilne, stanowiące resztki roztworów pomagmowych. Są to wody silnie zmineralizowane, o podwyższonej temperaturze.
24. własności hydrogeologiczne skał
nie ma
25. zwierciadlo wód podziemnych
Może być w ogólnym przypadku zdefiniowane jako powierzchnia ograniczająca od góry strefę saturacji warstwy wodonośnej. Jednakże rodzaj i sens hydrogeologiczny tak zdefiniowanego zwierciadła są zależne od charakteru i układu hydraulicznego warstwy wodonośnej. W związku z tym jeżeli ponad strefą saturacji występuje strefa aeracji w ścisłym znaczeniu (nie nawodniona część warstwy wodonośnej) to zwierciadło wody wyznacza powierzchnia rozgraniczająca te strefy. Kiedy w strefie aeracji występuje podstrefa wzniosu kapilarnego zwierciadło wody stanowi powierzchnia rozgraniczająca podstrefę wzniosu kapilarnego i strefę saturacji zależności od warunków zasilania i drenażu warstwy wodonośnej może ono swobodnie zmieniać swoje położenie w kierunku pionowym. Na powierzchni zwierciadła swobodnego panuje ciśnienie atmosferyczne. Jeżeli w warstwie wodonośnej i przykryte nakładem nieprzepuszczalnym występuje woda pod pewnym ciśnieniem większym od ciśnienia atmosferycznego wówczas na granicy warstwy wodonośnej nakładu pojawia się napięte zwierciadło wody podziemnej. Jest to zwierciadło wymuszone i przyjmuje kształt powierzchni stropowej warstwy wodonośnej. Napięcie zwierciadła tj ciśnienie jakie wywiera woda na spąg warstwy nakładu nazywane ciśnieniem piezometrycznym jest uwarunkowane położeniem zwierciadła wody w strefie zasilania warstwy wodonośnej i stratami wysokości hydraulicznej w drodze przepływu. Jeżeli do warstwy wodonośnej z napiętym zwierciadłem wody zostanie doprowadzony otwór wiertniczy wówczas napłynie do niego woda, a jej poziom ustabilizuje się na pewnej wysokości ponad stropem warstwy wodonośnej. W zależności od warunków zasilania i drenażu zdąża się że w niektórych przypadkach warstw wodonośnych może występować okresowo zwierciadło swobodne lub napięte. Są przypadki gdy w warstwie wodonośnej pojawia się zwierciadło swobodne a w części ... napięte i piezometryczne. Zwierciadła te są w sensie fizycznym rzeczywistymi zwierciadłami wody podziemnej, natomiast piezometryczne jest zwierciadłem pozornym. Zwierciadła wód płynących są nachylone w kierunku przepływu wody. Swobodne i piezometryczne zwierciadła wód podziemnych ustalone w naturalnych warunkach noszą nazwę zwierciadeł statycznych, niezależnie od tego czy są to zwierciadła pozorne czy nachylone. Zwierciadło wód podziemnych przedstawia się na mapach hydrogeologicznych izoliniami: hydroizobatami i hydroizohipsami. Hydroizobaty są to linie łączące punkty zwierciadła wody położone na jednakowej głębokości pod powierzchnią terenu, Hydrizohipsy zaś to linie łączące punkty zwierciadła leżące na tej samej wysokości względem przyjętego poziomu odniesienia. Mapy hydroizohips sporządza się na podstawie parametrów położenia zwierciadła wody (wysokości lub głębokości) w szeregu pkt. obserwacyjnych otworów wiertniczych, studni, wykopów. Jeżeli wody podziemne mają połączenie hydrauliczne z wodami cieków powierzchniowych wówczas poziom wód powierzchniowych w określonym przekroju cieku przyjmuje się jako poziom wód podziemnych na granicy z korytem cieku w tym przekroju. Ze względu na zmienność stanów wód podziemnych pomiary zwierciadła powinny być przeprowadzone we wszystkich punktach jednocześnie, praktycznie w ciągu jednego dnia. Porównanie map zwierciadła wody, odnoszących się do tej samej warstwy wodonośnej z różnych okresów daje pogląd o zmienności stanów wód podziemnych wywołanej warunkami naturalnymi lub działalnością inżynierską. Kształt hydroizohips jest ściśle związany z kierunkiem przepływu wód podziemnych Na podstawie analizy kierunków przepływu wód można ustalić miejsca i formy zasilania i drenażu warstwy wodonośnej. Zwiększenie spadku zwierciadła występuje z reguły w sąsiedztwie drenażu warstwy wodonośnej, zmiana spadku może być również spowodowana zmianą nachylenia podłoża warstwy wodonośnej lub facjalnym zróżnicowaniem przepuszczalności warstwy wodonośnej na drodze przepływu wody.
