GEOLOGIA – KOLOKWIUM Z WYKŁADÓW:
1. Rozkład temperatury w Ziemi:
Energia geotermiczna jest źródłem procesów kształtujących wnętrze Ziemi
(magmatyzm, aktywność tektoniczna, metamorfizm).
Głównym źródłem ciepła jest rozpad pierwiastków promieniotwórczych. Z
gorącego wnętrza Ziemi ciepło przenika w postaci tzw. strumienia cieplnego do
chłodnej powierzchni skorupy i zostaje wypromieniowane w kosmos. Przy samej
powierzchni do głębokości ok. 1,5m występuje strefa dobowych wahań
temperatury, zależna od klimatu i pór roku (energia słoneczna). Niżej do głębokości
ok 5-8m możemy wyróżnić strefę sezonowych wahań temperatury. Idąc niżej
mamy strefę rocznych wahań temperatury, a na głębokości 20-30m występuje
strefa neutralna ze średnia temperatura stałą, równą średniej rocznej temp.
powietrza dla danego obszaru. Głębiej dochodzi do stopniowego wzrostu
temperatury wg stopnia geotermicznego: g=15+48m (związek ten,
charakteryzujący wzrost temp. wraz z głębokością nie ma charakteru liniowego i
zależy m.in. od rodzaju skał i ich przewodności cieplnej. Temperatura wnętrza Ziemi
wzrasta wraz ze stopniem geotermicznym tylko do pewnej głębokości, a
mianowicie do ok. 100km, a dalej wzrasta znacznie wolniej.
Na głębokości 100km temp. wynosi 1500
o
C, na głębokości 600km – 1800
o
C, a w
jądrze - ok. 5000-6000
o
C.
2. Charakterystyka procesów magmowych:
Magmatyzm – ogół procesów endogenicznych (odbywających się we wnętrzu
Ziemi) prowadzących do krystalizacji magmy a w konsekwencji do powstania skał
magmowych. Dzielimy się on na:
- plutonizm – powstanie skał magmowych w głębszych partiach skorupy ziemskiej
jako skały głębinowe (lakkolit, lappolit, sil, Dayka),
- wulkanizm – powstanie skał magmowych na powierzchni lub tuż pod
powierzchnią Ziemi jako skały wylewne (wulkany),
3. Struktura skał magmowych:
a)skały wylewne:
- skrytokrystaliczna – kryształów bardzo małych rozmiarów
- afanitowa – kryształy widoczne tylko pod mikroskopem
- hipokrystaliczna (półkrystaliczna) – obok kryształów występuje szkliwo
- porfirowa – obecność większych prakryształów na tle ciasta skalnego
b) skały głębinowe:
- jawnokrystaliczna
- grubokrystaliczne – minerały > 5mm
- średniokrystaliczna – minerały 2-5mm
- drobnokrystaliczna – minerały < 2mm
- porfirowata – pomieszane minerały większe z mniejszymi
4 i 5. Czynniki i skutki wietrzenia fizycznego:
a) zmiana temperatury
- nagrzanie skały powoduje zwiększenie objętości składników skały, oziębienie zaś -
kurczenie się kryształów
- dobowe zmiany temp. prowokują naprężenia i mikroruchy w skale, co prowadzi
do spękań i izolowanych ziaren.
b) działanie organizmów żywych
- korzenie roślin wciskając się w pęknięcia skalne, rosnąc powodują ich poszerzanie
c) działanie fizyczne wody
- woda opadowa czy skroplona mogą wypełniać szczeliny skalne, a po
zamarznięciu dodatkowo rozsadzać skałę
Wszystkie te czynniki prowadzą do rozpadu blokowego i ziarnistego skał.
6. Opisać typowy profil strefy wietrzenia skał:
Idąc od góry:
glina lub glina z gruzem
gruz skalny z gliną
gruz skalny
skała macierzysta
7. Wymień procesy prowadzące do powstania skał osadowych:
a) wietrzenie fizyczne i chemiczne – rozpad skał i minerałów pod wpływem
fizycznego działania temp. i jej zmian, wody, lodu, roślin oraz rozkład z udziałem
gazów atmosferycznych, wody i wielu związków chemicznych w niej
rozpuszczonych.
b) erozja – usuwanie zwietrzeliny i innych utworów skalnych przez deszcz, wiatr,
lodowiec, wody płynące oraz wody jezior, mórz i oceanów.
c) transport – przenoszenie materiału np. za pomocą lodu, wiatru, czy deszczu. Na
wszystko to niemniej jednak znaczący wpływ ma ukształtowanie terenu i szata
roślinna. Transport umożliwia przenoszenie, ale także dalszą obróbkę produktów
wietrzenia.
d) sedymentacja – osadzanie się materiału zwietrzelinowego (okruchy skalne,
ziarna, cząstki mineralne) w zbiorniku wodnym poprzez wcześniejszy transport.
e) akumulacja – nagromadzenie się materiału…
f) denudacja – zespół czynników prowadzących do zrównania terenu przez
transport materiału skalnego w dół.
g) diageneza – proces tworzenia skały litej ze skał luźnych, polegający na łączeniu
spoiwem ziaren skalnych.
