OGÓLNA CHARAKTERYSYKA PROCESÓW

GEOLOGICZNYCH

• Procesy geologiczne – naturalne przemiany w litosferze i na jej

powierzchni

• Procesy geologiczne mogą odgrywać role niszcząca albo budującą

Procesy egzogeniczne:

- wietrzenie - proces przystosowania się skał do panujących

warunków fizycznych i chemicznych (rozpad skał ).

Zachodzi na styku litosfery z atmosferą ,hydrosferą i biosferą.

- erozja – mechaniczne niszczenie skał przez wody, lodowce i

wiatr,

- powierzchniowe ruchy masowe - przemieszczanie w dół po stoku

przypowierzchniowych partii skał i zwietrzeliny w wyniku
działalności siły ciężkości.

Wietrzenie, erozja, powierzchniowe ruchy masowe→ prowadzą

do niszczenia powierzchni ziemi określamy łącznie jako denudację.

(denudare – ogołacać, odkrywać).

- sedymentacja - gromadzenie się osadów w wyniku osadzania

materiału okruchowego, działalności organizmów, wytracania wód.

Denudacja + sedymentacja = gradacja czyli proces zrównywania

PROCES WIETRZENIA – rozdrabniania skały zmniejszenie zwięzłości i spoistości.

Strefa wietrzenia – przypowierzchniowa strefa skorupy ziemskiej w obrębie której

zachodzą procesy wietrzenia - sięga tak głęboko jak głęboko docierają wpływy termiczne
Słońca oraz

chemiczna działalność wody i gazów.
Za dolną granicę strefy wietrzenia uważa się zazwyczaj zwierciadło wody podziemnej.

Głębokość zależy od:
budowy geologicznej
klimatu
głębokości występowania wód gruntowych
Wietrzenie mechaniczne (fizyczne) – skały ulegają kruszeniu i rozpadowi na ziarna

minerałów, bez zmiany ich składu chemicznego.

Wietrzenie chemiczne - rozkład skał , zmienia się skład chemiczny

substancji mineralnych w skale.

Wietrzenie jest procesem przygotowującym, a nawet

warunkującym

powstanie i rozwój form egzogenicznych na powierzchni Ziemi.

Bez wietrzenia i bez udziału materiału wietrzelinowego, w

procesach

niszczących powierzchnię Ziemi nie byłoby modelowania - nie

zachodziłyby

procesy obnażania -

denudacji ,

ani

żłobienia

– erozji.

Aby wykonać pracę niszczącą , woda, wiatr. lód muszą zawierać

gruz,

okruchy, aby wykonać pracę niszczącą.

WIETRZENIE MECHANICZNE

Wietrzenie insolacyjne

- rozpad skały spowodowany na przemian nagrzewaniem i ochładzaniem.

Wietrzenie mrozowe – kongelacja

- rozsadzanie i rozdrabnianie skały przez zamarzającą wodę.

Wietrzenie peryglacjalne –

na obszarach polarnych i w rejonach trwałej zmarzliny.

Wietrzenie insolacyjne

Skały – złe przewodniki ciepła

W ciągu 1h ciepło może przepłynąć najwyżej 3 cm w głąb

skały.

W ciągu 13 h około 30 cm

Granit, marmur piaskowiec zwiększają objętość o 0,005 – 0,012

%

przy podniesieniu do 50

0

C wzrost obj. 0,12 do 0,69 %.

Temp. w

o

C

0

-5

- 10

- 20

-22

kPa

100 59000 109000 15400

0

210000

0

(+)

( - )

Wietrzenie mrozowe – kongelacja - rozsadzanie i rozdrabnianie
skały przez zamarzającą wodę.

Wietrzeniu mrozowemu sprzyja częste wahania temp. ok. 0

o

i obecność

w szczelinach wód roztopowych lub deszczowych.

