1. Uvod-Geologija i Petrografija

Sveučilište u Splitu Građevinsko-arhitektonski fakultet

OSNOVE GEOLOGIJE I PETROGRAFIJE doc.dr. Tatjana Vlahović

Korištena literatura 1.

Bačani, A. (2006): Hidrogeologija I. Udžbenici Sveučilišta u Zagrebu, RGN fakultet, Zagreb.

2.

Domenico, P.A. & Schwartz, F.W. (1997): Physical and chemical hydrogeology.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

Herak, M. (1984): Geologija. 3. potpuno prerađeno i dopunjeno izdanje, Školska knjiga, Zagreb. Plummer, C.C., McGeary, D. & Carlson, D.H (1999): Physical geology. 8th Edition, WCB McGraw-Hill Publishers, Boston – Toronto. Šestanović, S. (1990): Osnove geologije i petrografije. Primjena u građevinarstvu. 2. izmijenjeno i dopunjeno izdanje, Školska knjiga, Zagreb. Šestanović, S. (1993): Osnove inženjerske geologije, primjena u graditeljstvu. Geing, Split. Šestanović, S. (2001): Osnove geologije i petrografije. Četvrto izdanje, Građevinski fakultet, Sveučilište u Splitu, Split. Tišljar, J. (1999): Petrologija s osnovama mineralogije. 1-212, Udžbenici Sveučilišta u Zagrebu, RGN fakultet, Zagreb. Vrkljan, Maja (2001): Mineralogija i petrologija – osnove i primjena. 1-207, Udžbenici Sveučilišta u Zagrebu, RGN fakultet, Zagreb.

Opće značajke i podjela geologije. Zemlja unutar Sunčeva sustava. Građa Zemlje. Mogućnost primjene rezultata geoloških istraživanja.

OPĆE ZNAČAJKE I PODJELA GEOLOGIJE Geologija - prirodna znanost o razvitku, strukturama i dinamici Zemljine kore ili litosfere.

Naziv prvi put uvodi biskup Richard de Bury 1473. g. U znanstvenoj literaturi naziv geologija je uvršten tek u drugoj polovici 18. st. U sklopu geologije nalazi se više ravnopravnih znanstvenih grana koje se međusobno razlikuju prema predmetu proučavanja i metodama primijenjenim u istraživanjima:

„

„

Geodinamika - proučava djelovanje egzogenih i endogenih sila koje djeluju u litosferi i na njezinoj površini (uzroci promjena u litosferi). Geotektonika - proučava i rekonstruira prostorne odnose među stijenama litosfere (posljedice promjena u litosferi). Elementi ove dvije grane se zajedničkim imenom zovu OPĆA GEOLOGIJA.

„

„

„

Stratigrafska geologija - bavi se rekonstrukcijom razvitka Zemljine kore, odnosno određivanjem relativne i radiometrijske starosti stijena litosfere. Mineralogija - proučava i sistematizira minerale. Petrografija - proučava mineraloške, strukturne i fizičko-mehaničke značajke stijena te način pojavljivanja. Ona je dio petrologije koja se uz spomenuto bavi i proučavanjem uvjeta postanka.

„

„

Hidrogeologija - proučava podzemne vode, njihov postanak, geološki okvir u kojemu se nakupljaju i teku, kakvoću i njihovo djelovanje u litosferi. Inženjerska geologija - proučava geološku građu, petrografske i fizičko-mehaničke značajke stijena i terena za potrebe različitih gospodarskih grana, a nezaobilazna je u graditeljstvu.

Geofizika – proučava fizikalne pojave i promjene u atmosferi, litosferi

i unutarnjim dijelovima Zemlje – različite primjenjive znanstvene grane:

„

„

Inženjerska geofizika - bavi se utvrđivanjem fizičko-mehaničkih svojstava stijena i terena predviđenih za izgradnju te prognoziranjem promjena do kojih bi moglo doći tijekom građenja ili u fazi eksploatacije. Inženjerska seizmologija - proučava seizmičke pojave i njihove posljedice na građevinske objekte radi što sigurnijeg građenja u seizmički aktivnim područjima.