8. Rodzaje spoiwa w skałach okruchowych:
- krzemionkowe – nadaje twardość skale, brak reakcji z HCl (z chalcedonu lub
opału)
- węglanowe – reaguje z HCl (z kalcytu i/lub dolomitu)
- ilaste – słabe mechanicznie, barwa szara, jasna (z minerałów ilastych)
- żelaziste – czerwona i brunatna barwa (z tlenków i wodorotlenków żelaza)
- margliste – burzące z HCl i pozostawiające osad, barwa szara, jasna (z węglanu
wapnia i min. Ilastych)
9. Końcowe procesy powstawania skał osadowych:
Nagromadzone osady są pierwotnie luźne, miękkie i b. porowate (glina, muł w
korycie rzeki, piaski plażowe). Osady starsze często ulegają procesowi diagenezy,
który jest jednocześnie końcowym etapem powstawania skał osadowych. Są nim
działania czynników fizycznych (nacisk) i chemicznych (powstanie nowych
związków). Proces ten dotyczy wszystkich skał osadowych, lecz jego efekty są
najbardziej widoczne w osadach starszych, nagromadzonych w dużych zbiornikach
sedymentacyjnych. Nacisk wywołany młodszym, nadległym materiałem oraz
ciężarem wody powoduje zbliżenie się ziaren do siebie, czyli kompakcję, która
prowadzi do zmniejszenia porowatości osadów. Proces ten może również
spowodować utworzenie się litej skały z minerałów o bardzo małych rozmiarach,
które mają siłę kohezji (spójności) – powstają skały ilaste. Równocześnie w zbiorniku
sedymentacyjnym tworzą się nowe minerały, których drobne kryształki, opadając
na dno, tworzą muły. Po pewnym czasie taki muł ulega odwodnieniu i stwardnieniu,
czyli lityfikacji – powstają osady wapieni, dolomitów i innych skał chemicznych.
Czasami muł (najczęściej wapienny) bądź substancje mineralne w postaci koloidów
mogą stanowić wypełnienie porów w osadach okruchowych, które po
odwodnieniu twardnieją i pełnią rolę spoiwa tychże skał.
10. Formy występowania skał osadowych:
Cechą większości skał osadowych jest występowanie w formie ławic (warstw)
ograniczonych od spodu płaszczyzną spągu i od góry płaszczyzną stropu. Ławica
może rozciągać się na dużych przestrzeniach (tysiące km
2
). Czasem zmniejsza się jej
miąższość (grubość), aż do całkowitego zaniku i wtedy skała przybiera formę
soczewek. Istnieją również skały osadowe, które powstają z nieorganicznych części
organizmów żywych i niektóre z nich, np. rafa koralowa, nie są warstwowe. Na
lądzie i w małych zbiornikach akumulacyjnych (rzeka, jezioro) powstają osady o
małej miąższości i małym zasięgu. Inaczej jest w morzach i oceanach.
11. Podział skał osadowych okruchowych ze względu na strukturę:
Skały okruchowe obejmują skały, w których w przewadze (>50%) występują okruchy
i ziarna minerałów (produkty wietrzenia fizycznego i erozji).
Skały osadowe okruchowe dzielimy ze względu na wielkość okruchów i ziaren
(strukturę) na:
- grubookruchowe – psefity (wielkość składników >2mm)
- średniookruchowe – psamity (2-0,05mm)
- drobnookruchowe – pelity (0,05-0,002mm)
Skały okruchowe mogą być niezdiagenezowane (luźne) i zdiagenezowane
(zlepione spoiwem)
12. Charakterystyka osadów rzecznych:
Inaczej osady fluwialne, bądź aluwia - osady transportowane i deponowane przez
rzeki i potoki. Aluwia tworzą także stożki napływowe. Materiał tu zaliczany jest
bardzo różnorodny i obejmuje zarówno osady drobnoziarniste (frakcja ilasta jak i
pylasta) jak i gruboziarniste (piaski i żwiry). Rzeka transportuje i osadza żwiry, piaski
oraz muły i iły w zależności od siły transportowej. W górnym biegu aluwiami są
osady bardziej gruboziarniste, np. żwiry i głazy, czasem o ogromnych rozmiarach. W
środkowym biegu na zakolach osadzają się frakcje drobniejsze, np. piaski i muły, co
często prowadzi do powstawania meandrów. Przy ujściu siła transportowa jest
znikoma, więc zazwyczaj osadza się materiał najdrobniejszy,
co przy sprzyjającym ukształtowaniu terenu prowadzi do powstania delty. W
rzekach krótkich, górskich, wpadających do jeziora lub morza frakcja osadu może
być dość znaczna nawet przy ujściu.
13. Czynniki erozji morskiej (jeziornej):
Erozję morską wywołują dwa główne czynniki: falowanie i pływy (przypływy i
odpływy), zaś w mniejszym stopniu prądy przybrzeżne. Rozmiar erozji zależy tu od siły
fali, wielkości pływów, prędkości prądów morskich i konfiguracji wybrzeża. W
morzach zamkniętych większy wpływ na erozję ma falowanie, a w otwartych
akwenach rośnie rola pływów. Erozja brzegu morskiego wynika z hydraulicznego
działania wody i abrazji, które są następstwem uderzania fal o brzeg. Stale
atakowany przez wodę wysoki brzeg morski ulega podcinaniu u podstawy
i osuwaniu; w ten sposób tworzy się klif, który się nieustannie cofa.
