GEOLOGIA.PDF

GEOLOGIA

Katarzyna Kulec

WIL MK III

1. Omów erozję i akumulację lodowcową.

2. Wymień i scharakteryzuj wody gruntowe występujące poniżej zwierciadła swobodnego

wody.

3. Omów less jako skałę (skład mineralny, geneza, występowanie) i jako podłoże

budowlane.

4. Co powinna zawierać dokumentacja geologiczno – inżynierska obiektu budowlanego.

5. Zjawiska krasowe – przyczyny, obszary występowania.

Ad. 1.

W historycznym rozwoju Ziemi było kilka okresów zlodowaceń, w których duże części

kontynentów były pokrywane czaszą lodową grubości dochodzącej do 2000 m. Ostanie

zlodowacenie w Europie nastąpiło na początku plejstocenu. W ciągu trwania plejstocenu

przez ponad milion lat zlodowacenia występowały kilkakrotnie, pokrywając czaszą lodową

obszar północnej Europy po linię Alp i Karpat, która jest najdalszym zasięgiem zlodowaceń

europejskich. Ostanie zlodowacenie ustąpiło 10 – 15 tys. lat temu. Każde zlodowacenie

pozostawiło różnoziarniste osady, które występują w zasięgu całego lądolodu i jego

przedpola. Na obszarze Polski przyjmuje się cztery zlodowacenia z kilkoma stadiałami,

w wyniku których powstały osady pochodzenia lodowcowego, osiągające grubość do 300 m

na Mazurach i Pomorzu.

Nacisk lodowca miał wpływ na podniesienie właściwości geotechnicznych skał podłoża,

po którym się posuwał. Jeżeli było to podłoże zbudowane ze skał okruchowych, ulegały one

dużemu zagęszczeniu. Przyjmuje się, że nacisk lodowca w Polsce wynosił do 10 MPa.

Erozyjna działalność lodowców polega na niszczącym oddziaływaniu na powierzchnię ziemi

przemieszczających się mas śniegu, lodu oraz topniejącego lodu. Gromadzenie się w okresach

zimowych mas śniegu w górach powoduje przy dużych spadkach osuwanie się go w postaci

lawin. W czasie odwilży mokry i ciężki śnieg porywa ze sobą bloki skał powodując erozję

zboczy.

Powyżej granicy wiecznego śniegu nie ulega on na ogół topnieniu, lecz gromadzi się i jego

masy pod wpływem swego ciężaru przeobrażają się w lód lodowcowy. Tworzeniu się

lodowców sprzyja wilgotny i chłodny klimat. Pod wpływem zmian temperatury, przy

zwiększającym się ciśnieniu na skutek wzrostu miąższości mas śniegu następuje zmiana jego

konsystencji. Najpierw tworzy się firn czyli szreń, następnie lód firnowy i lód lodowcowy.

Zależnie od warunków topograficznych masy gromadzącego się lodu tworzą dwa typy

lodowców:

- Lodowce górskie tworzą się w górach powyżej granicy wiecznego śniegu. Powstaniu

lodowców górskich sprzyja nadmiar śnieżnych opadów spowodowanych wilgotnym klimatem

oraz kierunek wiatrów, które umożliwiają gromadzenie się dużych mas śniegu. Lodowce

górskie znane są obecnie w obrębie wysokich gór świata – Alp, Himalajów, Andów,

Kordylierów. Są one czynnikami erodującymi i modelującymi powierzchnie wysokich

łańcuchów górskich, w wyniku czego powstają osady gruboziarniste.

- Lodowce kontynentalne, zwane lądolodami, pokrywają strefy obu biegunów Ziemi.

Przyczyną powstania lądolodu na znacznych obszarach są zmiany klimatyczne, które

powodują, iż glob ziemski otrzymuje mniej ciepła, wskutek zmiany swego położenia

względem Słońca. W historii Ziemi takie zlodowacenia istniały w okresach: proterozoicznym

– kambryjskim i karbońsko – permskim. Zlodowacenie plejstoceńskie jest najmłodszym

zlodowaceniem kontynentalnym. Obecnie pokrywa lodowa występuje w pobliżu bieguna

północnego, w zasięgu którego znajduje się Grenlandia, częściowo Islandia, Spitsbergen

i inne wyspy. Lodowiec pokrywa też strefę bieguna południowego, a więc całą Antarktydę.