26. wody zaskórne i wgłębne
• Wody zaskórne. (przypowierzchniowe) pojawiają się tuż pod powierzchnią terenu. Ich zwierciadło jest swobodne występuje w obrębie strefy glebowej, na głębokości do 1m. Pojawiają się w obszarach równinnych i zagłębiach morfologicznych (dna dolin rzecznych). Przyczyną ich powstawania jest płytkość podłoża warstwy wodonośnej i jej mała miąższość sprawiająca, że strefa nasycenia gromadząca wody z bezpośredniej infiltracji opadów atmosferycznych lub z napływu z sąsiednich terenów, dochodzi pod powierzchnie terenu. Wody cechują ujemne wartości: podatność na zanieczyszczenia z powierzchnie terenu, z opadów atmosferycznych, zanieczyszczenia drobnoustrojami i substancjami strefy glebowej, silny związek ich temperatury z dobowymi temp. powietrza.
• Wody gruntowe - ich cechy hydrologiczne: warstwa wodonośna bezpośrednio pod powierzchnią terenu, zwierciadło wody swobodne, przy każdym jego stanie woda nie kontaktuje się ze strefą glebową, ponad zwierciadłem występuje strefa aeracji, umożliwiająca infiltrację opadów atmosferycznych do warstwy wodonośnej, a równocześnie stwarzająca warunki do samooczyszczania się wód infiltracyjnych. Wody gruntowe występują w sypkich utworach tarasów rzecznych stożków napływowych form polodowcowych (fluwioglacjalnych) i w piaskach wydmowych. Ich źródłem zasilania jest infiltracja opadów atmosf. na całym obszarze warstwy wodonośnej. Innym źródłem jest napływ wód podziemnych z terenów sąsiednich. Skład chem. i stan sanitarny wód jest zróżnicowany. Wpływa na to skład mineralny warstwy wodonośnej i stan zanieczyszczeń atmosferycznych i powierzchniowych.
• Wody wgłębne- w warstwach wodonośnych odizolowanych od powierzchni terenu utworami nieprzepuszczalnymi (ich zwierciadło to zw. naporowe). W skałach osadowych występują na różnej głębokości tworzą układy warstw wodonośnych poprzegradzanych warstwami nieprzepuszczalnymi (piętra i poziomy wód). Piętro to warstwa lub zespół warstw wodonośnych należących do określonej formacji stratygraficznej. Wody te są wodami artezyjskimi lub subartyzejskimi co związane jest z ciśnieniem wywieranym na górną warstwę nieprzepuszczalną. Wody wgłębne są odnawialne i zasilane wodami opadowymi, przez bezpośrednią infiltrację wód lub za pośrednictwem innych warstw wodonośnych. Zasilają je też wody gruntowe lub wgłębne należące do innych poziomów wodonośnych Własności fiz. skład chem. mniej zależne od czynników atmosf. i powierzchniowych (im głębiej tym mniej zależne). Główną rolę odgrywają tu cechy środowiska środowiska geolog którym wody występują.
• Wody głębinowe - uwięzione wśród utworów nieprzepuszczalnych na dużych głębokościach. Nie mają więzi hydraulicznej z wodami atmosf. powierzchniowymi i innymi wodami podziemnymi. Nie tworzą zbiorowisk odnawialnych. Są przeważnie pod dużym ciśnieniem petrostatycznym.