„

Početkom devedesetih godina prošlog stoljeća u SAD-u je usvojen termin ”geološko inženjerstvo” koji u sebi povezuje: - inženjersku geologiju - hidrogeologiju - inženjersku geofiziku - mehaniku stijena - mehaniku tla

ZEMLJA UNUTAR SUNČEVA SUSTAVA „

„ „ „ „ „ „ „ „ „

„ „

Zemlja - jedan od devet planeta Sunčeva sustava koji se oko Sunca kreću u približno istoj ravnini i u istom smjeru MERKUR VENERA ZEMLJA MARS JUPITER SATURN URAN NEPTUN PLUTON najviša temperatura - na Veneri u Sunčevu sustavu - još 60 satelita i više od 2000 asteroida i planetoida, smještenih uglavnom između Marsa i Jupitera

„

Zemlja - udaljena od Sunca 150 milijuna kilometara i ima jedan prirodni satelit - Mjesec

„

Geocentrični sustav (Ptolomej)

„

Heliocentrični sustav (N. Kopernik, kraj 14. st.)

„

o postanku Zemlje i ostalih članova Sunčeva sustava - različite teorije i hipoteze

„

u znanosti su najzastupljenije dvije:

1.

”big bang”

2.

svemir je nastao iz energijom bogatog vakuuma nakon prelaska te energije u materiju

GRAĐA ZEMLJE „

Zemlja kao sustav se sastoji od nekoliko koncentričnih lupina (zona):

1.

atmosfera - zračni omotač, sastavljen od dušika, kisika, ugljičnog dioksida, dušičnog oksida, amonijaka, prašine i mikroorganizama

2.

hidrosfera - vodeni Zemljin pokrivač, sastavljen od slane vode oceana i mora te slatke vode na površini i u podzemlju kontinenata

3.

litosfera - površinski Zemljin pokrivač, prosječne debljine 40 km u području kontinenata i 10 - 12 km u oceanskim područjima

ƒ

kontinentalna kora i oceanska kora

ƒ kontinentalna kora (granitna kora,

sial – Si, Al) - gornji dio litosfere pretežito granitni sastav, malo sedimenata nije kontinuiran, nedostaje na dnu oceana, relativna gustoća - 2,7 g/cm3 ƒ oceanska kora (bazaltna kora, sima – Si, Mg) - ispod kontinentalne kore - pretežito bazaltni sastav izgrađuje dno oceana, relativna gustoća - 2,95 g/cm3

ƒ kontinentalna kora leži na gušćoj oceanskoj kori - njezino spuštanje na jednoj strani izaziva podizanje na drugoj; ravnoteža plutanja različitih blokova – izostazija

4.

plašt - unutarnji dio Zemlje koji od granice s litosferom seže do dubine 2900 km, relativna gustoća - 2,3 g/cm3 i 6,5 g/cm3

- sastoji se os tri dijela: 1. 2. 3.

5.

gornji dio - stjenovitog karaktera srednji dio - astenosfera donji dio - mezosfera jezgra (barisfera) - središnji dio Zemlje koji seže od 2900 km do središta, a sastoji se od slobodnih teških metala, Fe i Ni, s visokom relativnom gustoćom (oko 11 g/cm3)

- unutarnja jezgra je u čvrstom stanju, a periferni dio predstavlja metalnu tekuću masu

Zonalnu građu Zemlje potvrđuju različite pojave: 1.

2.

povećanje temperature i gustoće od površine prema središtu širenje potresnih valova kojima je dokazano više diskontinuiteta od kojih su najvažniji:

¾

Conradov diskontinuitet

¾

Mohorovičićev diskontinuitet – na granici litosfere i plašta

¾

Wiechert – Gutenbergov diskontinuitet – na granici plašta i jezgre

¾ Zemlja - oblik geoida - tijelo kojem se površina u kontinentalnom dijelu izdiže iznad površine elipsoida, a u oceanskim prostorima se nalazi ispod nje .