W górach obszar gromadzenia się śniegu i lodu lodowcowego, zwany polem firnowym, jest

stosunkowo niewielki. Lód lodowcowy pod wpływem ciężaru przemieszcza się w postaci

jednego lub kilku jęzorów lodowcowych ku miejscom obniżonym, wypełniając sobą górskie

doliny, żłobiąc je i niszcząc.

Główną przyczyną wprawiania lodowca w ruch jest siła ciężkości, która powoduje

ześlizgiwanie się go po podłożu lub wzdłuż płaszczyzn ścinania albo płynięcie plastyczne.

Ruch lodowców odbywa się nawet bez objawów topnienia u ich podstawy. Lodowce płyną

zasadniczo w dół, ale w grubym lodowcu ciężar jego wytwarza warunki ciśnienia

hydrostatycznego, dzięki czemu może się on przesuwać również w górę i pokonywać

nierówności. Lodowiec przesuwając się, odrywa z podłoża bloki i okruchy skał, które wlecze

po dnie. Materiał ten wywołuje działanie kruszące i ścierające na dno oraz na brzegi doliny

lodowcowej, czyli abrazję lodowcową, a wyrywanie i ścieranie skał przez lodowiec powoduje

żłobienie terenu, czyli egzarację lodowcową.

Najbardziej charakterystycznymi formami erozyjnymi dla górskich obszarów lodowcowych

są występujące pod polem firnowym zagłębienia w kształcie nisz, zwane cyrkiem

lodowcowym lub karem, np. takim cyrkiem jest Czarny Staw nad Morskim Okiem. Lodowce

górskie swą pracą erozyjną nadają górom charakterystyczną rzeźbę glacjalną.

Doliny wyżłobione przez zsuwający się lodowiec mają charakterystyczny U-kształtny

przekrój o stromych zboczach i wklęsłym, szerokim dnie. W Tatrach w plejstocenie wszystkie

północne zbocza zajęte były przez lodowce. Tak postały doliny: Chochołowska, Kościeliska,

Miętusia, Małej Łąki, Suchej Wody i inne. Najdłuższy, długości 14 km, lodowiec Białki

powstał z połączenia się kilku lodowców zsuwających się z Doliny Pięciu Stawów.

W procesie erozji lodowcowej duże znaczenie ma erozja wywołana przez wody pochodzące

z topnienia lodowca, które mogą przepływać jak w zamkniętych, powyginanych rurach.

Wody te mogą być śródlodowcowe i podlodowcowe, a będąc pod ciśnieniem

hydrostatycznym, mogą w tych warunkach żłobić głębiej lub wypływać do góry. Erozja

podlodowcowa i krążenie wód w szczelinach powodują, iż na przedpolu topniejącego

lodowca wody deponują w postaci stożka piaszczyste utwory fluwioglacjalne, tzw. sandry.

Strumienie podlodowcowe mogą też wyrzeźbić rynny polodowcowe (np. Pojezierze

Kaszubskie), w których po stopnieniu lodowca powstają jeziora rynnowe. W Polsce takie

jeziora rynnowe są szczególnie rozwinięte na Pomorzu i Mazurach.

W wyniku erozyjnej działalności lodowców powstają niekiedy fiordy, tj. głębokie, wciskające

się w ląd, wąskie zatoki o stromych zboczach. W typowym rozwoju fiordy występują

u wybrzeży Norwegii.

Topnienie lodowców spowodowane ocieplaniem klimatu wywołuje ablację lodowcową

połączoną ze wzmożoną działalnością rzek polodowcowych oraz cofanie się czoła lodowca.

Odsłaniają się wówczas, powstałe w okresie glacjalnym, utwory akumulacji lodowcowej

i fluwioglacjalnej. Po stopionym lodowcu pozostaje gruz skalny i kamienie niesione przez

lodowiec, tworzące tzw. morenę. Gruz skalny złożony wzdłuż brzegów doliny polodowcowej

to morena boczna, pozostawiony na dnie to morena denna. W miejscu połączenia się dwóch

strumieni lodowca powstaje morena środkowa, natomiast u czoła topniejącego lodowca

tworzy się morena czołowa.