Cofanie się ścian:

Spitsbergen: 0,02 – 0,2 mm/rok, najsłabsza skuteczność w obszarach
polarnych

Laponia : 0,02 – 0,5,

Alpy: 0,7 -1,0,

Tatry: 0,3 – 3,0, najbardziej skuteczne wietrzenie mrozowe w obszarach
górskich

Intensywność wietrzenia zależy

również od właściwości skały

- szybciej rozkruszają się skały porowate oraz gęsto pocięte
(gnejsy, piaskowce, margle)

- bardziej odporne na wietrzenie mrozowe są skały zwięzłe
(granit, gabro, kwarcyt)

Rozpad skał spowodowany zmianami temperatury może mieć
formę:

- rozpad ziarnisty –

dezintegracja granularna. Przyczyna rozpadu skały na

drobne fragmenty – głównie różnice rozszerzalności termicznej minerałów
budujących skałę.

-

rozpad blokowy- dezintegracja blokowa, występuje w przypadku skal mono-

mineralnych np. gruzowiska ostrokrawędzistych fragmentów kwarcytów
występujące w Górach Świętokrzyskich. Powstałe w warunkach klimatu

arktycznego w czasie plejstocenu.

-

eksfoliacji- złuszczanie skały. –powierzchniowa część skały rozszerza się
szybciej

w porównaniu z wew. częścią skały

70 - 80 C

0

Przyczyna rozpadu mechanicznego ( wietrzenia fizycznego)

skał

może być również pęcznienie i skurcz minerałów ilastych.
Ciśnienie pęcznienia może wynosić 2000 kPa.

W Polsce zjawiska takie wystepują na obszarach

występowania skał

fliszowych – w Karpatach

Deformacja

powierzchni

wywołanych

przemarzaniem

Wysadziny i przełomy – niszczą nawierzchnię dróg po
każdej zimie.
Dopływ wody pod powierzchnie asfaltu następuje, ku
górze, dzięki zjawisku podsiąku kapilarnego.
Woda adsorbowana jest na powierzchni szoczew i żył
lodowych.
Wysadzinowość gruntów- zdolność do agregacji
(przyrastania) lodu w ich strukturach
deformacja powierzchni terenu uszkadzanie

budowli

Zalecenia mające na celu przeciwdziałania

skutkom

wietrzenia i przemarzania

- Posadowienie fundamentu na głębokości większej niż głębokość

przemarzania,

- Fundament powinien być wznoszony bezpośrednio po wykonaniu

wykopu; wykop należy chronić przed przemarzaniem i
działaniem wód opadowych.

hw = 0,8 -1,2 m

WIETRZENIE CHEMICZNE .

Czynnik wietrzenia – woda opadowa zawierająca gazy pobrane z

powietrza (tlen, azot, dwutlenek węgla,) i wsiąkająca w głąb

skały

.

Wskutek utleniania:

FeS

2

+ H

2

O + 3 ½ O

2

FeSO

4

+ H

2

SO

4

2Fe

3

O

4

+ 1/2 O

2

3Fe

2

O

3

Wskutek uwodnienia

:

(anhydryt) CaSO

4

+ 2H

2

O

2

 CaSO

4

·2H

2

O

Karbonatyzacja – oddziaływanie na skały CO

2

rozpuszczonego w wodzie:

CaCO

3

+ H

2

O + CO

2

 Ca

2

+ + 2HCO

3-

Kaolinizacja - przeobrażanie krzemianów pod

wpływem H

2

O i CO

2

:

K

2

Al

2

Si

6

O

16

+ H

2

O + CO

2

= H

2

Al

2

Si

5

O

8

· 2H

2

O +K

2

CO

3

+

4SiO

2

2KAlSiO

3

O

8

+ 4H

2

O → 2Al(OH)

2

+ 6SiO

2

+ 2KOH

Lateryzacj
a

Udział biosfery:

- korzenie wnikające w szczeliny – ułatwiają

wnikanie wody, powietrza i CO

2

,

- bakterie, dżdżownice, nornice, krety,

Formy wietrzenia chemicznego –

wietrzenie ilaste i

laterytowe.

