1. LITOSFERA

Litosfera – jest to najbardziej zewnętrzna powłoka kuli ziemskiej, dzieli się na liczne płyty tektoniczne, które ulegają przemieszczeniu. Rozróżnia się litosferę oceaniczną i kontynentalną. Litosfera zachowuje się jak ciało sztywne, obejmuje ona:

a) Skorupę ziemską – nazywaną stalem, zbudowaną ze skał o dużej zawartości glinokrzemianów (Si-krzem, Al-glin). Dolna granica skorupy ziemskiej pod kontynentami jest położona na głębokości 30-80 km, a pod oceanami 5-10 km. Różnica ta wynika z odmienności powstawania budowy kontynentów i dna oceanicznego.

b) Część górnego płaszcza Ziemi, tzw. warstwę perydotytową – zbudowaną ze skał nazywanych perydotytami, złożonych z ciemnych minerałów (krzemianów żelaza i magnezu)

Astenosfera – warstwa odznaczająca się plastycznością przy długotrwałych naciskach i sprężystości przy nagłych wstrząsach, umożliwiająca przemieszczanie się litosfery w kierunku poziomym. Astenosfera występuje na głębokości 80-100km

Budowa geologiczna – to rodzaj skał, ich wiek i wzajemne ułożenie w skorupie ziemskiej. Podstawowym źródłem informacji o budowie geologicznej są odsłonięcia warstw skalnych na powierzchni terenu, tzw. odkrywki (odsłonięcia w kopalniach). Do badań geologicznych wykorzystuje się geofizyczne metody pośrednie np. grawimetryczne określające zróżnicowanie siły grawitacji oraz sejsmiczne określające zróżnicowanie mas skalnych na podstawie zmian prędkości i rodzaju fal sejsmicznych przebiegających przez skorupę ziemską.

Całą litosferę budują warstwy skał o grubości od 10 do ponad 100km. Litosfera jest podzielona głębokimi, sięgającymi podścielającego ją płaszcza, pęknięciami (rozłamami) na bloki, zwane krami lub płytami litosfery. W obrębie litosfery wyróżnia się sześć wielkich płyt i kilka mniejszych.

Płyty litosfery wykonują ruchy poziome, w miejscu, w którym strumień ciepła dociera do litosfery, następuje jej osłabienie i pękanie, powstają ryfty. W miejscach pęknięć z astenosfery wdziera się magma, która w postaci law wylewa się wzdłuż szczelin ciągnących się wiele kilometrów. W oceanach powstają w tych miejscach grzbiety śródoceaniczne.
W obrębie oceanów dochodzi do ugięcia litosfery, następuje wciąganie płyty jednej pod drugą – subdukcja. W strefach subdukcji powstają rowy oceaniczne.

2. ZJAWISKA PLUTONICZNE I WULKANICZNE

Plutonizm obejmuje ogół zjawisk związanych z powstawaniem i krystalizacją intruzji magmowych wewnątrz skorupy ziemskiej. Intruzja nazywa się wtargnięcie magmy pomiędzy już istniejące skały. Intruzje magmowe tworzą różne struktury: kominy, żyły, soczewki, lakolity, batolity, itd.

Magma - jest gorącym stopem krzemianowym który występuje lokalnie w obrębie skorupy ziemskiej. Zawiera substancje lotne: para wodna (H₂O_(g)) gazowy chlor (Cl₂), ditlenek węgla(CO₂), ditlenem siarki (SO₂), H₂, H₂S, metan CH₄. Temperatura rozżarzonej magmy wynosi ok. 1200 ^oC

Lawa – jest odgazowana magma znajdująca się na powierzchni skorupy ziemskiej lub do 1km pod nią.

Wulkanizm jest to ogół zjawisk związanych z wydobywaniem się na powierzchnię ziemi płynnej lawy i innych stałych i gazowych produktów wybuchu wulkanów. Lawa i inne produkty wulkaniczne wydobywają się otworem zwanym kraterem albo szczelinami. Przebieg wybuchu wulkanu zależy od rodzaju lawy i ilości zawartych w niej gazów. Gwałtowne wybuchy, pod dużym ciśnieniem gazu, doprowadzają do rozpylenia lawy i powstanie popiołów wulkanicznych, ponadto wyrzucane są: piaski, kamyki, bomby wulkaniczne. Gazy wydobywają się z wulkanów znacznie dłużej niż trwa wypływ lawy, wraz z podgrzanymi wodami podziemnymi obszarów wulkanicznych należą do tzw. zjawisk powulkanicznych.

Gwałtowne wybuchy wulkanów mogą też doprowadzić do zniszczenia górnej części stożka wulkanicznego i powstania tzw. KALDERY (zagłębienie). Występowanie wulkanów jest związane z ruchem płyt litosfery. Najwięcej wulkanów występuje w miejscach rozstępowania się płyt, czyli w grzbietach śródoceanicznych oraz dolinach ryftowych na lądach, np. Afryka wschodnia, Islandia. Ogniska magmowe tworzą się również w strefach subdukcji, w miejscach wciągania płyty litosfery w astenosferę. Stąd wulkanizm towarzyszy rowom oceanicznym, ponieważ skały litosfery ulegają przetopieniu. Zjawiska wulkaniczne występujące na kontynentach, np. Europa południowa, wybrzeże oceanu spokojnego.

Rys. przekrój przez wulkan

3. SKAŁY I MINERAŁY

1) Skałą – nazywamy zespół kilku minerałów lub skupisko cząstek jednego minerału, a także cząstek pochodzenia organicznego powstałe w wyniku regularnych procesów przyrodniczych.