ƒ gravitacija i centrifugalna sila rezultiraju silom teže - najmanja na ekvatoru, najveća na polovima

ƒ Zemlja se ponaša kao relativno slab magnet (dipol) - pozitivni pol - na južnoj sferi, a negativni na sjevernoj ƒ geografski i magnetski polovi Zemlje se ne podudaraju ƒ kut magnetske deklinacije - kut između geografskog i magnetskog pola - različit na različitim mjestima litosfere ƒ kut magnetske inklinacije - kut što ga zatvara magnetski meridijan s horizontalnom ravninom - različit na različitim mjestima litosfere

„

„

„

temperatura (T) Zemlje Sunca i stalnih radioaktivnih unutrašnjosti

rezultat procesa

djelovanja dvaju koji se zbivaju u

izvora: njenoj

toplinska energija Sunca djeluje na površinu litosfere, ali se njezin utjecaj odražava i plitko pod površinom; ispod površine - zona u kojoj je T =const. i uglavnom odgovara sred. god. temperaturi promatranog područja - granična zona - neutralni temperaturni sloj povećanjem dubine temperatura Zemlje raste od neutralnog sloja (rudnici, duboke bušotine, lave vulkana - i do 1200 ˚C, te vode gejzira (do +90 ˚C) i izvori pregrijane vodene pare do +190˚C)

„

„

„

geotermijski stupanj - dubinski razmak u m potreban radi povećanja temperature za 1 ˚C; u prosjeku - za Europu 32,3 m karte geoizoterma - linije što spajaju sva mjesta jednake temperature u dubini - na temelju poznavanja geotermijskog stupnja geotermijski gradijent - definira porast temperature prema određenoj dubini, obično oko 100 m

MOGUĆNOST PRIMJENE REZULTATA GEOLOŠKIH ISTRAŽIVANJA Rezultati geoloških istraživanja omogućuju cjelovitije upoznavanje građe prostora u kojem živimo i stim u svezi razumiojevanje postojeće morfologije i morfoloških pojava, a koriste nam u svim segmentima života. ¾

Graditeljstvo

¾

Rudarstvo i naftno rudarstvo

¾

Energetika

¾

Vodoopskrba

¾

Poljodjelstvo i šumarstvo

¾

Zaštita okoliša

Graditeljstvo ƒ posebna pozornost se posvećuje načinu i mogućnostima temeljenja, stabilnosti i zaštiti kosina, stabilnosti podzemnih iskopa te uvjetima rada u različitim stijenama ƒ za pravilno planiranje i izvođenje neke građevine potrebno je poznavati sastav stijena, njihove međusobne odnose i fizičkomehanička svojstva, te dinamiku određenog područja ƒ dobivanje spoznaja o nosivosti, izboru alata za rad, vrsti i količini eksploziva, mehanizaciji, planiranom završetku radova… Rudarstvo i naftno rudarstvo: geološkim istraživačkim radovima se određuje orijentacija prema najkvalitetnijim i najizdašnijim mineralnim sirovinama…

Rudarstvo i naftno rudarstvo ƒ geološkim istraživačkim radovima se određuje orijentacija prema najkvalitetnijim i najizdašnijim mineralnim sirovinama ƒ nezaobilazna istraživanja u svim fazama, od projektiranja optimalnog pristupa do načina eksploatacije Hidroenergetske građevine i postrojenja ƒ rezultati geoloških istraživanja će odrediti optimalnu lokaciju podzemnih građevina, brana i akumulacija (posebice njihove vododrživosti u kršu)...

Vodoopskrba i zaštita voda ƒ geološka istraživanja pretpostavljaju smjer toka podzemne i površinske vode, količinu protoka... ƒ

kreiraju optimalna rješenja vodozahvata

ƒ

vrlo bitna hidrogeologija – nemjerljivi doprinos

Poljodjelstvo i šumarstvo ƒ negativne posljedice egzodinamskih faktora zbog nekontrolirane sječe šuma na padinama… ƒ

ne kritičko pretvaranje planinskih pašnjaka u plodne oranice

Zaštita okoliša ƒ

geološka istraživanja daju važne odgovore na pitanja vezana uz:

¾

zaštitu prirodnih padina i izvedenih kosina od erozije

¾

o mogućnostima i rješenjima sanacije klizišta i odrona

¾

zaštiti podzemnih voda od onečišćenja

¾

odabiru optimalnih lokacija za odlagališta otpada…