14. Skutki erozji deszczowej i charakterystyka deluwiów:
Erozja deszczowa (inaczej ablacja) to spłukiwanie luźnej, wierzchniej warstwy terenu
(zwłaszcza cząstek gleby) przez wody deszczowe. Proces niszczącego
oddziaływania wody deszczowej na skały lite jest niewielkie, ale współdziałając z
wietrzeniem chemicznym może spowodować powstanie na powierzchni skał bruzd,
rowków, rynien i zagłębień. Gdy skała jest luźna (np. piasek) spływająca woda
może szybko żłobić w niej początkowo drobne jary, które z czasem mogą przejść w
głębokie parowy. Ablacja prowadzi do wyjałowienia (uczynienia nieurodzajnym)
gleby, jest główny źródłem rumowiska (luźny materiał skalny) unoszonego przy
stanach powodziowych. Produkty wymycia osadzone w pobliskich zagłębieniach
nazywamy deluwiami – przeważnie osady drobnoziarniste, warstwowe zawierające
domieszki części organicznych (głównie roślinnych).
15. Rodzaje erozji rzecznej:
Erozja rzeczna – niszczenie koryt rzek i potoków przez płynącą wodę. Postęp erozji
zależy od odporności podłoża koryta i prędkości wody.
W górnym biegu rzeki występują:
- erozja wgłębna - polega na wcinaniu się rzeki w koryto rzeczne poprzez niszczenie
go przez niesione przez rzekę materiał skalny; powstają charakterystyczne doliny V-
kształtne o wąskim dnie i pochyłych zboczach.
- erozja wsteczna - cofanie się źródeł rzeki w kierunku działu wodnego (może
doprowadzić do przejęcia początkowego odcinka innej rzeki tzw. kaptaż); zachodzi
tam, gdzie tworzą się katarakty czy wodospady.
W środkowym biegu rzeki:
- erozja boczna - podmywanie brzegów rzeki, spowodowane nierównomiernym
nurtem rzecznym; rzeka meandruje, czyli tworzy zakola i zakręty. Z doliny rzecznej V-
kształtnej powstaje U-kształtna.
Powstaje starorzecze - jezioro przyrzeczne – jezioro leżące na dnie doliny rzecznej,
będące fragmentem jej byłego koryta i odcięte wałem przykorytowym od
obecnego nurtu. Ma ona zwykle sierpowaty kształt.
- erozja denna - żłobienie dna rzeki przez płynącą wodę i niesiony przez nią
materiał; może powodować powstawanie poprzecznych do koryta rzeki wypłyceń
lub progów wodnych.
W dolnym biegu rzeki zwykle nad erozją przeważa akumulacja osadów niesionych
przez rzekę.
16. Od czego zależy przebieg dennej erozji rzecznej:
Erozja denna zależy od spadku rzeki, który jest uwarunkowany ukształtowaniem
terenu, ilości materiału niesionego przez nurt rzeki, budowy geologicznej podłoża i
podstawy erozyjnej.
17. Cechy osadów lodowcowych:
Osady lodowcowe E. Runie dzieli pod względem genetycznym w następujący
sposób:
1) Osady typowo lodowcowe (glacjalne)
2) Osady wodno lodowcowe (fluwioglacjalne)
a) osady rzeczno lodowcowe (fluwioglacjalne)
b) osady jeziorno lodowcowe (limnoglacjalne)
Osady określone powyżej jako „typowe lodowcowe” zostały osadzone przez
wytopienie się bezpośrednio z lodu lodowcowego. Osady wodno lodowcowe
osadzone zostały dzięki wodom z topniejącego lodowca (osady rzeczno
lodowcowe) albo osadzone w jeziorach pod czołem lodowca (osady jeziorno
lodowcowe).
Osady lodowcowe:
- gliny zwałowe budują one wały moren czołowych środkowej i północnej Polski
oraz moreny denne i ablacyjne. Glinom towarzyszą osady fluwioglacjalne. Składają
się na nie piaski sandrowe, które wytworzyły rozległe pola wydmowe oraz piaski i
żwiry, budujące kemy i ozy.
- gliny bazalne czyli słabo wysortowane osady skalne, zbudowane z mieszaniny
licznych okruchów skalnych. Powstają na skutek wytopienia się oraz osadzania
materiałów skalnych pod lodowcem.
- gliny ablacyjne znajdują się wewnątrz albo na samej powierzchni lądolodu.
18. Czynniki i skutki metamorfizmu:
Metamorfizm to zespół procesów prowadzących do zmiany budowy wewnętrznej
skał, zachodzących w warunkach podwyższonej temperatury lub/i wysokiego
ciśnienia. Wpływ na jego przebieg mogą mieć również inne czynniki, jak np.:
magma oraz roztwory i gazy pomagmowe, a także czas. Zjawiska te przebiegają w
głębi skorupy ziemskiej, obejmując zarówno skały osadowe jak i magmowe oraz
wcześniej powstałe skały metamorficzne. Powodują one zmianę pierwotnych
struktur i tekstur skał, a także prowadzą do zmian ich składu mineralnego, niekiedy
również chemicznego. Produktem tych przeobrażeń są skały metamorficzne.
