GEOLOGIA - KOLOKWIUM Z WYKŁADÓW:
1. Rozkład temperatury w Ziemi:
Energia geotermiczna jest źródłem procesów kształtujących wnętrze Ziemi (magmatyzm, aktywność tektoniczna, metamorfizm).
Głównym źródłem ciepła jest rozpad pierwiastków promieniotwórczych. Z gorącego wnętrza Ziemi ciepło przenika w postaci tzw. strumienia cieplnego do chłodnej powierzchni skorupy i zostaje wypromieniowane w kosmos. Przy samej powierzchni do głębokości ok. 1,5m występuje strefa dobowych wahań temperatury, zależna od klimatu i pór roku (energia słoneczna). Niżej do głębokości ok 5-8m możemy wyróżnić strefę sezonowych wahań temperatury. Idąc niżej mamy strefę rocznych wahań temperatury, a na głębokości 20-30m występuje strefa neutralna ze średnia temperatura stałą, równą średniej rocznej temp. powietrza dla danego obszaru. Głębiej dochodzi do stopniowego wzrostu temperatury wg stopnia geotermicznego: g=15+48m (związek ten, charakteryzujący wzrost temp. wraz z głębokością nie ma charakteru liniowego i zależy m.in. od rodzaju skał i ich przewodności cieplnej. Temperatura wnętrza Ziemi wzrasta wraz ze stopniem geotermicznym tylko do pewnej głębokości, a mianowicie do ok. 100km, a dalej wzrasta znacznie wolniej.
Na głębokości 100km temp. wynosi 1500^oC, na głębokości 600km - 1800^oC, a w jądrze - ok. 5000-6000^oC.
2. Charakterystyka procesów magmowych:
Magmatyzm - ogół procesów endogenicznych (odbywających się we wnętrzu Ziemi) prowadzących do krystalizacji magmy a w konsekwencji do powstania skał magmowych. Dzielimy się on na:
- plutonizm - powstanie skał magmowych w głębszych partiach skorupy ziemskiej jako skały głębinowe (lakkolit, lappolit, sil, Dayka),
- wulkanizm - powstanie skał magmowych na powierzchni lub tuż pod powierzchnią Ziemi jako skały wylewne (wulkany),
3. Struktura skał magmowych:
a)skały wylewne:
- skrytokrystaliczna - kryształów bardzo małych rozmiarów
- afanitowa - kryształy widoczne tylko pod mikroskopem
- hipokrystaliczna (półkrystaliczna) - obok kryształów występuje szkliwo
- porfirowa - obecność większych prakryształów na tle ciasta skalnego
b) skały głębinowe:
- jawnokrystaliczna
- grubokrystaliczne - minerały > 5mm
- średniokrystaliczna - minerały 2-5mm
- drobnokrystaliczna - minerały < 2mm
- porfirowata - pomieszane minerały większe z mniejszymi
4 i 5. Czynniki i skutki wietrzenia fizycznego:
a) zmiana temperatury
- nagrzanie skały powoduje zwiększenie objętości składników skały, oziębienie zaś - kurczenie się kryształów
- dobowe zmiany temp. prowokują naprężenia i mikroruchy w skale, co prowadzi do spękań i izolowanych ziaren.
b) działanie organizmów żywych
- korzenie roślin wciskając się w pęknięcia skalne, rosnąc powodują ich poszerzanie
c) działanie fizyczne wody
- woda opadowa czy skroplona mogą wypełniać szczeliny skalne, a po zamarznięciu dodatkowo rozsadzać skałę
Wszystkie te czynniki prowadzą do rozpadu blokowego i ziarnistego skał.
6. Opisać typowy profil strefy wietrzenia skał:
Idąc od góry:
glina lub glina z gruzem
gruz skalny z gliną
gruz skalny
skała macierzysta
7. Wymień procesy prowadzące do powstania skał osadowych:
a) wietrzenie fizyczne i chemiczne - rozpad skał i minerałów pod wpływem fizycznego działania temp. i jej zmian, wody, lodu, roślin oraz rozkład z udziałem gazów atmosferycznych, wody i wielu związków chemicznych w niej rozpuszczonych.
b) erozja - usuwanie zwietrzeliny i innych utworów skalnych przez deszcz, wiatr, lodowiec, wody płynące oraz wody jezior, mórz i oceanów.
c) transport - przenoszenie materiału np. za pomocą lodu, wiatru, czy deszczu. Na wszystko to niemniej jednak znaczący wpływ ma ukształtowanie terenu i szata roślinna. Transport umożliwia przenoszenie, ale także dalszą obróbkę produktów wietrzenia.
d) sedymentacja - osadzanie się materiału zwietrzelinowego (okruchy skalne, ziarna, cząstki mineralne) w zbiorniku wodnym poprzez wcześniejszy transport.
e) akumulacja - nagromadzenie się materiału…
f) denudacja - zespół czynników prowadzących do zrównania terenu przez transport materiału skalnego w dół.
g) diageneza - proces tworzenia skały litej ze skał luźnych, polegający na łączeniu spoiwem ziaren skalnych.
8. Rodzaje spoiwa w skałach okruchowych:
- krzemionkowe - nadaje twardość skale, brak reakcji z HCl (z chalcedonu lub opału)
- węglanowe - reaguje z HCl (z kalcytu i/lub dolomitu)
- ilaste - słabe mechanicznie, barwa szara, jasna (z minerałów ilastych)
- żelaziste - czerwona i brunatna barwa (z tlenków i wodorotlenków żelaza)
- margliste - burzące z HCl i pozostawiające osad, barwa szara, jasna (z węglanu wapnia i min. Ilastych)
9. Końcowe procesy powstawania skał osadowych:
Nagromadzone osady są pierwotnie luźne, miękkie i b. porowate (glina, muł w korycie rzeki, piaski plażowe). Osady starsze często ulegają procesowi diagenezy, który jest jednocześnie końcowym etapem powstawania skał osadowych. Są nim działania czynników fizycznych (nacisk) i chemicznych (powstanie nowych związków). Proces ten dotyczy wszystkich skał osadowych, lecz jego efekty są najbardziej widoczne w osadach starszych, nagromadzonych w dużych zbiornikach sedymentacyjnych. Nacisk wywołany młodszym, nadległym materiałem oraz ciężarem wody powoduje zbliżenie się ziaren do siebie, czyli kompakcję, która prowadzi do zmniejszenia porowatości osadów. Proces ten może również spowodować utworzenie się litej skały z minerałów o bardzo małych rozmiarach, które mają siłę kohezji (spójności) - powstają skały ilaste. Równocześnie w zbiorniku sedymentacyjnym tworzą się nowe minerały, których drobne kryształki, opadając na dno, tworzą muły. Po pewnym czasie taki muł ulega odwodnieniu i stwardnieniu, czyli lityfikacji - powstają osady wapieni, dolomitów i innych skał chemicznych. Czasami muł (najczęściej wapienny) bądź substancje mineralne w postaci koloidów mogą stanowić wypełnienie porów w osadach okruchowych, które po odwodnieniu twardnieją i pełnią rolę spoiwa tychże skał.
10. Formy występowania skał osadowych:
Cechą większości skał osadowych jest występowanie w formie ławic (warstw) ograniczonych od spodu płaszczyzną spągu i od góry płaszczyzną stropu. Ławica może rozciągać się na dużych przestrzeniach (tysiące km²). Czasem zmniejsza się jej miąższość (grubość), aż do całkowitego zaniku i wtedy skała przybiera formę soczewek. Istnieją również skały osadowe, które powstają z nieorganicznych części organizmów żywych i niektóre z nich, np. rafa koralowa, nie są warstwowe. Na lądzie i w małych zbiornikach akumulacyjnych (rzeka, jezioro) powstają osady o małej miąższości i małym zasięgu. Inaczej jest w morzach i oceanach.
11. Podział skał osadowych okruchowych ze względu na strukturę:
Skały okruchowe obejmują skały, w których w przewadze (>50%) występują okruchy i ziarna minerałów (produkty wietrzenia fizycznego i erozji).
Skały osadowe okruchowe dzielimy ze względu na wielkość okruchów i ziaren (strukturę) na:
- grubookruchowe - psefity (wielkość składników >2mm)
- średniookruchowe - psamity (2-0,05mm)
- drobnookruchowe - pelity (0,05-0,002mm)
Skały okruchowe mogą być niezdiagenezowane (luźne) i zdiagenezowane (zlepione spoiwem)
12. Charakterystyka osadów rzecznych:
Inaczej osady fluwialne, bądź aluwia - osady transportowane i deponowane przez rzeki i potoki. Aluwia tworzą także stożki napływowe. Materiał tu zaliczany jest bardzo różnorodny i obejmuje zarówno osady drobnoziarniste (frakcja ilasta jak i pylasta) jak i gruboziarniste (piaski i żwiry). Rzeka transportuje i osadza żwiry, piaski oraz muły i iły w zależności od siły transportowej. W górnym biegu aluwiami są osady bardziej gruboziarniste, np. żwiry i głazy, czasem o ogromnych rozmiarach. W środkowym biegu na zakolach osadzają się frakcje drobniejsze, np. piaski i muły, co często prowadzi do powstawania meandrów. Przy ujściu siła transportowa jest znikoma, więc zazwyczaj osadza się materiał najdrobniejszy,
co przy sprzyjającym ukształtowaniu terenu prowadzi do powstania delty. W rzekach krótkich, górskich, wpadających do jeziora lub morza frakcja osadu może być dość znaczna nawet przy ujściu.
13. Czynniki erozji morskiej (jeziornej):
Erozję morską wywołują dwa główne czynniki: falowanie i pływy (przypływy i odpływy), zaś w mniejszym stopniu prądy przybrzeżne. Rozmiar erozji zależy tu od siły fali, wielkości pływów, prędkości prądów morskich i konfiguracji wybrzeża. W morzach zamkniętych większy wpływ na erozję ma falowanie, a w otwartych akwenach rośnie rola pływów. Erozja brzegu morskiego wynika z hydraulicznego działania wody i abrazji, które są następstwem uderzania fal o brzeg. Stale atakowany przez wodę wysoki brzeg morski ulega podcinaniu u podstawy i osuwaniu; w ten sposób tworzy się klif, który się nieustannie cofa.
14. Skutki erozji deszczowej i charakterystyka deluwiów:
Erozja deszczowa (inaczej ablacja) to spłukiwanie luźnej, wierzchniej warstwy terenu (zwłaszcza cząstek gleby) przez wody deszczowe. Proces niszczącego oddziaływania wody deszczowej na skały lite jest niewielkie, ale współdziałając z wietrzeniem chemicznym może spowodować powstanie na powierzchni skał bruzd, rowków, rynien i zagłębień. Gdy skała jest luźna (np. piasek) spływająca woda może szybko żłobić w niej początkowo drobne jary, które z czasem mogą przejść w głębokie parowy. Ablacja prowadzi do wyjałowienia (uczynienia nieurodzajnym) gleby, jest główny źródłem rumowiska (luźny materiał skalny) unoszonego przy stanach powodziowych. Produkty wymycia osadzone w pobliskich zagłębieniach nazywamy deluwiami - przeważnie osady drobnoziarniste, warstwowe zawierające domieszki części organicznych (głównie roślinnych).
