3360


GEOLOGIA

Geologia - (z greckiego - Ziemia, logos - nauka, słowo) jest rodziną nauk geologicznych zajmujących się materią i budową litosfery, zwłaszcza skorupy ziemskiej, historią Ziemi i jej ewolucją. Jest wykorzystywana do zaspokajania praktycznych potrzeb człowieka.

Geologia: 1) geologia podstawowa; 2) geologia stosowana

Geologia podstawowa (dziedziny):

Geologia stosowana (dziedziny):

Geologia inżynierska - dział geologii zajmujący się bezpośrednimi uwarunkowaniami geologicznymi działalności inżynierskiej (technicznej) człowieka, czyli tymi właściwościami środowiska geologicznego, które mogą wpływać na umieszczone w tym środowisku obiekty techniczne (konstrukcje inżynierskie, wyrobiska górnicze, sztuczne zbiorniki wodne, składowiska itp.) na ich planowanie, projektowanie, wykonywanie i użytkowanie.

Geotechnika - interdyscyplinarna gałąź wiedzy obejmująca elementy nauk technicznych i geologii, która zawiera elementy geologii inżynierskiej, hydrogeologii, gruntoznawstwa, mechaniki gruntów, skał, górotworów, górnictwa, fundamentowania, inżynierii lądowej, wodnej itp.

Budowa wnętrza Ziemi - geosfery

0x08 graphic

  1. atmosfera

  2. skorupa ziemska - dwa rodzaje: a) typu kontynentalnego >20-60, b) typu oceanicznego - 5-12 km, cienka

nieciągłość Moho

  1. górny płaszcz - pomiędzy Moho, a 700-950 km, skład perodynamiczny

  2. dolny płaszcz - 2900-950 km, mniejszy przyrost prędkości fal sejsmicznych i przyrostu gęstości

nieciągłość Gutenberga

  1. jądro zewnętrzne - 5100-2900 km, stan ciekły Ni, Fe, wysokociśnieniowa, modyfikacja materiału skalnego płaszcza, która ulega metalizacji, o gęstości 8 g/cm3

  2. jądro wewnętrzne - 6370-5100 km, stan stały Ni, Fe

Najstarsze skały ok. 4 mld lat- wiek skał na kontynentach, w skorupie typu oceanicznego 200 mln lat (młode).

0x08 graphic

Nie ma warstwy granitowej pod oceanem, są tylko dwie: astenosfera (płaszcz) - grubsza pod oceanami. Kontynent jest głębiej - niżej.

Miąższość skorupy:

oceany pow. 10 km

kontynent ok. 40 km

Europa ok. 30 km

Himalaje pow. 60 km

Kordyliery pow. 60 km

Karpaty ok. 50 km

Powierzchnia Moho na obszarze Polski - platforma prekambryjska, rejon strefy Tornquista - Teisseyr'a, platforma paleozoiczna, K0x08 graphic
arpaty, Sudety

Przekroje przez skorupę na obszarze Polski

gleba - 25-30 km, lokalnie do 50 km

KSDB - Kola Superdeep Borehole - najgłębsze wiercenie na świecie

tarcza skandynawska, półwysep Kola, głębokość 12 261 m (12 km), rozpoczęcie wiercenia 1970 r, zakończenie wiercenia 1994 r.

Niemcy (Bawaria) - wiercenie na głębokość 4000 m (4 km), rozpoczęcie 1987 r., zakończenie 1989 r.

Polska (wiercenia):

Toruń 7200 m

Bieszczady

Strefy ryftowe (na oceanach) - strefy tworzenia skorupy oceanicznej, nowopowstałe - najmłodsze

Płyty tektoniczne

granice pomiędzy płytami tworzą strefy ryftowe - na granicy aktywny wulkanizm i trzęsienia ziemi.