Po ustąpieniu lodowca i rozmyciu moreny przez wody pozostaje bruk morenowy,

a w skrajnych przypadkach rozmaitych rozmiarów pojedyncze głazy skalne, zwane eratykami

lub narzutniakami. Rozpoznanie rodzaju eratyków oraz ich wielkości pozwala na określenie

kierunku przemieszczania się lądolodu i miejsca jego powstania. Na obszarze zwłaszcza

północnej i środkowej Polski spotyka się eratyki niekiedy znacznych rozmiarów, głównie skał

pochodzących ze Skandynawii (czerwonych granitów rapakiwi, porfirów, piaskowców

i innych). Pośród moren dennych, występujących zwłaszcza w północnej i środkowej Polsce,

pozostały liczne pagórkowate i kopulaste wzniesienia, złożone z różnych skał oraz materiału

drobnego: piasku, mułku i glin. Sunący lodowiec nierzadko pchał przed sobą materiał

morenowy, który łącznie z utworami podłoża, na skutek ogromnego ciężaru masy lodowej,

często podlegał pofałdowaniu i złuskowaniu, dając struktury glacitektonieczne.

Topnieniu lodowców, jak wspomniano wyżej, towarzyszyła silna działalność erozyjna

i akumulacyjna wód pochodzących z tego topnienia. Wynoszone spod lodowca piaski i żwiry

usypywały się na jego przedpolu w postaci stożków sandrowych. Inną formą akumulacji wód

polodowcowych są ozy, tworząc dość niskie wały o długości niekiedy kilkudziesięciu

metrów, złożone z piasków i żwirów często przekątnie uwarstwionych. Podobne do ozów

są kemy złożone z warstwowanych piasków i żwirów, tworzące wały lub pagórki.

Powstawały one w otwartych szczelinach lodowcowych, kiedy lodowiec stagnował. Przy

silnym topnieniu lodowca dolinnego wody osadzały piaski i żwiry po obu stronach tego

lodowca u brzegów doliny, tworząc terasy kemowe.

Wypływając spod lodowca wody łączyły się wodami rzek zatamowanych przez lądolód, które

płynęły wzdłuż jego krawędzi. Powstałe szerokie doliny zwane są pradolinami. Osadzały się

w nich wynoszone z podlodowców utwory fluwioglacjalne, a także utwory rzeczne. W Polsce

w okresie zlodowaceń czwartorzędowych, gdy płynące z południa rzeki zmieniły swe biegi,

wytworzyły się liczne pradoliny o przebiegu wschód – zachód, jak: wrocławsko –

magdeburska, Baryczy, warszawsko – berlińska, toruńsko – eberswaldzka, pomorska, Łeby –

Redy.

U czoła lodowców i przy ich krawędziach tworzyły się nierzadko na większą skalę jeziora

zastoiskowe, w których pozostawały wody z topniejącego lodu. Do tych zastoisk znoszony

był materiał wymywany z topniejącego i cofającego się lodowca, formowany jako podwodne

delty. Tworzyły się tu iły wstęgowe, czyli warstwy, składające się z licznych,

kilkumilimetrowej grubości, charakterystycznych warstewek, na przemian jasnych

i ciemnych, odpowiadających porom roku. Warstewki jasne odpowiadają okresowi lata, zaś

warstewki ciemne odpowiadają porze zimowej. Wówczas jezioro było zamarznięte i tafla

lodowa odcinając dostęp tlenu, stwarzała warunki redukcyjne dla osadów składających się

z najdrobniejszych zawiesin. Przez liczenie ilości warw, glacjologowie obliczyli wiek

utworów lodowcowych, na około 14 tys. lat.

Ad. 2.

Woda znajduje się w skałach, wypełniając próżnie w nich obecne, jak pory i szczeliny.

Występuje ona zarówno w skałach litych, jak luźnych. Nazywa się ją wodą gruntową,

w przeciwieństwie do wód powierzchniowych występujących w rzekach, jeziorach itd.

Wody gruntowe pochodzą głównie z opadów, które wsiąkają w podłoże. Tylko w niektórych

wypadkach wody gruntowe mogą być pochodzenia magmowego, tzn. pochodzą z roztworów

wydobywających się z głębi Ziemi. Wody takiego pochodzenia noszą nazwę wód

juwenilnych; przeciwstawia im się wody pochodzenia atmosferycznego jako wody

meteoryczne albo inaczej wadyczne.

Wody gruntowe są zasilane nie tylko wodami pochodzącymi wprost z opadów. W niektórych

wypadkach rzeki, przepływające przez porowate, lecz nie przepojone wodą utwory tracą

wodę, która wsiąka w podłoże.