15. Rodzaje erozji rzecznej:
Erozja rzeczna - niszczenie koryt rzek i potoków przez płynącą wodę. Postęp erozji zależy od odporności podłoża koryta i prędkości wody.
W górnym biegu rzeki występują:
- erozja wgłębna - polega na wcinaniu się rzeki w koryto rzeczne poprzez niszczenie go przez niesione przez rzekę materiał skalny; powstają charakterystyczne doliny V-kształtne o wąskim dnie i pochyłych zboczach.
- erozja wsteczna - cofanie się źródeł rzeki w kierunku działu wodnego (może doprowadzić do przejęcia początkowego odcinka innej rzeki tzw. kaptaż); zachodzi tam, gdzie tworzą się katarakty czy wodospady.
W środkowym biegu rzeki:
- erozja boczna - podmywanie brzegów rzeki, spowodowane nierównomiernym nurtem rzecznym; rzeka meandruje, czyli tworzy zakola i zakręty. Z doliny rzecznej V-kształtnej powstaje U-kształtna.
Powstaje starorzecze - jezioro przyrzeczne - jezioro leżące na dnie doliny rzecznej, będące fragmentem jej byłego koryta i odcięte wałem przykorytowym od obecnego nurtu. Ma ona zwykle sierpowaty kształt.
- erozja denna - żłobienie dna rzeki przez płynącą wodę i niesiony przez nią materiał; może powodować powstawanie poprzecznych do koryta rzeki wypłyceń lub progów wodnych.
W dolnym biegu rzeki zwykle nad erozją przeważa akumulacja osadów niesionych przez rzekę.
16. Od czego zależy przebieg dennej erozji rzecznej:
Erozja denna zależy od spadku rzeki, który jest uwarunkowany ukształtowaniem terenu, ilości materiału niesionego przez nurt rzeki, budowy geologicznej podłoża i podstawy erozyjnej.
17. Cechy osadów lodowcowych:
Osady lodowcowe E. Runie dzieli pod względem genetycznym w następujący sposób:
1) Osady typowo lodowcowe (glacjalne)
2) Osady wodno lodowcowe (fluwioglacjalne)
a) osady rzeczno lodowcowe (fluwioglacjalne)
b) osady jeziorno lodowcowe (limnoglacjalne)
Osady określone powyżej jako „typowe lodowcowe” zostały osadzone przez wytopienie się bezpośrednio z lodu lodowcowego. Osady wodno lodowcowe osadzone zostały dzięki wodom z topniejącego lodowca (osady rzeczno lodowcowe) albo osadzone w jeziorach pod czołem lodowca (osady jeziorno lodowcowe).
Osady lodowcowe:
- gliny zwałowe budują one wały moren czołowych środkowej i północnej Polski oraz moreny denne i ablacyjne. Glinom towarzyszą osady fluwioglacjalne. Składają się na nie piaski sandrowe, które wytworzyły rozległe pola wydmowe oraz piaski i żwiry, budujące kemy i ozy.
- gliny bazalne czyli słabo wysortowane osady skalne, zbudowane z mieszaniny licznych okruchów skalnych. Powstają na skutek wytopienia się oraz osadzania materiałów skalnych pod lodowcem.
- gliny ablacyjne znajdują się wewnątrz albo na samej powierzchni lądolodu.
18. Czynniki i skutki metamorfizmu:
Metamorfizm to zespół procesów prowadzących do zmiany budowy wewnętrznej skał, zachodzących w warunkach podwyższonej temperatury lub/i wysokiego ciśnienia. Wpływ na jego przebieg mogą mieć również inne czynniki, jak np.: magma oraz roztwory i gazy pomagmowe, a także czas. Zjawiska te przebiegają w głębi skorupy ziemskiej, obejmując zarówno skały osadowe jak i magmowe oraz wcześniej powstałe skały metamorficzne. Powodują one zmianę pierwotnych struktur i tekstur skał, a także prowadzą do zmian ich składu mineralnego, niekiedy również chemicznego. Produktem tych przeobrażeń są skały metamorficzne.
19. Uskoki: rodzaj deformacji, ważniejsze elementy:
Uskok - struktura tektoniczna powstała w wyniku rozerwania mas skalnych i przemieszczenia ich wzdłuż powstałej powierzchni (lub wąskiej strefy zniszczenia), zwanej powierzchnią uskoku lub ślizgiem. W uskoku wyróżnia się również dwa skrzydła: wiszące (podniesione) i zrzucone (obniżone). Mierzona w pionie odległość między skrzydłami tej samej warstwy jest jego wysokością (amplitudą). Odległość pozioma wyznacza rozstęp warstwy. W zależności od ułożenia skrzydeł i powierzchni uskokowej wyróżnia się uskoki normalne oraz wsteczne. Uskokom mogą towarzyszyć inne struktury tektoniczne (przyuskokowe podgięcia warstw, fałdy, fleksury). Związane są z nimi powstawanie zrębów (skrzydło wiszące obustronnie jest ograniczone skrzydłami zrzuconymi) i zapadlisk (np. rowów tektonicznych - skrzydło zrzucone obustronnie kontaktuje ze skrzydłami wiszącymi).
20. Płaszczowiny: rodzaj deformacji:
Płaszczowina - zespół fałdów dużych rozmiarów, obalonych i nasuniętych na inne utwory. Podczas kilkumetrowych przesunięć płaszczyzny, ta ulega z reguły skomplikowanym deformacjom fałdowym w postaci drugorzędnych fałdów, powierzchni ścięć, rozerwania i wyciśnięcia części fałdu.
21. Elementy ułożenia warstw:
Warstwa - bryła skalna ograniczona dwiema, w przybliżeniu równoległymi, powierzchniami: górną zwaną stropem i dolną - spągiem.
a) bieg warstwy (rozciągłość) - krawędź przecięcia powierzchni stropowej lub spągowej z płaszczyzną poziomą. Azymut biegu warstwy β (kierunek jej biegu) określa się jako kąt poziomy zawarty między kierunkiem północy geograficznej a linią biegu, z przedziału wartości w zakresie 0^o-180^o.
b) upad warstwy - kąt dwuścienny α zawarty między powierzchnią stropu lub spągu a płaszczyzną poziomą (0^o-90⁰)
c) kierunek zapadnia warstwy - kierunek rzutu pionowego na płaszczyznę poziomą linii największego spadku stropu lub spągu.
Określany jest przez podanie azymutu γ (0^o-360^o) lub kierunku w odniesieniu do stron świata.
22. Co to jest wychodnia warstwy:
Wychodnia warstwy - miejsce w terenie, w którym dana warstwa skalna, jak również inne ciało, wychodzi na powierzchnię ziemi.
23. Fałdy: rodzaj deformacji, ważniejsze elementy:
Fałd - to ciągła deformacja tektoniczna polegająca na wygięciu plastycznym warstw skalnych bez przerwania ich ciągłości, powstała na skutek fałdowania. Prosty, normalny, symetryczny fałd należy do rzadkości. Fałd składa się z następujących części:
- części wypukłej (antykliny, siodła) i części wklęsłej (synkliny, łęku)
- skrzydła fałdu będącym częścią pośrednia pomiędzy antykliną a synkliną
- promienia - odległość pomiędzy antykliną a najbliższą synkliną mierzona w poziomie
- amplituda - odległość pomiędzy antykliną a synkliną mierzona w pionie
Antyklina posiada w swoim jądrze utwory starsze, natomiast synklina posiada w swoim jądrze utwory młodsze.
Ze względu na kształt fałdu, wyróżniamy:
- f. normalny
- f. obalony
- f. leżący
- f. pochylony
24. Charakterystyka spękań (szczelin) w skałach:
Występujące w skałach szczeliny dzielimy na trzy rodzaje związane z procesem geologicznym:
a) szczeliny wietrzeniowe - powstają w wyniku fizycznego wietrzenia skał. Występują w powierzchniowej strefie do głębokości nie przekraczającej kilkudziesięciu metrów. Są przeważnie chaotycznie rozmieszczone. Mogą być wypełnione drobnym materiałem zwietrzelinowym.
b) szczeliny tektoniczne - powstają w wyniku dyslokacji tektonicznych. Można je spotkać na znacznej głębokości przy czym im większa głębokość, tym są bardziej zwarte.
c) szczeliny syngenetyczne - powstają w wyniku wew. naprężeń występujących w niektórych skałach w trakcie ich powstawania, np. przy krzepnięciu magmy lub odwadnianiu osadu.
25. Zręby i rowy tektoniczne:
Zrąb tektoniczny (horst) - struktura tektoniczna ograniczona przynajmniej z dwóch stron uskokami i wypiętrzona wzdłuż nich względem otoczenia.
Przykładem wielkoskalowego zrębu są Sudety, Góry Smocze, góry Ural.
Rów tektoniczny (graben) - rodzaj obniżenia geologicznego, obejmujący wąski i podłużny fragment skorupy ziemskiej, który zapadł się wzdłuż równoległych do siebie uskoków normalnych.
Przykładami są: rów mariański - najgłębszy na świecie, rów krzeszowicki.
26. Ogólne zasady podziału gruntów budowlanych:
Grunt budowlany - wszystkie utwory geologiczne, tworzące podłoże budowlane.
Podstawą podziału gruntów budowlanych jest ich pochodzenie:
- rodzime - utwory, które powstały w środowisku naturalnym w wyniku procesów geologicznych. Te z kolei dzielimy na: skaliste i nieskaliste - (mineralne i organiczne)
- antropogeniczne - utwory, które powstały w wyniku działalności inżynierskiej i gospodarczej człowieka.
Ze względu na zastosowanie w budownictwie dzielimy je na: nasypy budowlane - powstałe w wyniku kontrolowanego procesu technologicznego i nasypy niebudowlane - powstałe w wyniku niekontrolowanego procesu technologicznego. Bardziej szczegółowo grunty budowlane dzielimy ze względu na parametru uziarnienia, które związane są z zawartością określonych frakcji.
27. Podać ogólną charakterystykę soliflukcji:
Soliflukcja (spływ powierzchniowy) - jeden z procesów morfologicznych modelujących stoki w obszarach o klimacie zimnym, w warunkach peryglacjalnych (obszary polarne, wysokie góry). Zjawisko to polega na powolnym (do kilku cm na rok) pełzaniu wierzchniej warstwy gruntu na zboczach, które są stale bądź czasowo przemarznięte. Stąd zachodzi ono na granicy: warstwa rozmrożona-zamarznięte podłoże. Rozmarznięta powierzchniowa warstwa zwietrzeliny, silnie nasączona wodą "ślizga się" po nadal zamarzniętej głębszej warstwie. Zachodzi najczęściej na utworach glebowych o dużej zawartości części ilastych i pyłowych, na stokach o wystawie północnej i spadkach powyżej 30%. Typową formą dla tego rodzaju erozji są jęzory soliflukcyjne.
28. Co oznacza, że grunt jest gliniasty (np. żwir/piasek gliniasty):
