Geologia u dzidowskiej PDF

Preview

Summary

Elżbieta Angowska...

Description

Era kenozoiczna -czwartorzęd - holocen - plejstocenu -trzeciorzęd

GLACITEKTONIKA – zaburzenia w układzie przestrzennym warstw skalnych, wywołane naciskiem nasuwającego się lodowca. Są to różnych rozmiarów fałdy (przeważnie drobne), a także uskoki. Często w utworach trzeciorzędowych i czwartorzędowych, zaburzonych glacitektonicznie, spotykane są liczne powierzchnie lustrzeń, na których opór gruntu na ścinanie jest znacznie mniejszy niż w masywie zaburzonym. Stosunki wodne wskutek zaburzenia układu przestrzennego warstw wodonośnych i wodoszczelnych są bardzo skomplikowane. Nastręcza to szereg problemów przy fundamentowaniu. Cz wa rto rzę d, ple jst oc en Pl ejs toc en

Zlodowacenie północno-polskie (zlodowacenie Bałtyckie, zlodowacenie Toruńskie, Wisły)

Zlodowacenie środkowo-polskie (zlodowacenie Warty, zlodowacenie Odry) Zlodowacenie południowo-polskie (zlodowacenie Nidy, zlodowacenie Sanu, zlodowacenie Wilgi, krakowskie) Zlodowacenie najstarsze (zlodowacenie Narwi) Interglacjał emski Interglacjał wielki Interglacjał podlaski