19. Uskoki: rodzaj deformacji, ważniejsze elementy:
Uskok – struktura tektoniczna powstała w wyniku rozerwania mas skalnych i
przemieszczenia ich wzdłuż powstałej powierzchni (lub wąskiej strefy zniszczenia),
zwanej powierzchnią uskoku lub ślizgiem. W uskoku wyróżnia się również dwa
skrzydła: wiszące (podniesione) i zrzucone (obniżone). Mierzona w pionie odległość
między skrzydłami tej samej warstwy jest jego wysokością (amplitudą). Odległość
pozioma wyznacza rozstęp warstwy. W zależności od ułożenia skrzydeł i powierzchni
uskokowej wyróżnia się uskoki normalne oraz wsteczne. Uskokom mogą towarzyszyć
inne struktury tektoniczne (przyuskokowe podgięcia warstw, fałdy, fleksury).
Związane są z nimi powstawanie zrębów (skrzydło wiszące obustronnie jest
ograniczone skrzydłami zrzuconymi) i zapadlisk (np. rowów tektonicznych – skrzydło
zrzucone obustronnie kontaktuje ze skrzydłami wiszącymi).
20. Płaszczowiny: rodzaj deformacji:
Płaszczowina – zespół fałdów dużych rozmiarów, obalonych i nasuniętych na inne
utwory. Podczas kilkumetrowych przesunięć płaszczyzny, ta ulega z reguły
skomplikowanym deformacjom fałdowym w postaci drugorzędnych fałdów,
powierzchni ścięć, rozerwania i wyciśnięcia części fałdu.
21. Elementy ułożenia warstw:
Warstwa – bryła skalna ograniczona dwiema, w przybliżeniu równoległymi,
powierzchniami: górną zwaną stropem i dolną – spągiem.
a) bieg warstwy (rozciągłość) – krawędź przecięcia powierzchni stropowej lub
spągowej z płaszczyzną poziomą. Azymut biegu warstwy β (kierunek jej biegu)
określa się jako kąt poziomy zawarty między kierunkiem północy geograficznej a
linią biegu, z przedziału wartości w zakresie 0
o
-180
o
.
b) upad warstwy – kąt dwuścienny α zawarty między powierzchnią stropu lub spągu
a płaszczyzną poziomą (0
o
-90
0
)
c) kierunek zapadnia warstwy – kierunek rzutu pionowego na płaszczyznę poziomą
linii największego spadku stropu lub spągu.
Określany jest przez podanie azymutu γ (0
o
-360
o
) lub kierunku w odniesieniu do stron
świata.
22. Co to jest wychodnia warstwy:
Wychodnia warstwy – miejsce w terenie, w którym dana warstwa skalna, jak również
inne ciało, wychodzi na powierzchnię ziemi.
23. Fałdy: rodzaj deformacji, ważniejsze elementy:
Fałd – to ciągła deformacja tektoniczna polegająca na wygięciu plastycznym
warstw skalnych bez przerwania ich ciągłości, powstała na skutek fałdowania.
Prosty, normalny, symetryczny fałd należy do rzadkości. Fałd składa się z
następujących części:
- części wypukłej (antykliny, siodła) i części wklęsłej (synkliny, łęku)
- skrzydła fałdu będącym częścią pośrednia pomiędzy antykliną a synkliną
- promienia – odległość pomiędzy antykliną a najbliższą synkliną mierzona w
poziomie
- amplituda – odległość pomiędzy antykliną a synkliną mierzona w pionie
Antyklina posiada w swoim jądrze utwory starsze, natomiast synklina posiada w
swoim jądrze utwory młodsze.
Ze względu na kształt fałdu, wyróżniamy:
- f. normalny
- f. obalony
- f. leżący
- f. pochylony
24. Charakterystyka spękań (szczelin) w skałach:
Występujące w skałach szczeliny dzielimy na trzy rodzaje związane z procesem
geologicznym:
a) szczeliny wietrzeniowe – powstają w wyniku fizycznego wietrzenia skał.
Występują w powierzchniowej strefie do głębokości nie przekraczającej
kilkudziesięciu metrów. Są przeważnie chaotycznie rozmieszczone. Mogą być
wypełnione drobnym materiałem zwietrzelinowym.
b) szczeliny tektoniczne – powstają w wyniku dyslokacji tektonicznych. Można je
spotkać na znacznej głębokości przy czym im większa głębokość, tym są bardziej
zwarte.
c) szczeliny syngenetyczne – powstają w wyniku wew. naprężeń występujących w
niektórych skałach w trakcie ich powstawania, np. przy krzepnięciu magmy lub
odwadnianiu osadu.
25. Zręby i rowy tektoniczne:
Zrąb tektoniczny (horst) – struktura tektoniczna ograniczona przynajmniej z dwóch
stron uskokami i wypiętrzona wzdłuż nich względem otoczenia.
Przykładem wielkoskalowego zrębu są Sudety, Góry Smocze, góry Ural.
Rów tektoniczny (graben) – rodzaj obniżenia geologicznego, obejmujący wąski i
podłużny fragment skorupy ziemskiej, który zapadł się wzdłuż równoległych do
siebie uskoków normalnych.
Przykładami są: rów mariański – najgłębszy na świecie, rów krzeszowicki.
26. Ogólne zasady podziału gruntów budowlanych:
Grunt budowlany – wszystkie utwory geologiczne, tworzące podłoże budowlane.
Podstawą podziału gruntów budowlanych jest ich pochodzenie:
- rodzime – utwory, które powstały w środowisku naturalnym w wyniku procesów
geologicznych. Te z kolei dzielimy na: skaliste i nieskaliste – (mineralne i organiczne)
- antropogeniczne – utwory, które powstały w wyniku działalności inżynierskiej i
gospodarczej człowieka.
