Geologia inżynierska

budowa wnętrza Ziemi

teoria dryfu kontynentów

Geologia

GEOLOGIA INŻYNIERSKA

zajmuje się bezpośrednimi uwarunkowaniami

geologicznymi działalności inżynierskiej (technicznej) człowieka, czyli tymi

właściwościami środowiska geologicznego, które mogą wpływać na

umieszczone w nim obiekty techniczne, na ich planowanie, projektowanie,

wykonywanie i użytkowanie.

GEOLOGIA DYNAMICZNA

opisuje zmiany zachodzące w skorupie

ziemskiej i procesy prowadzących do powstawania tych zmian.

MINERALOGIA I PETROGRAFIA

badają właściwości minerałów i skał

Geologia

SEDYMENTOLOGIA

- nauka o procesach powstawania osadów

HYDROGEOLOGIA -

nauka o rozprzestrzenieniu i prawach rządzących

ruchem wód znajdujących się w skorupie ziemskiej

TEKTONIKA (GEOLOGIA STRUKTURALNA)

zajmuje się budową

tektoniczną, czyli przestrzennym rozmieszczeniem mas skalnych w

litosferze oraz jej genezą

STRATYGRAFIA I GEOLOGIA HISTORYCZNA

nauki o tym, co

działo się w minionych epokach geologicznych

Ziemia

jest częścią układu słonecznego, w skład którego wchodzą:

• Słońce

• 4 planety wewnętrzne o niewielkich rozmiarach (Merkury, Wenus, Ziemia,

Mars) zbudowane ze skał

• pas planetoid

• 4 planety zewnętrzne – ogromne gazowe kule (Jowisz, Saturn, Uran,

Neptun)

• 5 planet karłowatych poza orbitą Neptuna

Podobnie jak pozostałe planety, nasza planeta porusza się. Jest to ruch

złożony, Ziemia jednocześnie porusza się po orbicie okołosłonecznej,

obraca wokół własnej osi oraz zmienia nachylenie względem płaszczyzny

orbity.

Ruch obiegowy

wokół Słońca trwa 1 rok i odbywa się po orbicie

eliptycznej. Ponieważ oś Ziemi jest nachylona względem płaszczyzny
orbity (obecnie ok. 66

0

), w ciągu roku zmienia się oświetlenie, co

prowadzi do zjawiska zmian pór roku.

Ruch obrotowy

odbywa się z

zachodu na wschód, a czas pełnego
obrotu wynosi 23h 56min i 4s.
Prędkość kątowa tego obrotu wynosi
15

0

/h. Bezpośrednim następstwem

ruchu obrotowego jest pozorna
wędrówka Słońca po niebie,
następstwo dni i nocy oraz istnienie
tzw

. siły Coriolisa i zjawisko pływów.

Wskutek istnienia

ruchu precesyjnego

,

oś obrotu Ziemi zakreśla
powierzchnię boczną stożka
obrotowego w czasie 25 700 lat

–

tzw. rok Platona

Podstawowe wymiary Ziemi:

•

promień równikowy

6 378 km

•

promień biegunowy

6 357 km

•

promień średni

6 370 km

•

obwód równikowy

40 077 km

•

obwód biegunowy

40 009 km

•

spłaszczenie

1 / 298,3

•

objętość

1 083 mld km

3

•

powierzchnia

510 mln km

2

•

masa

6 * 10

21

t

•

powierzchnia mórz i oceanów - 71% pow. Ziemi

•

powierzchnia lądów - 29% pow. Ziemi

Budowa wnętrza

Ziemi:

jądro

płaszcz

skorupa,

oddzielone

powierzchniami

nieciągłości,

gdzie zanikają,

odbijają się lub

załamują fale

sejsmiczne

Jądro Ziemi – barysfera, nife (core)

składa się z metalicznego żelaza z dodatkiem niklu

ma bardzo wysoką gęstość (ok. 8 g/cm

3

),

panuje tam ciśnienie rzędu 3,5 mln atmosfer

• Jądro wewnętrzne (poniżej 5100 km głębokości) jest w stanie

stałym, to prawdopodobnie krystaliczne żelazo i nikiel

• Jądro zewnętrzne (do głębokości ok. 5100 km), zanikają tu

poprzeczne fale sejsmiczne, jest więc w stanie ciekłym; ciekły

metal poruszając się wokół jądra wewnętrznego wywołuje efekt
cewki elektrycznej i generuje pole magnetyczne Ziemi

Jądro oddzielone jest od wyższej warstwy

powierzchnią nieciągłości Guttenberga.

• płaszcz środkowy– mezosfera
(400-

650 km) następuje tu

zmniejszenie gęstości z ok. 4,1g/cm3
w płaszczu dln do 3,5 g/cm3 w
płaszczu grn.