27. określanie współczzynnika filtracji
Przy określaniu współczynnika filtracji ze wzorów empirycznych wykorzystuje się ustalone empiryczne związki pomiędzy wartością tego współczynnika a niektórymi cechami strukturalnymi i teksturalnymi gruntów oraz własnościami fizycznymi wody. Wzory empiryczne służą do przybliżonego określania współczynnika filtracji. Uzyskane tą metodą wartości mogą się znacznie różnić od rzeczywistych wartości tego współczynnika w warunkach naturalnych. Szczególnie duże i częste rozbieżności mogą wystąpić wówczas gdy wzór empiryczny wykorzystuje się do oszacowania wartości współczynnika filtracji utworów wodonośnych w całym rozważanym obszarze filtracji. Najlepsze oszacowanie tej wartości uzyskuje się na podstawie metody polowej. Określanie współczynnika współczynnika filtracji a także innych własności hydrogeologicznych skał na podstawie pompowania badawczego studni opiera się w ogólności na związkach tego współczynnika z parametrami strumienia filtracyjnego wody dopływającej do studni.
28. układ wód powierzchniowych w polsce
Dzisiejszy układ wód powierzchniowych Polski powstał w wyniku rozwoju rzeźby w młodszym trzeciorzędzie i czwartorzędzie. W południowej Polsce w górach i na wyżynach doliny rzek wykazują dostosowanie do struktury, tj. do rozmieszczenia wielkich form wypukłych i wklęsłych. Układ dolin i sieć rzeczna na nizinach wiążą się z historią zlodowaceń. Sieć rzeczną Polski można podzielić na trzy zasadnicze regiony: zlewisko przymorskie, dorzecze Odry, dorzecze Wisły. Zarówno Wisła jak i Odra mają dorzecze rozwinięte asymetrycznie, z przewagą dopływów prawych. Do zlewiska Morza Bałtyckiego należy 99.7% powierzchni Polski w tym z dorzecza Wisły 56%, Odry 34% oraz rzek pobrzeża ok. 10%. Dorzecze Wisły leży w 87.5% na terenie Polski, źródła znajdują się na zboczach Babiej Góry. Główne dopływy: Soła z Karpat, Przemsza z Wyż. Śląskiej, Dunajec z Tatr, San - największy dopływ karpacki, Wieprz, Bzura, Narew, Bug, Brda, Wierzyca. Odra wypływa z Gór Oderskich we wschodnich Sudetach na terenie Czech. Główne dopływy: Nysa Kłodzka, Barycz, Nysa Łużycka, Warta.
Atmosfera - Kula Ziemska otoczona jest powłoką gazową, złożoną głównie z azotu (78%), tlenu (21%) i CO2 (0.05%). Atmosfera sięga do kilkuset km, lecz powyżej 200 km jest bardzo rozrzedzona. Temperatura jej zmniejsza się z wysokością. Obecność pary wodnej w atmosferze zmienia się w zależności od miejsca i czasu. W historii geolog. Ziemi na skład atmosfery wpływały procesy wulkaniczne, biochemiczne i hipergeniczne (wietrzeniowe). Podstawą podziału atmosfery na warstwy są zmiany temp. związane z wysokością. Wyróżnia się:
troposferę (do wys. 18 km nad równikiem i 8 km nad biegunami). Średnia grubość - 12 km, w niej skupia się prawie 80% całej masy atm. Do wysokości ok. 10 km, czyli w troposferze, atmosfera zawiera parę wodną, powyżej, w stratosferze temp. jest tak niska, że atmosfera nie zawiera wilgoci. Górna granica troposfery to tropopauza, tutaj wyst. silne mieszanie się powietrza, zachodzą wszystkie procesy kształtujące pogodę.