Ze względu na zastosowanie w budownictwie dzielimy je na: nasypy budowlane –
powstałe w wyniku kontrolowanego procesu technologicznego i nasypy
niebudowlane – powstałe w wyniku niekontrolowanego procesu
technologicznego. Bardziej szczegółowo grunty budowlane dzielimy ze względu na
parametru uziarnienia, które związane są z zawartością określonych frakcji.
27. Podać ogólną charakterystykę soliflukcji:
Soliflukcja (spływ powierzchniowy) - jeden z procesów morfologicznych
modelujących stoki w obszarach o klimacie zimnym, w warunkach peryglacjalnych
(obszary polarne, wysokie góry). Zjawisko to polega na powolnym (do kilku cm na
rok) pełzaniu wierzchniej warstwy gruntu na zboczach, które są stale bądź czasowo
przemarznięte. Stąd zachodzi ono na granicy: warstwa rozmrożona-zamarznięte
podłoże. Rozmarznięta powierzchniowa warstwa zwietrzeliny, silnie nasączona
wodą "ślizga się" po nadal zamarzniętej głębszej warstwie. Zachodzi najczęściej na
utworach glebowych o dużej zawartości części ilastych i pyłowych, na stokach o
wystawie północnej i spadkach powyżej 30%. Typową formą dla tego rodzaju erozji
28. Co oznacza, że grunt jest gliniasty (np. żwir/piasek gliniasty):
Grunty gliniaste w stanie suchym są twarde, ale po nasączeniu wodą
przypominają plastelinę. Oprócz tego, grunty te są barierą dla swobodnego
przepływu wody. Mogą przysporzyć wielu kłopotów budowlanych.
29. Podać charakterystykę gruntów spoistych:
Grunty spoiste zawierają >2% frakcji iłowej. Grunty spoiste w stanie wilgotnym
wykazują cechy materiału plastycznego, natomiast w stanie suchym zachowują
postać bryłek oraz większych grudek, nie rozpadające się przy słabym nacisku (w
palcach). Ich wytrzymałość na ściskanie jest niewielka i w znacznym stopniu
uzależniona od nasycenia wodą. Grunty spoiste w zależności od zawartości frakcji
piaskowej dzielimy na trzy grupy: grunty piaszczyste, grunty pylaste i grunty
pośrednie. Grunty te makroskopowo określamy na podstawie próby
wałeczkowania, rozcierania gruntu w wodzie oraz rozmakania.
30. Opisać zjawisko osiadania zapadowego i podać, w jakich gruntach najczęściej
występuje:
Osiadanie zapadowe – zjawisko pionowego obniżania się mas powierzchniowych.
Spowodowane jest nasyceniem gruntów wodą, które w konsekwencji tracą swoją
stabilność, gdyż zmniejsza się ich spójność i tarcie wewnętrzne. Najbardziej podatne
na osiadanie zapadowe są lessy. Z tego powodu lessy nie stanowią dobrego
podłoża budowlanego. Jeśli jest konieczność posadowienia budowli na terenach
lessowych, wymagane jest zabezpieczenie podłoża przed wpływami wód
gruntowych, opadowych i przemarzaniem.
31. Wymień geologiczno-inżynierskie zjawiska wywołane obecnością wody w
podłożu budowlanym:
Wody występujące w gruncie, w zależności od swojego charakteru, wywierają duży
i różnorodny wpływ na właściwości gruntu, obniżając przede wszystkim jego
własności wytrzymałościowe. Są to:
a) zjawiska krasowe
b) sufozja
c) kolmatacja
d) upłynnianie gruntu
e) kurzawki
f) przemarzanie gruntu, wysadziny, przełomy
32. Charakterystyka krasowatości:
Krasowatością nazywa się występowanie w skale próżni powstałych w wyniku
rozpuszczania skały przez krążące w niej wody. Skałami szczególnie podatnymi na
rozpuszczanie są wapienie, dolomity, gipsy, sól kamienna, a także skały okruchowe
o spoiwie węglanowym. Wody opadowe, wciskając się w skały porowate,
rozpuszczają je zarówno na powierzchni,
jak i poniżej. Rozróżnia się zatem formy krasowe powierzchniowe i podziemne.
Szczególne znaczenie ma kras w skałach wapiennych. Zawarty w wodzie kwas
węglowy lub wolny dwutlenek węgla doprowadza do przemiany słabo
rozpuszczalnego w wodzie węglanu wapnia w łatwo rozpuszczalny kwaśny węglan
wapnia wg reakcji: CaCO
3
+H
2
0+CO
2
Ca(HCO
3
)
2
. Podziemne formy krasowe
grożą zawałami, a powierzchniowe mogą powodować dużą zmienność własności
fizyko-mechanicznych.
33. Przemarzanie gruntów – wyjaśnij zjawisko:
Przemarzanie gruntów – zmiany strukturalne i tekstualne szkieletu gruntowego
wywołane zamarzaniem i odmarzaniem w przypowierzchniowej strefie,
powodujące odkształcenia gruntów, które mogą być szkodliwe dla fundamentów i
wznoszonych na nich konstrukcji budowlanych. Fundamenty zatem powinny być
posadowione poniżej strefy przemarzania, która w naszej strefie klimatycznej wynosi
od 0,8 do 1,4m. Zmiany struktury gruntów ujawniają się zmianą własności
wytrzymałościowych.