Pierścień OGMA - wschód Azji (zachód Ameryki)

Kontakt płyty oceanicznej i kontynentalnej, im bardziej w głąb kontynentu, tym głębiej

Tektonika płyt

Gondwana, zlodowacenie gondwany

PROCESY GEOLOGICZNE

Procesem geologicznym nazywamy zjawisko lub zespół zjawisk wywołujących na powierzchni skorupy ziemskiej lub w jej wnętrzu przeobrażenia fizyczne lub chemiczne

I Procesy endogeniczne (wewnętrzne) - powodowane przepływem energii we wnętrzu skorupy - jądra ziemi:

II Procesy egzogeniczne (zewnętrzne) - są pochodną procesów wewnętrznych:

MAGMATYZM

Dyferencja magmy

4 podstawowe procesy dyferencjacji

Oddzielenie się płynnej magmy - wskutek działania sił ciężkości (tzw. Likwacja). W ten sposób pierwotnie jednorodny stop różnicuje się pod względem gęstości, powodując oddzielenie się np. magmy gabrowej od granitowej, czy stopu siarczkowego od krzemiennego

dyferencja magmy - różnicowanie się magmy

skały w stanie ciekłym - plastycznym

garowa - skała zasadowa

magma kwaśna - granitowa

Frakcyjna krystalizacja magmy - czyli kolejne wydzielanie się kryształów (minerałów) w czasie krzepnięcia stopu, w miarę spadku temperatury. W trakcie krystalizacji minerały lżejsze od stopu przemieszczają się ku górze, cięższe natomiast opadają na dno zbiornika magmowego.

Różnicowanie przy udziale składników lotnych - rozpuszczonych w fazie ciekłej magmy. Przy spadku ciśnienia i temperatury następuje wydzielenie się składników gazowych i ich wędrówka ku stropowi zbiornika magmowego. Bąbelki gazów przyczepione do kryształów mogą przemieszczać je ze sobą ku górze.

Różnicowanie przez asymilację - ze skałami osłony w brzeżnych partiach zbiornika magmowego. Asymilacja ta polega na częściowym rozpuszczeniu składników mineralnych skał osłony lub na wymianie jonowej między magmą a skałami osłony. Ma ona znaczenie jedynie wówczas, gdy skład skał osłony różni się zasadniczo od składu stopu magmowego.

Szereg Bowena - oliwiny jako pierwsze się krystalizują

0x08 graphic

Etapy krystalizacji magmy

Etap magmowy właściwy - T > 800 OC, w którym podczas krystalizacji następuje zmiana składu zasadowego od kwaśnego. W tym etapie tworzą się skały magmowe.

Etap pegmatytowy - T = 800-600 OC, w którym pozostałość magmy krzemianowej jest silnie przesycona parą wodną. Tworzenie najładniejszych minerałów (małe cząstki wchodzą w skały i tworzą się żyły).

Etap pneumatolityczny - T = 600-400 OC, w którym przegrzane pary ubogie w składniki krzemianowe przenikają przez otaczające serie skalne. Przeobrażenia serii skalnych, tworzą się skały kwarcowe, pod wpływem par ubogich przegrzanych.

Etap hydrotermalny - T = 400-100 OC, w którym dominującą rolę odgrywają gorące roztwory pomagmowe, o dużej ruchliwości. Woda z szeregiem rozpuszczonych substancji, złoża kruszców - siarczki.

Przestrzenny układ magmowy (w przekroju)

  1. batolit - wielkie ciało magmowe, np. masyw karkonoski, masyw tatrzański

  2. harpolit - zazębia się ze skałami skalnymi otoczenia

  3. pnie magmowe - pionowe ciała, masyw w rejonie Zawiercia

  4. apofizy - żyły o grubości kilkuset metrów, penetrują skały

  5. dajki - żyły o przebiegu zgodnym z serią skalną otoczenia

  6. lakkolit typu cedrowego

  7. lakkolit - pień magmowy + część główna

  8. fakolit

  9. pokrywa lawowa - już na zewnątrz ziemi np. w Indiach, rejon Polesia, pola zajęte przez lawę

  10. wulkany - maary

  11. żyły pokładowe

  12. stożki - popiołowy stożek wulkaniczny

  13. kaldera - centralne części

  14. stożki wulkaniczne wraz z potokiem lawowym

  15. stratowulkan

Mineralizacja, magmatyzm

0x08 graphic

Struktura wulkanu

0x08 graphic

METAMORFIZM - przeobrażanie

Metamorfizmem nazywamy procesy przeobrażania skał osadowych i metamorficznych w wyższych temperaturach od 800 OC i w wyższych ciśnieniach rzędu tysięcy megapaskali. Procesy te zachodzą zasadniczo w stanie stałym, przy niewielkim udziale faz ciekłej, gazowej.