Grunty gliniaste w stanie suchym są twarde, ale po nasączeniu wodą przypominają plastelinę. Oprócz tego, grunty te są barierą dla swobodnego przepływu wody. Mogą przysporzyć wielu kłopotów budowlanych.
29. Podać charakterystykę gruntów spoistych:
Grunty spoiste zawierają >2% frakcji iłowej. Grunty spoiste w stanie wilgotnym wykazują cechy materiału plastycznego, natomiast w stanie suchym zachowują postać bryłek oraz większych grudek, nie rozpadające się przy słabym nacisku (w palcach). Ich wytrzymałość na ściskanie jest niewielka i w znacznym stopniu uzależniona od nasycenia wodą. Grunty spoiste w zależności od zawartości frakcji piaskowej dzielimy na trzy grupy: grunty piaszczyste, grunty pylaste i grunty pośrednie. Grunty te makroskopowo określamy na podstawie próby wałeczkowania, rozcierania gruntu w wodzie oraz rozmakania.
30. Opisać zjawisko osiadania zapadowego i podać, w jakich gruntach najczęściej występuje:
Osiadanie zapadowe - zjawisko pionowego obniżania się mas powierzchniowych. Spowodowane jest nasyceniem gruntów wodą, które w konsekwencji tracą swoją stabilność, gdyż zmniejsza się ich spójność i tarcie wewnętrzne. Najbardziej podatne na osiadanie zapadowe są lessy. Z tego powodu lessy nie stanowią dobrego podłoża budowlanego. Jeśli jest konieczność posadowienia budowli na terenach lessowych, wymagane jest zabezpieczenie podłoża przed wpływami wód gruntowych, opadowych i przemarzaniem.
31. Wymień geologiczno-inżynierskie zjawiska wywołane obecnością wody w podłożu budowlanym:
Wody występujące w gruncie, w zależności od swojego charakteru, wywierają duży i różnorodny wpływ na właściwości gruntu, obniżając przede wszystkim jego własności wytrzymałościowe. Są to:
a) zjawiska krasowe
b) sufozja
c) kolmatacja
d) upłynnianie gruntu
e) kurzawki
f) przemarzanie gruntu, wysadziny, przełomy
32. Charakterystyka krasowatości:
Krasowatością nazywa się występowanie w skale próżni powstałych w wyniku rozpuszczania skały przez krążące w niej wody. Skałami szczególnie podatnymi na rozpuszczanie są wapienie, dolomity, gipsy, sól kamienna, a także skały okruchowe o spoiwie węglanowym. Wody opadowe, wciskając się w skały porowate, rozpuszczają je zarówno na powierzchni,
jak i poniżej. Rozróżnia się zatem formy krasowe powierzchniowe i podziemne. Szczególne znaczenie ma kras w skałach wapiennych. Zawarty w wodzie kwas węglowy lub wolny dwutlenek węgla doprowadza do przemiany słabo rozpuszczalnego w wodzie węglanu wapnia w łatwo rozpuszczalny kwaśny węglan wapnia wg reakcji: CaCO₃+H₂0+CO₂ Ca(HCO₃)₂. Podziemne formy krasowe grożą zawałami, a powierzchniowe mogą powodować dużą zmienność własności fizyko-mechanicznych.
33. Przemarzanie gruntów - wyjaśnij zjawisko:
Przemarzanie gruntów - zmiany strukturalne i tekstualne szkieletu gruntowego wywołane zamarzaniem i odmarzaniem w przypowierzchniowej strefie, powodujące odkształcenia gruntów, które mogą być szkodliwe dla fundamentów i wznoszonych na nich konstrukcji budowlanych. Fundamenty zatem powinny być posadowione poniżej strefy przemarzania, która w naszej strefie klimatycznej wynosi od 0,8 do 1,4m. Zmiany struktury gruntów ujawniają się zmianą własności wytrzymałościowych.
34. Podać przyczyny powstawania osuwisk:
Osuwisko - nagłe przemieszczenie się mas ziemnych, powierzchniowej zwietrzeliny i mas skalnych podłoża spowodowane siłami przyrody lub działalnością człowieka (podkopanie stoku lub jego znaczne obciążenie).
Przyczyny:
a) nawodnienie gruntów na zboczu spowodowane: opadami atmosferycznymi, topnieniem śniegu, podpiętrzaniem wód podziemnych, sztucznym nawodnieniem terenu.
b) sufozja i upłynięcie utworów przepuszczalnych
c) podcięcia stoku w wyniku procesów erozyjnych, w trakcie robót budowlanych czy przy eksploatacji skał
d) obciążenia statyczne: posadowienie budynków, wykonanie nasypów
e) obciążenia dynamiczne(drgania): trzęsienia Ziemi, ruch pojazdów i urządzeń mechanicznych
35. Podać ogólną charakterystykę zsuwów:
Zsuw - zsuwanie się, osuwanie, ześlizg mas skalnych wzdłuż określonej powierzchni (pow. ścięcia). Zsuw następuje niespodziewanie bądź może być poprzedzony rysami, pęknięciami i szczelinami.
Podział zsuwów ze wzgl. na kształt powierzchni ześlizgu i rodzaj mas skalnych:
a) zsuwy płaszczyznowe - następuje wzdłuż powierzchni uwarstwienia, wzdłuż granicy zwietrzelina-skała macierzysta, oraz wzdłuż szczelin, bez obrotu.
b) zsuwu rotacyjne - następują po powierzchni zbliżonej do powierzchni walcowej; masy skalne przesuwają się ruchem postępowo-rotacyjnym (ruch z obrotem wstecz). Ten rodzaj zsuwu bardzo często sięga w głąb masywu skalnego, obejmując skały występujące poniżej podnóża zbocza.
Podział zsuwów ze wzgl. na budowę geologiczną zbocza, na którym następuje ruch:
a) konsekwentne - zsuwy płaszczyznowe, gdy przemieszczanie następuje na granicy warstw, spękań, uskoku.