34. Podać przyczyny powstawania osuwisk:
Osuwisko – nagłe przemieszczenie się mas ziemnych, powierzchniowej zwietrzeliny i
mas skalnych podłoża spowodowane siłami przyrody lub działalnością człowieka
(podkopanie stoku lub jego znaczne obciążenie).
Przyczyny:
a) nawodnienie gruntów na zboczu spowodowane: opadami atmosferycznymi,
topnieniem śniegu, podpiętrzaniem wód podziemnych, sztucznym nawodnieniem
terenu.
b) sufozja i upłynięcie utworów przepuszczalnych
c) podcięcia stoku w wyniku procesów erozyjnych, w trakcie robót budowlanych
czy przy eksploatacji skał
d) obciążenia statyczne: posadowienie budynków, wykonanie nasypów
e) obciążenia dynamiczne(drgania): trzęsienia Ziemi, ruch pojazdów i urządzeń
mechanicznych
35. Podać ogólną charakterystykę zsuwów:
Zsuw – zsuwanie się, osuwanie, ześlizg mas skalnych wzdłuż określonej powierzchni
(pow. ścięcia). Zsuw następuje niespodziewanie bądź może być poprzedzony
rysami, pęknięciami i szczelinami.
Podział zsuwów ze wzgl. na kształt powierzchni ześlizgu i rodzaj mas skalnych:
a) zsuwy płaszczyznowe – następuje wzdłuż powierzchni uwarstwienia, wzdłuż
granicy zwietrzelina-skała macierzysta, oraz wzdłuż szczelin, bez obrotu.
b) zsuwu rotacyjne – następują po powierzchni zbliżonej do powierzchni walcowej;
masy skalne przesuwają się ruchem postępowo-rotacyjnym (ruch z obrotem
wstecz). Ten rodzaj zsuwu bardzo często sięga w głąb masywu skalnego, obejmując
skały występujące poniżej podnóża zbocza.
Podział zsuwów ze wzgl. na budowę geologiczną zbocza, na którym następuje
ruch:
a) konsekwentne – zsuwy płaszczyznowe, gdy przemieszczanie następuje na
granicy warstw, spękań, uskoku.
b) insekwentne – zsuwy rotacyjne, gdy przemieszczenie następuje po powierzchni
ścięcia poprzecznej do powierzchni strukturalnej.
c) asekwentne – zsuwy rotacyjne, które powstają w jednorodnych utworach.
36. Podać ogólną charakterystykę obrywów skalnych:
Obryw skalny – oderwanie się wielkich ma skalnych. Powstaje on wówczas, gdy
stromości zboczy towarzyszy duży kąt upadu warstw lub oddzielność ciosowa w
kierunku doliny bądź podnóża klifu. Może również zachodzić i przy korzystnej
budowie geologicznej, gdy zbocze zostało podcięte rzekę czy kipiel morską bądź
działalność człowieka. Powstaje w wysokich górach, lub na wysokich i stromych
zboczach. Obrywy tworzą się w bardzo krótkim czasie, zaledwie w ciągu kilku minut.
Są procesami groźnymi dla człowieka, gdyż do końca nieprzewidywalnymi.
37. Podać ogólną charakterystykę spełzywań:
Spełzywanie jest procesem powierzchniowym, zachodzącym na wielkich
przestrzeniach stokowych; jest to powolny stały ruch, któremu ulegają zwietrzeliny
lub utwory luźne leżące na zboczach nawet o małych nachyleniach (od 3
o
). Jego
nasilenie związane jest z okresami opadów i roztopów, ale też może odbywać się
bez udziału wody. Zależy w dużej mierze od rodzaju podłoża. I tak less jest odporny
na spełzywanie, natomiast iły, gliny i drobnoziarniste piaski o dobrze zaokrąglonych
ziarnach łatwo mu ulegają. Pełznące zbocze łatwo poznać po pomarszczonej,
pofalowanej powierzchni i wygiętych u podstaw drzewach.
38. Ważniejsze sposoby zabezpieczania terenów osuwiskowych:
a) badanie i obserwacja osuwisk: geodezyjne pomiary przemieszczeń za pomocą
reperów, pomiary inklinometryczne, monitoryczne.
b) zabezpieczenia zboczy: wzmacnianie gruntów, budowle oporowe, kotwienie
zbocza osuwisk.
39. Pochodzenie wód podziemnych:
Źródłem wód podziemnych jest infiltracja, kondensacja i niektóre procesy
geologiczne związane z powstaniem skał i struktur budowy geologicznej.
Infiltracja - grawitacyjne przemieszczanie wód powierzchniowych oraz opadowych
w głąb skorupy ziemskiej. Wody podziemne pochodzące z tego źródła nazywamy
wodami infiltracyjnymi. Ilość wód infiltrujących do podłoża skalnego zależy od
czynników klimatycznych i własności infiltrujących terenu. Infiltracja może być też
wywołana sztucznie, np. w celu nawadniania terenów upraw rolnych.
Kondensacja – proces przejścia pary wodnej zawartej w powietrzu i znajdująca się
w próżniach skalnych w wody kondensacyjne. Nie odgrywają one znaczącej roli w
kształtowaniu zasobów wód podziemnych. Mają one jednak pewne znaczenie w
zasilaniu gleby w wilgoć w ciepłych okresach bezopadowych.