Przeobrażanie - zmiana struktury skał

Czynniki metamorficzne:

W zależności od rodzaju dominującego czynnika wyróżniamy następujące rodzaje metamorfizmu:

  1. metamorfizm termiczny - pod wpływem temperatury

  2. dyslokacyjny - przy uskokach, duże tarcie, wzrasta temperatura i ciśnienie

  3. regionalny - obejmuje całe jednostki geologiczne, np. Sudety, najważniejszy bo największe obszary

  4. metasomatyczny - pod wpływem oddziaływania roztworów hydrotermalnych - bardzo gorące

  5. progresywny i regresywny - progresywny - w głąb, zespół skalny jest „wciskany”, regresywny - odwrotnie, „do góry”

  6. ultrametamorfizm - na pograniczu z magmatyzmem - bardzo silne przeobrażona skała płynna

  7. metamorfizm uderzeniowy - kolizje ciał niebieskich (np. meteoryt uderza w Ziemię)

Gnejs jest skałą metamorficzną, budowa warstewkowa (warstwowa), tworzy się na skutek nacisku statycznego, dochodzi do selektywnej dyferencacji (efekt „prasy”). Zafałdowanie pod wpływem sił górotwórczych, naciska w płaszczyźnie poziomej i pionowej. Gnejs stosowany jest też jako kruszywo, bardzo ładny.

Migmatyt - intensywnie pofałdowana, między metamorfizmem a magmatyzmem, do temp. 800-700 OC.

Metamorfizm uderzeniowy

0x08 graphic

W Polsce

Najstarsze skały na terenie Polski - Góry Sowie.

Są także bazalty, powstałe w trzeciorzędzie.

Platforma wschodnioeuropejska - w tamtym rejonie też są skały metamorficzne, ale są przykryte skałami osadowymi, są na głębokości ok. 800-1000 m.

Magmowe i metamorficzne skały są w Tatrach, na powierzchni - rejon Morskiego Oka, Doliny Pięciu Stawów, Stawów Gąsienicowych, Czerwone wierchy.

TRZĘSIENIA ZIEMI

Trzęsienie ziemi to gwałtowne rozładowanie naprężeń powstałych w skorupie ziemskiej w czasie ruchów fragmentów litosfery. Z miejsca uwolnienia tych naprężeń (hipocentrum - ognisko trzęsienia ziemi) rozchodzą się fale sejsmiczne. Punkt na powierzchni ziemi położony nad ogniskiem (epicentrum) to miejsce, gdzie fale docierają najwcześniej i gdzie straty są największe. Siła wstrząsów maleje w miarę oddalania się od epicentrum. Nauka o trzęsieniach ziemi to sejsmografia.

Hipocentrum - to położone w głębi ziemi źródło rozchodzenia się fal sejsmicznych, czyli ognisko trzęsienia ziemi. Prostopadle nad epicentrum, na powierzchni ziemi, znajduje się epicentrum.

Epicentrum - to miejsce położone na powierzchni ziemi, w najbliższej odległości od hipocentrum. Obszar największych zniszczeń.

Skala Richtera - skala logarytmiczna określająca wielkości trzęsienia ziemi na podstawie amplitudy drgań wstrząsów sejsmicznych, wprowadzona w 1935 r. przez amerykańskiego geofizyka Charlesa F. Richtera. Wielkości te określone są za pomocą magnitudy. Skala Richtera jest skalą energetyczną tj. określa energię wyzwoloną w czasie wstrząsu. Każdy kolejny stopień oznacza około 10-krotnie większą energię wyzwoloną, mierzoną w dżulach (J). Teoretycznie jest to skala otwarta, ale w praktyce nie notuje się wstrząsów o magnitudzie powyżej 9,5 stopnia.