stratosferę, która sięga do 32-50 km. Zimne rozrzedzone powietrze oraz jego niewielkie mieszanie się. Warstwa ta zawiera ozon, który tworzy strefę chroniącą przed promieniowaniem ultrafioletowym. Górna gran.- stratopauza
mezosferę, od stratosfery do ok. 80 km. Temperatura spada wraz z wys. więc są duże ruchy i wymiany pow. Tutaj spalają się meteoryty. W mezopauzie temp wynosi ok. 160 K (-1100C)
termosferę (jonosferę) - warstwa silnie zjonizowanych, pod działaniem promieni ultrafioletowych, gazów atm. Wysoki wzrost temp - na 500 km od Ziemi jest ok. 750-1500 K. Zjonizowane gazy nadają tej warstwie własności przewodnika, dzięki czemu fale radiowe odbijają się od niej i mogą obiegać całą ziemię. W tej warstwie powstają m.in. zorze polarne.
egzosferę od 600 km n.p.m. Łącznie ze sferami promieniowania stanowi zewn. część atmosfery ziemskiej
Fałdy to podstawowy element gór fałdowych, są to deformacje warstw bez przerywania ciągłości. Fałdy stanowią wygięcia pierwotnych warstw lub ławic, w których wyróżnia się: część wydźwigniętą (antyklinę) i obniżoną (synklinę). Oś fałdu prostego (normalnego) jest pionowa, fałdu pochylonego - ukośna, fałdu leżącego - pozioma
5. RUCHY MASOWE
Główną przyczyną wywołującą ruch utworów powierzchniowych i mas skalnych jest siła ciężkości. Ruchy masowe zachodzą, gdy siła tarcia i spójności, czyli kohezja, nie są wystarczające by przeciwstawić się sile ciężkości.
Spójność (kohezja) to właściwość, dzięki której cząstki utworów skalnych są ze sobą związane. Na kohezję wpływają
- przyciąganie międzycząsteczkowe drobnych ziaren i cz. mineralnych
- koloidy, które działają zlepiająco na cząstki mineralne
- siły kapilarne, wywołane przez powierzchniowe napięcie między błonkami wody a otaczanymi przez nie ziarnami i cząstkami luźnych utworów skalnych
Gdy spójność wywołana jest przyciąganiem międzycząsteczkowym i koloidami - kohezja rzeczywista, gdy wywołany siłami napięcia powierzchniowego wody - kohezja pozorna
Tarcie wewnętrzne jest to opór stawiany przy przesuwaniu cząstek względem siebie. Zależy on od kształtu ziaren i stopnia ich obtoczenia, wymiarów ziaren i stopnia zagęszczenia utworu. Ponadto na TW wpływa też obciążenie utworów ulegających przemieszczaniu się. Im większe jest obciążenie, tym większe ciśnienie działające na poszczególne cząstki i tym większej trzeba użyć siły, by pokonać tarcie wewnętrzne.
Wytrzymałość na ścinanie to opór na przesuwanie części utworu skalnego (warstwy, masywu) względem siebie. Gdy WNŚ zostanie przekroczona wówczas utwory skalne przemieszczają się wzdłuż płaszczyzny ścinania. Takie przemieszczenia ma miejsce przy ruchu osuwiskowym. WNŚ zależy od tarcia wewnętrznego i kohezji zgodnie z wzorem F=N tgβ + c (c - kohezja).
WNŚ piasków zależy głownie od TW, zaś iłów od działania sił spójności między cząstkami oraz od składu mineralnego.
Bezpośrednimi (naturalnymi) przyczyn. powierzchniowych r. masowych są:
- głębokie zwietrzenie skał i rozluźnienie utworów budujących zbocze
- podcięcie erozyjne zbocza; - przeciążenie zbocza wodą opadową lub śniegiem
- silne nawodnienie podłoża poprzez spękanie warstwy; - trzęsienia ziemi.
Zachwianie równowagi (stateczności) i ruch mas po zboczu mogą
być spowodowane również przyczynami pośrednimi, w związku z
działalnością inżynierską człowieka, a mianowicie przez:
- zmianę konsystencji gruntów na skutek nadmiernego nawilgocenia stoków
- obciążenia statyczne i dynamiczne spowodowane nadmiernie ciężkimi konstrukcjami budowlanymi lub składowaniem materiałów na stoku,
- zmianę kształtu stoku przez budowę tras komunik. lub podcięcie stoku wkopem
- prace strzelnicze przy eksploatacji kamieniołomów luli żwirowni,
- zmianę koryta rzeki, piętrzenie wód powierzchniowych,
- wstrząsy i wibracje spowodowane przez pojazdy lub wybuchy itp.