• płaszcz dolny (650-2900 km) jest najsłabiej poznany; zbudowany

ze skał o zwiększonej zawartości magnezu i żelaza i specyficznych
strukturach spowodowanych ciśnieniem rzędu 140 GPa; ciśnienie i
temperatura przekraczająca 1000stC może powodować powolne
płynięcie skał i „wytrącanie” żelaza, które następnie spływa do jądra

płaszcz Ziemi (mantle)

płaszcz Ziemi (mantle)

• płaszcz górny do głębokości 200 – 400 km:

o astenosfera

– plastyczna warstwa „obniżonych prędkości”

o warstwa perydotytowa

– skalna, należy do litosfery

Procesy termojądrowe zachodzące w płaszczu są motorem napędowym ruchów

tektoniczny w tym wielkoskalowych ruchów kontynentów

Skorupa Ziemi (crust)

oddzielona od warstw niżej leżących strefą nieciągłości Moho

(od nazwiska chorwackiego geofizyka Mohorovicica)

jest inaczej zbudowana pod oceanami i pod kontynentami

• skorupa oceaniczna

jest cieńsza: osiąga od kilkuset m w osiowych strefach grzbietów

śródoceanicznych do 7-15 km w brzeżnych strefach oceanów
jest dwuwarstwowa: zbudowana z warstwy osadowej i bazaltowej
(SIMA)

• skorupa kontynentalna

jest grubsza:

wynosi średnio 40 km, grubsza jest pod górami (do 70

km pod Himalajami

– tzw. korzenie gór).

jest trójwarstwowa: zbudowana z warstwy osadowej, granitowej (SIAL)
i bazaltowej (SIMA)

Litosfera (lithosphere)

to część Ziemi obejmująca skorupę ziemską

i górną część płaszcza Ziemi (warstwę perydotytową)

W odmienności do litosfery, znajdująca się pod nią astenosfera

jest warstwą plastyczną

LITOSFERA

L

IT

O

S

F

E

R

A

stop

ień geotermiczny

liczba

metrów głębokości,

n

a którą przypada wzrost temperatury skał o 1

0

C

Zależy on od budowy geologicznej obszaru

• na obszarach starych masywów krystalicznych jest duży np. w

Afryce Pd. Ok. 140m,

• na obszarach młodej górotwórczości jest mały, np. w

Budapeszcie 15 m.

gradient geotermiczny

wzrost temperatury

skał (w

0

C),

przypada

jący na każde 100 m głębokości

Wpływ zmian temperatur powietrza

na temperaturę przypowierzchniowych warstw ziemi

• Zmiany dobowe – do głębokości 1 m

• Zmiany sezonowe - do głębokości 5 - 8 m

• Zmiany roczne - do głębokości 15 - 20 m

Strefa termicznie neutralna

której temperatura jest zbliżona do średniej rocznej temperatury

powietrza w danym punkcie kuli ziemskiej.

Teoria płyt kontynentalnych

i dryfu kontynentów

Teoria płyt kontynentalnych

Skorupa ziemska zbudowana jest z szeregu płyt, będących w stałym

ruchu względem siebie.

Płyty kontynentalne pływają po plastycznej masie astenosfery,

w wyniku działania zjawiska konwekcji,

czyli ruchu wznoszącego gorącej materii w obrębie astenosfery.

Płyty podlegają zjawisku izostazji,

czyli są w stanie hydrostatycznej równowagi.

Najważniejsze płyty litosfery

Trózłącze Morza Czerwonego

Trójzłącze Afaru

Grzbiet

Środkowoatlantycki – największa

strefa rozrostu dna oceanicznego

Film 1

ryft

Divergent Boundary.flv

Film 2

subdukcja

Convergent Boundary.flv

Rozmieszczenie trzęsień ziemi pokrywa się ze strefami subdukcji

płyt kontynentalnych - rowami oceanicznymi

W wyniku ściskania poziomo ułożonych warstw skał osadowych następuje

pofałdowanie skał i ukształtowanie gór fałdowych. Wklęsłe części fałdów

tworzą synkliny, wypukłe – antykliny. Góry fałdowe są najczęściej

spotykanym rodzajem gór na świecie. Należą do nich przede wszystkim

najmłodsze łańcuchy, powstałe w okresie wielkich fałdowań, które trwają do

dziś. Dlatego też wysokość szczytów takich gór jak Himalaje (z Mount

Everestem -

najwyższym szczytem świata) czy Alpy (z Mount Blanc) ulega

ciągłemu podnoszeniu.

Skorupa oceaniczna

Kontynent

Film 3

powstawanie gór

Mount Everest Animation.flv

W czasie najmłodszych fałdowań starsze góry uległy odmłodzeniu. Siły

pochodzące z wnętrza Ziemi, prowadzące do wypiętrzania się nowych

łańcuchów górskich działały także na obszary nie będące bezpośrednio w

strefach subdukcji

oraz na terenach obejmujących starsze, zniszczone już

łańcuchy. W ten sposób doszło do powstania pionowych pęknięć w

warstwach skalnych, tzw. uskoków. Wzdłuż nich zostały wydźwignięte duże

powierzchnie bloków skalnych. Efektem jest powstanie gór o stosunkowo

stromych stokach i płaskich powierzchniach szczytowych, określanych

mianem

gór zrębowych. Budowę taką mają między innymi: Sudety, Góry

Harz, Wogezy, Góry Ural czy Tien-Szan.

Oprócz obszarów górskich, które powstawały w różnych okresach istnienia

naszej planety i z tego powodu znajdują się zarówno na granicach płyt

litosfery, jak i w głębi kontynentów, istnieją tereny, które nigdy nie były

sfałdowane. Są to tarcze krystaliczne oraz platformy. Tarczami są

jednostki, których powierzchnia zbudowana jest ze skał magmowych. Duże,

zwarte obszary tego typu znajdują się w północnej Europie. Platformy

różnią się od tarcz tym, że w ich obrębie skały powstające w wyniku

zastygania magmy, zostały przykryte różnego rodzaju materiałem. Powstał

on w efekcie przetworzenia szczątków roślin i zwierząt, rozkruszania

istniejących wcześniej skał lub nanoszenia materiału.