Microsoft Word - Podstawowe wiadomości z geologii.doc

5. Podstawowe wiadomości z geologii

5.1. Ziemia i układ słoneczny

Przez ciała niebieskie rozumie się wszystkie obiekty znajdujące się w przestrzeni

wszechświata. Ciałami niebieskimi są

więc: Ziemia, Słońce, Księżyc, wszystkie planety,

gwiazdy, komety, meteoryty, a również zbudowane przez człowieka i umieszczone w
przestrzeni międzyplanetarnej sztuczne satelity Ziemi; sputniki, rakiety kosmiczne, stacje
międzyplanetarne.

Zespół najbliższych Ziemi ciał niebieskich stanowi układ słoneczny. Słońce jest cen-

tralnym  i  zarazem  największym  ciałem  niebieskim  tego  układu.  Ziemia  jest  planetą  ukła-
du  słonecznego  i  wraz  z  innymi  -  należącymi  do  niego  -  planetami  krąży  dookoła  Słońca,
obracając  się  równocześnie  wokół  własnej  osi.  Pogląd  ten  wyłożył  po  raz  pierwszy  wielki
polski  astronom  Mikołaj  Kopernik  (1473  do  1543).  Jego  wiekopomne  dzieło  pt.  „O  obro-
tach ciał niebieskich” zapoczątkowało rozwój nowożytnej astronomii.

Rys. 5.1. Układ słoneczny

Słońce stanowi olbrzymią kulę rozżarzonych gazów. Średnica Słońca jest około 109

razy większa od średnicy Ziemi. Masa Słońca jest 332 000 razy większa od masy Ziemi.
Temperatura powierzchni Słońca wynosi około 6000°C, a jego wnętrza - do 25 milionów
°C.

W układzie słonecznym rozpoznano dotychczas dziewięć planet. Są to: najbliższy

Słońca - Merkury, a następnie w kolejności Wenus, Ziemia, Mars, Jowisz, Saturn, Uran,
Neptun i Pluton. Porównanie wielkości planet układu Słonecznego z wielkością Ziemi
pokazano na rys. 5.1.

Wszystkie planety krążą wokół Słońca po zbliżonych do koła orbitach eliptycznych,

obracając  się  równocześnie  dookoła  swoich  osi.  Niektóre  planety  mają  krążące  wokół
nich  ciała  satelitarne.  Są  to  księżyce.  Planeta  Saturn  oprócz  10  księżyców  ma  również  po-
trójny  pierścień.  Planety  nie  świecą  światłem  własnym    -  jak  Słońce  -  lecz  odbitym  świa-
tłem  słonecznym.  Większość  ich  jest  otoczona  grubszą  lub  cieńszą  powłoką  gazową,
zwaną atmosferą.

Nasza planeta Ziemia ma jeden Księżyc. Jest on odległy od Ziemi o 384 402 km, śred-

nica jego równa się 1/4 średnicy Ziemi, a masa jest 81 razy mniejsza od masy Ziemi.
Czas obiegu Księżyca dokoła Ziemi wynosi 27,3 dna i równa się czasowi obrotu Księżyca

dokoła  jego  osi.  Dzięki  temu  widzimy  z  Ziemi  zawsze  jedną  i  tą  samą  stronę  Księżyca.
Poznanie  drugiej  strony  Księżyca  oraz  uzyskanie  dokładnych  danych  o  ukształtowaniu
jego  powierzchni  uzyskano  dzięki  fotografiom  wykonywanym  ze  sputników  oraz  obser-
wacjom kosmonautów.

Zagadnienie powstania układu słonecznego nie jest dotychczas całkowicie wyjaśnione.

Istnieje  wiele  teorii,  wśród  których  przeważa  pogląd  wiążący  powstanie  planet  z  prze-
mianami  materii  zachodzącymi  w  jądrze  słonecznym.  W  czasie  takich  przemian  odrywała
się od Słońca materia, z której później powstawały planety.

5.2. Budowa Ziemi

Kształt  i  wielkość  Ziemi.  Ziemia  ma  kształt  kuli  spłaszczonej  na  biegunach,  czyli

tzw.

geoidy. Na podstawie pomiarów ustalono następujące wymiary Ziemi:

- promień równikowy

6378,4 km,

- promień biegunowy

6357,9 km,

- powierzchnia

510,0 mln km

- objętość

1083,0 mln km

Sfery Ziemi. W budowie Ziemi można wyróżnić zasadniczo trzy części, zwane sferami
(rys. 5.2):

-  barysfera, czyli jądro Ziemi,
-  mezosfera albo sfera pośrednia, zwana również płaszczem,
-  litosfera, czyli skorupa ziemska.

Rys. 5.2. Przekrój przez Ziemię

Barysfera ma promień około 3470 km i składa się głównie z niklu (Ni) i żelaza (Fe). Stąd

nazywana jest również nife. Gęstość jej wynosi około 8 t/m

Mezosfera, czyli sfera pośrednia, ma grubość około 2800 km. W budowie dolnej jej war-

stwy przeważają: nikiel, żelazo, krzem i mangan, w górnej części chrom, żelazo, krzem i ma-
gnez. Gęstość jej w dolnej warstwie wynosi od 6 t/m

, w warstwach górnych do 3,5 t/m

Litosfera, czyli skorupa ziemska, ma grubość około 100 km. Dolna jej warstwa, w której

przewagę mają krzem (Si) i magnez (Mg), nazywa się simą, górna, gdzie przewagę mają krzem
(Si) i glin (Al), nosi nazwę sialu. Gęstość sialu określono na 2,7 do 2,9 t/m

, a gęstość simy na

3,3 t/m

. Przypuszcza się, że dolna, silnie nagrzana sfera simy znajduje się w stanie półpla-

stycznym. Średnia gęstość Ziemi wynosi 5520 kg/m

Do sfer Ziemi zalicza się również:
-  hydrosferę, czyli wody oceaniczne i morskie występujące na powierzchni litosfery,
-  atmosferę, czyli powłokę gazową Ziemi,
-  biosferę,  czyli  sferę  życia,  rozwijającego  się  na  powierzchni  litosfery,  w  hydrosferze  i  w

dolnych warstwach atmosfery.

Ciśnienie i temperatura Ziemi. Na powierzchnię Ziemi oddziałuje ciśnienie atmosfery,

czyli  ciśnienie  atmosferyczne.  W  głębi  Ziemi  działa  ciśnienie  wywołane  ciężarem  nadległych
warstw.  Znając  średnią  gęstość  materii  danej  sfery,  można  wyliczyć  ciśnienie  dla  zadanej
głębokości.  Tym  sposobem  wyliczono,  że  na  głębokości  10  km  panuje  cisnienie  26  MPa,  na
głębokości  100  km  (granica  litosfery)  260  MPa,  a  w  środku Ziemi ciśnienie przekracza 300 000
MPa.

Temperatura powierzchni Ziemi zależy od ciepła słonecznego. Zmienia się ona w ciągu do-

by,  a  także  w  ciągu  roku,  zależnie  od  pory  roku.  Nawet  na  bardzo  nieznacznej  głębokości  (np.
w  piwnicy)  różnice  temperatury  w  ciągu  dnia  i  w  ciągu  roku  są  mniejsze  niż  na  powierzchni.  W
naszym  klimacie  wpływ  zmian  temperatury  w  ciągu  doby  odczuwalny  jest  do  głębokości  około
1,3  m.  Zmiany  temperatury  rocznej  odczuwalne  są  do  głębokości  20  do  26  m.  Na  tej  głęboko-
ści panuje stała temperatura równa średniej rocznej, która w naszym klimacie wynosi 8°C.

Obserwacje i pomiary dokonane w kopalniach i otworach wiertniczych wykazują wzrost

temperatury  ze  wzrostem  głębokości.  Liczba  metrow  o  jaką  trzeba  się  posunąć  w  głąb,  aby
temperatura  podwyższyła  się  o  1°C  nazywa  się  stopniem  geotermicznym.  Jego  wielkość  może
wynosić  od  kilku  (czeskie  kopalnie  węgla  brunatnego)  do  stu  kilkudziesięciu  metrów  (półwy-
sep Kola).

W Polsce stopień geotermiczny wynosi 30 do 40 m. Jedynie na Pojezierzu Mazurskim

stwierdzono  w  jednym  z  otworów  (Pisz)  stopień  geotermiczny  wynoszący  70  m.  W  Górnoślą-
skim  i  Dolnośląskim  Zagłębiu  Węglowym  stopień  geotermiczny  wynosi  od  31  do  35  m.  Wiel-
kość  stopnia  geotermicznego  ma  duże  znaczenie  dla  górnictwa,  gdyż  wysoka  ciepłota  skał
ogranicza głębokość prowadzenia eksploatacji górniczej.

Na podstawie stopnia geotermicznego nie można wyliczać temperatur panujących na du-

żych  głębokościach,  gdyż  obliczone  wielkości  są  za  wysokie.  Przeprowadzone  na  innych  zasa-
dach  wyliczenia  wykazują,  że  na  głębokości  20  km  temperatura  wynosi  około  500°C.  Tempe-
raturę  jądra  Ziemi  ocenia  się  na  około  5000°C.  Przyjmując  tak  wysoką  temperaturę,  a  również
bardzo  duże  ciśnienie  nie  można  okreśhć,  w  jakim  stanie  znajduje  się  materia  tworząca  jądro
Ziemi.

Skład chemiczny litosfery. Około 99% skorupy ziemskiej złożonych jest z dziewięciu

pierwiastków, którymi są: tlen, glin, żelazo, wapń, krzem, sód, potas, magnez i tytan.

W tablicy 5.1. podano zawartość 24 pospolitych pierwiastków występujących w skorupie

ziemskiej.

Tablica 5.1. Zawartości pospolitych pierwiastków w skorupie ziemskiej (litosferze)

Pierwiastki

Procenty

Pierwiastki

Procenty

Tlen

46,60

Fluor

0,060

Krzem

27,72

Węgiel

0,055

Glin

8,13

Siarka

0,052

Żelazo

5,00

Rubid

0,031

Wapń

3,63

Chlor

0,030

Sód

2,83

Bar

0,025

Potas

2,59

Cyrkon

O,022

Magnez

2,09

Chrom

0,020

Tytan

0,44

Stront

0,015

Wodór

0,145

Wanad

0,015

Mangan

0,100

Cynk

0,013

Fosfor

0,800

Nikiel

0,010

Rozmieszczenie pierwiastków w skorupie ziemskiej nie jest równomierne, np. zajmujący 14

miejsce w tabl. 5.1 węgiel tworzy w pewnych rejonach skorupy ziemskiej duże skupiska, zwa-
ne złożami.

5.3. Ruchy skorupy ziemskiej

Trzęsienia Ziemi. Przez trzęsienie Ziemi rozumie się wszelkie wstrząsy i drgania skorupy

ziemskiej.  Najczęściej  są  one  tak  słabe,  że  stwierdzenie  ich  jest  możliwe  tylko  specjalnymi  in-
strumentami,  tzw.  sejsmografami.  Bywają  też  trzęsienia  Ziemi  o  skutkach  katastrofalnych,
powodujące  zniszczenia  całych  miast  i  śmierć  wielu  tysięcy  ludzi.  Mogą  one  również  spowo-
dować  zaburzenia  geologiczne  w  pierwotnej  (przed  trzęsieniem  Ziemi)  budowie  skorupy  ziem-
skiej, polegające na powstaniu szczelin, pionowych przesunięć i osuwisk w górach.

Trzęsienia Ziemi, a zwłaszcza te najgroźniejsze, powstają w związku z ruchami skorupy

ziemskiej, czyli tzw. ruchami tektonicznymi. Towarzyszą również działalności wulkanów.

W rejonach górniczych występują wstrząsy zapadliskowe związane z zawalaniem się pu-

stek  powstałych  po  wybraniu  kopaliny.  Trzęsienia  Ziemi  występują  szczególnie  w  pewnych
rejonach.  W  Europie  do  rejonów  tych  należą  kraje  śródziemnomorskie,  a  więc  półwyspy:  Ibe-
ryjski,  Apeniński  i  Bałkański  z  przylegającymi  do  nich  terenami.  W  Polsce  większych  trzęsień
Ziemi w ostatnim tysiącleciu nie notowano.

Zjawiska wulkaniczne. W gorącym wnętrzu Ziemi na znacznych głębokościach, przeważ-

nie  wśród  simy,  występują  tzw.  ogniska  magmatyczne  wypełnione  magmą,  czyli  gorącym
ciekłym  stopem  skalnym,  złożonym  głównie  z  krzemianów  i  glinokrzemianów.  Magma  zawie-
ra  rozpuszczone  w  niej  pod  dużym  ciśnieniem.  gazy,  najczęściej  parę  wodną,  dwutlenek  węgla,
siarkowodór,  fluor,  chlor  i  dwutlenek  siarki.  Mają  one  dużą  prężność  i  jeśli  w  warstwach  nad-
ległych  trafią  się  szczeliny  lub  pęknięcia,  to  wpychają  w  nie  magmę  oraz  wyciskają  ją  ku  gó-
rze.  W  ruchu  tym  może  się  ona  zatrzymać  i  zastygnąć  w  głębi  Ziemi  lub  wydostać  się  na  po-
wierzchnię,  tworząc  wulkan.  Wulkanem  nazywa  się  więc  miejsce  na  powierzchni  Ziemi,  gdzie
zjawiska takie zachodzą obecnie lub zachodziły w przeszłości.

Kanał, przez który magma wydostaje się na powierzchnię, zakończony jest od góry krate-

rem.  Stanowi  go  zwykle  lejkowate  zagłębienie  znajdujące  się  na  szczycie  stożka  wulkaniczne-
go,  utworzonego  z  produktów  powstałych  z  wyrzuconej  i  wylanej  na  powierzchnię  magmy
(rys.  5.3).  Stożki  wulkaniczne  tworzą  wzniesienia,  niekiedy  wysokie  góry,  np.  stożek  wulkanu

Etna ma wysokość 3113 m n.p.m. Wydobywająca się na powierzchnię Ziemi magma oziębia
się, dając trzy rodzaje produktów: stałe, ciekłe i gazowe.

Rys. 5.3. Przekrój przez Wezuwiusz

Produktem ciekłym jest lawa wulkaniczna wylewająca się z wnętrza krateru i spływająca.

po  zboczach  wulkanu.  Lawa  ta  stygnie  po  pewnym  czasie  (czasem  nawet  po  kilku  miesiącach)
zamienia  się  w  skałę.  Wyrzucone  w  powietrze  strzępy  lawy  zastygają  w  powietrzu,  tworząc
stałe  produkty  wulkaniczne  w  postaci  ziarn  o  różnej  średnicy.  Najdrobniejsze,  powstałe  z  czą-
stek  zakrzepłej  w  powietrzu  lawy  albo  wyrwane  ze  skał  tworzących  krater  i  stożek  wulka-
niczny,  tworzą  popioły  wulkaniczne.  Ilość  popiołów  wulkanicznych  przekracza  zazwyczaj
wielokrotnie  ilość  wylanej  lawy.  Osadzone  na  powierzchni  i  zlepione  w  jedną  masę  popioły
tworzą tufy wulkaniczne.

Produkty gazowe wybuchu wulkanu stanowią gazy uwalniające się z magmy. Najwięcej

wydziela się pary wodnej, która skrapla się w postaci deszczu. Obok niej wydzielają się pozo-
stałe gazy zawarte w magmie.

Objawem działalności wulkanicznej są również gorące źródła, tzw. cieplice. Gejzery są to

gorące źródła wyrzucające okresowo wodę, często na znaczną wysokość. Najsłynniejsze gejze-
ry znajdują się w Islandii, Nowej Zelandii i w USA.

Obecnie czynnych jest na Ziemi 450 wulkanów. Największa ich liczba grupuje się na wy-

brzeżach  Oceanu  Spokojnego.  W  Europie  najbardziej  znanym  czynnym  wulkanem  jest
Wezuwiusz,  którego  wybuch  w  79  roku  zniszczył  trzy  miasta  rzymskie:  Pompeje,  Herkulanum
i  Stabie.  Wybuchy  Wezuwiusża  powtarzają  się  do  czasów  obecnych.  Oprócz  czynnych  wulka-
nów znane są wulkany wygasłe, a więc nie przejawiające działalności.

W Polsce nie ma czynnych wulkanów. Ślady działalności wulkanicznej w postaci skał po-

chodzenia  wulkanicznego  znajdują  się  w  Sudetach,  w  okolicach  Krakowa  oraz  w  okolicy
Szczawnicy.
Ruchy  górotwórcze.  Wielkie  łańcuchy  górskie  powstały  przeważnie  w  wyniku  ruchów  gó-
rotwórczych  wywołanych  działaniem  potężnych  sił,  powodujących  przesunięcie  poziome
mas  skalnych.  Przyczyny  i  mechanizm  tych  zjawisk  nie  są  dotychczas  całkowicie
wyjaśnione.  Według  jednej  z  najbardziej  rozpowszechnionych  hipotez,  ciśnienia  boczne
wywołujące  przesunięcia  poziome  wywołane  są  kurczeniem  się  stygnącego  jądra  Ziemi
wskutek  utraty  przez  nie  ciepła.  Skorupa  ziemska  spoczywająca  na  nim  dąży  własnym  cię-
żarem  do  przylegania  do  jądra,  musi  więc  zmniejszyć  swoją

powierzchnię, co powoduje

powstanie  sił  o  kierunkach  poziomych  i  pionowych  doprowadzających  w  pewnych  rejonach
Ziemi  do  wypiętrzeń  lub  wgnieceń  warstw  skalnych,  w  wyniku,  czego  powstają  góry  pa-
smowe  lub  łańcuchowe.  Występowaniu  ruchów  górotwórczych  towarzyszy  zazwyczaj
ożywiona działalność wulkaniczna i trzęsienia ziemi.

5.4. Ułożenie warstw w skorupie z

iemskiej

Wykonując roboty górnicze w kopalniach, dokonując odkrywek, stwierdza się war-

stwową  budowę  skorupy  ziemskiej.  W  pewnych  rejonach  uwarstwienie  jest  regularne  i  po-
ziome  lub  zbliżone  do  poziomego.  Są  to  rejony  spokojne,  zwane  płytami,  w  których  nie
działały  nigdy  ruchy  górotwórcze,  powodujące  zawsze  zaburzenia  w  układzie  warstw  skal-
nych.

Jeśli warstwy skalne zostały ich działaniem porozrywane, mówi się o zaburzeniach nie-

ciągłych, jeśli powyginane - o zaburzeniach ciągłych.

Fałdy

. Należą one do zaburzeń ciągłych. Na rys. 5.4 pokazano strukturę fałdu. Część

fałdu wyniesiona nazywa się siodłem, część wklęsła - łękiem lub niecką. Części pośrednie
noszą nazwę skrzydeł łęku lub skrzydeł siodła.

Rys. 5.4. Struktura fałdu

Zależnie od intensywności ciśnień bocznych działających w czasie ruchów górotwór-

czych, nachylenie skrzydeł zmienia się i powstają różne typy fałdów, a więc faldy stojące,
pochylone, obalone i leżące

(rys. 5.5).

Rys. 5.5. Typy fałdów normalnych

a - stojący, b - pochylony, c - obalony, d - leżący

Płaszczowinę

(rys. 5.6) stanowi potężny leżący fałd, który wskutek dalszego nacisku

bocznego został przesunięty ponad innymi warstwami skalnymi. Często spotyka się płasz-
czowiny, w których warstwy skalne jednego skrzydła (dolnego - po obaleniu fałdu) uległy
rozerwaniu i starciu.

Jeżeli część płaszczowiny została w pewnym miejscu zniszczona na tyle, że widać obna-

żone skały podłoża, na które fałd został nasunięty, miejsce takie nazywa się oknem tekto-
nicznym.

Rys. 5.6. Płaszczowina i okno tektoniczne

Szczególny typ fałdów stanowią wysady, czyli diapiry (rys. 5.7). Powstają one wtedy, gdy
masy skalne położone we wnętrzu siodła mają większą plastyczność niż warstwy otaczają-

ce. Pod działaniem ciśnień pionowych skały plastyczne przeciskają się do góry, tworząc
wysokie

siodło.

Diapiry tworzy najczęściej sól kamienna cechująca się większą

plastycznoscią od skał otaczających. W Polsce wysady solne są przedmiotem eksploatacji
górniczej w Inowrocławiu, Wapnie i Kłodawie

Rys. 5.7. Schematyczny przekrój przez wysad solny w Kłodawie (wg E. Passendorfera)

Uskoki (rys. 5.8). Zaburzenia. nieciągłe, w których warstwy skalne zostały rozerwane i

jedna ich część została przesunięta pionowo lub skośnie w stosunku do drugiej, nazywa się
uskokiem. Płaszczyzna, na której nastąpiło zerwanie ciągłości warstw, nazywa się
płaszczyzną lub szczeliną uskoku. Wysokość pionowa przemieszczenia nosi nazwę zrzutu.

Rys. 5.8. Elementy uskoku

γ - kąt nachylenia warstwy,β - kąt nachylenia ptaszccyzny uskokowej,

λ - kąt rozstępu uskoku

Zależnie od nachylenia płaszczyzny uskokowej rozróżnia się uskoki normalne, pionowe

i odwrócone (rys. 5.9).

Rys. 5.9. Główne typy uskoków

a - normalny skośny, b - pionowy,c - odwrócony

Niekiedy obszar między uskokami zapada się i wtedy powstaje rów tektoniczny (rys.

5.10). Jeżeli obszar zachował swe położenie między strefami zapadniętymi, nazywany jest
zrębem

(rys. 5.11).

Rys. 5.10. Rów tektoniczny Rys. 5.11. Zrąb tektoniczny

Uskoki komplikują budowę geologiczną złoża kopaliny użytecznej i utrudniają prowa-

dzenie  robót  górniczych.  Napotkanie  uskoku  wymaga  wykonania,  robót  badawczych,  mają-
cych  za  zadanie  określenie  zalegania  zauskokowej  części  złoża.  Przy  uskokach  normalnych
(a  tych  jest  najwięcej)  dobrze  jest  zapamiętac  stare  górnicze  powiedzenie:  „Jeśli  uderzysz
czołem w uskok, pokład jest w dole, jeśli stopami, to pokład jest w górze" (rys. 5.12).

Rys. 5.12. Określanie położenia pokładu za uskokiem normalnym

Szczelina uskokowa może być wypełniona drobno roztartą skałą, czyli tzw. druzgotem,

a  powierzchnie  jej  mogą  być  wygładzone  przez  tarcie  mas  skalnych.  Może  też  być  zawod-
niona  lub  może  wypływać  z  niej  gaz  (np.  dwutlenek  węgla  lub  metan)  i  wtedy  stanowi  nie-
bezpieczeństwo  dla  robót  górniczych.  Dlatego  też  dojście  do  szczeliny  uskokowej  robotami
górniczymi  wiąże  się  zawsze  z  pewnym  ryzykiem  i  powinno  być  poprzedzone  robotami
badawczymi (np. otworami wiertniczymi).

5.5. Krążenie wody w przyrodzie. Wody podziemne

Hydrosfera obejmuje całkowitą wodę występującą na Ziemi, a więc wodę zawartą

w  morzach,  oceanach,  wodach  stojących  i  płynących  na  lądzie,  lód  zawarty  w  lodowcach,  a
również  parę  wodną  zawartą  w  atmosferze.  Należą  tu  również  wody  zawarte  w  skorupie
ziemskiej, a więc wody podziemne.
Krążenie  w

ody w przyrodzie. (rys. 5.13). Pod wpływem ciepła słonecznego następuje pa-

rowanie wody na wszystkich jej powierzchniach. Powstałe w atmosferze chmury w sprzyja-
jących warunkach dają opady atmosferyczne.