Stoki osuwiskowe bywają praktycznie bardzo trudne do zagospodarowania.
Dlatego do racjonalnego wykorzystania terenów osuwiskowych istotne są obserwacje pozwalające na określenie jak czysto różne typy osuwisk są
odmładzane. Występowanie osuwisk uzależnione jest w znacznej mierze również od warunków litologicznych i tektonicznych. Z zagęszczeniem osuwisk mamy do
czynienia przede wszystkim w obszarach występowania zróżnicowanych
litologicznie utworów skalnych, zwłaszcza fliszowych. Jak wiemy są to
przeławicenia warstw wapienno-piaskowcowo-łupkowo-marglistych, które stanowią doskonałe płaszczyzny poślizgu
Ze względu na różnorodność kryteriów istnieje szereg podziałów i klasyfikacji
powierzchniowych ruchów masowych po zboczach. Uwzględniają one przede wszystkim rodzaj ruchu i jego prędkość, rodzaj materiału ulegającego
przemieszczeniom i jego wilgotność oraz budowę geologiczną i intensywność
procesów endogenicznych i egzogenicznych wpływających na rozluźnienie utworów powierzchniowych. Są 3 zasadnicze grupy ruchów masowych:
- spływy, które powstają, gdy nastąpi nasycenie warstw przypowierzchniowych
wodą, zwłaszcza pokryw zwietrzelinowych, wśród których przeważają utwory
pylaste i ilasto-gliniaste,
- zsuwy, czyli właściwe osuwiska w wyższym znaczeniu, gdy mamy do czynienia
ze znacznym przemieszczeniem się mas skalnych, których cechą charaktery-
styczną jest stosunkowo szybki przebieg. W zależności od osuwanego materiału
są to: osuwiska zwietrzelinowe, zsuwy skalne, osuwiska mieszane skalno-zwietrzelinowe lub osadów sypkich, a ze względu na sposób przemieszczania mas osuwiskowych - osuwiska konsekwentne, obrotowe, obrotowo-ślizgowe
- obrywy, które są oderwaniem i osunięciem w dół mas skalnych ze znaczną prędkością, a warunkiem ich powstania jest b. duży kąt nachylanie zbocza.
W kształtowaniu się PRM oprócz procesów geologicznych endogenicznych i egzogenicznych dużą role odgrywa występowanie wody. Wśród PRM po zboczu wyróżnia się: *spełzywanie lub złaziska; *spływy *staczanie lub usypiska *obrywy i zwaliska *osuwiska
1
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
BUDOWA ZIEMI, Geologia
1 Wstęp budowa ziemi ATMOSFERA
Zagadnienia na egzamin geologia naftowa
5.1Powstanie i budowa Ziemi, A.PDF
Egzamin z Geologii Czwartorzedu - sciaga II - na FONA, Egzamin z Geologii Czwartorzędu - ściąga
Budowa ziemi
egzamin z geologi i ekonomiki u Nieznany
Termin Egzaminu z Geologii Inzynierskiej
Paleo egzamin, Geologia, paleo
Pytania na egzamin z geologii, SGGW Inżynieria Środowiska, SEMESTR 1, Rok 1 od Anki, Geologia, geolo
Pytania na egzamin z geologii - MSLiT, mineralogia i petrogradia
geologia - projekty, ćwiczenia, zadania, notatki, ściągi, egzamin z geologii(2)
Paleontologia egzamin..., Geologia, paleo
MIN Tworzywa sztuczne (do egzaminu), Mechanika i Budowa Maszyn sem II, MIN, Sprawka
Egzamin-z-Geologii-Czwartorzedu-sciaga-II-na-FONA, Studia, Czwartorzęd
Egzamin-z-Geologii-Czwartorzędu-sciąga, Studia, Czwartorzęd
geologia - projekty, ćwiczenia, zadania, notatki, ściągi, egzamin z geologii 93-108
więcej podobnych podstron