Część wody gruntowej wsiąkającej w podłoże może w tym podłożu pozostać, tworząc

zbiorniki wody gruntowej. Wody gruntowe zwykle są w ruchu. Zazwyczaj woda gruntowa

po przebyciu pewnej drogi dostaje się na powierzchnię ziemi w postaci źródeł i zasila wody

powierzchniowe albo też wprost wpływa do rzeki, część jej zaś zostaje zatrzymana

w podłożu, czyli ulega retencji.

Woda wsiąkająca w podłoże pod działaniem siły ciężkości dąży w dół tak głęboko, jak

na to pozwala obecność porów i szczelin w skałach. Na pewnej głębokości skały są tak

sprasowane pod ciśnieniem nadkładu, że szczeliny i spękania zostały wyeliminowane,

a porowatość wydatnie zmniejszona. Głębokość ta określana od 2000—3500 m jest dolną

granicą możliwego zasięgu wód gruntowych. Powyżej tej granicy skały, jeżeli

są przepuszczalne, są nasycone wodą, tzn. pory, próżnie i szczeliny w nich występujące

wypełnia woda. Jeśli wody jest dużo, woda gruntowa sięga do powierzchni gruntu.

Najczęściej jednak na niewielkiej głębokości od powierzchni znajduje się górna granica

zasięgu wody gruntowej, czyli zwierciadło wód gruntowych. Strefa między zwierciadłem

a dolną granicą zasięgu wody gruntowej jest strefą saturacji (albo nasycenia).

Jeśli skały są porowate, w strefie saturacji pory są wypełnione wodą, a ponieważ pory takie

łączą się ze sobą, możemy mówić o ciągłej strefie saturacji. W skałach nieporowatych,

ale poprzecinanych szczelinami, nie ma ciągłej strefy saturacji; woda wypełnia tylko

szczeliny sięgając w nich, jeśli się ze sobą komunikują, do tego samego poziomu, na zasadzie

naczyń połączonych.

Zwierciadło wód gruntowych w pobliżu morza leży w jego poziomie, skąd podnosi się

w kierunku lądu. Zwierciadło wód gruntowych jest mniej więcej równoległe do powierzchni

terenu, z tym jednak zastrzeżeniem, że odstęp między nim a powierzchnią terenu jest

mniejszy pod nizinami i dolinami, a większy pod wzgórzami. Jeśli zwierciadło wód

gruntowych zbiega się z powierzchnią terenu, staje się ona wtedy bagnista lub podmokła.

W dolinach zwierciadło wód gruntowych łączy się zazwyczaj z poziomem wód

powierzchniowych (rzeką lub jeziorem).

Wody zaskórne i wody gruntowe bezpośrednio zasilane wodami powierzchniowymi będą

okazywać temperaturę zmienną zależną od temperatury na powierzchni.

Ponieważ wody gruntowe są w ruchu, poziom ich nie jest stały, ale ulega wahaniom. Wahania

te są wywoływane przyczynami naturalnymi, jak opadami lub okresami suszy, albo

też sztucznymi, jak ustawianiem zapór, kopaniem rowów i pompowaniem.

Podniesienie się zwierciadła wód gruntowych wskutek deszczów nie odbywa się od razu,

gdyż przepływ wody w warstwach odbywa się bardzo wolno. Dopiero po pewnym czasie

dopływ wody deszczowej zaznaczy się w zwierciadle wody, tak że podniesienie się poziomu

wody w studniach po okresie obfitszych deszczów obserwuje się z opóźnieniem wynoszącym

kilka tygodni, a nawet i miesięcy.

Wahania zwierciadła wód gruntowych powodują, że niektóre źródła i wypływające z nich

potoki pojawiają się tylko okresowo w czasie największego podniesienia się zwierciadła.

Podobnie niektóre studnie mogą tracić okresowo wodę, bagniska też mogą się w pewnych

porach pojawiać, w innych znikać.

Woda gruntowa pod działaniem siły ciężkości przesącza się z wyższych miejsc na niższe.

Pomijając zjawiska kapilarne, woda może w pewnych warunkach płynąć do góry. Zachodzi

to, jeśli woda jest pod ciśnieniem hydrostatycznym, które powstaje wówczas, gdy woda jest

zamknięta w rurze wygiętej na kształt podkowy, na jednym końcu której poziom wody

znajduje się wyżej niż na drugim. Wtedy woda będzie dążyć do wyrównania poziomów

w obu ramionach naczynia. Jeśli jeden koniec takiej rury zatkamy, tak że woda nie będzie

mogła wyrównać swego poziomu, to woda w zatkanym końcu rury znajduje się pod

ciśnieniem skierowanym ku górze.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: