PODZIAŁ nauk geologicznych
Znajomość geologii umożliwia poszukiwanie, rozpoznawanie oraz ocenę zasobów skał i surowców. Poznanie warunków geologicznych terenu niezbędne jest również przy budowie lotnisk, autostrad, linii kolejowych, mostów, osiedli, zapór wodnych itp.
Geologia jest bardzo rozległą dziedziną nauki bazującą na doświadczeniach wielu nauk.
Geologię możemy podzielić na kilkanaście dziedzin:
Geologia dynamiczna—zajmująca się procesami zachodzącymi na powierzchni Ziemi np. wietrzenie, erozja, osuwanie skał i pod powierzchnią –wulkanizm, trzęsienia ziemi, ruchy górotwórcze
Mineralogia – nauka o minerałach
Petrografia – nauka o skałach
Hydrogeologia- nauka o wodach powierzchniowych i podziemnych
Geologia historyczna – badanie dziejów Ziemi (paleobotanika, paleozoologia, paleontologia)
Geologia inżynierska –badanie wytrzymałości gruntów dla budownictwa
Geofizyka badanie własności fizycznych skał
Geologia kopalniana –zajmuje się badaniem kopalin użytecznych i określaniem parametrów złoża. Geologia jest nauką pracującą na rzecz górnictwa
Pod pojęciem Układu Słonecznego rozumiemy Słońce i wszystkie ciała niebieskie, które poruszają się w jego polu grawitacyjnym. Układ Słoneczny powstał około 5 mld lat temu z obłoku materii pyłowo-gazowej. Wyróżnia się w nim następujące obiekty: Słońce, planety, księżyce, planetoidy, komety i meteroidy.
Słońce jest gwiazdą i centralnym ciałem Układu. W jego wnętrzu, (jak w każdej gwieździe), zachodzą reakcje jądrowe, dzięki którym Słońce świeci (jak każda gwiazda) światłem własnym. Zbudowane jest głównie z wodoru i helu, które stanowią 99,9% liczby atomów. Resztę stanowią atomy kilkudziesięciu cięższych pierwiastków. Słońce skupia 99,87% masy całego Układu. Ma kształt kuli o średnicy około 109 razy większej od średnicy Ziemi.
Planetą nazywamy obiegające gwiazdę ciało niebieskie, o średnicy ponad 1000 km, wewnątrz którego nie zachodzą reakcje syntezy jądrowej stanowiące źródło energii dla gwiazd.
W Układzie Słonecznym jest dziewięć planet. Wszystkie obiegają Słońce w jednym kierunku. Ich orbity, oprócz Merkurego i Plutona, leżą w przybliżeniu w jednej płaszczyźnie. Planety dzielą się na planety ziemiopodobne oraz planety olbrzymie.
Planety ziemiopodobne - Merkury, Wenus, Ziemia, Mars - odznaczają się niewielkimi rozmiarami, dużą gęstością, podobną warstwową budową wewnętrzną i twardą powierzchnią. Każda ma żelazne jądro otoczone płaszczem. Krążą blisko Słońca po ciasno rozmieszczonych orbitach.
Planety ziemiopodobne:
Merkury, Wenus, Ziemia i Mars
Planety olbrzymie - Jowisz, Saturn, Uran i Neptun są wielkie, o małej gęstości, zbudowane głównie z substancji ciekłych i gazowych. Każda z nich ma prawdopodobnie skaliste jądro. Są znacznie oddalone od Słońca i ich orbity dzielą duże odległości.
Planety olbrzymie:
Jowisz, Saturn, Uran, Neptun
Pluton jest planetą nietypową - małą, posiadającą twardą powierzchnię (jak ziemiopodobne), ale bardzo oddaloną od Słońca (jak olbrzymie). Charakteryzuje go średnia gęstość. Ma bardzo wydłużoną orbitę leżącą w wyraźnie innej płaszczyźnie niż "średnia" płaszczyzna ruchu innych planet. Ciągle tradycyjnie zaliczany do planet - jest prawdopodobnie największym obiektem w pozaneptunowym, nowo odkrytym pasie lodowych (a nie skalnych) planetoid. Takie bardzo odległe planetoidy odkrywane są lawinowo od 1992 r.
Pluton i Charon
Planetoidy, zwane też asteroidami lub planetkami, to ciała niebieskie o umownej średnicy od 1 km do 1000 km, często o nieregularnych kształtach, powstałe z rozbicia planety lub z resztek tworzywa Ukłau Słonecznego. Najwięcej ich krąży między orbitami Marsa i Jowisza w pasie planetoid.
Planetka, która obiega większą od siebie planetę, nazywana jest księżycem. Księżyc obiega więc planetę, a z nią Słońce. W Układzie Słonecznym jest 61 księżyców.
Komety są ciałami obiegającymi gwiazdę centralną, przeważnie po wydłużonych orbitach, zbudowanymi głównie z "brudnego" lodu. Ich rozmiary wahają się od 1 do 20 km.
Kształt i rozmiary Ziemi
Ziemia zbliżona jest swoim
kształtem do kuli. W rzeczywistości Ziemia nie jest idealną
kulą, ale nieregularną bryłą, której kształt nazwano geoidą.
Geoida zbliżona jest kształtem do elipsoidy obrotowej, bryły powstałej przez obrót elipsy wokół jej osi. Odchylenie geoidy od elipsoidy ziemskiej tylko gdzieniegdzie przekracza100m.
Kształt Ziemi
Parametry Ziemi:
średni promień: 6371 km,
powierzchnia: 510 mln km² - w tym lądy 148 mln km² (29%),
oceany i morza 362 mln km² (71%)
objętość: 1083 mld km³
masa: 5,973 x 1024 kg
obwód: 40 030 km
Na podstawie danych sejsmicznych w budowie Ziemi wyróżniono trzy podstawowe warstwy:
skorupę ziemską, o zróżnicowanej grubości wielokrotnie większej pod lądami niż pod oceanami. Grubość skorupy waha się od 4 do 75 km. Przypada na nią zaledwie 1,4 % objętości Ziemi
płaszcz Ziemi, który stanowi zasadniczą część zarówno objętości i masy Ziemi
jądro Ziemi, które dzieli się na zewnętrzne płynne i wewnętrzne - stałe
Budowa wnętrza Ziemi
Skorupa ziemska dzielona jest na kontynentalną i oceaniczną. Kontynentalna zbudowana jest z trzech warstw - warstwy osadowej, granitowej Sial i bazaltowej Sima. Skorupa oceaniczna buduje dno oceanów. Od kontynentalnej odróżnia ją ponadto brak warstwy granitowej, budują ją przede wszystkim skały bazaltowe i znacznie mniejsza grubość - średnio 7 km. Skorupa ziemska jest w ciągłym ruchu. Podzielona jest na płyty, które przemieszczają się zarówno w poziomie, jak i pionie. Poniżej skorupy ziemskiej zalega płaszcz. Skorupę ziemską od płaszcza rozdziela powierzchnia nieciągłości Moho - jest to właściwie warstwa przejściowa o grubości około 1 km, w której gwałtownie zmienia się prędkość fal sejsmicznych, co dowodzi zmiany właściwości fizycznych wnętrza Ziemi na głębokości jej zalegania. Skorupa ziemska i najbardziej zewnętrzna część płaszcza nazywane są litosferą. Mają podobne właściwości ciała sprężystego. O ile górną granicę płaszcza stanowi Moho, to dolną wyznacza powierzchnia nieciągłości Wiecherta-Gutenberga, na głębokości 2900 km, gdzie płaszcz sąsiaduje z jądrem Ziemi. W górnej części płaszcza Ziemi wyznaczono warstwę, na której opiera się litosfera - jest to astenosfera. Ma ona mniejszą gęstość niż litosfera. Dzięki plastyczności astenosfery, płyty litosfery mogą się poruszać. Ruch ten spowodowany jest przemieszczaniem materii we wnętrzu Ziemi (prądy konwekcyjne). W płaszczu Ziemi zachodzą bowiem ruchy materii wnętrza Ziemi, powodujące przemieszczanie się płyt litosfery. Są to tzw. prądy konwekcyjne.
Głębokości warstw Ziemi:
skorupa ziemska – 4 - 75 km
litosfera – 70 - 270 km
astenosfera – 90 - 350 km
płaszcz – do 2900 km
jądro zewnętrzne – do 5100 km
jądro wewnętrzne – do 6370 km
Wraz ze wzrostem głębokości rośnie temperatura zgodnie ze stopniem geotermicznym( ilość metrów w głąb, powodująca wzrost temperatury o 1º C), średnio w Polsce wynosi 33m, na Bahama 180m, w RPA 117m. Wielkość stopnia geotermicznego zależy od przewodnictwa cieplnego skał, od składu mineralogicznego, od odległości ognisk magmowych. Wielkość stopnia geotermicznego ma wpływ na głębokość eksploatacji. Temperatura wnętrza Ziemi oceniana jest na 5500º C, ciśnienie na około 3mln atmosfer.
Najważniejsze składniki skorupy ziemskiej:
Tlen-49%, krzem-26%, glin-7,4%, żelazo-4,2%, wapń- 3,2%, sód- 2,4, magnez-2,3%, Wraz z głębokością rośnie gęstość skał: litosfera 2,7g/cm³-2,9g/cm³, płaszcz Ziemi 3,5-6,0g/cm³, jądro 8-14g/cm³
Dzisiejszy obraz tektoniki i
budowy geologicznej Ziemi związany jest z przemianami litosfery.
Wyróżniono w niej płyty, czyli części, których granice
mogą stanowić grzbiety i rowy oceaniczne.
Płyty litosfery:
A - pacyficzna, B - euroazjatycka, C - afrykańska, D - amerykańska, E - antarktyczna, F - indyjsko-australijska
Płyty są sztywne ale mogą przemieszczać się
względem siebie dokonując zderzeń lub dryfując w przeciwnych kierunkach. Gdy dochodzi do zderzeń płyt oceanicznej z kontynentalną, płyta oceaniczna, cięższa, podsuwa się pod
kontynentalną - ten rodzaj kolizji płyt nazywany jest subdukcją.
Zderzenie płyt kontynentalnych doprowadza do fałdowania ich krawędzi i w efekcie do powstania gór - w ten sposób wyjaśnia się powstanie Himalajów jako skutku zderzenia Dekanu z płytą euroazjatycką. Subdukcja zachodzi też wzdłuż zachodnich
wybrzeży obu Ameryk. Płyta pacyficzna podsuwając się pod kontynenty Ameryk kurczy się, natomiast płyty amerykańskie przyrastają. W miejscu rozsuwania się płyt powstaje dolina ryftowa.
Dochodzi tu do wciskania się magmy w rozsuwającą się skorupę dna oceanów. Powstają grzbiety oceaniczne rozcięte rozpadliną, przez którą wydobywa się
magma. System ryftów występuje głównie w dnach oceanów.
Odstępstwem od tego jest ryft na Islandii i w Afryce w strefie rowów tektonicznych.
Przykładem grzbietu śródoceanicznego z doliną ryftową jest Grzbiet Środkowoatlantycki.
Ruch płyt litosfery jest wywołany prądami konwekcyjnymi w płaszczu Ziemi. Są to prądy
tworzące zamknięte komory. Prądy te powodują przemieszczanie materii wnętrza Ziemi, które w efekcie doprowadza do podziału litosfery na płyty (kry) i do ich dryfu. Przypuszcza się, że źródłem energii dla konwekcji w płaszczu jest ciepło wydzielane wskutek rozpadu pierwiastków promieniotwórczych oraz ciepło pierwotne wnętrza Ziemi pochodzące z okresu tworzenia się planety.
Należy wziąć pod uwagę, że
mówiąc o tektonice płyt litosfery mamy do czynienia z teorią naukową nie stanowiącą jeszcze prawa naukowego. Ta swoista rewolucja tektoniki płyt nastąpiła w latach 60-tych XX wieku.
. Jej prekursorem był geofizyk Alfred Wegener. Teoria tektoniki spójnie wyjaśnia powstawanie gór, istnienie rowów tektonicznych oraz towarzyszącą im aktywną sejsmikę i
wulkanizm.
Badaniem i opisywaniem dziejów skorupy ziemskiej oraz jej powierzchni zajmuje się geologia historyczna. Historia Ziemi badana jest różnymi metodami, na podstawie dokumentów, których dostarcza sama Ziemia.
Podstawowym źródłem informacji są skały - metoda oparta na ich badaniu nosi nazwę petrograficznej - na podstawie rodzaju skał określa przeszłość lądową lub wodną, warunki klimatyczne oraz aktywność skorupy ziemskiej, np. wapienie są skałami najczęściej powstającymi w wodzie, pokłady soli wskazują na obecność słonych zbiorników i klimat sprzyjający ich wysychaniu (klimat ciepły), skały wulkaniczne świadczą o aktywności sejsmicznej. Metoda stratygraficzna - polega na ustalaniu kolejności zdarzeń na podstawie układu warstw skalnych. Jeśli warstwy skał nie zmieniły swego pierwotnego położenia, są niezaburzone, to zawsze warstwy leżące głębiej są starsze, płycej położone - młodsze.
Metoda paleontologiczna opiera się na badaniu zawartych w skałach szczątków organicznych z minionych epok geologicznych. Skamieniałości organizmów, które pojawiły się na krótko, ale występowały powszechnie, na dużych obszarach nazywa się skamieniałościami przewodnimi.
Metody - paleontologiczna i stratygraficzna - służą do określania względnego wieku Ziemi.
Do określania wieku bezwzględnego wykorzystuje się własności pierwiastków promieniotwórczych. Na podstawie badań rozpadu pierwiastków promieniotwórczych określono czas powstania globu ziemskiego na 4,6 mld lat temu.
Dzieje Ziemi podzielono na jednostki czasu: era, okres, epoka, wiek. Granice er wyznaczyły wielkie orogenezy, czyli ruchy górotwórcze lub zmiany klimatu, które wywołały znaczące zmiany w świecie organicznym.
Ery OKRESY Czas trwania
Kenozoiczna
Czwartorzęd 65mln
Trzeciorzęd
Mezozoiczna
Kreda
Jura] 165
Trias
Paleozoiczna
Perm
Karbon
Dewon 370
Sylur
Ordowik
Kambr
Proterozoiczna około 2000
Archaiczna około 2400
Ery prekambryjskie - archaiczna i proterozoiczna:
formuje się skorupa ziemska, atmosfera i hydrosfera
tworzą się tarcze i platformy - fundamenty kontynentów
powstaje w wodach życie - rozwijają się prymitywne organizmy
Era paleozoiczna:
żyją organizmy, które utworzyły skamieniałości przewodnie tej ery - trylobity, graptolity
stopniowy rozwój życia - pojawiają się kręgowce, wśród nich prymitywne ryby, płazy, gady - życie z wody wychodzi na ląd
rozwijają się rośliny lądowe, w karbonie lasy tworzą olbrzymie skrzypy, widłaki, paprocie drzewiaste, które są podstawą do wytworzenia się węgla w tym okresie
mają miejsce dwie potężne orogenezy: starsza - kaledońska i młodsza - hercyńska
zmienia się przestrzenny układ kier kontynentalnych
klimat wykazuje duże wahania, występują klimaty równikowe, umiarkowane i okołobiegunowe
u schyłku ery następuje wielkie wymieranie - wyginęło około 90% gatunków zwierząt
Era mezozoiczna:
zmienia się rozkład lądów i mórz, mają miejsce transgresje i regresje mórz, czyli zalewanie obszarów lądowych i ustępowanie mórz z lądów
następuje silny rozwój gadów, pojawiają się pierwsze ptaki i pierwsze ssaki
pojawiają się naczelne
w morzach żyje bogata fauna - głowonogi: amonity i belemnity utworzą skamieniałości przewodnie - z ich obumarłych szczątków tworzą się pokłady wapieni
rozpoczynają się pierwsze ruchy orogenezy alpejskiej
z końcem ery wymierają wielkie gady lądowe, głowonogi i wiele innych gatunków
Era kenozoiczna:
jest najkrótszą erą, ale nadal trwającą
kształtuje się współczesny układ i rzeźba lądów i mórz
pojawia się człowiek, w świecie zwierzęcym dominują ssaki
w wyniku ruchów orogenezy alpejskiej powstają wielkie masywy górskie
występują znaczące zmiany klimatu doprowadzające do rozwoju i zaniku lądolodów i lodowców
ocieplenie klimatu powoduje zanik lądolodu na półkuli północnej, znaczącym czynnikiem rzeźbotwórczym stają się wody płynące, wiatr, a później człowiek.
Określając rodzaj skał, podając ich wiek, charakteryzując wzajemne ułożenie warstw skalnych podajemy główne cechy budowy geologicznej. Najmniejszym, z punktu widzenia geologii elementem są minerały, które budują skały tworzące skorupę ziemską (skała to naturalne skupisko minerałów). Minerał jest pierwiastkiem lub związkiem chemicznym, bądź jednorodną mieszaniną pierwiastków lub związków chemicznych powstałą w sposób naturalny. Mają budowę krystaliczną , uporządkowaną, ograniczone ścianami tworzą kryształy, te które maja budowę wewnętrzną nieuporządkowaną są bezpostaciowe np. opal. Minerały mogą występować w formie:
Szczotek krystalicznych-kryształy wyrastają ze wspólnej podstawy,
Geody- kryształy rosną w kierunku pustej przestrzeni do środka,
Dendrytów- drobne krzaczkowate formy
Oolitów kuliste skupienia
Kryształy mogą być ziarniste, blaszkowate, włókniste lub koncentrycznie kuliste.Znanych jest około 3000 minerałów. Te najpospolitsze, najczęściej budujące skały, nazywamy skałotwórczymi. Są to kwarc, skalenie i miki, czyli łyszczyki.
W kryształach możemy wyróżnić elementy symetrii są to: oś symetrii, płaszczyzna i środek symetrii, oraz elementy graniczne ściana, naroże i krawędź. Minerały krystalizują w siedmiu układach krystalograficznych:
Regularny, heksagonalny, trygonalny, tetragonalny, rombowy, jednoskośny, trójskośny.
Wyróżnia się również 32 klasy symetrii
POWSTANIE MINERAŁÓW
A powstanie minerałów z magmy-magma to płynny stop, który przesuwając się ku powierzchni ochładza się i poszczególne jej składniki stopniowo krystalizują w miarę obniżania się temperatury i ciśnienia. Najłatwiej krystalizują minerały kruszcowe, potem krzemiany, skalenie na końcu kwarc.
B Minerały mogą krystalizować z par i gorących roztworów wodnych wydzielających się ze stygnącej magmy często tworzą duże kryształy np. kwarc, skalenie,
Często w szczelinach skalnych gorące roztwory magmowe wchodzą w reakcję ze skałami ma miejsce tzw, metamorfizm kontaktowy. Powstają złoża w kształcie żył np. żyłowe złoża rud cynku i ołowiu wśród dolomitów triasowych.
C Powstanie minerałów na skutek wietrzenia skał. Skały ulegają powolnemu kruszeniu i rozpadowi są to procesy wietrzenia wywołane wahaniami temperatury, opadami deszczu i działaniem wód płynących. Pod działaniem wody, tlenu, dwutlenku węgla minerały rozpuszczają się , utleniają, uwadniają.
D Powstanie minerałów w wyniku parowania i strącania z roztworów wodnych np. strącają się sole NaCl- halit –sól kamienna, gips CaSO₄x2H₂O
W klimacie gorącym i suchym strącają się rozpuszczone w wodzie związki, najpierw te trudno rozpuszczalne np. gips, następnie sól kamienna na końcu sole magnezu i potasu.
KLASYFIKACJA CHEMICZNA MINERAŁÓW- przeprowadzona na podstawie składu chemicznego.
Wyróżnia się 6 grup
I Pierwiastki rodzime- znanych 35 występują w przyrodzie w stanie wolnym np. złoto rodzime Au
Srebro-Ag, platyna- Pt, miedź- Cu, grafit i diament-C, siarka rodzima-S, rtęć-Hg
II Siarczki czyli kruszce
Piryt-FeS₂ najpospolitszy siarczek, często spotykany w kopalniach węgla, tworzy złociste naloty tzw. kocie złoto,jego obecność w węglu powoduje zasiarczenie, jest surowcem do produkcji kwasu siarkowego.
Galena- PbS- ruda ołowiu często współwystępuje z domieszkami cynku, miedzi, pirytu, służy do otrzymywania ołowiu,
Sfaleryt- ZnS tzw blenda cynkowa, najważniejsza ruda cynku, ZnS i PbS występują razem w złożach hydrotermalnych między Tarnowskimi Górami, Olkuszem Trzebinią są to żyły, gniazda, eksploatowane w KGH Bolesław
Chalkozyn-Cu₂S ważna ruda miedzi (79%-Cu) jest głównym minerałem w Lubińsko-Głogowskiego Zagłębia Miedziowego
Chalkopiryt CuFeS₂ zawiera do 34% Cu wystepuje często z pirytem, galeną
Cynober-HgS tzw ruda wątrobowa najważniejsza ruda rtęci
Kupryt -Cu₂S ruda miedzi(88% Cu)
III Halogenki-- Chlorowce są łatwo rozpuszczalne, przeźroczyste często zabarwione,
Halit-NaCl-sól kamienna przeważnie przeźroczysta bezbarwna, czasami zabarwiona na kolor zółty, niebieski pomarańczowy, jest artykułem spozywczym, srodkiem chemicznym do prod kwasu solnego, chloru, sody, występuje w Wieliczce, Bochni, w rejonie Rybnika, Żor Inowrocławia, Zatoki Puckiej i Chłapowa.
Sylwin – KCl ma gorzkawy smak sluży do prod nawozów potasowych.
Karnalit -KClxMgCl₂x3H₂O-gorzko słony smak do otrzymywania metalicznego magnezu i nawozów potasowych
IV Tlenki i wodorotlenki-minerały o dużej twardości wys temperaturze topnienia
Magnetyt-Fe₃ O₄ najważniejsza ruda żelaza (72%)
Hematyt- Fe₂O₃-(69%Fe) niewielkie koncentracje tych bogatych rud żelaza wyst w okolicach Kowar i na Suwalszczyźnie (złoże nieudostępnione)
Kwarc SiO₂ jeden z najpowszechniej występujących minerałów, występuje w szczelinach skalnych tworząc kryształy (kryształ górski ametyst, cytryn)
Korund Al
Limonit 2Fe₂O₃ x 3H₂O bardzo popularna niskoprocentowa ruda żelaza, w postaci rozproszonej nadaje żółte lub brunatne zabarwienie piaskowcom, glinom.
V Sole kwasów tlenowych to najliczniejsza grupa minerałów –najbardziej znane to węglany, siarczany, krzemiany i glinokrzemiany, które mają największy udział w budowie skorupy ziemskiej.
WĘGLANY
Kalcyt- CaCO₃ może być pochodzenia organicznego lub chemicznego wykorzystywany do produkcji wapna, cementu,
Magnezyt- MgCO₃ do produkcji materiałów ogniotrwałych, dodatek do pasz,
Syderyt - FeCO₃-ruda żelaza
Smitsonit-ZnCO₃ ruda cynku
Dolomit CaMg(CO₃)₂ tworzy skały o tej samej nazwie, używany do produkcji cementu,
Cerusyt PbCO₃ ruda ołowiu,
Malachit Cu (OH)₂ CO₃ ruda miedzi i kamień ozdobny o intensywnej zielonej barwie
SIARCZANY
Baryt BaSO₄ do wyrobu farb, obciążnik do płuczek wiertniczych,
Gips CaSO₄x 2H₂O
Anhydryt CaSO₄ stosowane w budownictwie,medycynie, alabaster biała odmiana gipsu jako materiał rzeźbiarski.
KRZEMIANY
W przyrodzie występuje ok. 500 rodzajów krzemianów z których 40 to minerały pospolite budujące skały. Krzemiany dzielą się na sześć grup w zależności od sposobu połączenia podstawowego czworościanu SiO₄. Najbardziej znane krzemiany to : talk, biotyt, muskowit, amfibole, pirokseny, skalenie(główne składniki skał magmowych), kaolinit –minerał ilasty stosowany do produkcji porcelany.
VI WĘGLOWCE
Bursztyn kopalna żywica drzew iglastych.
Wosk ziemny tzw. ozokeryt występuje w sąsiedztwie złóż ropy naftowej , do produkcji stearyny
Asfalt naturalny- do produkcji nawierzchni drogowych, papy dachowej,
Minerały różnią się między sobą właściwościami, np. twardością (rozpoznawana jest po zdolności rysowania bardziej miękkich minerałów przez twardsze),
twardość minerału to opór jaki stawia minerał przy zarysowaniu go ostrym narzędziem. Twardość określa dziesięciostopniowa skala Mohsa
1-talk daje zarysować się paznokciem
2-gips ,,
..............................................................................................
3-kalcyt rysuje się ostrzem stalowym
4-fluoryt ,,
5-apatyt ,,
..............................................................................................
6-ortoklaz rysują szkło
7-kwarc ,,
..............................................................................................
8-topaz przecina szkło
9- korund ,,
10-diament ,,
postacią krystaliczną (cecha rozpoznawana zwykle tylko pod mikroskopem i określana jako “słupki”, “płytki”, “ziarna”),
połyskiem-połysk to odbicie promieni świetlnych od gładkich powierzchni. Rozróżniamy połysk metaliczny i niemetaliczny np. szklisty, perłowy, jedwabisty, diamentowy, matowy, barwą- wyróżniamy minerały bezbarwne, barwne lub zabarwione. Minerały barwne mają barwę charakterystyczną dla substancji chemicznej tworzącej minerał np. węglan miedzi ma zielonkawą barwę. Minerały zabarwione przyjmują ją od domieszek. Wykonując rysę minerałem na porcelanowej płytce, możemy rozróżnić czy barwa jest prawdziwa, jeżeli minerał zabarwiony ,a rysa biała to barwa pochodzi od domieszek. Czasami rysa może być cechą rozpoznawczą np. hematyt rysa wiśniowa, magnetyt rysa czarna.
Przeźroczystością- zdolność przepuszczania promieni świetlnych przez minerał. Rozróżniamy minerały przeźroczyste, półprzeźroczyste i nieprzeźroczyste.
Łupliwość-zdolność do pękania i rozdzielania się wzdłuż płaskich powierzchni. Wyróżnia się łupliwość doskonałą, dokładną, wyraźną, niewyraźną. Minerały które nie maja łupliwości mają przełam-równy, nierówny, haczykowaty, muszlowy, zadziorowaty, ziemisty.
Oprócz wymienionych minerały mają własności;
Spójność, kowalność, giętkość, sprężystość , wykazują właściwości magnetyczne np. magnetyt przyciąga igłę kompasu. Właściwości elektryczne- przewodzą prąd lub nie.
Właściwości fizjologiczne smak- halit NaCl słony
Sylwin- gorzki
Siarka ma zapach, jest tłusta w dotyku, arsen uderzony wydziela zapach czosnku.
Ze względu na cechy związane ze spójnością, to znaczy ze sposobem zachowania minerałów wobec czynników mechanicznych możemy wyróżnić:
Minerały sprężyste –powracają do pierwotnego kształtu po usunięciu działającej siły np.mika,
Minerały kowalne-np. platyna, złoto,
Minerały kruche nie odkształcają się, pouderzeniu pękają i kruszą się np. sól kamienna.
Występowanie minerałów:
1 - w skałach wulkanicznych, 2 - w osadach rzecznych, 3 - w skałach, poddane działaniu wysokiej temperatury i gazów wulkanicznych, 4 - w skałach, poddane działaniu wysokiej temperatury, 5 - w żyłach hydrotermalnych, 6 - w materiałach naniesionych w wyniku erozji, 7 - w skałach metamorficznych, 8 - w warstwach osadowych
.SKAŁY
Skały złożone z jednego minerału- monomineralne np. wapienie zbudowane z kalcytu,
Skały zbudowane z wielu minerałów – polimineralne
Ze skałami związane są określenia STRUKTURA-sposób wykształcenia składników mineralnych, ich wielkość.
TEKSTURA- sposób rozmieszczenia składników mineralnych i wypełnienia przestrzeni.
Skały w zależności od ich pochodzenia dzieli się na:
magmowe (magma - są to płynne skały znajdujące się we wnętrzu Ziemi) - powstają w wyniku krzepnięcia magmy. Ze względu na sposób i przebieg procesu krystalizacji wyróżnia się skały magmowe głębinowe - proces krystalizacji minerałów zachodzi tu głęboko pod powierzchnią Ziemi i skały magmowe wylewne - krzepnięcie zachodzi na powierzchni Ziemi lub tuż pod nią. Najdogodniejsze warunki do krystalizacji mają minerały, które powstają we wnętrzu Ziemi, stąd skały głębinowe są jawnokrystaliczne, np. granit, sjenit, dioryt gabro. Skały wylewne mają budowę skrytokrystaliczną, gdyż nie było warunków do wytworzenia kryształów np. bazalt, który ma jednolitą, ciemną barwę, andezyt, diabaz, porfir, melafir. Do głównych minerałów skałotwórczych skał magmowych należą skalenie{glinokrzemiany potasu, sodu, wapnia,} kwarc , muskowit, biotyt,oliwin, pirokseny, amfibole.
Skały żyłowe- powstają w szczelinach skalnych , w zakrzepłej mazi skalnej tkwią duże kryształy zakrzepłe wcześniej tzw. Struktura porfirowa.
Im więcej SiO₂(krzemionki) tym barwa skały jaśniejsza. W wyniku gwałtownego zastygnięcia lawy powstają szkliwa np. obsydian, pumeks,
Skały osadowe - powstają w wyniku osadzania, czyli sedymentacji cząstek organicznych - roślinnych i zwierzęcych, lub okruchów innych skał w zbiornikach wodnych lub na lądzie. Występują powszechnie na powierzchni Ziemi najczęściej w postaci warstw. Warstwowanie jest cechą charakterystyczną skał osadowych. Warstwy powstają w wyniku zmian zachodzących w procesie osadzania.(sedymentacji)Czasami tworzą się soczewki. Pierwotne poziome położenie skal osadowych ulega często zaburzeniu za przyczyną ruchów skorupy ziemskiej. Tworzą się wtedy fałdy lub uskoki. Rodzaj cząstek budujących te skały i miejsce ich osadzania pozwala zróżnicować skały osadowe na: okruchowe, powstałe z okruchów pochodzących z niszczenia innych skał, np. są to piaski, żwiry, glina, zlepieńce, piaskowce, iły i inne;
organiczne - utworzone ze szkieletów, skorup, pancerzy wapiennych organizmów morskich (skały wapienne) lub ze szczątków roślin (torfy, węgle).
Skałami osadowymi są też sole, gipsy, siarka, powstające zwykle przez wytrącanie się minerałów z roztworów, czyli skały osadowe chemiczne.
Część skał pod wpływem głównie wysokiej temperatury (metamorfizm termiczny) dużego ciśnienia(metamorfizm dynamiczny) co ma miejsce na różnej głębokości we wnętrzu Ziemi, zmienia swą wewnętrzną budowę (ułożenie składników skały), skład mineralny i często skład chemiczny. To przeobrażanie zachodzi np. w czasie orogenez (ruchów górotwórczych) i tworzy skały przeobrażone (metamorficzne), np.granit- w gnejs, wapień- w marmur, piaskowiec w kwarcyt, często skały metamorficzne mają postać sprasowanych łupków. Zależnie od zasięgu zmian wyróżniamy metamorfizm kontaktowy lub regionalny.
Właściwości skał decydują o ich odporności na niszczenie. W związku z tym wygląd terenu (rzeźba) jest bezpośrednio uzależniona od skał budujących dany obszar. Mają też znaczenie dla gospodarki np. skały magmowe i przeobrażone odznaczają się wysoką twardością i stąd mają zastosowanie w budownictwie jako materiał trwały, osadowe wykorzystywane są w energetyce (węgle, ropa), w budownictwie, np. wapienie w przemyśle chemicznym, przeobrażone są ponadto bardzo dekoracyjne.
PROCEY GEOLOGICZNE ZACHODZĄCE POD WPŁYWEM ENERGII WNĘTRZA ZIEMI (endogeniczne).
RUCHY PŁYT LITOSFERY.
Skorupa ziemska podzielona jest sześć wielkich płyt: amerykańską, afrykańską, eurazjatycką, antarktyczną , indo-australijską, pacyficzną, oraz kilka mniejszych ( Nazca, Kokosowa, Arabska). Płyty znajdują się w ciągłym ruchu, powodują go prądy konwekcyjne w płaszczu Ziemi. W miejscu ruchów wznoszących następuje rozsuwanie płyt- tworzą się doliny ryftowe przez które na dno oceanu wydostaje się magma (rejon grzbietów oceanicznych) W miejscach kolizji płyt jedna zachodzi na drugą ---strefa subdukcji tam likwidowany jest nadmiar dna oceanicznego. W strefach kolizji wypiętrzają się skały ,przebieg łańcuchów górskich jest prostopadły do kierunku przemieszczania się płyt. Rejony kolizji płyt pokrywają się z rejonami występowania trzęsień ziemi i aktywnym wulkanizmem oraz młodymi górami.
Ruchy lądotwórcze –powolne i długotrwałe pionowe przemieszczanie dużych fragmentów skorupy ziemskiej, w trakcie których nie dochodzi do deformacji warstw skalnych. .Podnoszą się lub obniżają obszary lądowe, np. . podnosi się Półwysep Skandynawski a obniża wybrzeże Holandii. Jeżeli podnosi się dno oceanu to morze wkracza na ląd tzw. transgresja powtarzały się w dziejach Ziemi wielokrotnie.
Ruchy górotwórcze—to powolne ruchy skorupy ziemskiej, odpowiedzialne za powstanie gór. Góry tworzą się w okresach górotwórczych zwanych orogenezami. Większość gór zbudowana jest ze skał osadowych, które powstały w zbiornikach wodnych. Osady gromadziły się w geosynklinach (geosynkliny- podłużne zagłębienia w skorupie ziemskiej , dno obniżało się przez kilka okresów geologicznych, w geosynklinach gromadził się materiał skalny, nawet do kilku km grubości i tu był fałdowany. W części osiowej geosynklin istniały zjawiska magmowe. Powstanie gór tłumaczy się ruchem płyt kontynentalnych, które „pływają ‘’po płaszczu Ziemi. W miejscach gdzie płyty wsuwają się wypiętrzają się łańcuchy górskie.
RODZAJE GÓR
-góry fałdowe-powstały w geosynklinach, warstwy skalne w postaci fałdów i płaszczowin,
np. Alpy Karpaty, Himalaje, Pireneje, Andy,
-góry zrębowe powstają w czasie ponownego wypiętrzania gór w kolejnej orogenezie, np. Sudety, Ural , Wogezy, Ałtaj.
góry wulkaniczne-występują pojedynczo lub grupowo nie tworzą łańcuchów górskich, posiadają kształt stożków, np. Etna, Wezuwiusz, Krakatau,
ZJAWISKA WULKANICZNE
W głębi Ziemi istnieją ogniska magmowe ,składające się z glinokrzemianów, innych związków chemicznych i gazów. Pod wpływem tych gazów mag ma przedostaje się na powierzchnię wtedy mówimy o wulkanizmie, jeżeli magma zastyga w głębi Ziemi mówimy o zjawiskach plutonicznych.