Rodzaje skał:

a) skały magmowe

Powstają w wyniku krystalizacji minerałów z magmy lub lawy. Ze względu na miejsce krystalizacji wyróżnia się 3 rodzaje skał magmowych. Temperatura magmy (rozżarzony stop krzemianowy) wynosi ok. 1200^oC . Podczas wydostawania się magmy na zewnątrz jej temperatura obniża się i następuje krzepnięcie tj. krystalizacja. Wyróżnia się:

• skały głębinowe (plutoniczne)

• subwulkaniczne (żyłowe)

• wylewne (wulkaniczne)

Przykłady skał magmowych:

- granit

- gabro

- sjenit

- bazalt

- andezyt

- ryolit

Skały magmowe ze względu na dużą odporność na niszczenie mechaniczne mają zastosowanie w budownictwie, drogownictwie, a ze względu na wykształcenie minerałów o różnych barwach jako materiał dekoracyjny.

b) Skały osadowe

Powstają w wyniku osadzania nazywanego sedymentacją minerałów lub okruchów skał w zbiornikach wodnych lub w środowiskach lądowych. Ze względu na pochodzenie wyróżnia się:

• okruchowe

• chemiczne

• organogeniczne

Przykłady:

- wapienie - powstałe na skutek gromadzenia się i zlepiania skorupek i szkieletów wapiennych różnych skorupiaków, ślimaków, małży, itp., wyróżnia się wapienie muszlowe, koralowe, kreda pisząca, rafy koralowe wapienne,

- skały krzemionkowe - powstały z krzemionkowych szkieletów organizmów, np. gąbek, okrzemek (mogą tworzyć pokłady ziemi okrzemkowej), węgle (powstały z nagromadzenia i uwęglenia roślinnych szczątków organicznych: torf, węgiel kamienny i brunatny), węglowodory (np. wosk ziemny, ropa naftowa, asfalt).

W warstwach skał osadowych mogą znajdować się resztki roślin i zwierząt w postaci skamielin. Wiele skał osadowych stanowi cenny surowiec budowlany, np. piaski, żwiry, wapienie, gipsy, piaskowce. Przemysł ceramiczny wykorzystuje głownie iły oraz muły, glinki, glinę itp. Przemysł cementowy wapienie oraz margle. Przemysł chemiczny wykorzystuje sól, siarkę, węglowodory. Przemysł energetyczny ropę naftową oraz węgle.

c) Skały przeobrażone

Powstały w wyniku przeobrażenia – przemiany skał magmowych i osadowych. Przemianę wywołać może wysoka temperatura, wysokie ciśnienie lub aktywne chemicznie roztwory wodne, a nawet zjawiska atmosferyczne. W przyrodzie zaobserwowano:

• metamorfizm kontaktowy (termalny)

• metamorfizm regionalny

• metamorfizm dynamiczny

• metamorfizm zderzeniowy (impakcyjny) -

Przykłady skał przeobrażonych:

- marmury – powstają z przeobrażenia wapieni

- kwarcyty – powstają z przeobrażenia piaskowców

- gnejsy – powstają z przeobrażenia głównie granitów oraz innych skał magmowych i osadowych

- łupki – powstają z przeobrażenia skał ilastych

- fyllity – powstają z przeobrażenia skał ilastych, zawierają ziarna kwarcu i inne minerały

- granulity – powstają z przeobrażenia porfirów kwarcowych

Skały przeobrażone mają liczne zastosowania ze względu na dużą odporność na niszczenie mechaniczne, a także z uwagi na walory estetyczne np. marmury. Niektóre łupki wykorzystywane są do produkcji dachówek.

2) Minerałem - nazywamy naturalny elementarny składnik skorupy ziemskiej o ustalonym składzie chemicznym, określonych właściwościach fizycznych i jednorodnej budowie, rozróżnia się minerały skałotwórcze i minerały złożowe.

Rodzaje minerałów:

a) minerały skałotwórcze – kwarc [SiO₂], kalcyt [CaCO₃], dolomit [MgCa(CO₃)₂], oliwin, pirokseny i amfibole, minerały iłowe. Ok. 40-50 minerałów zaliczanych jest do pospolitych minerałów skałotwórczych. Ok. 250 minerałów zalicza się do skałotwórczych.

b) minerały złożowe – rudy cynku i ołowiu, rudy aluminium, rudy żelaza, kruszce metali kolorowych (np. miedzi), kruszce metali szlachetnych (np. złoto, srebro, platyna), kamienie szlachetne (np. kwarc, cyrkon, perły, bursztyny, szmaragdy). Minerały złożowe mają praktyczne znaczenie w gospodarce, służą do produkcji różnych wyrobów. Nagromadzenie minerałów w ilościach nadających się do ich wykorzystania nazywa się złożem mineralnym.

Skupienia minerałów w przyrodzie

a) druzy – szczątki krystaliczne, są to zrosty kryształów kwarcu tworzące narośla w szczelinach skalnych

b) sekrecje – powstają przez wypełnienie szczelin skalnych, o nieregularnym lub okrągłym kształcie, krystaliczną lub koloidalną masą. Tworzą koncentryczne warstewki, które biegną od ścianek szczeliny w kierunku jej środka. Skupienia takie tworzy agat.

c) konkrecje – to okrągłe lub nieregularne skupiska o sferycznym układzie, powstające w nie stwardniałych skałach osadowych albo w złożach, i narastające koncentrycznie. Skupienia takie tworzy baryt.

d) oolity – są właściwie konkrecjami sferycznymi o małych rozmiarach. Postają przez wykrystalizowanie minerału wokół ziarenek piasku lub okruchów resztek organicznych. Charakterystyczny jest dla nich układ warstw. Struktury polityczne są widoczne dopiero pod mikroskopem. Struktury takie tworzy kalcyt.

e) skupienia naciekowe substancji mineralnych powstają z koloidów żeli. Na podstawie ich kształtów wyróżniamy formy:

- stalaktytowe

- nerkowate

- gronowate i inne.