LODOWCE – powstają powyżej granicy wiecznych śniegów, tam gdzie występują znaczne ilości opadów. Obszary, na których śnieg przekształca się ostatecznie w lód lodowcowy to pola firnowe. Masy lodu spływające z pól firnowych na obszarach górskich to jęzory lodowcowe. LODOWCE GÓRSKIE – występują w górach i zajmują stosunkowo niewielką powierzchnię. Obecnie w Alpach, Himalajach i Kaukazie oraz innych górach. DZIAŁALNOŚĆ LODOWCÓW GÓRSKICH – w głównej mierze działalność niszcząca. Powstające formy morfologiczne są wynikiem działalności erozyjnej lodowców i wietrzenia mechanicznego skał. Do najbardziej charakterystycznych form rzeźby polodowcowej na obszarach górskich należą: 1) cyrki polodowcowe (na miejscu dawnych pól firnowych, często wypełnia je woda tworząc jeziora cyrkowe, np. Czarny Staw nad Morskim Okiem w Tatrach), 2) doliny U-kształtne (głębokie, o stromych zboczach i płaskim dnem), 3) doliny zawieszone (dna są położone wyżej niż dno doliny głównej. Wodogrzmoty Mickiewicza w Tatrach. Powstają w miejscach łączenia się dwóch jęzorów lodowcowych znajdujących się na różnych wysokościach) FORMY AKUMULACYJNE (różne typy moren) lodowców górskich są stosunkowo niewielkie i zbudowane się głownie z grubych okruchów skalnych. LODOWCE KONYNENTALNE – pokrywają wielkie obszary (ogółem ok. 15 mln km2) warstwą lodu o grubości kilkuset, a nawet kilku tysięcy metrów. Współczesne lądolody – Grenlandia i Antarktyda. W plejstocenie zajmowały znacznie większe obszary Europy i Ameryki. Pokrywały ok. 25% powierzchni kontynentów, w tym niemal cała Polskę. DZIAŁANOŚĆ LODOWCÓW KONTYNENTALNYCH Praca lodowca: -wyrywanie skał podłoża -spiętrzanie ziemi (moreny) -sandry, drumliny, kemy (piaszczyste) -zaburzenia glacitektoniczne (warstwy podłoża) Działalność twórcza Osady lodowcowe (glacjalne) A. osady lodowcowe (zostały osadzone przez wytopienie się bezpośrednio z lodu lodowcowego) B. osady wodnolodowcowe (osadzone zostały dzięki wodom z topniejącego lodowca (osady fluwioglacjalne), albo osadzone w jeziorach przed czołem lodowca (osady limnoglacjalne) a) osady rzeczno-lodowcowe (fluwioglacjalne) b) osady jeziorno-lodowcowe (limnoglacjalne) Maksymalny zasięg lodowca wyznacza morena czołowa. Główna forma geomorfologiczną są sandry (w kierunku południowym rozciąga się strefa działalności wód wypływających spod lodowca). Lądolód przemieszczał się z północy na południe. Na północ od moreny czołowej rozciąga się rozległy obszar moreny dennej. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA UTWORÓW I FORM GEOMORFOLOGICZNYCH AKUMULACJI LĄDOWEJ – większość osadów lodowcowych charakteryzuje się brakiem selekcji i warstwowania. Obok drobnych frakcji – występują olbrzymie głazy narzutowe i kry glacjalne. Osady fluwioglacjalne są selekcjonowane i warstwowane. W składzie mineralnym i petrograficznym utworów lodowców na obszarze Polski dominują skały skandynawskie. Lokalnie – duży udział materiału miejscowego, np. liczne krzemienie w morenie czołowej k. Częstochowy. Do form akumulacji lodowcowej zaliczamy m.in.: morenę czołową, morenę spiętrzoną, morenę denną, ozy, sandry, kemy, pradoliny. ZLODOWACENIA I ICH OSADY NA TERENIE POLSKI W epoce Plejstocenu kilkakrotnie lądolody przesuwały się ze Skandynawii ku S nasuwały się na obszar Polski. Liczba zlodowaceń i interglacjałów na obszarze Polski jest sprawą sporną. Zasięg najstarszego zlodowacenia (NARWI) jest nie znany, gdyż jego osady nie występują nigdzie na powierzchni terenu, a w wierceniach stwierdzono je w oddzielnych płytach. ZLODOWACENIE POŁUDNIOWO-POLSKIE objęło swoim zasięgiem prawie całą Polskę z wyjątkiem Karpat i Sudetów, gdzie w tym czasie pojawiły się lodowce górskie. Lodowce te ukształtowały w znacznym stopniu obecną rzeźbę najwyższych pasm Karpat polskich (tatry, masyw Babiej Góry) i Sudetów (Karkonosze). Na powierzchni zachowały się oderwane od siebie płaty utworów morenowych nagromadzenie głazów narzutowych. ZLODOWACENIE ŚRODKOWO-POLSKIE na obszarze, gdzie na powierzchni znajdują się osad zlodowacenia środkowo-polskiego (tj. pomiędzy jego maksymalnym zasięgiem, a zasięgiem ostatniego zlodowacenia bałtyckiego, formy geomorfologiczne akumulacji lodowcowej są silnie zdenudowane, brak jest jezior lodowcowych, miąższość sadów jest zmienna, od 0 do kilkudziesięciu metrów. ZLODOWACENIE PÓŁNOCNO- POLSKIE –BAŁTYCKIE w jego zasięgu obserwuje się najlepiej zachowane formy akumulacji lodowcowej oraz największe miąższości osadów lodowcowych. Rzeźba powierzchni terenu jest urozmaicona, wiele jezior polodowcowych. Ogólna miąższość osadów lodowcowych wzrasta ku N. W obszarze zasięgu zlodowacenia bałtyckiego występują interglacjały których , grubość może osiągać nawet ok. 300m.Osady, które tworzyły się w interglacjałach to przeważnie utwory rzeczne, często o dość znacznej miąższości. INTERGLACJAŁY – utwory rzeczne o znacznej miąższości. Grubość osadów lodowcowych wzrasta ku N, może osiągnąć nawet ok. 300m. CHARAKTERYSTYKA WARUNKÓW GEOLGICZNO – INŻYNIERSKICH NA OBSZARZE AKUMULACJI LODOWCOWEJ Budownictwo na obszarach związanych z lodowcami górskimi, należy do rzadkości, gdyż objęły one w Polsce stosunkowo nieznaczne obszary. Przy rozpatrywaniu osadów lodowcowych jako podłoża budowlanego, należy zwrócić uwagę, czy rozpatrywany teren znajduje się w zasięgu ostatniego zlodowacenia, czy też poza nim. Osady zlodowacenia północnopolskiego (bałtyckiego) charakteryzują się wyraźnie większą odkształcalnością niż osady starszych zlodowaceń. Dotyczy to głównie sadów spoistych. Przy opisie geologicznoinżynierskim powinna znaleźć się informacja o wiek tych osadów, w wypadku ich wystąpienia.

Glina zwałowa (gł. moreny czołowe) – żółte, brązowe, nieskalisty, spoisty, duże okruchy skał zlepione iłem, piaskami, żwirami, zwarta, twardoplastyczna, mogą występować poziomy wodonośne. Glina moreny dennej – szara, czarna, wysokie parametry wytrzymałościowe, mocno ściśnięte iły, piaski. Osady wodnolodowcowe (tworzone przed wody wypływające z lodowca) – piaski, żwiry, gruzy. Ił warstwowy – warstwy jasno-czarne, powstały na przedpolu lodowca (zimą mały dopływ powietrza – ciemne, latem jasne) MORENA CZOŁOWA powstaje podczas postoju czoła lodowca. W morfologii tworzy wały o wzgl. wysokości do kilkudziesięciu m i rozciągłości E-W. Z ostatnim zlodowaceniem są związane liczne wyniosłości i zagłębienia, często wypełnione wodami jezior. Skład: wszystkie frakcje z przewagą frakcji piaskowej i żwirowej. Bardzo rzadko glina zwałowa. OBSZAR MORENY CZOŁOWEJ w zasięgu zlodowacenia bałtyckiegobardzo urozmaicona rzeźba terenu. Występują osady sypkie : piaski, żwiry, często głazy o znacznych rozmiarach. Lokalnie- glina zwałowa. Położenie poszczególnych rodzajów skał w profilu pionowym bardzo nieregularne i zmienne. Zwierciadło wody podziemnej na poziomie zbliżonym do podstawy moreny. W niższych partiach zboczy- często występują źródła. Obszar ten z punktu widzenia warunków gruntowo- wodnych – bardzo dobry dla budownictwa. Utrudnieniem mogą być znaczne deniwelacje powierzchni terenu. MORENA DENNA – powstaje podczas wycofywania się lodowca. W morfologii – obszar lekko falisty z licznymi niewielkimi wzniesieniami i zagłębieniami, często wypełnionymi wodami jezior. Skład: glina zwałowa, obecne są wszystkie frakcje. Na powierzchni glin zwałowych, wskutek wypłukania przez wody opadowe frakcji pyłowej i iłowej, często zalega warstwa piasków zwałowych o grubości ok. 1m. Bruk morenowy – nagromadzenie głazów pochodzących z rozmytej gliny zwałowej. Soczewki, przewarstwienia piasku i żwiru, w których występuje woda, niekiedy pod zwiększonym ciśnieniem hydrostatycznym. Występują one w warstwach glin zwałowych. OBSZAR MORENY DENNEJ rzeźba terenu w zasięgu zlodowacenia bałtyckiego – bardzo urozmaicona z deniwelacjami osiągającymi kilkanaście metrów, na obszarach starszych zlodowaceń – a ogół mocno denudowana, a tym samym znacznie bardziej wyrównana. Szczególnie silna denudacja zaznacza się wzdłuż dolin większych rzek. W obszarze moreny dennej można wyróżnić dwa różne rodzaje podłoża: glinę zwałową (grunty spoiste) oraz obszary gruntów sypkich: piasków, żwirów lub pospółek. Grunty te wykazują wyraźne zróżnicowanie cech fizyczno – mechanicznych. OBSZARY WYSTĘPOWANIA GLINY ZWAŁOWEJ glina zwałowa charakteryzuje się bardzo dużą zmiennością składu granulometrycznego, a w związku z tym z dużą zmiennością cech fizyczno – mechanicznych. Glina ta zmienia swoje cechy mechaniczne, w zależności od wilgotności. Glina zwałowa w stanie suchym jest bardzo dobrym, mało odkształcalnym podłożem, zdolnym do przenoszenia nawet bardzo dużych obciążeń. Przy posadowieniu na niej budowli konieczne jest bezwzględne utrzymanie pierwotnego stanu podłoża. Wykopy w glinie zwałowej trzeba jak najstaranniej zabezpieczać przed wpływem wód opadowych, jak i wód podziemnych. W profilu gliny zwałowej spotykane mogą być przewarstwienia osadów sypkich o różnej miąższości, która może wynosić zaledwie kilka cm i może być zauważona podczas wierceń. Pojawienie się przewarstwienia gruntów sypkich w glinie zwałowej tworzy sieć połączeń hydraulicznych, które stale lub okresowo, mogą prowadzić wodę podziemną. Woda ta może okresowo pogarszać cechy mechaniczne w strefie gliny przyległej do przewarstwień sypkich. Dlatego części podziemne obiektów usytuowane w glinie zwałowej powinny być starannie izolowane przed dopływem wód podziemnych, nawet w przypadku jej braku podczas wykonywania badań geologicznych. Inny problem – pojedyncze głazy obecne w warstwach gliny lub ich nagromadzenie- bruk morenowy. Utrudnienie przy badaniach geologicznych i pracach ziemnych. Duży głaz pod fundamentem może spowodować nierównomierne osiadanie obiektu. Osiadania obiektów posadowionych na glinie zwałowej, podobnie jak wszystkich gruntów spoistych, są długotrwałe i mogą trwać dziesiątki, a nawet setki lat. OBSZARY WYSTĘPOWANIA OSADÓW SYPKICH grunty sypie, występujące w obszarach moreny dennej mogą być pierwotne (wytapiane bezpośrednio z lodowca) lub wtórne, powstające wskutek zwietrzenia lub przemycia gliny zwałowej. Są o piaski, żwiry, pospółki. Cechuje je dobre zagęszczenie, a w związku z tym mała odkształcalność. Pozytywnymi cechami, jako podłoża, są : znikoma zależność cech mechanicznych od obecności wody, a także to, że osiadania obiektów na nich posadowionych kończą się praktycznie z chwilą zakończenia budowy. Są to grunty przeważnie dobrze nadające się do budowy nasypów ( zła selekcja ziarna). Głębokość występowania pierwszego poziomu wody w tych osadach jest ściśle uzależniona od głębokości do stropu niżej leżącej skały nieprzepuszczalnej, a jeśli te skały zalegają od powierzchni terenu, także od ilości opadów. Sypkie osady morenowe należy uznawać za dobre podłoże w budownictwie. OZY formy wyraźnie górujące nad przyległym do nich obszarem moreny dennej. Przesuwają się wzdłuż linii lodowca NS. Osady drobne, warstwowane, zewnętrzne części ozów otulone gliną zwałową, w okolicy występują jeziora rynnowe. Powstają w wyniku erozji wód wypływających spod lodowca a następnie akumulacji? Najwyższe znane na obszarze Polski osiągają względne wysokości do ok. 40 m. Zasadniczy korpus ozu- żwiry, gruboziarniste piaski, ewentualnie pospółki. Niekiedy duże głazy do kilkudziesięciu cm średnicy. Osady są dobrze zagęszczone, dobre podłoże budowlane. Na zboczach występuje glina zwałowa. Woda podziemna pojawia się dopiero u podstaw ozu, na stropie niżej leżącej warstwy nieprzepuszczalnej. Ozy stanowią potencjalne złoża kruszywa, głównie do betonów. Osady te stanowią dobry materiał do budowy nasypów. Niewielkie rozmiary w przekrój poprzecznym i wydłużony kształt w pionie – mało prawdopodobne jest na nich budownictwo, zwłaszcza dużych obiektów. SANDRY głównie piaski, w mniejszym stopniu żwiry. Występują na południe od moren czołowych. Rozległe stożki napływowe; przez wody wypływają spod lodowca. Są to rozległe równiny pokryte dolinkami i okryte lasami sosnowymi. Piaski, które przeszły selekcję pod wpływem frakcji; w sąsiedztwie morem czołowych są frakcje grube im dalej drobniejsze. Grunty są dobrze zagęszczone, dobre podłoże budowlane. Stanowią potencjalne, bardzo zasobne złoża kruszyw. Na obszarach działalności wydmotwórczej – pogorszenie nośności podłoża, ze względu na przewianie piasku. Głębokość do pierwszego poziomu wody podziemnej jest uzależniona od miąższości osadów sandru, a także od głębokości do stropu niżej leżącej warstwy nieprzepuszczalnej. KEMY – wały i garby o nieregularnym kształcie. Pagórki lub wały kemów powstają w obniżeniach lub szczelinach lodowca. Osady zgromadzone w kemach SA z reguły warstwowane. Trudne do wydzielenia. Materiał gromadzony w zagłębieniach lodowca. Tworzą wyniosłości o różnych kształtach. Odkrywka lub wiercenia pomagają stwierdzić tego rodzaju formę. Różne rodzaje gruntów, od pyłów do żwirów. Najlepsze warunki będą występowały na podłożu żwirowym, wyraźnie gorsze na podłożu zbudowanym z pyłów. Pyły są słabo przepuszczalne, mogą pojawić się lokalne poziomy wody zawieszonej na tego typu gruntach. Pierwszy poziom wody podziemnej pojawia się u podst. kemu. JEZIORKA ZASTOISKOWE – najdrobniejsze frakcje: pyłowa i iłowa. Iły warwowe (wstęgowe), charakterystyczna warstwowa tekstura. PRADOLINY – Szerokie do kilkudziesięciu km doliny. Zostały wyżłobione w okresach postojów lodowców przez wielkie rzeki powstałe z połączenia potoków lodowcowych z rzekami płynącymi z południa polski. Pradoliny maja kierunek przeważnie II do czoła lodowca i wypełnione są głównie osadami dostarczanymi przez rzeki lodowcowe. Pradolinę wypełniają utwory aluwialne (w dolnej części utw. gruboziarniste, ku górze coraz drobniejsze). Miejscami na powierzchni tych samych form występują namuły, torfy, płaty kredy łakowej, a nawet gliny zwałowej. Miąższość całej serii sięga kilkudziesięciu m. Są to utwory zasobne w wodę. Źródło zaopatrzenia w H2O miast i osiedli (Poznań, Gdynia). OSADY ZASTIOSKOWE (iły warwowe czyli wstęgowe) – typ osadów często spotykany na całym Niżu Polskim. Najbardziej typowy osad zastoiskowy to iły warwowe (wstęgowe). Warstwy różnią się pomiędzy sobą barwą i składem granulometrycznym. Warstwy jasne – frakcja pyłowa (Mazowsze), podrzędnie frakcja iłowa i piaskowa. Warstwy ciemnie – frakcja ilasta, podrzędnie frakcja pylasta i piaszczysta (max kilka %). Są to iły, rzadziej pylaste. Iły warwowe łatwo uplastyczniają się, łatwo tworzą wysadziny mrozowe w przypadku przemarznięcia. Przy pracach inżynierskich bardzo istotne jest zabezpieczenie przed działaniem tych dwóch czynników. Przy budowie dróg i innych obiektów, gdzie występują obciążenia dynamiczne trzeba mieć na uwadze wyjątkowa wrażliwość iłów na tego typu działanie. Iły zmieniają bardzo szybko swój stan pierwotny, tracąc swoje względnie dobre cechy. Trzeba unikać przy pracach ziemnych wszelkiego rodzaju wstrząsów, np. niewskazane jest wykorzystywanie w nich pali wbijanych. Przy zachowaniu określonych warunków iły warwowe stanowią stosunkowo dobre podłoże budowlane. W kierunku prostopadłym do laminacji iły warwowe są praktycznie wodoszczelne. W kierunku zgodnym z laminacja filtracja wody może zachodzić w sposób zauważalny, stwarzając problemy przy pracach ziemnych. Pierwotnie suchy wykop może po pewnym czasie ulec zalaniu woda podziemna filtrującą.

PYŁY (muły) – warstwowane lub nie. Z reguły mniej korzystne podłoże od iłów warwowych o ile zostały skonsolidowane kolejnym nasunięciem się lodowca. W osadach zastoiskowych lokalnie występują także warstwy piasków drobnoziarnistych. Zaburzenia glacitektoniczne – trwałe deformacje poprzedniego układu form przestrzennych zbudowanych ze skał niezdiagenerowanych spowodowane : obciążeniem lodowcem, przesuwaniem lodowca, zamarzaniem i rozmarzaniem wody w skale, odprężeniem po ustąpieniu lodowca. Te procesy powodują gwałtowne zmiany rodzaju skał i sposobu ich zalegania na niewielkim obszarze. Występowanie Polska zach. i poł. Zach. KRAS (procesy krasowe, krasowienie)- rozpuszczenie (wyługowywanie) węglanu wapnia, zjawiska krasu występują w skałach węglanowych (wapień) (rozpuszczają się w wodzie zawierającej CO2), gipsowo-solnych (rozpuszczają

skał wody powierzchniowe i podziemne, jeden z rodzajów wietrzenia chemicznego. Krasowieniu podlegają przede wszystkim wapienie, a także dolomity, gips, sól kamienna. Krasem określa się również formy powierzchni Ziemi powstałe w wyniku powyższych procesów, a także obszar, na jakim się w czystej wodzie), potasowo-magmowych; procesy rozpuszczania

przez

te procesy i formy występują. Na rozwój zjawisk krasowych wpływa wodorozpuszczalność, grubość i miąższość skał oraz rzeźba i warunki klimatyczne, najlepiej na obszarach górskich w klimacie gorącym i wilgotnym. Formy krasowe 1) nacieki jaskiniowe 2) Formy powierzchniowe:

żłobki (zagłębienia poprzedzielane żebrami krasowymi) i żebra – powstają na skutek działania płynącej wody opadowej - lej krasowy – płytkie,okrągłe lub eliptyczne zagłębienie,o - rynienki,

średnicy do kilkuset m

bezodpływowe powstałe z połączenia

- uwał – zagłębienie kilku lejów krasowych

polje

(polja) – rozległa kotlina, o powierzchni do kilkuset km², powstała przez połączenie wielu uwałów i lejów krasowych

mogoty i humy – ostańce sterczące na polach - ponor – miejsce, gdzie wody strumieni, potoków czy rzek wpływają pod -

powierzchnię terenu

wywierzysko źródło krasowe

– , miejsce w którym wody podziemne wypływają na powierzchnię - ostańce krasowe – zbudowane ze skał odporniejszych niż otoczenie, wyst w okolicach Ojcowa -

studnia krasowa

formy naciekowe: stalaktyty, stalagmity, stalagnaty, draperie naciekowe, perły jaskiniowe i inne. 3) Formy podziemne: Wewnątrz jaskiń występują

- doliny krasowe – przedłużenie studni, głębokość kilkaset metrów

jaskinia krasowa

– obszerne formy znajdujące się na wysokościach występowania zwierciadła wód podziemnych - korytarz jaskiniowy o rozwinięciu pionowym, gdy poznawany był od dołu nazywany jest kominem jaskiniowym podziemne jeziora. WYSTĘPOWANIE KRASU W obszarach występowania krasu widoczny jest brak rozwiniętych wód powierzchniowych, potoków, rzek, znikają one w miejscach zwanych pomorami, a wypływają w wywierzyskach .Około 7 %

kontynentów zajmują skały krasowiejące. Kras młody – małe nieliczne formy krasowe; kras

dojrzały – maksymalne wymiary form krasowych; kras starszy – formy krasu się zmniejszają, zapadają się stropy. Stadium młode – sieć wód powierzchniowych rozwinięta bardzo słabo, wody podziemne występują na różnych poziomach; Stadium dojrzałe – sieć wód powierzchniowych słabo rozwiniętych, podziemne - -jeden wyrównany system; Stadium starsze – liczne rzeki powierzchniowe, nieliczne jeziora, wody powierzchniowe znajdują się blisko powierzchni terenu. Obszarem występowania najbardziej typowych zjawisk krasowych są

Góry

Dynarskie i płaskowyż Kras. W Europie kras występuje również m.in. na obszarze, Słowacji, Moraw. W Polsce formy krasowe można zaobserwować głównie na Wyżynie Krakowsko-Częstochowskiej i w Tatrach Zachodnich (Dolina Kościeliska), a w mniejszym stopniu również w Pieninach (Pieniński Pas Skałkowy), Górach Świętokrzyskich (Jaskinia Raj) i Sudetach (Masyw Śnieżnika z Jaskinią Niedźwiedzią). PROCESY WEWNĘTRZNE – ENDOGENICZNE Do procesów wewnętrznych zaliczamy: ...