Spadająca na powierzchnię Ziemi woda częściowo paruje, a częściowo spływa po po-

wierzchni tworząc strumienie oraz rzeki, te znów spływają do mórz i oceanów, gdzie nastę-
puje ponowne jej parowanie.

Rys. 5.13. Schemat krążenia wody w przyrodzie wg W. Wundta

Opisane zjawiska stanowią pewien cykl zamknięty i określa się je jako krążenie wody w

przyrodzie.

Wody podziemne. Powstają przeważnie z opadów atmosferycznych, których część na-

potkawszy  przepuszczalne  skały  (piaski,  żwiry,  skały  porowate,  popękane,  szczelinowate)
przenika  w  głąb  ziemi.  Napotykając  skały  nieprzepuszczalne  (iły,  gliny,  łupki),  woda  gro-
madzi  się  nad  nimi  jako  tzw.  woda  gruntowa.  Górna  powierzchnia  jej  zasięgu  nazywa  się
zwierciadłem

albo poziomem wody gruntowej. Jeśli zwierciadło wody gruntowej leży blisko

powierzchni  ziemi  i  nie  jest  chronione  od  zmian  temperatury  i  zanieczyszczenia,  woda  taka
nazywa  się  wodą  zaskórną  albo  wierzchówką.  Wody  gruntowe,  których  zwierciadło  położo-
ne  jest  na  głębokości  większej  (kilku  do  kilkunastu  metrów),  mają  stałą  temperaturę  w  cią-
gu  roku,  a  gruba  warstwa  skał  przepuszczalnych  chroni  je  skutecznie  od  zanieczyszczeń.
Wody  te  mogą  być  w  związku  z  tym  użyte  jako  woda  do  picia.  Do  warstw  głębszych  woda
może przenikać przez:

-  warstwy przepuszczalne wychodzące na powierzchnię,
-  szczeliny uskoków wodonośnych,
-  pojedyncze szczeliny w skałach, czyli tzw. żyły wodne.
Częstokroć  w  podziemia  kopalń  sprowadza  się  wodę  potrzebną  w  procesach  eksploatacji

górniczej, np. do podsadzki hydraulicznej lub do ługowania (w kopalniach soli).

Warstwy przepuszczalne wypełnione wodą stanowią warstwy wodonośne. Obecność ich,

jak również obecność uskoków wodonośnych i żył wodnych, stanowi duże zagrożenie dla
kopalń, gdyż nagłe wdarcie się wody do wyrobisk górniczych może spowodować katastro-
falne skutki

Rys. 5.14. Dopływy wód do kopalni głębinowej. Podziemne zbiorniki wodne

Prowadzenie robót górniczych oraz pozostawienie pustek po wybraniu kopaliny uży-

tecznej  powoduje  powstanie  dodatkowych  szczelin  w  górotworze,  mogących  sięgnąć  do
warstw  wodonośnych  i  żył  wodnych,  a  nawet  do  zbiorników  oraz  wód  powierzchniowych.
Stare  zroby,  nieczynne  zaniechane  wyrobiska  górnicze,  mogą  wypełnic  się  wodą,  tworząc
podziemne zbiorniki wodne (rys. 5.14).

Szczególnie niebezpieczne są zbiorniki wodne, w ktorych woda spiętrzona jest na dużą

wysokość i ma duże ciśnienie hydrostatyczne. Należą tu zawodnione szyby, szybiki i otwo-
ry wiertnicze.

Podziemne zbiorniki wodne, warstwy wodonośne, uskoki i żyły wodne oraz wszelkie

możliwości wdarcia się wód powierzchniowych i podziemnych do kopalni muszą być do-
kładnie rozeznane i udokumentowane. Eksploatacja górnicza w ich sąsiedztwie musi być
prowadzona z zachowaniem specjalnych środków ostrożności.

5.6. Działalność powietrza i wód powierzchniowych

Działalność powietrza jako czynnika geologicznego polega na:
-  jego udziale w procesach wietrzenia,
-  działalności wiatru.
Procesy  wietrzenia.  Przez  proces  wietrzenia  rozumie  się  rozpad  mechaniczny  i  rozkład

chemiczny skał pod wpływem działania ciepla słonecznego, powietrza, wody i organizmów
żywych. Wietrzenie odbywa się w skałach występujących na powierzchni skorupy ziem-
skiej i obejmuje tylko zewnętrzną cienką ich warstwę.

W zależności od czynników powodujących wietrzenie odróżnia się wietrzenie fizyczne i

chemiczne.

Wietrzenie fizyczne, zwane również mechanicznym, odbywa się głównie pod działaniem

znacznych  różnic  temperatur  dnia  i  nocy  występujących  w  skalistych  terenach  pustynnych  i
górskich.  Nagrzanie  oraz  rozszerzanie  się  powierzchniowej  warstwy  skał  w  ciągu  dnia  i
kurczenie  się  jej  w  ciągu  nocy  przy  stałej  temperaturze  warstw  głębszych  powoduje  po-
wstanie  naprężeń  wywołujących  łuszczenie  się  skały  na  jej  powierzchni  oraz  powstanie
spękań. Podobne skutki wywołuje marznąca woda wypełniająca szczeliny skalne.

Rozluźnienia spoistości skał mogą dokonywać również korzenie roślin, a zwłaszcza gru-

be korzenie drzew.

W Polsce zjawisko wietrzenia fizycznego występuje na pozbawionych roślinności zbo-

czach górskich, gdzie produktem jego jest ostrokanciasty gruz skalny, zwany w Tatrach
piargiem oraz pokryte grubymi blokami skalnymi zbocza górskie w Górach Świętokrzy-
skich i Bieszczadach, czyli tzw. gołoborza – rys. 5.15.

Wietrzenie chemiczne jest wynikiem procesów chemicznych powodujących rozkład i

zmiany  chemiczne  skał  oraz  minerałów  wystawionych  na  działanie  wody  i  rozpuszczonych
w  niej  gazów,  głównie  tlenu  oraz  dwutlenku  węgla.  Ponieważ  wietrzenie  chemiczne  prze-
biega  głównie  przy  udziale  wody,  dlatego  też  przebiega  ono  głównie  w  klimacie  wilgotnym
i gorącym.

Działalność wiatru. Wiatr w zależności od swej prędkości może porywać i przenosić

nawet  na  duże  odległości  drobne  ziarna  skalne  (np.  pyły,  popioły  wulkaniczne,  piaski  po-
wstałe  z  wietrzenia),  a  nawet  żwir,  który  toczy  po  powierzchni  ziemi.  Porywanie  ziam
skalnych  z  powierzchni  pustyni  powoduje  obniżenie  jej  powierzchni.  Poza  tym  wiatr  nisz-
czy  skały,  uderzając  w  nie  niesionymi  ziarnami  piasku.  Unoszone  i  toczone  po  powierzchni
ziarna  skalne  osadzają  się  po  napotkaniu  jakiejś  przeszkody,  którą  może  być  roślina,  ka-
mień  lub  wzniesienie  terenu.  W  miejscu  tym  urasta  charakterystyczny  pagórek  piaszczysty,
zwany  wydmą.  Nawietrzne  zbocze  wydmy  jest  łagodne,  zawietrzne  zbocze  jest  strome.  Po-
nieważ  wiatr  porywa  piasek  ze  zbocza  łagodnego  i  przesypuje  przez  wierzchołek  na  zbocze
strome,  wydma  powoli  przemieszcza  się  w  kierunku  wiatru.  Wydmy  powstają  na  obsza-
rach,  gdzie  wieją  silne  wiatry  oraz  istnieje  skąpa  roślinność,  a  więc  na  pustyniach  i  plażach
morskich.

Osadem powstałym przez działanie wiatru jest less - urodzajna gleba powstała z nanie-

sionego pyłu kwarcowego i wapiennego. W Polsce grube osady lessu występują na obsza-
rach Wyżyny Sandomierskiej i Lubelskiej.

Działalność geologiczna

wód powierzchniowych. W działalności tej można wyróżnić:

-  działalność niszczącą skały tworzącej powierzchnię Ziemi, czyli erozję,
-  transport materiału skalnego powstałego ze zniszczonych skał,
-  osadzanie transportowanego materiału.
Działalność  niszczącą  wykonuje  już  deszcz,  którego  krople  rozmywają  i  spłukują  glebę

z  pól  uprawnych.  Spłukiwanie  to  jest  tym  bardziej  intensywne,  im  większe  jest  nachylenie
terenu.  Szczególnie  niebezpieczae  są  w  czasie  ulewnych  deszczów  wysokie  skarpy  w  ko-
palniach  odkrywkowych  węgla  brunatnego  i  siarki  oraz  w  piaskowniach.  Osunięcie  skarpy
osłabionej przez wodę stanowi jedno z największych zagrożeń tych kopalń.

Spływające po zboczach górskich strumienie podmywają brzegi i unoszą ze sobą po-

wstały z ich osunięcia materiał skalny. W strumieniach górskich składa się on z ostrokan-
ciastych bloków skalnych.

Bloki te przetaczane po dnie strumienia ścierają swoje krawędzie, tworząc otoczaki Z

biegiem rzeki otoczaki stają się coraz mniejsze, a materiał powstały z ich kruszenia trans-
portowany jest dalej jako żwir, piasek i muł.

Erozja jest najsilniejsza w górnym biegu rzeki, słabsza w jej biegu średnim. W biegu

dolnym,  gdzie  prędkość  wody  maleje,  rzeki  wykazują  mniej  zdolności  erozyjnej;  ma  tu  na-
tomiast  miejsce  osadzanie  unoszonego  drobnego  materiału  skalnego.  Osadzanie  to  następu-
je  również  przy  ujściu  rzeki  do  morza,  gdzie  osady  (głównie  iły)  tworzą  w  sprzyjających
warunkach rozległe stożki nasypowe, czyli tzw. delty.

Osadzane przez rzeki żwiry, piaski i muły mogą z czasem ulec procesowi cementacji

oraz stwardnieniu i wtedy powstają z nich skały, a więc odpowiednio zlepieńce, piaskowce
oraz łupki. Charakterystyczną ich cechą jest uwarstwienie pochylone w jednym kierunku –
kierunku płynącej wody.

Działalnosc wód płynących jest najważniejszym czynnikiem geologicznym kształtują-

cym powierzchnie lądów, z wyjątkiem pustyń i krajów podbiegunowych.

5.7. Działalność lodowców

W okolicach podbiegunowych i w wysokich górach ważnym czynnikiem kształtującym

powierzchnię  Ziemi  są  lodowce.  Istnieją  one  tam,  gdzie  ilość  opadów  jest  dostatecznie  du-
ża,  a  średnia  roczna  temperatura  jest  tak  niska,  że  niecała  ilość  opadającego  śniegu  ulega
stopnieniu.  Granicę,  powyżej  której  zjawisko  to  występuje,  nazywa  się  linią  albo  granicą
wiecznego  śniegu.  Na  stromych  zboczach  śnieg  nie  utrzyma  się  i  stacza  się  z  nich  w  post

ci  lawin.  Na  zboczach  łagodnych,  płaskowyżach,  a  zwłaszcza  w  zagłębieniach  górskich
śnieg  gromadzi  się  w  coraz  to  większych  ilościach.  Śnieg  świeżo  spadły  na  ziemię  tworzy
puszystą  masę,  ta  jednak  pod  wpływem  słońca,  wiatru  oraz  deszczu  na  przemian  topnieje  i
marznie, tworząc ziarnistą masę śnieżną, zwaną firnem.

Pod wpływem ciśnienia nowych warstw opadłego śniegu firn zamienia się w lód lodow-

cowy.  Dalsze  opady  śniegu  powodują  zwiększanie  masy  lodu,  który  pod  wpływem  ciśnie-
nia  spełza  w  dół,  poniżej  granicy  wiecznych  śniegów,  tworząc  jęzor  lodowcowy.  Zatrzy-
manie  jęzora  lodowcowego  następuje  niżej,  gdzie  temperatury  są  wyższe  i  topnienie  lodu
przebiega  intensywniej  równoważąc  dopływ  lodu.  Zmiany  klimatyczne  mogą  spowodować
postępowanie lub cofanie się lodowca.

Lodowiec niesie ze sobą gruz skalny, powstały z wietrzejących skał zboczy górskich

oraz wyrwany z dna wąwozu, którym posuwa się jęzor lodowcowy. Materiał ten, zwany
moreną, może być unoszony na powierzchni lodowca (morena brzeżna i środkowa), w

wnątrz lodowca (morena wewnętrzna) i po dnie (morena denna). Schematycznie pokazano
to na rys. 5.16.

Rys. 5.16. Rozmieszczenie materiału morenowego

niesionego przez lodowiec górski (przekrój poprzeczny)

1 - morena boczna, 2 - morena środkowa, 3 - morena wewnętrzna, 4 - morena denna,

5 - stół lodowcowy (według A. Jahna)

Cały materiał skalny transportowany jest przez lodowiec do jego czoła, gdzie tworzy

morenę czołową - zwałowisko skalne, za którym po cofnięciu się lodowca powstaje jezioro
polodowcowe.

W rejonach podbiegunowych występują potężne lodowce kontynentalne, czyli lądolo-

dy, pokrywające niemal całkowicie obszary Antarktydy i Grenlandii. Lądolód Antarktydy
zajmuje powierzchnię 13 mln km

i ma średnią grubość 2020 m, a maksymalną nawet 4200

m. Ze spełzającego do morza czoła lądolodu odłamują się góry lodowe, stanowiące duże
zagrożenie dla żeglugi.

W epokach ubiegłych podobne lodowce kontynentalne zalegały obszary północnej i

środkowej Europy. Na terenie Polski aż po Karpaty i Sudety można obserwować ślady ich
obecności. Szczególnie wyraźnie występują w Polsce północnej, a zwłaszcza na Pojezierzu,
w postaci jezior polodowcowych, pagórków morenowych, żwirów i głazów narzutowych.