Skupienia takie tworzą opal, malachit, i inne.

f) skupienia ziemiste – są to miękkie produkty mączyste, w których nawet przy użyciu lupy nie można rozróżnić poszczególnych kryształów. Skupienia takie tworzą wodorotlenki żelaza i manganu.

4. KLASYFIKACJA ZASOBÓW NATURALNYCH

Zasoby nieodnawialne (złożowe) – należą do nich te, które tworzą się w ciągu milionów lat i które mogą zostać wyczerpane. Zasoby nieodnawialne nie mogą być odtworzone w skali czasu czasu liczonej długością zycia człowieka. Zasoby nieodnawialne to:

- ulegające całkowitemu zużyciu – węgiel, gaz ziemny, ropa naftowa

- poddawane recyklingowi – rudy metali, metale

Zasoby odnawialne – należą do nich te, które w sposób naturalny regenerują się w dostatecznie krótkim czasie, aby mogły być wykorzystane przez człowieka, dzielą się na:

- wyczerpywane – gleby, las

- niewyczerpywane – energia słoneczna, woda, powietrze

Surowce naturalne Polski

a) surowce chemiczne: siarka, sól kamienna, sól potasowa, anhydryt, gips

b) surowce metaliczne: rudy miedzi, rudy cynku i ołowiu, rudy żelaza

c) surowce skalne: bazalt, granit, porfiry i melafiry, piaskowce, marmury, kaolin, gliny, iły ceramiczne, wapienie, margle, piaski kwarcowe, kwarcyty, żwiry, piaski, głazy narzutowe

5. GLEBA

Profil gleby

A₀- ŚCIÓŁKA – nierozłożone części materii organiczne

A₁- POZIOM PRÓCHNICZNY- głównie miejsce akumulacji próchnicy, jej zawartość decyduje o żyzności gleby, to jest zdolności do przekazywanie substancji pokarmowych roślinom

A₂- POZIOM WYMYWANIA (eluwialny) – warstwa pozbawiona przyswajalnych składników pokarmowych, powstała w wyniku wsiąkania wód opadowych

B₁₍₂₎ – POZIOM WMYWANIA ( iluwialny) – warstwa gleby w której następuje odkładanie i nagromadzenie przenoszonych przez wodę wsiąkającą i podsiąkającą

C – SKAŁA MACIERZYSTA – część zwietrzeliny skalnej lub skały która nie podlega procesom glebowym

Gleba – warstwa powierzchniowa skorupy ziemskiej powstała w sposób naturalny, w wyniku procesu wietrzenia skały macierzystej. Gleba składa się z materii nieorganicznej (minerały) i organicznej (organizmy zywe), wykazuje zdolność do podtrzymania wegetacji zakorzenionych w niej roślin, jako warstwa biologicznie czynna.

Regolit – zwietrzały materiał skalny nie zawierający form życia biologicznego nie jest uważany za glebę

Czynniki procesu glebotwórczego

- warunki klimatyczne – zależą od charakteru zwietrzeliny, nawilgocenia gleby, okresu i warunków wegetacji roślin, przyrostu masy biologicznej i tempa jej rozkładu

- rodzaj skały macierzystej

- ukształtowanie powierzchni

- rodzaju naturalnej roślinności

- czasu trwania procesów glebotwórczych

- działalność człowieka

Rodzaje gleb występujących w Polsce

a) strefowe

strefowe zróżnicowanie elementów środowiska prowadzi do powstania strefowych typów gleb

• bielicowe – można podzielić na słabo, średnio i silnie zbielicowane, gleba bielicowa ma kilku centymetrową warstwę próchniczną, która przechodzi w poziom wymywania o zabarwieniu jasno szarym, zabarwienie to powstaje na skutek wymycia wodorotlenków żelaza, glinu, manganu i związków próchnicznych do niżej leżącej warstwy wmywania . Gleby bielicowe wymagają intensywnego nawożenia i starannej uprawy

• brunatne – to gleby umiarkowanie wilgotnych lasów iglastych i mieszanych powstały w wyniku procesu brunatnienia, proces ten polega na wietrzeniu minerałów glebowych głównie glinokrzemianów zawierających w swoim składzie żelazo, żelazo uwolnione w czasie wietrzenia osadza się na powierzchni cząstek glebowych dając brunatne zabarwienie. Gleby brunatne są średnio urodzajne, odmianą gleb brunatnych są gleby płowe z silniej wymytymi związkami ilastymi i żelazistymi.

• czarnoziemy – to gleby o dużej warstwie próchnicznej powstały na terenach łąkowo stepowych, są to najwyższej jakości gleby w kraju, gleby zbliżone do czarnoziemu to czarne ziemie. Powstały na terenach zabagnionych, ich ciemne zabarwienie spowodowane jest dużą zawartością próchnicy

b) astrefowe

strefowe zróżnicowanie elementów środowiska prowadzi do powstania strefowych typów gleb

• bagienne – obejmują gleby torfowe i mułowo-torfowe, powstają w wyniku gromadzenia szczątków roślinności bagiennej w warunkach beztlenowych spowodowanych silnym nawilgoceniem gruntu warunkiem urodzajności tych gleb zwłaszcza torfowych jest właściwa melioracja i intensywne nawożenie.

• górskie – nie mają wykształconego profilu glebowego zachowują stale cechy gleb młodych w wyniku silnego spłukiwania na stokach.

• mady – występują w dolinach rzek gleby te powstają z osadów nanoszonych przez wylewające okresowo rzeki

• rędziny – to gleby powstałe z wietrzenia skał wapiennych i gipsowych mają one duża zawartość wapnia i występują głównie na wyżynach

Aby określić wartość użytkową gleb w Polsce wprowadzono podział na 6 klas bonitacyjnych.

klasa I. II gleby bardzo dobre

klasa III gleby dobre

klasa IV gleby średnie

klasa V gleby słabe

klasa VI gleby złe

klasa VI R2 gleby przeznaczone na zalesienie

6. HYDROSFERA

Definicja: powłoka Ziemi obejmująca wody powierzchniowe, wody podziemne, lodowce oraz parę wodną w atmosferze i w skorupie ziemskiej. Nie jest powłoką ciągłą.

rys. schemat hydrosfery

rys. krążenie wody w przyrodzie

Dzięki krążeniu wszystkie wody na Ziemi stanowią jedność i podlegają stałej wymianie chociaż część wody opadowej zostaje zatrzymana pod powierzchnią Ziemi a część postaci lodowców. Woda ta zostaje okresowo wyłączona z obiegu. jest ZRETENCJONOWANA. Jednakże wody podziemne i wody zawarte w lodowcach podlegają bardzo powolnej wymianie. krążenie wody obejmuje:

- parowanie z powierzchni zbiorników wodnych

- parowanie z powierzchni terenu i organizmów żywych

- przemieszczanie się pary wodnej w atmosferze, jej kondensację, opad oraz wsiąkanie

- spływ powierzchniowy i podziemny.

Skład wody występujących w przyrodzie:

1. WODY SŁODKIE

• powierzchniowe śródlądowe – płynące i stojące

• podziemne płytkie

• lodowce

1. WODY SŁONE

• morskie

• podziemne głębinowe

7. WODY PODZIEMNE

Wody podziemne powstają wskutek przesiąkania wód opadowych które po dojściu do warstwy nieprzepuszczalnej wypełniają wolne przestrzenie między cząstkami gruntu (piasku i innych skał)

Po wypełnieniu wodą wolnej przestrzeni w gruncie powstaje tzw. Warstwa wodonośna, w której woda może przepływać zgodnie ze spadkiem warstwy nieprzepuszczalnej

Górna granica warstwy wodonośnej tworzy Zwierciadło wody podziemnej, które po długotrwałych i intensywnych opadach podnosi się w długotrwała susza powoduje jego obniżenie.

Klasyfikacja wód podziemnych ze względu na głębokość zalegania

1. WODY ZASKÓRNE – to wody płytkie znajdujące się nad pierwszą warstwą nieprzepuszczalną na głębokości od kilkudziesięciu centymetrów do kilku metrów (czasami do kilkunastu) wody te są najczęściej zanieczyszczone

2. WODY GRUNTOWE - to wody znajdujące się pod pierwszą warstwą nieprzepuszczalną na głębokości od 6 do 10 metrów

3. WODY WGŁĘBNE (ARTEZYJSKIE) - to wody znajdujące się pod kilkoma warstwami nieprzepuszczalnymi na głębokości ponad 20 metrów, najczęściej pod stałym ciśnieniem hydrostatycznym. Wody te stanowią główne źródło wody pitnej.

Zjawiska krasowe

Wody powierzchniowe jak i podziemne są zdolne do rozpuszczania niektórych skał, takich jak: wapienie, dolomity, gipsy, sole kamienne. Procesy rozpuszczania skał to procesy krasowe lub krasowienie. Najbardziej rozpowszechnionymi skałami ulegającymi krasowieniu są wapienie. Zawarty w nich węglan wapnia (CaCO₃) rozpuszcza się w wodzie zawierającej dwutlenek węgla.

Wody opadowe pobierają dwutlenek węgla z atmosfery w wsiąkając w głąb wzbogacają się w glebie w dwutlenek węgla pochodzący z korzeni roślin i gnijących resztek organicznych.

CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca²⁺ + 2HCO₃^-

w wyniku procesów krasowych powstaje charakterystyczny zespół form rzeźby.

Skrasowiałą powierzchnię urozmaicają liczne zagłębienia powstałe na skutek rozpuszczania skał, np. lejki, kominy, studnie, pieczary, itp. Z połączenia wielu lejów krasowych powstają rozległe obniżenia tzw. polja. Potoki i rzeki wpływają pod powierzchnię szerokimi szczelinami – ponorami, a wypływają w postaci źródeł krasowych (wywierzyska). Podziemne rzeki rozpuszczają skały, żłobią i poszerzają szczeliny skalne, drążąc komory, kortarze oraz jaskinie. Są tą typowe formy krasu podziemnego. W wielu jaskiniach w wyniku wytrącania się węglanu wapnia powstaje bogata szata naciekowa (stalaktyty, stalagmity). Najdłuższą jaskinią świata jest jaskinia mamutowa o długości 500 km w USA.

Źródła wód podziemnych

• ŹRÓDŁA DOLINNE – występują u podnóża wzniesień oraz w dolinach u podstawy zboczy lub korytach cieków wodnych

• ŹRÓDŁA WARSTWOWE - wpływ wody najczęściej następuje z dolnej części warstwy wodonośnej

• ŹRÓDŁA KRASOWE - wyprowadzają wody z kanałów i szczelin w skałach krasowych, gdy wypływ następuje pod ciśnieniem hydrostatycznym to źródło takie nazywa się wywierzyskiem

• GEJZERY – to źródła gorące obszarów wulkanicznych w których woda samoczynnie wytryskuje w regularnych odstępach czasowych.

Wody źródlane mają w ciągu roku na ogół stałą temperaturę odpowiadającą średniej rocznej temperaturze powietrza. Temperatura wód podziemnych krążący głęboko lub w pobliżu obszarów wulkanicznych jest wyższa i może dochodzić nawet do kilku dziesięciu stopni

• CIEPLICE (TERMY) – źródła ciepłych wód podziemnych

rys. Niektóre typy źródeł i schemat niecki artezyjskiej

Zasilanie wód podziemnych zależy od:

• WARUNKÓW KLIMATYCZNYCH - które decydują o wielkości opadów ich intensywności i rozłożeniu w ciągu roku oraz o rozmiarach parowania

• PRZEPUSZCZALNOŚCI PODŁOŻA – na stopień przepuszczalności podłoża ma wpływ rodzaj skały, jej porowatość oraz stopień nawilgocenia charakter pokrycia roślinnością

• UKSZTAŁTOWANIA TERENU (jego nachylenie)

Procesy jednostkowe kształtujące skład chemiczny wód podziemnych

a) rozpuszczanie (ługowanie) skał

b) strącanie minerałów z wód podziemnych

c) wietrzenie skał

d) utlenianie i redukcja

e) hydratacja i hydroliza

f) migracja (dyspersja)

g) sorpcja, desorpcja, wymiana jonowa, procesy membranowe

h) procesy biochemiczne

a) Ługowanie – obejmuje proces rozpuszczania minerału lub skały i wynoszenia produktów rozpuszczania poza zasięg występowania ługowanych skał. W wyniku tego procesu do wody mogą przechodzić różne jony, przy czym ich rodzaj zależy od składu minerałów najłatwiej rozpuszczalnych w danych warunkach.

Wraz z wydajnością ługowania skał zwiększa się poziom mineralizacji wód. Zasolenie wód krążących w skałach krystalicznych jest mniejsze niż wód krążących w skałach osadowych.

Inne czynniki wpływające na proces ługowania skał to:

- temperatura oraz ciśnienie

- warunki krążenia wód w skałach

- inne gazy występujące w wodzie

- wartość pH oraz Eh (potencjał elektrochemiczny)

b) Poza ługowaniem minerałów mogą przebiegać procesy strącania minerałów z wód podziemnych. Najpowszechniej wytrącają się z wód węglany wapnia, magnezu i żelaza, siarczany oraz krzemionka.

c) Wietrzenie skał - jest to zespół procesów prowadzący do niszczenia skał występujący na powierzchni ziemi. Składa się na nie działanie wiatru, deszczu, mrozu i innych elementów pogody. Procesy te dzieli się na procesy mechaniczne i chemiczne.

Wietrzenie mechaniczne powoduje zamarzająca w szczelinach skalnych woda, która doprowadza do spękania skały.

Wietrzenie chemiczne jest procesem, w którym główną rolę odgrywa kwas węglowy, który wchodzi w reakcję z szeregiem skał doprowadzając do ich rozpuszczania. Przykładem są procesy krasowe zachodzące na terenach wapiennych

d) Procesy redoks

W wyniku utleniania i redukcji zmieniają się zwykle zdolności migracyjne pierwiastków (głównie S, Fe, Mn, N) i innych mikroskładników.

Przykładem reakcji utleniania, zachodzącej łącznie z hydrolizą, jest wietrzenie pirytu: 
4Fe₂ + 14H₂O + 15O₂ 4Fe(OH)₃ + 8H₂SO₄ 

Efektem tych procesów jest wzbogacanie wód podziemnych w jony siarczanowe, które z kolei przy udziale bakterii i w obecności węgla mogą być redukowane do H₂S: 
SO₂^-4 + 2C + 2H₂O 2HCO^-3 + H₂S 

Fermentacja metanowa – zachodzi przy udziale bakterii, w wyniku której powstaje metan.

e) hydratacja i hydroliza

Hydratacja – uwodnienie

CaSO₄ * 2H₂O gips (hydrat)

Hydrolizie ulegają wszystkie sole z wyjątkiem soli mocnych kwasów i mocnych zasad. Konsekwencją hydrolizy jest kwasowy lub zasadowy odczyn roztworu.

f) migracja (dyspersja)

- proste i złożone aniony: Cl^-, F^-, SO₄^2-, NO₃^-

- proste kationy: Na⁺, K⁺, Mg²⁺

- jony kompleksowe: PbCl₄^2-

- cząstki niezdysocjowane: PbCO₃, Fe(OH)₃

- asocjaty z zawiesinami (asocjacja – przyłączenie)

g) Sorpcja - Jest to pochłanianie cząsteczek pewnych związków chemicznych przez fazę stałą. Sorpcja zachodzi na minerałach ilastych i cząstkach koloidalnych.

Desorpcja – to proces uwalniania jonów do roztworu

Wymiana jonów i procesy metaboliczne

(Membrana – warstwa półprzepuszczalna, porowata). Rolę membran odgrywają skały ilaste (minerały ilaste) i przeciwdziałają one procesom wymiany jonowej. Efektem procesów membranowych jest wzrost stopnia mineralizacji wód wraz z głębokością ich występowania.

Wymiana jonowa – Glaukonity (kationity naturalne)

h) procesy biochemiczne – zachodzą z udziałem mikroorganizmów. Procesy te zachodzą w całym przekroju pionowym od powierzchniowych warstw gleby do najgłębszych poziomów środowiska skalnego. Mikroorganizmy uczestniczą w większości procesów utleniania i redukcji związków azotu, siarki, żelaza, manganu oraz w rozkładzie substancji organicznej. Poza wymienionymi procesami udział w kształtowaniu chemizmu wód podziemnych ma mieszanie się różnego typu wód oraz wpływ zagospodarowania terenu.

8. LODOWCE

Budowa

Pokrywy lodowe, tworzące lodowce górskie lub lądolody, powstają tam gdzie ukształtowanie terenu sprzyja gromadzeniu się dużych ilości śniegu, który w skutek niskich temperatur powietrza nie zostaje stopiony w ciągu lata. Gromadzący się śnieg, pod wpływem panującej temperatury i przy dużej wilgotności powietrza oraz ciśnienia nadległych warstw, przekształca się w FIRN a następnie w LÓD LODOWCOWY.

Formy lodowcowe na kuli ziemskiej

1. lodowce górskie: alpejskie, himalajskie, norweskie.

Występują we wszystkich strefach klimatycznych i w ich budowie wyróżnia się pole firnowe położone zawsze powyżej granicy wiecznego śniegu w strefie zasilenia i jęzor lodowcowy. W zależności od ukształtowania powierzchni terenu oraz ilości opadów śniegu, lodowce przybierają różne formy:

• Lodowce alpejskie – mają rozłożyste, wklęsłe pole firnowe i wypływający z nich długi jęzor o wypukłym profilu poprzecznym

• Lodowce himalajskie – mają liczne długie jęzory, które łączą się ze sobą jak dopływy rzek w rzekę głowną

• Lodowce norweskie – mają postać czapy, z krótkimi jęzorami. Powstały w Skandynawii na płaskich grzbietach górskich

1. lodowce podgórskie (piedmontowe) – Występują na Alasce. Powstały przez połączenie się lodowców spływających z gór w jedno pole lodowe u podnóża gór.

2. lodowce kontynentalne (lądolody) – to potężne tarcze lodowe Grenlandii i Antarktydy

3. lodowce szelfowe i góry lodowe – ruch lodu w lądolodach odbywa się ku brzegom. Po dotarciu lodu do płytkiego morza powstają lodowce szelfowe. Na głębokim morzu odrywają się góry lodowe

Granice, powyżej której panują w ciągu roku zbyt niskie temperatury powietrza, niepozwalające na stopnienie całego zapasu nagromadzonego w danym roku śniegu, nazywa się Granicą wiecznego śniegu.

Morena - materiał skalny zawarty w lodowcu pochodzący ze zwietrzelin dostających się w postaci lawin, obrywów lub innych ruchów masowych na pole firnowe czy na jęzor lodowcowy, jak również ze wietrzelin wmarzniętych w lód od spodu.

W lodowcach górskich w czasie postoju lodowca u jego czoła usypywane są pagóry morenowe zwane morenami czołowymi. przy zboczach doliny tworzą się doliny boczne, a na dnie po stopieniu lodowca moreny denne. Lodowce kontynentalne tworzą tylko moreny czołowe i denne.

Lodowiec, który wykracza jęzorami poza obszar zasilania i znajduje się poniżej granicy wiecznych śniegów, ulega Ablacji. Proces ablacji obejmuje topnienie lodu oraz jego sublimację.

Jeżeli dopływ lodu przewyższa topnienie, czoło lodowca przesuwa się ku przodowi – następuje Transgrecja lodowca.

9. MORZA I OCEANY

Wyróżnia się morza:

• otwarte – szeroko połączone z oceanem (Morze Północne)

• wewnętrzne (śródziemne) – połączone z oceanami tylko cieśninami, a wśród nich morza Międzykontynentalne (m. Śródziemne) i morza Wewnątrz kontynentalne (m. Bałtyckie)

• przybrzeżne – oddzielone od oceanu wyspami lub półwyspami (m. Japońskie)

• między wyspowe – pomiędzy wyspami (m. Celebes)

Typy wybrzeży:

1. wybrzeża wysokie– to stromo wznoszące się na dużą wysokość ponad poziom wody wybrzeża skaliste o głębokim dnie

• fiordowe – powstaje w wyniku zalania U-kształtnych dolin polodowcowych np. fiordy norweskie

• riasowe – góry ułożone są skośnie do linii brzegowej

• klifowe – bardzo strome wybrzeża, krawędzie wyżyn o budowie płytowej, np. Normandia we Francji

• dalmatyńskie – powstają w wyniku zalania gór ułożonych równolegle do linii brzegowej, Chorwacja

• limanowe - powstają w wyniku zatopienia ujścia rzek na dorzeczach o budowie płytowej

Wybrzeża wysokie powstają w wyniku zanurzenia obszarów wyżynnych lub górskich o urozmaiconej rzeźbie.

1. wybrzeże niskie – są nadbudowywane osadami niesionym przez fale, powstają przy współudziale rzek a także przy współudziale organizmów np. koralowca

• wybrzeże plażowe

plaża – jest to obszar pomiędzy zasięgiem fal sztormowych a najniższym poziomem wody

• wybrzeże Mierzejewo – powstaje wówczas gdy linia brzegowa jest nie wyrównana, a osady przesuwają się wzdłuż brzegu.

• wybrzeże lagunowe – powstaje w płytkich zatokach, w których podwodne wały plażowe przekształcają się wynurzone wały nazywane Lido odcinające część zatoki nazywanej laguną.

• wybrzeża koralowe –są dobudowywane przez rafy koralowe (koralowce) oraz inne zwierzęta morskie o szkielecie wapiennym żyjących na dnie blisko brzegów

• wybrzeża namorzynowe – bagniste wybrzeża, są to wybrzeża płaskie porośnięte lasami i zaroślami namorzynowymi mangrowiami.

Prądy morskie

1. powierzchniowe – ciepłe oraz zimne . Są to potężne słone rzeki tworzące skomplikowany system cyrkulacji łączący się rozgałęziający i zamykający w olbrzymie wiry. System ten obejmuje swym zasięgiem obszar całego oceanu światowego. Powstanie głównych prądów powierzchniowych wiąże się z obrotowym ruchem ziemi i występowaniem wiatrów stałych które wywołują postępowy ruch cząstek wody. Prądy niosące wody cieplejsze od otaczających wód oceanicznych są prądami ciepłymi, a prądy niosące wody chłodniejsze są prądami zimnymi. Prądy morskie wpływają na klimat wybrzeży.

2. głębinowe – wywołane są zróżnicowaniem gęstości wody i przenoszą bardzo powoli chłodne wody głębinowe

Falowanie – najczęstszą przyczyną powstawania fal jest wiatr. W miarę wzrostu siły wiatru zwiększa się długość i wysokość fal. na otwartym oceanie wysokość fal wynosi zwykle kilka metrów, a długość nawet kilkaset metrów, najwyższą z dotychczas zanotowanych fal odnotowano na otwartym oceanie i wynosiła 44m

Fale powstają nie tylko pod wpływem działania wiatru, mogą być też wywołane wybuchami wulkanów, trzęsieniami ziemi, obsunięciami mas skalnych. Fale takie nazywane tsunami przemieszczają się zwykle z prędkością kilkuset km/h, a przy brzegach mogą osiągać wysokość kilkudziesięciu metrów czyniąc na wybrzeżach ogromne spustoszenia.

Pływy – szczególnym rodzajem fali jest fala pływowa wywołana wzajemnym przyciąganiem księżyca słońca i ziemi.

Wyróżnia się pływy syzygijne i kwadraturowe

Pływy syzygijne powtarzają się co 14 dni występują wówczas gdy Ziemia, Słońce i Księżyc znajdują się w jednej linii, są to najsilniejsze pływy które występują w czasie pełni i nowiu księżyca.

Pływy kwadraturowe występują podczas pierwszej i ostatniej kwadry gdy siły przyciągania księżyca i słońca działają w różnych kierunkach. Średni przypływ to spiętrzenie wód przekraczające 10m.

10. JEZIORA

Jezioro – jest naturalnym śródlądowym zbiornikiem wody stojącej o takiej głębokości, że na jego dnie, wskutek braku światła, nie rozwijają się krzewiące rośliny zielone.

Jeziora klasyfikuje się jako:

• geomorfologiczne – według kształtu i genezy misy jeziornej, np.

Jeziora wulkaniczne, polodowcowe, nadbrzeżne (Łebsko), reliktowe (pozostałości po dawnych zbiornikach morskich – Kaspijskie, Aralskie), pochodzenia tektonicznego (Bajkał), pochodzenia kosmicznego

• hydrologiczne – wg wpływu i odpływu wód

Wyróżnia się jeziora przepływowe (rzeczne), bezodpływowe (nieodprowadzaną wód drogą powierzchniową), stałe (stale wypełnione wodą), okresowe (w których w okresie suszy zbiornik wysycha częściowo lub całkowicie)

• fizyczne – wg temperatury i typu krążenia wód

Przemieszczanie się mas wodnych w drodze cyrkulacji, zachodzi pod wpływem różnicy temperatur. Powierzchnia jeziora nagrzewa się w okresie letnim

• chemiczne – wg składu chemicznego wód

Jeziora słone występują w klimacie suchym gdzie parowanie przewyższa dostawę wód powierzchniowych oraz brak jest zasilania podziemnego

Jeziora słodkowodne występują w klimacie umiarkowanym wilgotnym.

• biologiczne – wg żyzności (warunków do rozwoju życia)

W zależności od składu chemicznego wód, ich temperatury i napowietrzenia w poszczególnych jeziorach istnieją zróżnicowane warunki do rozwoju życia. Ze względu na żyzność wyróżnia się następujące typy jezior:

- eutroficzne

- oligotroficzne

- dystroficzne

Bagna i jeziora są naturalnymi Zbiornikami retencyjnymi. Gromadzą wody spływające po powierzchni wtedy, gdy jest ich nadmiar i oddają je w okresach bezopadowych. Regulują więc odpływ rzeki i regulują go w czasie. Oddziałują również na klimat lokalny

Ze względu na żyzność wyróżnia się następujące typy jezior:

• eutroficzne

• oligotroficzne

• dystroficzne

11. RZEKI

Rzeka – ciek naturalny powstały z połączenia mniejszych potoków lub wypływający z czoła lodowca, jeziora, źródła, wywierzyska lub z obszaru zabagnionego, zasilany powierzchniowo i podziemnie wodą z opadów, mający ukształtowane koryto i płynący pod działaniem siły grawitacyjnej w łożysku i w dolinie, wyżłobionych w wyniku działalności jego siły erodującej.

Cieki - tworzy na powierzchni terenu odpływająca z pewnego obszaru woda. Cieki wodne mogą prowadzić wodę okresowo lub stale. Wyróżnia się cieki: epizodyczne, okresowe lub stałe. Z punktu widzenia morfologii terenu wyróżnia się następujące elementy cieku: koryto, teren zalewowy i dolinę cieku.

Morfologiczne typy rzek

1. prostolinijne - płyną jednym bardzo mało krętym korytem, w którym zwykle występują wąskie ławice przybrzeżne usytuowane na przemianległo. Typowe prostolinijne odcinki rzek są rzadko spotykane

1. roztokowe – charakteryzuje obecność rozdzielających się ponownie łączących koryt różnego rzędu, pomiędzy którymi istnieją liczne mielizny i wyspy określane Jako ławice śródkorytowe. Rzeka roztopowa płynie stosunkowo szerokim traktem złożonych z koryt różnego rzędu. Położenie koryt i niższych ławic ulega częstym załamaniom. Poszczególne koryta są stosunkowo płytkie a ich głębokość jest niewielka w porównaniu z szerokością.

1. meandrujące – poniżej wody brzegowej płyną jednym korytem, które tworzy charakterystyczne zakola. Zakola (meandry) przesuwają się stopniowo i od czas u do czasu zostają odcięte w wyniku czego powstają starorzecza, charakterystyczne dla rzek meandrujących.

1. anastomozujące – mają kilka nieregularnie wijących się koryt rozdzielonych ustabilizowanymi i z reguły porośniętymi wyspami.

Obszary zasilania cieków

Warunkiem istnienia cieków są obszary ich zasilania, na których zbiera się woda opadowa, spływająca drogą powierzchniową i podziemną do cieków.

Niżówka – jest zjawiskiem przeciwstawnym do wezbrania, to długotrwałe obniżenie się stanów wody i odpływów rzecznych. To okres hydrologiczny, w którym przepływy rzeczne zasilane są przez wody podziemne. W okresie tym stany wody w rzekach opadają w miarę wyczerpywania się zasobów wodnych zlewni. Podobnie jak w przypadku wezbrania, niżówkę należy rozpatrywać w dwóch aspektach: wysokości stanów wody lub przepływów oraz czasu trwania zjawiska.

Wezbranie – to każdorazowe wyraźne podniesienie się stanów wody w ciekach i jeziorach, spowodowane zwiększonym zasilaniem lub podpiętrzeniem zwierciadła wody wskutek Utrudnienia swobodnego odpływu. Podniesienie stanu wody utrzymują się przez pewien czas, dlatego zjawisko wezbrania należy rozpatrywać w dwóch wymiarach: wysokości stanów wody oraz czasu ich trwania. Wśród wezbrań rozróżnia się: PRZYBÓR I POWÓDŹ.

Obszar, z którego spływają wody do cieków nazywa się Zlewnią. (np. zlewnia Prosna)

Obszar, z którego spływają wody do jednej rzeki, nazywa się Dorzeczem. (np. dorzecze Odry, Wisły)

Dorzecza wszystkich rzek uchodzących do jednego morza lub oceanu tworzą – Zlewisko tego morza (oceanu).

Erozja rzeczna – niszczenie skorupy ziemskiej polegające na mechanicznym rozdrabnianiu i usuwaniu powstających okruchów skał lub gleb pod wpływem wody. Wyróżnia się

1. erozja denną – wgłębną

W czasie przetaczania materiału skalnego z dużą energią po dnie następuje żłobienie dna rzeki. Powstają wąskie i stromościenne doliny w kształcie litery V których koryto rzeki często zajmuje całe dno. Szersze doliny tworzą się jedynie w skałach mniej odpornych na erozję.

Przy dużym spadku rzeki i obfitości wody rzeka morze transportować dużo luźnego materiału pochodzącego zarówno ze zboczy jak i wyerodowanego z koryta.

1. erozja boczna

W środkowym biegu rzeki maleje jej spadek lecz wzrasta przepływ wody, przeważa wtedy działalność transportująca nad erozją wgłębną, dominuje tu erozja boczna czyli podcinanie wklęsłego brzegu zakola i boczne przesuwanie się koryta rzeki. Erozji towarzyszy akumulacja osadu w wypukłej części zakola co powoduje przesuwanie się koryta w dnie doliny i jej poszerzanie oraz wypełnianie dna osadami rzecznymi tzw. aluwiami.

1. erozję wsteczną

Rzeka dążąc do wyrównania spadku niszczy progi skalne na skutek erozji wstecznej. Spadająca z dużą energią woda podcina próg skalny u postawy a kruszejąca powyżej podcięcia skała odrywa się, co powoduje cofanie się progu skalnego. Wielkość spadku rzeki wiąże się również z odpornością skał na wymywanie . Skały oporne tworzą progi skalne w dnie a na rzece powstają wodospady.

rys. Działalność rzeki wzdłuż jej biegu

1 – kształtna dolina, duży spadek, mała ilość wody,

2 – średni spadek, średnia ilość wody,

3 – mały spadek, duża ilość wody

Reżim (ustrój) rzeczny

Roczny rytm wahań związanych z zasilaniem (deszczowym, śnieżnym, lodowcowym) oraz towarzyszące mu zjawiska zachodzące w rzekach.

Wyróżnia się trzy typy reżimów rzecznych:

a) prosty

b) złożony

c) zmienny

1. reżim rzeczny prosty

Reżimy proste charakteryzują się dwoma okresami zasilania: obfitego zasilania oraz ubogiego zasilania w przebiegu rocznym, tj. jednym wezbraniem i jedną niżówką. Wynika to z pojedynczego sposobu zasilania rzeki z którym związany jest maksymalny odpływ. Do reżimów prostych zalicza się:

- lodowcowy – występujący w wysokich górach, jak Alpy, Kaukaz, Himalaje

- śnieżny górski – który posiadają rzeki górskie, w zlewni których nie występują lodowce

- śnieżny równinny – typowy reżim dla rzek klimatu kontynentalnego jak rzeki kanadyjskie i syberyjskie oraz europejskiej części Rosji

- deszczowy oceaniczny – występujący w niewysokich górach i na równinach w strefie klimatu oceanicznego np. w Europie zachodniej (Sekwana, Loara)

- deszczowy tropikalny – jest typowy dla klimatu tropikalnego

1. reżim rzeczny złożony

Rzeki o reżimie złożonym charakteryzują się dwoma lub trzema okresami zasilania. W reżimie tym występują 2 lub 3 wezbrania i tyle samo niżówek.

- śnieżny przejściowy – w którym występują 2 wezbrania wiosenne roztopowe (w którym znaczny udział ma zasilanie deszczowe) oraz wezbranie jesienne deszczowe

- śnieżny deszczowy – o dużym wezbraniu wiosennym roztopowym oraz wezbraniach opadowych w lecie

- deszczowo-śnieżny – charakteryzujący się 2 wezbraniami: wiosennym roztopowym oraz jesiennym deszczowym (przy czym wezbrania roztopowe odgrywają w tym przypadku mniejszą rolę)

- deszczowy – najczęściej o 2 lub więcej porach deszczowych

1. reżim rzeczny zmienny

Rzeki o reżimie zmiennym charakteryzują się więcej niż dwoma rodzajami zasilania. Rzeki o takim reżimie mogą mieć kilka okresów wezbrań i niżówek. Do tej grupy zalicza się rzeki tranzytowe, przepływając e przez różne strefy klimatyczne i posiadające różne źródła zasilania. Mogą to być rzeki tj. Dunaj lub Rodan, które w górnym biegu mają zasilanie lodowcowe lub śnieżne, w dolnym biegu przechodzą przez strefy dwóch rodzajów zasilania deszczowego. Innym przykładem są rzeki zasilane przez opady kilku stref klimatycznych jak Amazonka czy Nil.

Rzeki polskie mają z reguły dwa rodzaje zasilania – śnieżne-roztopowe oraz deszczowe (wiosenne, letnie i jesienne, a czasami nawet zimowe).