40. Postaci wody występującej w ośrodku skalnym w stanie ciekłym:
a) woda higroskopijna – woda zaadsorbowana przez składniki skały bezpośrednio z
pary wodnej zawartej w powietrzu . Tworzy ona na cząstce skalnej warstewkę o
grubości setnych lub tysięcznych części milimetra. Nabiera fizycznych cech cząstki
skalnej, nie jest rozpuszczalnikiem, nie przemieszcza się pod wpływem sił grawitacji,
nie przekazuje ciśnienia hydrostatycznego.
b) woda błonkowata – woda adsorbowana w fazie ciekłej przez cząstki skały.
Tworzy ona na cząstce skalnej błonkę o grubości do dziesiątych części mikrometra.
W części wewnętrznej błonki woda ta przyjmuje właściwości wody higroskopijnej, a
w części zew. Wody wolnej.
c) woda wolna – zw. też grawitacyjną, woda, która w ośrodku skalnym ma
właściwości wody zwykłej czyli: jest rozpuszczalnikiem, przekazuje ciśnienie hydrost.,
przemieszcza się pod wpływem grawitacji.
d) woda kapilarna – woda, która wypełnia pory i szczeliny skalne do pewnej
wysokości ponad poziom wody wolnej lub utrzymuje się tam zawieszona powyżej
strefy wody wolnej (wznios kapilarny).
41. Swobodne zwierciadło wody podziemnej – warunki występowania:
Swobodne zwierciadło wody podziemnej – zwierciadło pozostające pod ciśnieniem
atmosferycznym, co oznacza, że nad zwierciadłem wody w tej samej warstwie
przepuszczalnej występuje przestrzeń bez wody umożliwiająca jego podnoszenie
się.
42. Charakterystyka wód gruntowych (warunki występowania, zasilania):
Wody o następujących cechach hydrogeologicznych:
- warstwa wodonośna (ośrodek skalny zdolny do gromadzenia i przewodzenia
wody) znajduje się bezpośrednio pod powierzchnią terenu
- zwierciadło wody jest swobodne, pod którym występuje strefa aeracji,
umożliwiająca infiltrację opadów atmosferycznych do warstwy wodonośnej
- przy każdym stanie zwierciadła woda nie kontaktuje się ze strefą glebową
Występują najczęściej w sypkich utworach tarasów rzecznych, stożków
napływowych czy w piaskach wydmowych. Zasilane są głownie przez infiltrację
opadów atmosferycznych i napływ wód podziemnych z terenów sąsiednich.
Podlegają, do pewnej głębokości, sezonowym
i rocznym zmianom temperatury powietrza. Skład chemiczny i stan sanitarny wód
gruntowych są bardzo zróżnicowane.
43. Charakterystyka wód zaskórnych (warunki występowania, zasilania):
Wody zaskórne są wodami umiejscowionymi tuż pod powierzchnią terenu.
Zwierciadło tych wód jest swobodne i występuje przeważnie w obrębie strefy
glebowej, na głębokości nie przekraczającej kilkudziesięciu cm, a niekiedy pokrywa
się z powierzchnią terenu. Przyczyną powstania wód zaskórnych jest płytkie podłoże
warstwy wodonośnej i niewielka miąższość sprawiająca, że strefa nasycenia
gromadząca wody z opadów atmosferycznych i z napływów z sąsiednich terenów
dochodzi do powierzchni terenu. Wody te są podatne na:
- zanieczyszczenia pochodzące z opadów atmosferycznych i powierzchni terenu
- zanieczyszczenia drobnoustrojami i substancjami strefy glebowej
- dobowe wahania temperatury i parowanie
44. Charakterystyka wód wgłębnych (warunki występowania, zasilania):
Wody wgłębne to wody występujące w warstwach wodonośnych, odizolowanych
od powierzchni terenu utworami nieprzepuszczalnymi. Ze względu na izolację od
warunków zewnętrznych nie podlegają wahaniom temperatury lub zaznaczają się
tylko zmiany sezonowe (dla płycej występujących). Charakteryzują się napiętym
zwierciadłem, dostosowanym do kształtu nadległych warstw nieprzepuszczalnych.
W strefach wychodni lub kontaktu z wodami innych horyzontów zwierciadło jest
swobodne. Różnica poziomów najniżej i najwyżej położonych punktów zwierciadła
umożliwia powstawanie efektu artezyjskiego (jeżeli zwierciadło piezometryczne
układa się powyżej powierzchni terenu) i subartezyjskiego (jeżeli zwierciadło układa
się poniżej powierzchni terenu) w rozległych synklinach (Niecka Mazowiecka,
Niecka Łódzka, Basen Londynu, Basen Dakoty, Wielki Basen Artezyjski). Wody
wgłębne, podobnie jak wody zaskórne i gruntowe są odnawialne i zasilane
głównie wodami opadowymi. W tym przypadku jednak zasilanie odbywa się bądź
przez bezpośrednią infiltrację tych wód,
bądź za pośrednictwem innych warstw wodonośnych.
45. Napięte zwierciadło wód podziemnych:
Jeżeli w warstwie wodonośnej, całkowicie nawodnionej i przykrytej nadkładem
nieprzepuszczalnym, znajduje się woda pod pewnym ciśnieniem > od ciśnienia
atmosferycznego, wówczas na granicy warstwy wodonośnej i nadkładu występuje
napięte zwierciadło wody podziemnej.
46. Strefy hydrogeologiczne w podłożu skalnym:
a) strefa aeracji – zw. strefą napowietrzenia; strefa pomiędzy powierzchnią terenu a
zwierciadłem wód podziemnych. Wolne przestrzenie pomiędzy skałami są
częściowo wypełnione wodą lub powietrzem. Woda w postaci ciekłej może
występować jako woda związana (higroskopijna, błonkowata lub kapilarna) lub
jako woda wolna. Woda w strefie aeracji może także występować w postaci pary
wodnej. Wody w tej strefie pozostają w ścisłym kontakcie z powietrzem i nie tworzą
ciągłego horyzontu.
b) strefa saturacji – zw. strefą nasycenia lub nawodnienia; warstwa skalna, w której
wolne przestrzenie (szczeliny, pory) są całkowicie wypełnione wodą. Od strefy
aeracji oddzielona jest zwierciadłem wód podziemnych. Wody w strefie saturacji
dzielimy na gruntowe, wgłębne i głębinowe.
47. Istota i warunki występowania zwierciadła piezometrycznego:
Jeżeli do warstwy wodonośnej z napiętego zwierciadła wody zostanie
doprowadzony otwór wiertniczy (studnia) wówczas napłynie do niego woda, a jej
poziom ustabilizuje się na pewnej wysokości ponad stropem warstwy wodonośnej.
Jest to tzw. wysokość piezometryczna, określająca wartość ciśnienia
piezometrycznego (ciśnienia, jakie wywiera woda na spąg warstwy nadkładu) w
miejscu otworu. Powierzchnia wyznaczająca poziom wysokości piezometrycznych
w poszczególnych punktach warstwy wodonośnej nazywa się zwierciadłem
piezometrycznym. Jest to zwierciadło pozorne, a jego kształt zależy m.in. od stanu
kinematycznego wody. Nachylone jest w kierunku przepływu, a miarą nachylenia
jest jego spadek określony stosunkiem różnicy wysokości dwóch punktów
zwierciadła, położonych na linii przepływu, do odległości między tymi punktami.
48. Sposób graficznego przedstawiania zwierciadła wód podziemnych:
Zwierciadło wód podziemnych przedstawia się na mapach:
a) hydroizobatami– linie łączące punkty zwierciadła wody, położone na
jednakowej głębokości od powierzchni terenu.
b) hydroizohipsami – linie łączące punkty zwierciadła wody, leżące na ten samej
wysokości względem przyjętego poziomu odniesienia, z reguły morza.
Mapy sporządza się podstawie parametrów położenia zwierciadła wody
(wysokości lub głębokości) w szeregu punktów obserwacyjnych: otworów
wiertniczych, studni, wykopów.
49. Metody badań geologicznych podłoża gruntowego:
Badania gruntów dzielą się na:
a)
terenowe (polowe),
b)
laboratoryjne.
Polowe obejmują:
a)
Wstępne rozpoznanie terenu na podstawie map geologicznych,
danych hydrobiologicznych, dokumentacji archiwalnych,
b)
Oględziny terenu, oceny stanu istniejących obiektów (sąsiadów),
c)
Badania wstępne (doły próbne).
Metody badań gruntów budowlanych:
a)
Wyrobiska badawcze (szybiki, sztolnie, wykopy, rowy i szurfy, otwory
wiertnicze)
b)
Wiercenia rozpoznawcze
c)
Sondowanie:
Sondy statyczne (wciskane),
Sondy dynamiczne (wbijane),
Sondy obrotowe (skręcane).
Prędkość zagłębienia się sondy na jednostkę czasu świadczy o
spoistości gruntu.
Wymiary sond, ich ciężar i kształt jest znormalizowany. Uzyskane
wyniki konfrontujemy z danymi w tabelach i w oparciu o to
określamy stopień spoistości i inne cechy techniczne gruntów.
Badania makroskopowe:
Próbki są pobrane z dołów badawczych lub otworów wiertniczych. Celem tych
badań jest wstępne określenie rodzaju, stanu wilgotności i spoistości gruntów.
Rodzaj gruntów określa się jako spoisty, jeśli po wyschnięciu próbki gruntu tworzy on
zwarte grudki, a jako niespoiste – po wyschnięciu stanowi on niezwiązane z sobą
cząsteczki rozpadające się pod wpływem lekkiego nacisku palcem. Stopień
spoistości możemy określić na podstawie tzw. próby wałeczkowania. Uformowana
grudka gruntu w postaci kulki o średnicy 7-10mm, wałeczkujemy nasadą kciuka na
wyprostowanej dłoni, aż do otrzymania wałeczka o średnicy 3mm.
Na podstawie ilości prób wałeczkowania, rodzaju uszkodzeń oraz wyglądu tego
wałeczka możemy określić stopień spoistości gruntu (mało, średnio, zwięzło i bardzo
spoisty).
Innymi metodami badania spoistości gruntu są: próby rozcierania i próby
rozmakania.
50. Ogólny rys budowy geologicznej Wyżyny Krakowsko-Częstochowskie: (…)
51. Ogólny rys budowy geologicznej Niżu Podlaskiego: (…)
52. Ogólny rys budowy geologicznej Karpat fliszowych: (…)
53. Ogólny rys budowy geologicznej Zapadliska Przedkarpackiego: (…)