Produkty wybuchu wulkanu:
lawa-temp.1100-1400º C przy wydostawaniu na powierzchnię, składa się głównie z krzemianów i tlenków metali
gazy: H2O , CO2 ,N2 ,SO2, CO , F2 ,Cl2
bomby wulkaniczne ( bryły zakrzepłej lawy)
lapille (kamyczki) –okruchy lawy wielkości grochu,
popioły i piaski
pumeks
Klasyfikacja wulkanów :
1.ze względu na kształt stożka :
tarczowe – powstają z law zasadowych , nachylenie stoków niewielkie , wybuch przebiega spokojnie- wulkan efuzywny, typowe dla Hawajów
stożkowe – powstają z law kwaśnych i stałych produktów wybuchu wulkanicznego , tworzą strome stożki np. Wezuwiusz, wybuch gwałtowny , wulkan –eksplozywny
czasami występują wulkany mieszane tzw. stratowulkany
2.ze względu na kształt otworu :
kraterowe
szczelinowe
Plutonizm, nazwany od greckiego boga podziemia - Plutona, dotyczy zjawisk związanych z
przemieszczaniem się magmy pod skorupą Ziemi. Tworzą się intruzje magmowe, czyli magma wdziera się między inne skały niemagmowe. Intruzje przybierają różne formy jak batolity, lakolity, żyły, soczewki, kominy.
Wulkanizm, kojarzący się z rzymskim bogiem ognia Vulcanusem, obejmuje wszystkie zjawiska
związane z działalnością wulkanów, a zatem wydobywanie się płynnych, stałych i gazowych produktów wulkanicznych. Tworzą je: magma oraz rozdrobnione siłą wybuchu materiały skalne (piroklastyczne) i gazy wulkaniczne.
Miejsce ich wydobywania się,
czyli erupcji, nazywamy wulkanem. Erupcja dokonuje się bądź poprzez komin i krater wulkanu - tworzą się wówczas stożki wulkaniczne, bądź poprzez szczeliny, wtedy powstają rozległe pokrywy wulkaniczne.
Erupcje wulkaniczne dokonują się pod wpływem ciśnienia gazów
lub wskutek przemieszczeń materiału w skorupie ziemskiej
wyciskających płynną magmę ku powierzchni Ziemi.
Zależnie od rodzaju wyrzucanego
materiału i przebiegu wybuchów wyróżnia się wulkany:
płaskie, tarczowe, z których wydobywa się tylko lawa, np. wulkany Hawajów
eksplozywne, o gwałtownym wybuchu, wyrzucające tylko materiały piroklastyczne, czyli bloki, okruchy skał, drobne fragmenty zastygłej w powietrzu lawy (bomby, lapille), rozpyloną lawę tworzącą popioły, np. wulkany Gwatemali, Filipin
stratowulkany, mieszane, wyrzucające produkty płynne i stałe, stanowiące większość wulkanów na lądach, np. Wezuwiusz (Włochy), Fudżijama (Japonia)
Wyróżnia się wulkany czynne, drzemiące i wygasłe.
Na świecie jest obecnie około 450 wulkanów lądowych. Za wygasłe uważa się takie, których
wybuchu nie zachowała pamięć ludzka, wiele jest jednak
wulkanów drzemiących. W Europie do czynnych wulkanów należą między innymi: Etna na Sycylii, Stromboli na Wyspach Liparyjskich, Wezuwiusz, Santoryn w Grecji, Hekla na Islandii. Obszary wygasłych wulkanów znajdują się między innymi w Masywie Centralnym we Francji, w Górach Eifel w Niemczech, w Polsce - Góra Św. Anny
Występowanie wulkanów na Ziemi
jest ściśle związane ze strefą młodej aktywności górotwórczej i z obszarami aktywnych trzęsień Ziemi. Związek tych zjawisk tłumaczy teoria
tektoniki płyt litosfery. W miejscach, gdzie jedna płyta litosfery
zagłębia się pod drugą, wulkany powstają na kontynencie wzdłuż ich krawędzi oraz wzdłuż rowów oceanicznych, np.
wybrzeże Pacyfiku, Europa Południowa, wyspy Japonii, Filipin.
Wulkany powstają także w miejscach rozsuwania się płyt
litosfery od siebie, czyli w grzbietach śródoceanicznych i w
dolinach ryftowych, np. w Grzbiecie Środkowoatlantyckim., na Islandii, w Afryce wschodniej
Trzęsienie Ziemi to nagłe przemieszczenie się mas skalnych w obrębie skorupy. Powoduje ono powstanie drgań, które rozchodzą się w postaci fal sprężystych. Fale te po dojściu do powierzchni odczuwalne są w postaci krótkotrwałych i gwałtownych wstrząsów. Wzbudzane są we wnętrzu Ziemi i rozprzestrzeniają się w postaci fal sejsmicznych. Odczuwane są w postaci drgań, kołysań, falowań powierzchni. Zależnie od przyczyny, która je wywołuje dzielone są na:
tektoniczne - związane z ruchami kier litosfery, ruchami górotwórczymi, izostatycznymi; stanowią 90% wszystkich trzęsień,
wulkaniczne - towarzyszą wybuchom wulkanów bądź przemieszczeniom magmy w skorupie ziemskiej, przy czym wstrząs Ziemi poprzedza erupcję wulkanu; stanowią 7% wszystkich trzęsień i są na ogół słabe,
zapadliskowe - powstają wskutek zapadnięcia się stropu jaskini, wyrobiska górniczego; należą do najsłabszych i najrzadszych (3%).
Rozmieszczenie trzęsień Ziemi jest bardzo nierównomierne. Na Ziemi wyróżnia się:
obszary sejsmiczne z aktywnymi, częstymi wstrząsami. Należą do nich obszary młodych górotworów, a zwłaszcza obszary wokółpacyficzne - Andy, Kordyliery, Japonia, Nowa Zelandia, Melanezja. Na obszar ten przypada 80% trzęsień Ziemi. Drugą strefą sejsmiczną jest rejon śródziemnomorski oraz obszar ciągnący się od Iranu przez Pamir, północne Indie do Półwyspu Malajskiego
obszary pensejsmiczne z rzadkimi i słabymi wstrząsami (Masyw Centralny, obszar Morza Północnego, Ural, Wielkie Góry Wododziałowe),
obszary asejsmiczne, nie nawiedzane przez wstrząsy (stare platformy kontynentalne).
Źródło fal sejsmicznych podczas trzęsienia Ziemi znajduje się w głębi Ziemi i stanowi ognisko trzęsienia Ziemi, czyli hipocentrum. Z ogniska rozchodzą się fale we wszystkich kierunkach docierając do powierzchni Ziemi. Punkt na powierzchni znajdujący się w najkrótszej odległości od hipocentrum, do którego fale sejsmiczne docierają najwcześniej, to epicentrum. Tu wstrząs jest najsilniej odczuwalny i powoduje najdotkliwsze zniszczenia.
Powstawanie gór fałdowych związane jest z przemieszczaniem się płyt litosfery. Występowanie gór obserwuje się w strefach, gdzie:
dwie płyty kontynentalne w wyniku ruchów poziomych napierają na siebie doprowadzając do zderzenia (kolizji), np. Płyta Afrykańska i Euroazjatycka, Płyta Dekanu i Euroazjatycka. W wyniku ich kolizji powstały Alpy i Himalaje. Tworzywem gór stały się osady basenu oceanicznego zawartego między napierającymi płytami. Stale postępujące kurczenie się basenu powoduje boczne naciski i fałdowanie się osadów. Sfałdowana strefa zwiększa obciążenie litosfery i w wyniku zachwiania równowagi skorupy ziemskiej pojawiają się ruchy pionowe, wynoszące sfałdowany obszar. Góry powstają też, gdy nastąpi kolizja płyty kontynentalnej z oceaniczną, płyta oceaniczna wsuwa się wtedy pod kontynentalną (subdukcja), czemu towarzyszy zdzieranie z jej powierzchni osadów, fałdowanie i przyrastanie do powierzchni kontynentów - przykładem są góry okołopacyficzne - Andy, Kordyliery.
Podział gór ze względu na sposób powstawania:
A - fałdowe, B - wulkaniczne, C - zrębowe,
Najwyższe góry powstały w czasie alpejskich ruchów górotwórczych, młodych, mezozoiczno-kenozoicznych. W przeszłości geologicznej Ziemi miały również miejsce i inne ruchy górotwórcze. Silnie zaznaczyły swoją działalność orogenezy ery paleozoicznej - kaledońska i hercyńska.
Proces powstawania gór jest niezwykle powolny. Deformacje, czyli zniekształcenia osadów oceanicznych, są jednak ogromne i świadczą o olbrzymich siłach. Trzon gór tworzą zwykle skały przeobrażone, a otaczają je skały osadowe lądowo-morskie. Znaczne partie obszarów górskich tworzy flisz, czyli naprzemianlegle ułożone warstwy piaskowców, zlepieńców i łupków. Strefy fliszowe stanowią najczęściej zewnętrzne partie gór. Procesy powstawania gór tworzą cykl górotwórczy obejmujący kilka następujących po sobie etapów, czyli stadiów rozwoju: gromadzenie się grubej (powyżej kilku kilometrów) serii osadów na dnie morza; fałdowanie osadów w wyniku nacisków bocznych; wypiętrzanie; niszczenie i zrównywanie gór przez czynniki zewnętrzne.
Na około 1/4 powierzchni Ziemi woda występuje w postaci stałej; jest to lód naziemny (lodowce i stała pokrywa śnieżna) i lód podziemny (marzłoć trwała). Lodowce są głównym źródłem wody słodkiej zgromadzonej w hydrosferze.
Istnienie lodowców warunkują stosunki termiczne i opadowe, stąd też występują one głównie w strefie polarnej, na którą przypada około 99% całego zlodzenia naziemnego. Obszary tej strefy pokrywają głównie lodowce kontynentalne (lądolody) i pola lodowe; są to przede wszystkim lody Antarktydy (85,6% ogólnej objętości lodu lodowcowego na Ziemi) i Grenlandii (11%). W pozostałych strefach klimatycznych występują jedynie lodowce górskie
Warunkiem powstania lodowców są:
odpowiedni klimat (morski z dużą ilościa opadów i długim okresem występowania temperatury ujemnej, aby bilans śnieżny był dodatni),
sprzyjająca gromadzeniu się śniegu rzeźba (powierzchnie poziome lub słabo pofałdowane z formami wklęsłymi).
Lodowce występują zatem powyżej granicy wiecznego śniegu, rozdzielającej obszary o przewadze akumulacji (gromadzenia śniegu) od obszarów o przewadze topnienia (ablacji) w miejscach, gdzie rzeźba terenu umożliwia gromadzenie się opadów atmosferycznych. Granica ta w obszarach podbiegunowych znajduje się na poziomie morza, podnosi się w kierunku zwrotników, osiągając tu najwyższe wysokości (do 6400 m n.p.m.), po czym nieznacznie obniża się w kierunku równika (do 4400-4900 m n.p.m.).
W sprzyjających warunkach topograficznych powyżej granicy wiecznego śniegu znajduje się pole lub obszar firnowy, czyli obszar gromadzenia się mas śnieżnych, pochodzących z opadów, osadów, dostarczanych przez wiatr i lawiny śnieżne. Tu śnieg ulega przeobrażeniu w niebieski lód lodowcowy. Z warstwy śniegu grubości 15 m powtaje warstewka lodu lodowcowego grubości zaledwie 1 mm. Czas przeobrażenia śniegu w lód lodowcowy jest różny, np. śnieg spadły w północno - zachodniej Grenlandii przeobraża się w lód lodowcowy po ponad 100 latach, a śnieg w lodowcu Seward (Góry Św. Eliasza, Alaska) staje się lodem lodowcowym już po 3-5 latach.