b) insekwentne - zsuwy rotacyjne, gdy przemieszczenie następuje po powierzchni ścięcia poprzecznej do powierzchni strukturalnej.
c) asekwentne - zsuwy rotacyjne, które powstają w jednorodnych utworach.
36. Podać ogólną charakterystykę obrywów skalnych:
Obryw skalny - oderwanie się wielkich ma skalnych. Powstaje on wówczas, gdy stromości zboczy towarzyszy duży kąt upadu warstw lub oddzielność ciosowa w kierunku doliny bądź podnóża klifu. Może również zachodzić i przy korzystnej budowie geologicznej, gdy zbocze zostało podcięte rzekę czy kipiel morską bądź działalność człowieka. Powstaje w wysokich górach, lub na wysokich i stromych zboczach. Obrywy tworzą się w bardzo krótkim czasie, zaledwie w ciągu kilku minut. Są procesami groźnymi dla człowieka, gdyż do końca nieprzewidywalnymi.
37. Podać ogólną charakterystykę spełzywań:
Spełzywanie jest procesem powierzchniowym, zachodzącym na wielkich przestrzeniach stokowych; jest to powolny stały ruch, któremu ulegają zwietrzeliny lub utwory luźne leżące na zboczach nawet o małych nachyleniach (od 3^o). Jego nasilenie związane jest z okresami opadów i roztopów, ale też może odbywać się bez udziału wody. Zależy w dużej mierze od rodzaju podłoża. I tak less jest odporny na spełzywanie, natomiast iły, gliny i drobnoziarniste piaski o dobrze zaokrąglonych ziarnach łatwo mu ulegają. Pełznące zbocze łatwo poznać po pomarszczonej, pofalowanej powierzchni i wygiętych u podstaw drzewach.
38. Ważniejsze sposoby zabezpieczania terenów osuwiskowych:
a) badanie i obserwacja osuwisk: geodezyjne pomiary przemieszczeń za pomocą reperów, pomiary inklinometryczne, monitoryczne.
b) zabezpieczenia zboczy: wzmacnianie gruntów, budowle oporowe, kotwienie zbocza osuwisk.
39. Pochodzenie wód podziemnych:
Źródłem wód podziemnych jest infiltracja, kondensacja i niektóre procesy geologiczne związane z powstaniem skał i struktur budowy geologicznej.
Infiltracja - grawitacyjne przemieszczanie wód powierzchniowych oraz opadowych w głąb skorupy ziemskiej. Wody podziemne pochodzące z tego źródła nazywamy wodami infiltracyjnymi. Ilość wód infiltrujących do podłoża skalnego zależy od czynników klimatycznych i własności infiltrujących terenu. Infiltracja może być też wywołana sztucznie, np. w celu nawadniania terenów upraw rolnych.
Kondensacja - proces przejścia pary wodnej zawartej w powietrzu i znajdująca się w próżniach skalnych w wody kondensacyjne. Nie odgrywają one znaczącej roli w kształtowaniu zasobów wód podziemnych. Mają one jednak pewne znaczenie w zasilaniu gleby w wilgoć w ciepłych okresach bezopadowych.
40. Postaci wody występującej w ośrodku skalnym w stanie ciekłym:
a) woda higroskopijna - woda zaadsorbowana przez składniki skały bezpośrednio z pary wodnej zawartej w powietrzu . Tworzy ona na cząstce skalnej warstewkę o grubości setnych lub tysięcznych części milimetra. Nabiera fizycznych cech cząstki skalnej, nie jest rozpuszczalnikiem, nie przemieszcza się pod wpływem sił grawitacji, nie przekazuje ciśnienia hydrostatycznego.
b) woda błonkowata - woda adsorbowana w fazie ciekłej przez cząstki skały. Tworzy ona na cząstce skalnej błonkę o grubości do dziesiątych części mikrometra. W części wewnętrznej błonki woda ta przyjmuje właściwości wody higroskopijnej, a w części zew. Wody wolnej.
c) woda wolna - zw. też grawitacyjną, woda, która w ośrodku skalnym ma właściwości wody zwykłej czyli: jest rozpuszczalnikiem, przekazuje ciśnienie hydrost., przemieszcza się pod wpływem grawitacji.
d) woda kapilarna - woda, która wypełnia pory i szczeliny skalne do pewnej wysokości ponad poziom wody wolnej lub utrzymuje się tam zawieszona powyżej strefy wody wolnej (wznios kapilarny).
41. Swobodne zwierciadło wody podziemnej - warunki występowania:
Swobodne zwierciadło wody podziemnej - zwierciadło pozostające pod ciśnieniem atmosferycznym, co oznacza, że nad zwierciadłem wody w tej samej warstwie przepuszczalnej występuje przestrzeń bez wody umożliwiająca jego podnoszenie się.
42. Charakterystyka wód gruntowych (warunki występowania, zasilania):
Wody o następujących cechach hydrogeologicznych:
- warstwa wodonośna (ośrodek skalny zdolny do gromadzenia i przewodzenia wody) znajduje się bezpośrednio pod powierzchnią terenu
- zwierciadło wody jest swobodne, pod którym występuje strefa aeracji, umożliwiająca infiltrację opadów atmosferycznych do warstwy wodonośnej
- przy każdym stanie zwierciadła woda nie kontaktuje się ze strefą glebową
Występują najczęściej w sypkich utworach tarasów rzecznych, stożków napływowych czy w piaskach wydmowych. Zasilane są głownie przez infiltrację opadów atmosferycznych i napływ wód podziemnych z terenów sąsiednich. Podlegają, do pewnej głębokości, sezonowym
i rocznym zmianom temperatury powietrza. Skład chemiczny i stan sanitarny wód gruntowych są bardzo zróżnicowane.
43. Charakterystyka wód zaskórnych (warunki występowania, zasilania):
Wody zaskórne są wodami umiejscowionymi tuż pod powierzchnią terenu. Zwierciadło tych wód jest swobodne i występuje przeważnie w obrębie strefy glebowej, na głębokości nie przekraczającej kilkudziesięciu cm, a niekiedy pokrywa się z powierzchnią terenu. Przyczyną powstania wód zaskórnych jest płytkie podłoże warstwy wodonośnej i niewielka miąższość sprawiająca, że strefa nasycenia gromadząca wody z opadów atmosferycznych i z napływów z sąsiednich terenów dochodzi do powierzchni terenu. Wody te są podatne na:
- zanieczyszczenia pochodzące z opadów atmosferycznych i powierzchni terenu
- zanieczyszczenia drobnoustrojami i substancjami strefy glebowej
- dobowe wahania temperatury i parowanie
44. Charakterystyka wód wgłębnych (warunki występowania, zasilania):
Wody wgłębne to wody występujące w warstwach wodonośnych, odizolowanych od powierzchni terenu utworami nieprzepuszczalnymi. Ze względu na izolację od warunków zewnętrznych nie podlegają wahaniom temperatury lub zaznaczają się tylko zmiany sezonowe (dla płycej występujących). Charakteryzują się napiętym zwierciadłem, dostosowanym do kształtu nadległych warstw nieprzepuszczalnych. W strefach wychodni lub kontaktu z wodami innych horyzontów zwierciadło jest swobodne. Różnica poziomów najniżej i najwyżej położonych punktów zwierciadła umożliwia powstawanie efektu artezyjskiego (jeżeli zwierciadło piezometryczne układa się powyżej powierzchni terenu) i subartezyjskiego (jeżeli zwierciadło układa się poniżej powierzchni terenu) w rozległych synklinach (Niecka Mazowiecka, Niecka Łódzka, Basen Londynu, Basen Dakoty, Wielki Basen Artezyjski). Wody wgłębne, podobnie jak wody zaskórne i gruntowe są odnawialne i zasilane głównie wodami opadowymi. W tym przypadku jednak zasilanie odbywa się bądź przez bezpośrednią infiltrację tych wód,
bądź za pośrednictwem innych warstw wodonośnych.
45. Napięte zwierciadło wód podziemnych:
Jeżeli w warstwie wodonośnej, całkowicie nawodnionej i przykrytej nadkładem nieprzepuszczalnym, znajduje się woda pod pewnym ciśnieniem > od ciśnienia atmosferycznego, wówczas na granicy warstwy wodonośnej i nadkładu występuje napięte zwierciadło wody podziemnej.
46. Strefy hydrogeologiczne w podłożu skalnym:
a) strefa aeracji - zw. strefą napowietrzenia; strefa pomiędzy powierzchnią terenu a zwierciadłem wód podziemnych. Wolne przestrzenie pomiędzy skałami są częściowo wypełnione wodą lub powietrzem. Woda w postaci ciekłej może występować jako woda związana (higroskopijna, błonkowata lub kapilarna) lub jako woda wolna. Woda w strefie aeracji może także występować w postaci pary wodnej. Wody w tej strefie pozostają w ścisłym kontakcie z powietrzem i nie tworzą ciągłego horyzontu.
b) strefa saturacji - zw. strefą nasycenia lub nawodnienia; warstwa skalna, w której wolne przestrzenie (szczeliny, pory) są całkowicie wypełnione wodą. Od strefy aeracji oddzielona jest zwierciadłem wód podziemnych. Wody w strefie saturacji dzielimy na gruntowe, wgłębne i głębinowe.
47. Istota i warunki występowania zwierciadła piezometrycznego:
Jeżeli do warstwy wodonośnej z napiętego zwierciadła wody zostanie doprowadzony otwór wiertniczy (studnia) wówczas napłynie do niego woda, a jej poziom ustabilizuje się na pewnej wysokości ponad stropem warstwy wodonośnej. Jest to tzw. wysokość piezometryczna, określająca wartość ciśnienia piezometrycznego (ciśnienia, jakie wywiera woda na spąg warstwy nadkładu) w miejscu otworu. Powierzchnia wyznaczająca poziom wysokości piezometrycznych w poszczególnych punktach warstwy wodonośnej nazywa się zwierciadłem piezometrycznym. Jest to zwierciadło pozorne, a jego kształt zależy m.in. od stanu kinematycznego wody. Nachylone jest w kierunku przepływu, a miarą nachylenia jest jego spadek określony stosunkiem różnicy wysokości dwóch punktów zwierciadła, położonych na linii przepływu, do odległości między tymi punktami.
48. Sposób graficznego przedstawiania zwierciadła wód podziemnych:
Zwierciadło wód podziemnych przedstawia się na mapach:
a) hydroizobatami- linie łączące punkty zwierciadła wody, położone na jednakowej głębokości od powierzchni terenu.
b) hydroizohipsami - linie łączące punkty zwierciadła wody, leżące na ten samej wysokości względem przyjętego poziomu odniesienia, z reguły morza.
Mapy sporządza się podstawie parametrów położenia zwierciadła wody (wysokości lub głębokości) w szeregu punktów obserwacyjnych: otworów wiertniczych, studni, wykopów.
49. Metody badań geologicznych podłoża gruntowego:
Badania gruntów dzielą się na:

1. terenowe (polowe),

2. laboratoryjne.

Polowe obejmują:

1. Wstępne rozpoznanie terenu na podstawie map geologicznych, danych hydrobiologicznych, dokumentacji archiwalnych,

2. Oględziny terenu, oceny stanu istniejących obiektów (sąsiadów),

3. Badania wstępne (doły próbne).

Metody badań gruntów budowlanych:

1. Wyrobiska badawcze (szybiki, sztolnie, wykopy, rowy i szurfy, otwory wiertnicze)

2. Wiercenia rozpoznawcze

3. Sondowanie:

• Sondy statyczne (wciskane),

• Sondy dynamiczne (wbijane),

• Sondy obrotowe (skręcane).
  Prędkość zagłębienia się sondy na jednostkę czasu świadczy o spoistości gruntu.

Wymiary sond, ich ciężar i kształt jest znormalizowany. Uzyskane wyniki konfrontujemy z danymi w tabelach i w oparciu o to określamy stopień spoistości i inne cechy techniczne gruntów.

Badania makroskopowe:
Próbki są pobrane z dołów badawczych lub otworów wiertniczych. Celem tych badań jest wstępne określenie rodzaju, stanu wilgotności i spoistości gruntów. Rodzaj gruntów określa się jako spoisty, jeśli po wyschnięciu próbki gruntu tworzy on zwarte grudki, a jako niespoiste - po wyschnięciu stanowi on niezwiązane z sobą cząsteczki rozpadające się pod wpływem lekkiego nacisku palcem. Stopień spoistości możemy określić na podstawie tzw. próby wałeczkowania. Uformowana grudka gruntu w postaci kulki o średnicy 7-10mm, wałeczkujemy nasadą kciuka na wyprostowanej dłoni, aż do otrzymania wałeczka o średnicy 3mm.
Na podstawie ilości prób wałeczkowania, rodzaju uszkodzeń oraz wyglądu tego wałeczka możemy określić stopień spoistości gruntu (mało, średnio, zwięzło i bardzo spoisty).
Innymi metodami badania spoistości gruntu są: próby rozcierania i próby rozmakania.
50. Ogólny rys budowy geologicznej Wyżyny Krakowsko-Częstochowskie: (…)
51. Ogólny rys budowy geologicznej Niżu Podlaskiego: (…)

52. Ogólny rys budowy geologicznej Karpat fliszowych: (…)
53. Ogólny rys budowy geologicznej Zapadliska Przedkarpackiego: (…)

---