Wietrzenie ilaste – powstają utwory złożone z
krzemionki, wodorotlenków, tlenków żelaza i glinu
tzw. minerały ilaste illit, kaolinit i montmorillonit

PROCES KRASU

Rozpuszczanie skał węglanowych (wapieni, dolomity) i gipsowo-
solnych przez wody powierzchniowe i podziemne.

Sole potasowo -magnezowe , sól kamienna i gips ulegają

rozpuszcze-niu w czystej wodzie → wzrost zawartości w wodzie
CO

2

CaCO

3

+ CO

2

+ H

2

0

↔ Ca(HCO

3

)

2

Cecha charakterystyczna obszarów krasowych to brak rozwiniętej

sieci wód powierzchniowych.

W wyniku ługującego działania wody powstają formy krasowe

powierzchniowe i podziemne

Na terenie Polski kras występuje na obszarze Jury
Krakowsko-Częstochowskiej , w Tatrach Zachodnich,
Pieninach, Górach Świętokrzyskich, na Wyżynie
Lubelskiej

Główne minerały skałotwórcze

od najłatwiej do najtrudniej wietrzejących:

1.

Kalcyt

2.

Dolomit

3.

Oliwiny

4.

Pirokseny

5.

Amfibole

6.

Skalenie

7.

Biotyt

8.

Muskowit

9.

Kwarc

Muskowit i kwarc praktyczne nie wietrzeją – sa głównymi minerałami skał okruchowych

Zasadnicze kategorie produktów

wietrzenia

- minerały niezmienione

- minerały wtórne , w wodzie nierozpuszczalne

(hydrokrzemiany i wodorotlenki),

- minerały rozpuszczalne w wodzie – kationy grupy

Ia i IIa

oraz aniony F

-1

; Cl

-1

Br

-1

; SO

4-

PROFIL ZWIETRZELINOWY

Miejsce największego rozdrobnienia i największych
zmian składu mineralnego skały. W zasadzie składa się
z minerałów wietrzenia. Grunty nabierają nowych cech
jak: plastyczność spójność, zdolność do kurczenia i
pęcznienia
w obecności wody.

Zbudowana jest z nieregularnych, ostrokrawędzistych bloków.
Sieć spękań.
Skład mineralny i tekstura skał w strefie bloków nie ulega
istotnym zmianom

Gruz drobny, strefa powstawania minerałow wietrzenio-
wych np. minerałów ilastych
Bryły gruzu - kształt elipsoidalny i kulisty
Bryły gruzu - kształt ostrokrawędzisty

Występują bezpośrednio ponad skała macierzysta , nieznacznie różnią się
od skał znajdujących się w głębi masywu

WARUNKI GEOLOGICZNO – INŻYNIERSKIE NA

OBSZARACH POKRYW ZWIETRZELINOWYCH

• Utwory zwietrzelinowe pokrywają na południu Polski znaczny

obszar . Występują zarówna na ternach płaskich jak i na stromych
zboczach . Biorąc pod uwagę schemat profilu zwietrzelinowego
widać, że nośność podłoża będzie wzrastać wraz z głębokością
wraz ze zwiększaniem się zawartości okruchów skały macierzystej.

• Wraz z głębokością prace będą coraz trudniejsze.

WARUNKI GEOLOGICZNO – INŻYNIERSKIE NA

OBSZARACH WYSTĘPOWANIA PODZIEMNYCH FORM

KRASOWYCH

-

Duża

różnica w nośności skał węglanowych i młodszych osadów

które je

przykrywają,

- Obecność kawern krasowych,

- Możliwość nierównomiernego osiadania konstrukcji

- Badania geotechniczne powinny być uzupełniane badaniami

geofizycznymi.