Pod ciężarem stale narastających mas śnieżno-firnowych spągowa część lodu lodowcowego jest wyciskana i spływa w obszar położony poniżej granicy wiecznego śniegu, gdzie lód taje. W zależności od ukształtowania podłoża wyciskana masa lodowa albo rozpływa się we wszystkich kierunkach (lodowce kontynentalne, czapy lodowe), albo spływa jęzorami w doliny (lodowce górskie).
Lodowiec górski
W zależności od rozległości i grubości lodowców wyróżnia się:
zlodowacenie pokrywowe, lód całkowicie zakrywa rzeźbę podłoża, są to olbrzymie czasze lodowe, lekko wypukłe niezależne od rzeźby podłoża. Nagromadzenie śniegu następuje w środku tarczy lodowca, zanikanie - na jego krańcach; w zależności od rozmiarów zlodowacenia pokrywowego wyróżnia się: lądolód, kopułę lodową, czapę lodową, pole lodowe i lodowiec szelfowy. Lądolód, lodowiec kontynentalny zajmuje miliony kilometrów kwadratowych, ma grubość kilku tysięcy metrów. Obecnie na Ziemi są dwa lądolody: antarktyczny i grenlandzki. Kopuła lodowa i czapa lodowa mają kształt wypukłej czaszy pokrywającej całe wyspy lub obszary wyżynne i górskie; ich powierzchnia sięga rzędu tysięcy i setek kilometrów kwadratowych, a miąższość od około 100 do setek metrów; tego typu lodowce występują na wyspach Arktyki, wyspach Antarktydy i na Islandii. Pola lodowe zajmują niewielkie powierzchnie i są dość cienkie; są to często lodowce wyżynne (fieldowe, norweskie) - małe czasze lodowe pokrywające szczytowe partie gór, z których schodzą w doliny jęzory lodowcowe; ten typ lodowców występuje w Norwegii, Patagonii, na Islandii, Nowej Ziemi w nadbrzeżnej części Grenlandii. Lodowiec szelfowy jest lodowcem w postaci płyty lodowej o grubości 200-300 m częściowo wspartej o dno szelfu kontynentalnego i pływającej po powierzchni oceanu; jest on zwrócony ku morzu klifem wysokości 2-50 m. Największym lodowcem szelfowym jest lodowiec Rossa (527660 km2),
zlodowacenie półpokrywowe, lód lodowcowy nie zakrywa całkowicie rzeźby podłoża; są to lodowce spitsbergeńskie;
zlodowacenie górskie, lodowce zajmują przede wszystkim obniżenia terenu (kotły, nisze, doliny); mają na ogół wyraźne pole firnowe i jęzor lodowcowy. Są to lodowce: kaldery (leżące w kalderach wygasłych wulkanów), cyrkowe (leżące w karach), wiszące (na stromych zboczach górskich w płytkich zapadliskach), typu alpejskiego (jedno pole firnowe i jeden jęzor lodowcowy), typu himalajskiego (złożone z wielu jęzorów), piedmontowe (wypływające z gór na równinę podgórską, gdzie łączą się ze sobą). Największe lodowce górskie występują w Azji w Himalajach i Karakorum. Największym lodowcem górskim jest lodowiec Fedczenki w Pamirze (typ himalajski, 77 km długości, powierzchnia z lodowcami bocznymi 992 km2); największym lodowcem piedmontowym jest Malaspina w Górach Św. Eliasza na Alasce (113 km długości, powierzchnia 2220 km2).
PROCESY GEOLOGICZNE ZACHODZĄCE NA POWIERZCHNI ZIEMI egzogeniczne (zewnętrzne)
Wiatr dzięki swej zdolności do
unoszenia, transportu i akumulacji drobnego materiału, takiego jak pył, piasek, może przekształcać powierzchnię Ziemi. Tę rzeźbotwórczą działalność wiatru nazywamy działalnością eoliczną. Polega ona na wywiewaniu materiału - deflacji, niszczeniu skał niesionym materiałem - korazji oraz na akumulacji materiału, w wyniku której powstają różne formy wydmowe.
Działalność wiatru zachodzi
zwłaszcza tam, gdzie:
podłoże pozbawione jest szaty roślinnej, głównie z powodu niedoborów wody, przez co i grunt jest suchy
występuje luźny materiał - piasek, żwir, pył
brak jest większych przeszkód, które mogłyby tworzyć bariery dla wiatru
Typy wydm piaszczystych:
A - barchany, B - poprzeczne, C - podłużne, D - gwiaździste, E - paraboliczne, F - nadmorskkie.
Takimi obszarami są pustynie
strefy gorącej i umiarkowanej, a także strefy wybrzeży morskich lub brzegi dużych jezior (Bajkał, Michigan). Szczególnym przykładem są zimne pustynie polarne.
Działalność wiatru doprowadza
do powstania wielu charakterystycznych form terenu. Są to między innymi:
niecki deflacyjne -
zagłębienia terenu powstałe w wyniku nieustannego wywiewania
luźnego materiału
grzyby skalne - właściwe
pustyniom skalistym, charakterystyczne podcięcie odosobnionych form skalnych. Ich powstanie związane jest z większą zdolnością przenoszenia ziaren piasku przez wiatr tuż nad gruntem. Im wyżej, tym ilość materiału jest mniejsza, uderzeniom piasku podlega więc głównie dolna część skałek
graniaki - są to niewielkie okruchy skał o wyszlifowanych piaskiem powierzchniach oddzielonych ostrymi krawędziami
wydmy - formowane na
obszarach piaszczystych mogą przybierać różne kształty. Barchany mają kształt półksiężyca
zwróconego stroną wypukłą do kierunku wiania wiatru (Sahara
Zachodnia, Pustynia Libijska, Kara-kum, Kyzył-kum, Takla Makan, Ałaszan, wybrzeża morskie). Na terenach wilgotnych powstają wydmy paraboliczne - ich ramiona przytrzymywane są przez wilgoć w podłożu, bądź
przez kępy roślinności, przez co wydma nabiera kształtu
półksiężyca o ramionach skierowanych do wiatru.
Pod wpływem oddziaływania atmosfery, hydrosfery i biosfery w skałach na powierzchni Ziemi zachodzą zmiany fizyczne i chemiczne określane jako wietrzenie skał. Wietrzenie jest procesem rozpadu, rozluźniania skał, bądź ich chemicznej przemiany. Obejmuje zarówno powierzchniową warstwę Ziemi, jak i warstwę przypowierzchniową z reguły do głębokości kilku lub najwyżej kilkudziesięciu metrów.
Skały poddane działaniu wiatru
Wietrzenie obejmuje dwa procesy:
wietrzenie fizyczne (mechaniczne) zachodzące pod wpływem nasłonecznienia powodującego różnice w objętości skał - nagrzewane rozszerzają się termicznie, wychładzane - kurczą. Powtarzalność tych zmian wywołana różnicami temperatur między dniem i nocą powoduje naprężenia i pękanie skał. Na obszarach pustyń skały mogą nagrzać się do temperatury 8 °C w ciągu dnia i wychłodzić nocą do 0 °C. Inną przyczyną wietrzenia fizycznego jest zmiana objętości wody wypełniającej szczeliny i spękania skał. Zachodzi ona podczas zamarzania i rozmarzania wody - ten rodzaj wietrzenia mechanicznego określa się jako zamróz lub wietrzenie mrozowe. Podobną rolę wywierania ciśnienia na ściany szczelin skał wskutek zmiany objętości odgrywa krystalizacja soli w szczelinach. Wietrzenie solne odgrywa duże znaczenie w klimatach suchych.
wietrzenie chemiczne prowadzące do zmiany składu chemicznego skały, np. wapienie pod wpływem wody ulegają rozpuszczeniu. Wietrzenie to może polegać między innymi na rozpuszczaniu, uwadnianiu, utlenianiu, uwęglanowieniu. Zachodzi na obszarach zawsze odznaczających się obecnością wody.
W wietrzeniu skał mogą pewną rolę odgrywać organizmy. Ich oddziaływanie ma postać wietrzenia mechanicznego, gdy np. korzenie roślin wnikają w szczeliny i rozluźniają skały, lub chemicznego, gdy oddziałują wydzielanymi substancjami chemicznymi. Niekiedy wyróżnia się oddzielnie wietrzenie biologiczne.
Produktem wszystkich typów wietrzenia jest pokrywa luźnych skał czyli zwietrzelina. Odgrywa ona istotną rolę w powstawaniu gleb. Wietrzenie silnie związane jest z klimatem. W klimatach zimnych dominuje zamróz, którego produktem są ostrokrawędziste rumowiska - gołoborza, rumosze skalne. W klimatach umiarkowanych wietrzenie ma związek z obecnością wody - zimą ujawni się głównie jako wietrzenie mrozowe, a latem jako chemiczne. W warunkach gorącego suchego klimatu zachodzi wietrzenie insolacyjne, a z powodu dużego parowania wody (także solne - woda paruje zawsze w postaci chemicznie czystej, stąd dochodzi do koncentracji soli w gruncie). W klimatach gorących i wilgotnych dominuje wietrzenie chemiczne doprowadzające do powstania gliniastych pokryw zwietrzelinowych, np. laterytowych z dużą zawartością związków żelaza.
Ruchy masowe w przekroju poprzecznym:
A - osuwisko skalne, B - obrywanie skał, C - ślizganie się bloków, D - osuwisko o wielu powierzchniach osuwiskowych, E - spływ gruntu, F - spływ błota
Ruchy masowe (grawitacyjne) polegają na przemieszczaniu się zwietrzeliny, gleby w dół stoku pod wpływem siły ciężkości. Stok, to każda nachylona powierzchnia (np. stok pagórka, zbocza doliny). Zanim dojdzie do przemieszczenia materiału, stoki wykazują równowagę, stabilność. W miarę zwiększenia nachylenia stoku rośnie prawdopodobieństwo naruszenia tej równowagi i tym bardziej gwałtowne może być przemieszczenie materiału po powierzchni stoku. Przeciwdziała temu siła tarcia i spoistość osadów. Skały zwięzłe cechuje duże tarcie i duża spoistość. Jednakże i tarcie, i spoistość zmniejszają się z czasem wskutek wietrzenia i następują ruchy zwietrzeliny.
Grawitacyjne ruchy mas skalnych:
A - odpadanie płyt skalnych wzdłuż spękań tektonicznych,
B - obryw skalny,
C - osiadanie bloków skalnych na plastycznym podłożu,
D - osuwisko ześlizgowe,
E - strumienie gruzowe,
F - strumienie błotne.
Na powierzchniach pochylonych działają zatem dwie przeciwstawne siły - odrywająca i trzymająca. Naruszenie równowagi tych sił uruchamia ruchy masowe. Czynnikami warunkującymi ruchy masowe są więc:
nachylenie stoku - ma największy wpływ
rodzaj i ułożenie skał
klimat - decyduje między innymi o obecności wody w podłożu, co może zwiększyć ciężar zwietrzeliny i przyspieszyć jej ruch, woda może też tworzyć powierzchnię poślizgu
Grawitacyjne ruchy masowe występują w postaci odpadania, obrywania, spełzywania, spłukiwania, osuwania.
Po przemieszczeniu materiału powstają nisze, żleby, żłobki, bruzdy, wąwozy, a u podnóża narastają piargi, blokowiska, piramidy ziemne.
Ruchy masowe są zdecydowanie niekorzystnym zjawiskiem. Człowiek z jednej strony sam często je potęguje, np. wycinając lasy, stosując głęboką orkę, z drugiej strony stosuje liczne zabiegi mające ograniczyć ruch mas, np. zalesia zbocza, stosuje orkę po poziomicy, a nie zgodnie z nachyleniem zboczy. W skrajnych sytuacjach można próbować technicznie zahamować procesy na stokach wprowadzając cement w materiał stoku lub stosować kosztowną silifikację (wstrzykiwać szkło wodne). Metody te nie zawsze dają oczekiwane rezultaty, stąd największą skuteczność ma racjonalna gospodarka na powierzchniach pochylonych.
Działalność rzek należy do
najbardziej powszechnych procesów rzeźbotwórczych. Na większości obszarów lądowych rzeki są najważniejszym czynnikiem rzeźbotwórczym. Praca rzek polega na erozji
rzecznej, transporcie materiału i jego akumulacji.
Niszczenie obszaru, przez który rzeka płynie jest wynikiem:
erozji wgłębnej (dennej) -rzeka pogłębia koryto rzeczne
erozji bocznej - rzeka oddziałuje na brzegi koryta rzecznego
wstecznej (źródłowej) - rzeka poszerza niszę źródliskową
Krzywa spadku rzeki i rozwój doliny:
1 - górny bieg; erozja wgłębna,
2 - środkowy bieg; osadzanie i erozja boczna,
3 - dolny bieg; osadzanie i erozja boczna,
4 - ujście; osadzanie.
Zróżnicowanie erozji, jej intensywność warunkowane są głównie odpornością skał podłoża, ale nie bez znaczenia są też - spadek rzeki, prędkość płynięcia, ilość niesionego materiału.
Erozja wgłębna odgrywa
największe znaczenie w górnym biegu rzeki, gdzie jest duży spadek. Polega na szorowaniu dna niesionym materiałem skalnym pochodzącym ze zboczy, uderzaniu nim o dno i odrywaniu od niego kolejnych fragmentów skalnych, w wyniku czego tworzy się stromościenna dolina o przekroju w kształcie litery V.
Erozja boczna doprowadza
do poszerzania koryta rzecznego. Zachodzi w biegu środkowym, gdzie rzeka ma już mniejszy spadek, ale prowadzi znacznie więcej wody wskutek zasilania przez dopływy. Tu też zaczyna
dominować transport materiału nad erozją wgłębną. Erozja boczna wiąże się z krętymi korytami, w których nurt
przemieszcza się od jednego brzegu do drugiego. Rzeka podcina wklęsłe brzegi, a materiał z niszczenia akumuluje na brzegach wypukłych. Rzeka posiada tu największą prędkość w
nurcie, stąd podcinanie skarpy brzegu może odbywać się z prędkością nawet kilkudziesięciu metrów na rok. Niszczenie brzegów powiększa krętość rzeki. Powstają zakola rzeczne (meandry), a dolina ulega znacznemu poszerzeniu.
Erozja wsteczna - zachodzi przede wszystkim w biegu górnym, a w biegu środkowym i dolnym jedynie na progach skalnych. Dochodzi do cofania się źródła, w efekcie czego długość rzeki się zwiększa.
Akumulacja w korycie rzeki zachodzi tam, gdzie rzeka ma mniejszy spadek, prowadzi mniej wody oraz w odcinku ujściowym. W wyniku akumulacji tworzą się łachy, np. łachy meandrowe, mielizny, widoczne przy niższych stanach wody, a w biegu dolnym materiał niesiony przez rzekę osadza się przy jej ujściu. Podczas powodzi i wylewów rzek,
namuły rzeczne nadbudowują równiny nadrzeczne, nazywane równinami zalewowymi lub tarasem zalewowym. Rzeka osadza materiał przy ujściu, jeśli zbiornik wodny, do którego uchodzi jest płytki, brak jest prądów przybrzeżnych oraz nie występują pływy. Akumulowany
materiał tworzy stożek napływowy, czyli deltę. Określenia tego użył po raz pierwszy w
starożytności Herodot, który zauważył podobieństwo równiny przy ujściu rzeki do greckiej litery - delty. Największą deltę na świecie wytworzyła Amazonka (100 tys. km2), wielkie delty tworzą Ganges z Brahmaputrą, Missisipi, Nil, Wołga.
Poziom ujścia rzeki wyznacza
tzw. bazę erozyjną. Jest to poziom, poniżej którego
rzeka nie może już pogłębiać swojego koryta. Przyjmuje się,
że rzeki w wyniku erozji wgłębnej dążą do jej
osiągnięcia. Baza erozyjna może ulec zmianie np. w wyniku ruchów tektonicznych; obniża się, a wtedy rzeka zwiększa erozję wgłębną.
Lądową część hydrosfery obok wód powierzchniowych stanowią wody podziemne. Ich pochodzenie może być różne; mogą to być wody:
infiltracyjne, powstałe wskutek przesiąkania do skał opadów atmosferycznych; ich zapasy zależą od ilości opadów, rzeźby terenu i zdolności skał do przewodzenia wody; są obszary, na których infiltracja praktycznie nie zachodzi, są też takie, gdzie przesiąka przez skały nawet 50% opadu atmosferycznego; współczesne wody infiltracyjne występują głównie w przypowierzchniowych warstwach skorupy ziemskiej i w dogodnych warunkach mogą przenikać nawet do kilku kilometrów w głąb Ziemi; jest to główny typ genetyczny wód podziemnych hydrosfery;
kondensacyjne, powstałe wskutek skraplania pary wodnej bądź to na samej powierzchni ziemi, bądź też w powietrzu glebowym; ilość powstającej w ten sposób wody jest na ogół niewielka, jedynie na obszarach charakteryzujących się dużymi dobowymi wahaniami temperatury (stepy, pustynie) może być znaczna;
juwenilne, powstałe w ostatnim etapie krzepnięcia magmy; tworzy ona lokalne zbiorniki lub zasila już istniejące wody podziemne;
reliktowe, występują na znacznych głębokościach już poza strefą aktywnej wymiany i nie biorą udziału w globalnym obiegu wody; są to wody sedymentacyjne albo infiltracyjne wyłączone z obiegu hydrologicznego przez procesy geologiczne.
Wody podziemne, uczestniczące w cyklu hydrologicznym, w zdecydowanej większości pochodzą z opadów atmosferycznych. Wsiąkająca w podłoże skalne woda atmosferyczna natrafia na pewnej głębokości warstwę trudno przepuszczalną, która stanowi spąg wód podziemnych. Powyżej spągu wszystkie pory i szczeliny skalne są wypełnione wodą wolną (grawitacyjną) do pewnej wysokości tworząc strefę saturacji (strefę nawodnioną). Ponad tą strefą występuje strefa aeracji (strefa napowietrzona), w której woda występuje w trzech stanach skupienia: stałym, ciekłym i gazowym, tj. jako para wodna, woda związana chemicznie, woda związana fizycznie (inaczej wilgoć glebowa), woda kapilarna i okresowo woda wolna (grawitacyjna). Granicą obu stref jest zwierciadło wody podziemnej.
Utwory zawierające wodę wolną nazywamy utworami wodonośnymi. Przestrzeń skały porowatej lub szczelinowej zatopionej w wodzie nazywa się poziomem wodonośnym.
W poziomie wodonośnym woda porusza się w kierunku zgodnym z nachyleniem zwierciadła, bądź pod wpływem różnicy ciśnień hydrostatycznych; może znajdować się też w stanie bezruchu.
Zwierciadło wód podziemnych może być swobodne, czyli jest nad nim pewnej grubości warstwa wodonośna nie zatopiona wodą; w przestrzeni tej zwierciadło może podnosić się przy zwiększonym zasilaniu. Może być ono także napięte, czyli wymuszone przez spąg warstwy nadległej.
Ze względu na głębokość występowania
wody podziemne dzielimy na:
przypowierzchniowe (podskórne), ich zwierciadło zalega płytko i praktycznie jest pozbawione strefy aeracji; są silnie zanieczyszczone; lokalnie tworzą zabagnienia;
gruntowe , oddzielone od powierzchni terenu mniej lub bardziej miąższą strefą aeracji; zwierciadło ich jest swobodne, w umiarkowanych szerokościach geograficznych jest współkształtne do rzeźby terenu; wody te zasilają sieć rzeczną, jeziora, bagna
wgłębne, występują w warstwach wodonośnych przykrytych skałami trudno przepuszczalnymi; zwierciadło ich jest na ogół napięte; są to zatem zwykle wody pod ciśnieniem (wody naporowe); jeśli wznios zwierciadła sięga powierzchni terenu, mówimy że są to wody artezyjskie, jeżeli jej nie osiąga, to wody subartezyjskie;
głębinowe, znajdują się głęboko pod powierzchnią, są to na ogół wody reliktowe, nie biorą udziału w cyklu hydrologicznym, są nieodnawialne, znajdują się w bezruchu.
Samoczynnym i skoncentrowanym wypływem wody podziemnej na powierzchnię jest źródło. Występują one tam, gdzie powierzchnia terenu przecina warstwę wodonośną lub statyczne zwierciadło wody podziemnej.
Ze względu na siłę powodującą wypływ wody podziemnej, źródła dzielimy na:
spływowe (grawitacyjne), woda wypływa z nich pod wpływem siły ciężkości,
podpływowe (artezyjskie), woda wypływa z nich pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego, są to naturalne wypływy wód artezyjskich,
Ze względu ma warunki geologiczne, w jakich występują źródła, a ściślej ze względu na rodzaj skał wyprowadzających wodę na powierzchnię terenu, wydzielamy źródła:
warstwowe, wypływają z utworów porowych i są zasilane przez występujace w tych utworach wody podziemne, najczęściej są to źródła spływowe, choć są też i artezyjskie;
szczelinowe, wyprowadzają wody krążące w szczelinach skał litych, są to źródła grawitacyjne i artezyjskie;
uskokowe, wyprowadzają wodę szczeliną uskokową, są to źródła artezyjskie mające często wody termalne i mineralne,
krasowe, wyprowadzają wody krasowe; są to źródła lewarowe lub artezyjskie; wydajne źródła krasowe są nazywane wywierzyskami.
Ze względu na cechy fizyczno-chemiczne wody wyróżnia się źródła:
zwykłe, o temperaturze wody niższej od 20°C,
termalne, czyli cieplice, o temperaturze wody powyżej 20°C,
słodkie, zawierające do 0,5 g substancji mineralnych rozpuszczonych w 1itrze wody,
zmineralizowane (o mineralizacji 0,5-1,0 g/l),
mineralne (o mineralizacji powyżej 1 g/l); dzieli się je według składu chemicznego wody na: solankowe, siarczanowe, szczawy, radoczynne.
Szczególnym rodzajem źródeł są gejzery i źródła gazujące. Gejzery są źródłami, które w regularnych lub nieregularnych odstępach czasu wyrzucają z otworu gorącą wodę i parę wodną. Występują one na obszarach czynnego wulkanizmu, np. w Islandii, na Kamczatce, Nowej Zelandii, w Stanach Zjednoczonych (Park Yellowstone). Źródła gazujące, czyli pieniawy wyprowadzają mieszaninę wody i gazu, którym najczęściej jest dwutlenek węgla pochodzenia juwenilnego, rzadziej metan.
Wody podziemne są głównym źródłem wody pitnej. Decyduje o tym ich wydajność i jakość. Nadmierna eksploatacja tych wód, zwłaszcza poziomów głębszych, doprowadza do ich degradacji ilościowej i często też jakościowej. Na wielu już obszarach płytsze wody podziemne, ze względu na znaczne ich zanieczyszczenie, nie nadają się do eksploatacji
WŁASNOŚCI FIZYCZNE I MECHANICZNE SKAŁ
Określane są za pomocą badań laboratoryjnych próbek skał. Znajomość tych własności ma wpływ na dobór maszyn urabiających lub MW, określanie zagrożeń, dobór obudowy.
Własności fizyczne to ciężar właściwy, ciężar objętościowy, porowatość( ma duże znaczenie dla gazonośności, wodonośności i wytrzymałości skały), wodochłonność i plastyczność charakterystyczna dla skał ilastych np. glin i iłów
Własności mechaniczne istotne dla górnictwa to:
Wytrzymałość skały zależna od wytrzymałości minerałów z których zbudowana jest skała,
własności spoiwa, porowatości, uławicenia, kierunku spękań. Wyróżnia się wytrzymałość na ściskanie, rozciąganie, zgniatanie i ścinanie. Zwięzłość- odporność skały na oddzielanie odłamków za pomocą narzędzi, określa ją wskaźnik zwięzłości f Protodiakonowa.
KLASYFIKACJA ZŁÓŻ
A według użyteczności:
-złoża surowców energetycznych(węgle, ropa naftowa, gaz, łupki bitumiczne)
-złoża surowców metalicznych(rudy żelaza, miedzi, cynku, niklu....)
- ,, - chemicznych (sole, fosforyty, siarka,....)
- ,, - skalnych (gliny, piaski, wapienie,.....)
- ,, -- kamieni szlachetnych( diamenty, rubiny szmaragdy, topazy,...)
B ze względu na genezę (pochodzenie)
-pochodzenia magmowego np. złoża rud żelaza, pochodzenia osadowego np. złoża węgli,
metamorficzne np. złoża łupków serycytowych, marmuru,
C - ze względu na kształt
o kształtach regularnych - foremne ; pokłady, soczewki, żyły pokładowe,
o kształtach nieregularnych- nieforemne; gniazda, pnie, szliry –impregnacje, złoża okruchowe np. piaski złotonośne,
Typy zagłębi węglowych:
Pokłady węgli mogą powstawać w dwojaki sposób
1- przez nagromadzenie materiału organicznego w miejscu, w którym rosły rośliny, są to złoża autochtoniczne ,często w pokładach występują ślady korzeni, w spągu spotyka się stojące zwęglone pnie drzew karbońskich. Dobrze zachowane są odciski paproci i skrzypów.
2 – przez przeniesienie materiału roślinnego w inne miejsce- złoża allochtoniczne . Cechuje je zmienna grubość pokładów , większa zawartość popiołu, szczątki roślinne rzadko są zachowane w dobrym stanie często tworzą tzw. „sieczkę”. Złoża mają mniejsze rozmiary.
Podział zagłębi ze względu na charakter basenu w którym się węgiel osadził.
zagłębia paraliczne – powstałe na nizinach nad brzegiem morza, odznaczają się tym-, że pokłady są przewarstwione osadami morskimi( północna część zagłębia górnośląskiego)
zagłębia limniczne powstały w głębi lądu, pokłady węgla przewarstwione są osadami lądowymi, często zlepieńcami, mają mniejsze rozmiary np. zagłębie dolnośląskie.
Zdarzają się zagłębia mieszane paraliczno- limniczne.
STRATYGRAFIA KARBONU
Światowe złoża węgla kamiennego powstały w okresie karbonu..
Karbon dzieli się na dolny nieproduktywny i górny produktywny zawierający pokłady węgla.
Maksymalna miąższość osadów karbonu produktywnego przekracza 6500m. Są to piaskowce i łupki tzw. kulm. Dolna ich część należy do typu paralicznego, występuje fauna morska, ku górze charakter osadów zmienia się na limniczny. W karbonie górnym można wyróżnić w GZW trzy grupy warstw dolne – brzeżne, środkowe- siodłowe, górne- łękowe
|
piętro |
grupa |
warstwy |
Nr pokładu |
|
Westfal |
łękowa |
libiąskie |
110-118 |
|
Łaziskie |
201-215 |
||
|
Orzeskie |
301-364 |
||
|
Rudzkie |
401-419 |
||
|
Namur |
siodłowe |
Siodłowe |
501-510 |
|
brzeżne |
Porębskie |
601-631 |
|
|
Jaklowieckie |
701-723 |
||
|
Gruszowskie |
801-848 |
||
|
pietrzkowickie |
901 |
||
|
Karbon dolny |
Kulm i wapień węglowy |
|
|
Charakterystyka Górnośląskiego Zagłębia Węglowego.
GZW- jedno z największych zagłębi na świecie, powierzchnia w obszarze Polski
ok. 4500 km2 stanowi ono olbrzymią nieckę wypełnioną utworami karbonu produktywnego, których grubość w części zach. wynosi 6500m. Zagłębie jest typu paraliczno- limnicznego. Warstwy brzeżne są paraliczne, a młodsze łękowe i siodłowe są limniczne. Zagłębie ma kształt trójkąta o wierzchołkach Tarnowskie Góry- Krzeszowice- Ostrawa. Zasoby do 1000m ok.80 mld ton, do głębokości 2000m-150mld ton. Warstwy brzeżne zawierają duże ilości łupków, są dostępne tylko w części brzeżnej zagłębia, stąd nazwa. Najbogatsze są warstwy siodłowe zawierają 6 grubych pokładów o łącznej miąższości 28 m. Najgrubszy pokład 510 osiąga grubość do 24m. Warstwy łękowe zawierają liczne pokłady. W GZW występują dwa główne kierunki zaburzeń tektonicznych 1-NNE- SWW i 2 WNW- ESE. Pierwszy jest odbiciem fałdowań Hercyńskich od strony Sudetów, drugi wywołany naciskiem od Gór Świętokrzyskich. Głównymi jednostkami tektonicznymi kierunku sudeckiego są Niecka Rybnicka, Fałd Michałkowicki, Niecka Chwałowicka, Fałd Ormowski. Drugi to Niecka Bytomska, Siodło Główne, Siodło Mszana- Jastrzębie, Niecka Południowa. Największe znaczenie dla górnictwa węglowego ma Siodło Główne.
Węgle tworzą się w drodze przemiany chemicznej materiału roślinnego. W przyrodzie odbywają się dwa procesy:
1-rozwój roślinności połączony z nagromadzeniem obumarłych szczątków,
2-niszczenie materiału roślinnego przez mikroorganizmy,
Rozwój roślinności odbywa się kosztem węgla (C ) otrzymywanego z CO2 znajdującego się w powietrzu. Roślina pobiera z powietrza CO2 i zamienia go na węgiel oraz oddaje tlen.
Okres gromadzenia się materiału roślinnego na dnie bagnistego zbiornika nazywa się fazą biochemiczną. Powolny rozkład materiału roślinnego zachodzący pod wodą bez dostępu tlenu odbywa się głównie przy udziale bakterii, zachodzi proces fermentacji. Masa roślinna stopniowo zmienia się w humus. Przy fermentacji węglowodany rozpadają się na CH4(metan), CO2 i H2 (wodór). W miarę zwiększania się ilości węglowodorów proces fermentacji powoli ustaje, kończy się proces torfienia. Gdy częściowo rozłożona masa roślinna zostanie przykryta nadkładem rozpoczyna się faza druga – geochemiczna.
W fazie geochemicznej zaczyna działać ciśnienie skał nadległych , temperatury i zawartych w torfie gazów(CO2, H2S, CH4). Reakcje chemiczne zachodzące w materiale roślinnym powodują wzrost zawartości węgla kosztem tlenu, azotu i wodoru, zachodzi proces uwęglania.
Faza geochemiczna dzieli się na dwa etapy:
diagenezę – twardnienie pierwotnego osadu, jego cementację. W dalszej kolejności na powstanie z torfu węgla brunatnego, dalej węgla kamiennego i antracytu wpływają
czynniki metamorficzne, zależne od czasu , ciśnienia, kontaktu ze skałami magmowymi.
według własności technicznych- opiera się na zdolności do koksowania, zawartości części lotnych, zawartości węgla.
Poszczególne typy węgli oznacza się wskaźnikami liczbowymi, pierwsza cyfra określa stopień uwęglenia:
Drewno - 0
Torf - 1
Węgiel brunatny - 2
Węgiel kamienny- 3
Antracyt - 4
Grafit - 5
|
Typy
|
Charakterystyka |
Główne zastosowanie |
|
Węgiel
płomienny |
Duża
zawartość części lotnych. Brak lub słaba zdolność
spiekania. |
Piece przemysłowe i domowe , generatory |
|
Węgiel
gazowo płomienny |
Duża
zawartość części lotnych , średnia zdolność spiekania |
Piece przemysłowe i domowe |
|
Węgiel
gazowy |
Duża
wydajność gazu i smoły znaczna spiekalność |
Gazownictwo koksownictwo |
|
Węgiel gazowo koksowy 34 |
Duża wydajność gazu i smoły dobra spiekalność średnie ciśnienie rozprężania Od 28 do 39% |
Gazownictwo koksownictwo |
|
Węgiel ortokoksowy 35 |
Typowy węgiel koksowy średnia zawartość części lotnych dobra spiekalność wysokie ciśnienie rozprężania Od 22 do 30% |
Produkcja koksu metalurgicznego |
|
Węgiel meta koksowy 36 |
Dobra
spiekalność duże ciśnienie rozprężania |
Produkcja koksu odlewniczego |
|
Węgiel semikoksowy 37 |
Mała zawartość części lotnych słaba spiekalność średnie ciśnienie rozprężania Od 14 do 19% |
W koksownictwie jako dodatek schudzający wsad węglowy |
|
Węgiel chudy 38 |
Mała
zawartość części lotnych słaba spiekalność krótki
płomień |
Piece przemysłowe i domowe generatory |
|
Węgiel
antracytowy |
Mała zawartość części lotnych brak zdolności spiekania Od 8 do 10% |
Paliwo specjalne |
|
Antracyt 42 |
Bardzo mała zawartość części lotnych brak zdolności spiekania Od 3% do 8% |
Paliwo specjalne, przemysł chemiczny |
B Podział węgli według cech zewnętrznych (makroskopowy)
1 węgiel błyszczący- najbardziej rozpowszechniona odmiana, kruchy, czarny, przełam muszlowy, mniej popiołu, odmianą jest antracyt
węgiel matowy –barwa od szarej do aksamitno czarnej, nierówny przełam, mniejszy ciężar, palą się jasnym płomieniem, rzadko tworzy pokłady, raczej soczewki i warstewki wśród węgli błyszczących. Do węgli matowych należą również odmiany specjalne:
węgiel kenelski zawiera dużo wodoru, daje dużo popiołu
boghed- zawiera dużo węglowodorów służy do otrzymywania produktów naftowych
gagat – twardy, dobrze się szlifuje, służy do wyrobu przedmiotów ozdobnych.
Węgle te powstały z planktonu roślinnego i zwierzęcego osadzonego na dnie zbiorników wodnych i zmieszanego z mułami.
węgiel włóknisty – barwa od ciemnoszarej do czarnej ,tworzy lokalnie wkładki, podobny do węgla drzewnego.
C Podział petrograficzny węgli
Trzem odmianom makroskopowym wyróżnianym przez górników /błyszczący, matowy, włóknisty/ odpowiadają cztery odmiany petrograficzne
|
Węgiel błyszczący |
witryt |
szkło |
|
klaryt |
jasny błyszczący |
|
|
Węgiel matowy |
||
|
duryt |
twardy |
|
|
Węgiel włóknisty |
fuzyt |
czernić |
D podział genetyczny węgli:
węgle humusowe najczęściej spotykane powstały z bogatych w celulozę i ligninę roślin lądowych i błotnych, należą do nich tor ,większość węgli brunatnych i kamiennych oraz antracyt.
Węgle sapropelowe spotyka się rzadziej, składają się z organizmów planktonicznych, należą do nich węgle kenelskie, boghedy, gagaty, oraz odmiany węgla brunatnego(piropisyt i dysodil)
Liptobiolity – węgle zbudowane z substancji smolistych i woskowych, stanowią grupę przejściową między grupą 1 i 2.
Życie organiczne w karbonie różniło się od poprzednich okresów geologicznych. Na lądach, zwłaszcza nad brzegami mórz i jezior, na terenach bagnistych zalewanych wodą rosły ogromne zbiorowiska roślinne: drzewiaste paprocie, skrzypy, tzw. kalamity, lepidodendrony, sygilarie i kordaity – są dzisiaj skamieniałościami przewodnimi. Puszczę karbońską można porównać do obecnych lasów równikowych. Wegetacja karbońska rozwijała się przy powolnym obumieraniu roślin i jednoczesnym narastaniu nowych. Na lądzie tworzyły się głębokie na kilka metrów bagna, często zalewane przez morze. Materiał skalny osadzał się na bagnie odcinając dopływ powietrza. Proces ten powtarzał się wielokrotnie, dzięki czemu powstały setki pokładów. Obszar na którym gromadziła się materia roślinna ulegał stałemu obniżaniu. W okresie węglowym pojawiły się pierwsze płazy tarczogłowe – stegocefale. W powietrzu pojawiły się owady jętki, koniki polne, karaczany, i olbrzymie ważki (rozpiętość skrzydeł 70 cm). W morzach pojawiają się ryby drapieżne – przodkowie dzisiejszych rekinów. Znaczenie stratygraficzne mają również ramienionogi – productusy. Żyją liczne jeżowce, korale, liliowce i małże, głowonogi tzw. goniatyty i ortocerasy.