Skala

Skutki

Liczba trzęsie/rok

< 2,0

Najmniejsze wstrząsy, nieodczuwalne przez człowieka ani przez sejsmograf

2920000

2,0-3,4

Wstrząsy nieodczuwalne dla człowieka, lecz rejestrowane przez sejsmograf

800000

3,5-4,2

Bardzo małe wstrząsy, odczuwalne tylko przez niektórych ludzi

30000

4,3-4,8

Odczuwalne przez większość osób, nieszkodliwe

4800

4,9-5,4

Odczuwalne przez wszystkich, powoduje bardzo niewielkie zniszczenia

1400

5,5-6,1

Średnie wstrząsy, powodują mniejsze uszkodzenia budynków

500

6,2-6,9

Duże wstrząsy, powodują znaczne zniszczenia

100

7,0-7,3

Poważne zniszczenia

15

7,4-8,0

Ogromne zniszczenia

4

8,0-8,9

Ogromne zniszczenia, katastrofalne skutki dla wielu krajów

1

> 9,0

Trzęsienie, które może zburzyć wszystkie miasta na terenie większym niż kilkanaście tysięcy km2

1 na 20 lat

Podział trzęsień ziemi ze względu na przyczynę

  1. tektoniczne - najczęstsze (90%) i najgroźniejsze. Ich przyczyna to gwałtowne rozładowanie energii nagromadzonej w skorupie ziemskiej lub górnym płaszczu. Energia w ośrodkach skalnych kumuluje się, a gdy przekroczy krytyczną wartość, ośrodek pęka powodując wstrząs. Większość trzęsień tego typu powstaje w stropach górnych płyt litosfery. Trzęsienia tektoniczne występują także w młodych powierzchniach fałdowych, w stropach gdzie subdukcja już wygasła.

  2. Wulkaniczne - stanowią ok. 7% trzęsień. Ich geneza związana jest z gwałtownymi erupcjami wulkanów lub zapadaniem się stropów opróżnionych komór magmowych.

  3. Zapadowe - związane z obszarami krasowymi, na których dochodzi do zawaleń się stropów nad jaskiniami lub innymi próżniami w podłożu. Ok. 2% ogółu trzęsień, ich skutki są słabo odczuwalne.

  4. Antropogeniczne - spowodowane tąpnięciami. Do ich powstania może przyczynić się także człowiek

Podział trzęsień ziemi ze względu na głębokość ogniska

  1. płytkie (85%) - poniżej 70 km

  2. średnie (12%) - 70-350 km

  3. głębokie (3%) - 350-700 km

Podział trzęsień ziemi ze względu na powiązanie ze wstrząsem zasadniczym

  1. wstępne - o słabej magnitudzie

  2. zasadnicze - o największej magnitudzie

  3. następcze - po wstrząsie zasadniczym, o zmniejszającej się magnitudzie

Przed i po erupcji wulkanu mogą (ale nie muszą) pojawić się wstrząsy typu:

Ze względu na częstotliwość występowania trzęsień ziemi na danym terenie rozróżnia się obszary:

  1. sejsmiczne - częstych i silnych trzęsień ziemi

  2. pensejsmiczne - rzadkich, słabych wstrząsów

  3. asejsmiczne - bez wstrząsów sejsmicznych (Polska)

Fale sejsmiczne - faje sprężyste rozchodzące się w ziemi, powstałe wskutek trzęsień ziemi, wywołane przez eksplozję materiałów wybuchowych lub powodowane działalnością górniczą

Rodzaje fal sejsmicznych

Inne rodzaje fal sejsmicznych:

Polskie stacje sejsmologiczne - Ojców „OJC”, Racibórz „RAC”, Książ „KSP”, Górka Klasztorna „GKP”, W-wa „WAR”.

W Polsce trzęsienia przede wszystkim w Karpatach, ponieważ są to najmłodsze góry, najmłodsze deformacje.

Lineament Łaby - pogranicze Niemiec i Czech, tam dużo trzęsień.

Wschód Azji, zachód Ameryki, wschód Australii - tam b.dużo, wzdłuż granic płyt skorupy ziemskiej.

PROCESY EGZOGENICZNE (procesy zewnętrzne)

Sedymentacja

osad, sedyment - to nagromadzenie materiału (na dnie zbiornika) w różnych środowiskach,w wyniku procesów sedymentacji

Transport materiału:

Warstowanie:

Kąt naturalnego zsypu - kąt pod którym układają się osady

Krzemieniec - piaskowiec z Karpat.

Zmarszczki prądowe (w wodzie).

Flisz karpacki - zespół piaskowców i łupków.

Jamki wirowe.

Ślady uderzeniowe.

Środowiska sedymentacji

Sedymentacja lądowa:

  1. akumulacja rzeczna

  2. lodowcowa

  3. eoliczna

  4. pustynna

  5. jeziorna

  6. bagienna

Sedymentacja morska (w zależności od głębokości):

  1. osady litoralne

  2. nerytyczne

  3. hemipelagiczne

  4. eupelagiczne

Sedymentacja lądowa

1) akumulacja rzeczna

W środowiskach rzecznych, tzn. korytach i terenach zalewowych powstaje większość osadów kontynentalnych. Gromadzą się one w tych odcinkach biegu rzeki, gdzie sedymentacja przeważa nad erozją. W zależności od charakteru podłoża i odcinka biegu rzeki …

aluwia - osady rzeczne

rzeka roztokowa - dużo koryt

rzeka meandrująca

Rzeka cały czas przenosi materiał.

Starorzecza - była tam kiedyś rzeka, ale zmieniła bieg - „ścięła się na prosto”

Stożek napływowy - tam gdzie rzeka uchodzi, delty rzek, ale też jak wychodzi z gór

2) akumulacja lodowcowa

W Polsce był lądolód po Karpaty i Sudety. Mazury, pomorze wielkopolskie - jeziora, niewielkie wzniesienia.

Zlodowacenia w Polsce:

Konsolidacje gruntu - zagęszczenie gruntu po lodowcu, duża masa spowodowała zagęszczenie.

System glacjalny

0x08 graphic
np. pradolina noteci

Piaski i żwiry sandrowe (sandr).

Piasek i glina wszędzie w Polsce, bo wszędzie był lądolód, gdyby nie to, byłyby iły (i byłoby źle).

Morena recesyjna - gdy lądolód się topi

Morena wyciśnięta

0x08 graphic

Głazy narzutowe - naniesione przez lądolód głazy, przywleczone ze Skandynawii, np. w Licheniu uformowana z głazów narzutowych góra Golgota, kocie łby, często do budowy

Sandry - głównie w części północnej Polski, bo tam więcej zlodowaceń

0x08 graphic
Łuk Mużakowa - nad Nysą Łużycką.

Lo0x08 graphic
dowce górskie

Tatry - tam nie było lądolodu, choć w zasadzie był, bo w górach jest zimno, a lądolód był blisko, np. Czarny Staw, Morskie Oko

kar lodowcowy, pole firnowe, jęzor lodowcowy, morena środkowa (tam gdzie łączą się dwa jęzory z karów), brama lodowcowa, morena boczna, morena czołowa.

Typy lodowców:

Rodzaje dolin górskich

dolina V-kształtna (niezlodowacona) dolina U-kształtna (zlodowacona)

3) Akumulacja eoliczna (wiatrowa)

Wiatr nanosi piasek - wydmy

wydma paraboliczna barchan

0x08 graphic
0x08 graphic

wydma podłużna wydma poprzeczna

0x08 graphic
0x08 graphic
W wyniku akumulacji eolicznej tworzą się:

4) sedymentacja pustynna

5) sedymentacja jeziorna

Tworzą się wówczas:

6) akumulacja bagienna

Rozkład uwęglenia na poziomie 750 m.p.p.m.

Sedymentacja morska

1) strefa litoralna

40-60m, tworzą się:

2) strefa nerytyczna (osady szelfowe) - do ok. 230 m, utwory rafowe, wapienie rafowe

3) sedymentacja ewaporatowa - intensywne powstawanie: gipsy, sole, anhydryty

4) strefa batialna - od ok. 230 m do ok. 2000 m, muły

5) strefa abyssalna - głębie oceaniczne, muły, iły

ELEMENTY TEKTONIKI

Tektonika - dziedzina nauk geologicznych zajmująca się strukturą skorupy ziemskiej, badająca deformacje różnych rzędów wielkości, genezę tych deformacji i wiek

Rodzaje deformacji

0x08 graphic

Warstwowanie skał

Orientacja warstwy w przestrzeni

bieg - linia pozioma na warstwie

upad

Deformacje fałdowe - bieg fałdu, promień fałdu, wysokość fałdu

0x08 graphic
Klasyfikacja fałdów:

Klasyfikacja fałdów ze względu na kształt:

Deformacje uskokowe

Uskoki zrzutowe

normalny odwrócony progowy

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

Uskoki przesuwcze

normalno - przesuwcze inwersyjno - przewsuwcze

0x08 graphic
0x08 graphic

Uskoki rotacyjne

nożycowe zawiasowe

0x08 graphic
0x08 graphic

Budowa blokowa, zrębowa

0x08 graphic
0x08 graphic
Płaszczowina - budowa z dużą ilością fałd (np. Karpaty)

czapka tektoniczna

okno tektoniczne (np. okno tektoniczne Żywca)

WIETRZENIE

Efektem wietrzenia jest rzeźba.

Wietrzeniem nazywamy reakcje skał na oddziaływanie powietrza, wody i słońca. Działanie to ma charakter fizyczny i chemiczny.

Wietrzenie fizyczne - zachodzi pod wpływem insolacji i związanych z nią zmian temperatury, działania wody i mrozu oraz organizmów.

Procesy wietrzenia fizycznego:

  1. nagrzewanie i ochładzanie (nagrzewanie - rozszerzanie, ochładzanie - kurczenie)

dezintegracja granularna

dezintegracja blokowa

ekstoliacja, łuszczenie skał

  1. zamarzanie i odmarzanie (woda zamarza, tworzą się szczeliny, kawałki skał rozpadają się na mniejsze frakcje)

np. gołoborza - Góry Świętokrzyskie

  1. pęcznienie i kurczenie (ruch cząstek wskutek uwodnienia i odwodnienia)

  2. obtaczanie i ścieranie (pod wpływem transportu wodnego i eolicznego)

np. Kapadocja - Turcja

  1. działalność roślinności i zwierząt

Wietrzenie chemiczne - to rozpad minerałów i powstawanie nowych pod wpływem wody i zawartego w niej CO2.

Procesy wietrzenia chemicznego

  1. hydroliza - reakcja minerałów z wodą, produktem są minerały uwodnione i wodorotlenki

  2. hydratacja - uwodnienie minerałów, np. hydrolityczny rozkład krzemianów i glikokrzemianów, w wyniku czego powstaje kwas krzemowy lub koloidalny SiO2,

hematyt + woda = limonit

  1. karbonatyzacja (uwęglanowienie) - w wyniku hydrolizy krzemianów powstaje kwas krzemowy lub koloidalny SiO2,

Pod wpływem działania kwasu węglowego następuje całkowite lub częściowe rozpuszczenie minerałów, a zawarte w nich metale łączą się z dwutlenkiem węgla, dając węglany i dwuwęglany

  1. utlenianie

  2. rozpuszczanie

  3. redukcja

  4. krystalizacja

  5. sorpcja i wymiana jonowa

  6. 0x08 graphic
    chelatacja

Gliny zwietrzelinowe

Erozja rzeczna

Ruchy masowe

Ruchy masowe są to przemieszczenia mas skalnych, które zachodzą pod wpływem grawitacji, np. piargi.

Natężenie ruchów masowych zależy od:

Rodzaje ruchów masowych:

Nisza osuwiskowa, rynna osuwiskowa, jęzor osuwiskowy

Przyczyny rozwoju osuwisk:



Wyszukiwarka