Metoda aktualizmu geologicznego.
Na podstawie obserwacji współcześnie zachodzących procesów geologicznych odtwarza się przebieg procesów zachodzących w dawnych okresach geologicznych.
Geologia złóż
*złoże, kopalina, składnik użyteczny-złożem nazywamy naturalne nagromadzenie kopaliny ,które dzięki swej jakości i ilości może być opłacalnymi metodami wykorzystane przez człowieka. Większość pierwiastków występuje w minerałach będących związkami chemicznymi z których dany pierwiastek otrzymuje się po odpowiedniej przeróbce. Niektóre pierwiastki występują samodzielnie w stanie rodzimym np.miedz , srebro. Minerały i pierwiastki rodzime , noszą nazwe minerałów użytecznych lub minerałów złożowych. Minerały użyteczne oraz skały które dzięki swoim własnością mogę być wykorzystywane przez człowieka to kopaliny.
Złoża kopalin użytecznych na podstawie ich pochodzenia dzieli się na : trzy grupy
I – złoża pochodzenia magmowego
magmowe właściwe – powstają z krystalizacji magmy są to złoża skał budowlanych : granity , sjenity złoża pierwiastków rodzimych , rud żelaza , chromu
pomagmowe – powstają z resztek magmy po głównym etapie krystalizacji , z gorących par pod ciśnieniem i gorących roztworów wodnych tworzą często żyły o różnej grubości i dobrze wykształconych kryształach ( złoża kwarcu , złota). Z par powstają złoża o nieregularnych kształtach , mogą to być wtrącenia wśród innych skał .Złoża powstałe z gorących roztworów wodnych-hydrotermalne tworzą się najdalej od ogniska magmy. Roztwory krążą w szczelinach różnych skał wchodzą w reakcje z nimi przeobrażają je np. wapień w dolomit. Niewielka część ochłodzonych wód wydostaje się na powierzchnię w postaci gorących źródeł. Formy złóż hydrotermalnych to nieregularne żyły gniazda występują rudy miedzi cynku i ołowiu srebra, uranu...
wulkaniczne – to głównie złoża siarki z wyziewów wulkanicznych
II – hipergeniczne powstają na powierzchni lub w strefie przypowierzchniowej , powstają w rzekach, jeziorach, morzach i na lądzie typową formą są pokłady, wyróżniamy złoża:
wietrzeniowe – składniki użyteczne koncentrują się w zwietrzelinie np. piaski złotonośne, złoża kaolinu
osadowe- okruchowe powstałe z produktów wietrzenia mechanicznego ich transportowania i osadzania np. .piaski ,żwiry rzeczne, piaski złotonośne, platynonośne i inne minerały o znacznym ciężarze właściwym. Drugi typ to złoża powstające w wyniku strącania się z roztworów wodnych.
biogeniczne – powstałe przy udziale organizmów przez nagromadzenie obumarłych szczątków roślin i zwierząt np. .złoża węgla, torfu, ropy, wapieni.
III – złoża pochodzenia metamorficznego powstają z wymienionych złóż i skał które wskutek działania wysokiego ciśnienia i temperatury zostały przeobrażone np. złoża żelaza, grafitu, marmurów.
Złoże nadające się w chwili obecnej do gospodarczego wykorzystania nazywa się złożem bilansowym
Złoża pozabilansowe nie spełniają wymagań ekonomicznych lub eksploatacja nie jest możliwa z przyczyn technicznych. Na ocenę złoża składa się:
-rodzaj i jakość kopaliny występującej w złożu
-zasoby kopaliny i składnika użytecznego,(powinny wystarczyć minimum na czas zwrotu kosztów budowy kopalni 25-30 lat)
-warunki geologiczne występowania złoża (głębokość zalegania, miąższość)
-warunki geograficzne (klimat, ukształtowanie powierzchni, szata roślinna)
Próbka- pewna ilość skały , rudy, minerałów pobrana w miejscu występowania lub z urobku górniczego lub uzyskana w otworze wiertniczym reprezentująca dany utwór. Wielkość próbki zależy od celu badań, do badań petrograficznych 3-5cm, do przemysłowych kilka ton. Pobierane próbki musza wiernie reprezentować cechy i własności skały gdyż poddaje się je różnym badaniom np. wytrzymałość na ściskanie ,zgniatanie itp.
Rodzaje prób:
-monolityczne w celu określenia własności fizycznych
-bruzdowe pobiera się w linii prostopadłej do rozciągłości złoża lub warstwowania. Pobiera się odcinkami w zależności od zmienności kopaliny ,
-punktowe rozmieszczone równomiernie na całej powierzchni odsłonięcia wg założonej siatki,
-zdzierane pobiera się z całej powierzchni np. z przodka chodnika
-urobkowe o dużej masie do badań przemysłowych
-rdzenie wiertnicze w trakcie wykonywania otworu wiertniczego, rdzeń oddaje wiernie skład mineralny, strukturę i teksturę, miąższość i przestrzenne ułożenie, rdzenie mogą służyć do wszelkich badań.
Po zakończeniu poszukiwań sporządza się przekroje geologiczne, profile i mapy pokładowe złoża. Materiały te stanowią dokumentację złoża i są podstawą do projektowania robót eksploatacyjnych.
Przekroje geologiczne określają kąt i kierunek nachylenia pokładów, wysokości zrzutu uskoków oraz charakter pofałdowań lub w przypadku złóż nieforemnych kształt i wielkość złoża.
WARSTWY BRZEŻNE—najniższe stratygraficznie, mają 3000-1400m miąższości. Są to łupki ilaste, piaskowce drobnoziarniste, rzadko gruboziarniste lub zlepieńcowate wśród których występuje od 30 we wschodniej części zagłębia do 100 w zachodniej zagłębia pokładów węgla, są cienkie 1- 1,5m, często występuje węgiel koksujący.
Warstwy brzeżne wychodzą na powierzchnię na obrzeżu zagłębia, eksploatowane głównie w ROW, okolicach Gliwic i Dąbrowy Górniczej.
WARSTWY SIODŁOWE o miąższości od 50-300m, wydźwignięte ku górze, tworzą siodło główne, które jest łagodną antykliną ciągnącą się od Zabrza do Sosnowca. Składają się głównie z piaskowców z nielicznymi łupkami ilastymi. W części zach zagłębia występuje 6 pokładów węgla o grubości przeciętnie 5m łączących się na wschodzie w jeden pokład o grubości 16-25m
WARSTWY ŁĘKOWE- mają 500-2700m miąższości występują w obniżonych nieckowatych częściach zagłębia w łękach. W dolnej ich części przeważają piaskowce wśród których występuje kilkanaście cienkich pokładów, w środkowej – mułowce i łupki ilaste z ponad 60 pokładami do 1 m, w górnej ponownie piaskowce grubymi 3-5m pokładami.
Wymienione
warstwy zostały lekko sfałdowane pod koniec okresu karbońskiego
w czasie orogenezy hercyńskiej. Powstały siodła i łęki, warstwy
zostały także poprzesuwane wzdłuż uskoków. Poszczególne pokłady
sa zrzucone lub wydźwignięte od paru do 40m, nierzadko
przesunięcia wynoszą 200-400m. Największe zaburzenia tektoniczne
występują w zach części zagłębia. Utwory karbońskie wychodzą
na powierzchnię lub przykryte są utworami triasu i trzeciorzędu.
WYSTĘPOWANIE I WYDOBYCIE SUROWCÓW MINERAŁNYCH W POLSCE.
Surowce energetyczne:
węgiel kamienny- występuje w trzech zagłębiach : Górnośląskie Zagłębie Węglowe- nadal eksploatacja trwa , część kopalń nierentownych została zlikwidowana, Dolnośląskie Zagłębie Węglowe eksploatacja została zakończona w 2000r. Ze względu na bardzo trudne warunki eksploatacji i związane z tym wysokie koszty . Lubelskie Zagłębie Węglowe istnieje tylko jedna kopalnia ,,Bogdanka” –mamy 7 miejsce w świecie w wielkości wydobycia węgla kamiennego.
Węgiel brunatny – zasoby ok. 14 mld ton, znajduje się w 79 złożach z których 12 jest eksploatowanych, wydobycie ok. 63 mld ton , daje to 4 miejsce na świecie i 3 w Europie. Wydobycie skupia się w trzech rejonach : -Bełchatów – ok. 50%, Konin, Koło, Turek,---ok. 30% , Turoszów –ok. 20% wydobycia.
Ropa naftowa – zasoby 14 mln ton, występowanie:
Karpaty (Gorlice, - Krosno – Sanok )
Kotlina Sandomierska ( Mielec, Ropczyce , Kazimierza Wlk )
Nizina Śląska ( Krosno Odrzańskie)
Pobrzeże Słowińskie (Kamień Pomorski – Daszewo )
Szelf Bałtyku na półn. Od Przylądka Rrozewie.
Okolice Gorzowa Wielkopolskiego.
Wydobycie pokrywa tylko 2,2% zapotrzebowania
Gaz ziemny zasoby 146 km3 oraz 88 km3 metanu z pokładów węgla.
Krajowe wydobycie pokrywa ok. 20% potrzeb kraju. Koncentracja wydobycia ponad 85% w rejonie Jarosławia , Przemyśla, Lubaczowa.
Surowce przemysłu metalurgicznego:
Występowanie rud żelaza:
okolice Częstochowy, Gór Świętokrzyskich, Łęczycy są to nisko procentowe rudy, ich eksploatacja jest nieopłacalna. Rejon Suwałk złoża opłacalne nie eksploatowane( rejon parku krajobrazowego). Polskie huty pracują na surowcach importowanych, z Ukrainy-50%, Rosja-30%, RPA-10% ,oraz Brazylia i Szwecja.
Rudy metali nieżelaznych:
Miedź- zasoby 2,2 mld ton. Rejon występowania---Legnicko- Głogowski Okręg Miedziowy, okolice Bolesławca i Złotoryi . Obecnie wydobycie odbywa się tylko w Lubinie, Rudnej, Polkowicach, Sieroszowicach. Ośrodki hutnicze-Głogów, Legnica.
Cynk i ołów ---- są to rudy triasowe, zasoby 196 mln ton ,wielkość wydobycia 7,6mln ton, występowanie—Bytom , Tarnowskie Góry, Trzebinia, Olkusz , Zawiercie , eksploatacja przewidywana do 2012 r.
Aluminium –w Polsce boksyty (rudy aluminium) nie występują jedyna huta w Koninie, obok elektrowni ,gdyż wytop jest bardzo energochłonny, huta pracuje na surowcach importowanych.
Surowce dla przemysłu chemicznego:
Sól kamienna i potasowa -zasoby 80 mld ton ,pochodzą z dwóch okresów geologicznych:
Perm (era paleozoiczna)— Janikowo, Wapno, Inowrocław, Mogilno, sól w pokładach towarzyszy też złożom miedzi,
Miocen (era kenozoiczna-trzeciorzęd) –Rybnik, Żory, Wieliczka ,Bochnia.
Siarka—występowanie Tarnobrzeg, Grzybów, Lubaczów , Jeziórko są to złoża wieku mioceńskiego, W ostatnich latach znacząco spada wydobycie siarki ,gdyż maleje na nią zapotrzebowanie, ponieważ jest pozyskiwana przy odsiarczaniu węgla ,jako produkt uboczny w hutach metali kolorowych.