geologie inginereasca

Anca-Andreea BALOG

GEOLOGIE INGINEREASCndrumtor pentru lucrri de laborator

U.T. PRESS Cluj-Napoca, 2011

Editura U.T.PRESS Str.Observatorului nr. 34 C.P.42, O.P. 2, 400775 Cluj-Napoca Tel.:0264-401.999 / Fax: 0264 - 430.408 e-mail: [email protected] www.utcluj.ro/editura

Director: Prof.dr.ing. Daniela Manea Consilier editorial: Ing. Clin D. Cmpean

Coperta discului: ing. Clin Cmpean

Copyright 2011 Editura U.T.PRESS Reproducerea integral sau parial a textului sau ilustraiilor din aceast carte este posibil numai cu acordul prealabil scris al editurii U.T.PRESS. Multiplicarea executat la Editura U.T.PRESS.

ISBN 978-973-662-649-4Bun de tipar: 12.07.2011 Tiraj: 100 exemplare

Geologie inginereasc

Cuprins

Lucrarea 1

PROPRIETILE MINERALELOR I IDENTIFICAREA LOR. ROCI I PROCESE MAGMATICE, METAMORFICE I SEDIMENTARE. PROPRIETILE ROCILOR. HRI GEOLOGICE I SECIUNI. DETERMINAREA ORIENTRII N SPAIU A STRATELOR. GEOLOGIE STRUCTURAL. VRSTA RELATIV A ROCILOR. APA N PMNT.

pag. 1 pag. 20 pag. 37 pag. 46 pag. 59 pag. 68 pag. 75

Lucrarea 2

Lucrarea 3 Lucrarea 4

Lucrarea 5

Lucrarea 6 Bibliografie

Geologie inginereasc - Lucrarea 1- Proprietile mineralelor i identificarea lor

Lucrarea 1

PROPRIETILE MINERALELOR I IDENTIFICAREA LOR

Mineralele se combin i formeaz roci, iar cunoaterea mineralelor comune i a proprietilor lor, face mai uoar determinarea rocilor. Un mineral este o substan natural, anorganic, cu structur cristalin, compoziie chimic proprie i proprieti fizice caracteristice. Proprietile optice ale mineralelor constituie o modalitate de determinare rapid i precis n practica cercetrii mineralogice (sunt determinri microscopice). Este unul dintre cele mai importante elemente ce se iau n considerare n identificarea lor. Studiul proprietilor optice se realizeaz, n seciuni subiri (de 0,002-0,04 mm n care cristalele devin transparente), la microscopul polarizant (cu doi nicoli) sau cu microscopul calcografic ( n cazul cristalelor opace). Cele dou caracteristici fundamentale ale unui mineral care permit deosebirea mineralelor unele de celelalte sunt compoziia chimic i structura cristalin. Analiza chimic poate contribui la identificarea mineralelor, ns proprietile fizice (care reflect compoziia chimic) sunt folosite n mod curent n acest sens. Obs. Nu exist dou minerale care s fie identice din ambele puncte de vedere. Mineralele amorfe nu au structur cristalin. Ex. Opalul i limonitul sunt minerale amorfe. Mineralele sunt alctuite din atomi aranjai ntr-o structur ordonat tridimensional, o structur cristalin denumit cristal. Diferite minerale au diferite proprieti care pot fi folosite n diferenierea i identificarea lor. n laborator, pentru identificarea mineralelor se utilizeaz eantioane macroscopice. Se determin mai nti proprietile macroscopice prin analiz (observare cu ochiul liber sau cu lupa) i testare, apoi prin comparare cu mineralele apropiate, folosind minerale de identificare cheie (Tabelul 1.2). nsuirile exterioare ale mineralelor care pot fi observate direct (macroscopic) sau prin metode nedistructive, n general la orice mineral, sunt: forma i habitusul1


cristalelor, asociaiile de cristale, transparena, culoarea, urma, luciul, transparena, clivajul, sprtura, duritatea, greutatea specific (densitatea), tenacitatea. Alte proprieti sunt cele pe care le ntlnim doar la unele minerale. Acestea includ gustul (halitul are gust srat), mirosul (mirosul de pmnt este caracteristic pentru mineralele argiloase cnd sunt umede), senzaia la atingere (impresia dat prin atingere sau frecare cum ar fi spunos, gras, neted, aspru etc), reacia la acid i magnetismul. PROPRIETI MACROSCOPICE Forma este aspectul exterior, apariia geometric a cristalului perfect. Suprafeele plate, externe ale cristalului se numesc feele cristalului. Forma reprezint aspectul exterior al cristalului i este rezultatul procesului de cristalizare, fiind o consecin a structurii interne de aranjare a atomilor i moleculelor n reea. Astfel, cristalele pot fi: idiomorfe- cristalele sunt delimitate de fee cristalografice proprii ( calcit, pirit, sfalerit) hipidiomorfe- parial delimitate de fee cristalografice proprii (feldspai, amfiboli, cuarul din roci etc) xenomorfe- forma granulelor este neregulat (cuarul din roci plutonice, nefelinul din sienite etc)

-

-

Habitusul reprezint dezvoltarea relativ n spaiu a cristalelor (pe cele trei direcii cristalografice). Habitusul poate fi: izometric- este caracteristic mineralelor ce cristalizeaz n sistemul cubic (magnetit, pirit, halit i a unor minerale din sistemul romboedric (calcit, dolomit) alungit dup o direcie- prismatic (hornblend, feldspat), columnar ( cuar), acicular (stibinit), fibros (azbest, gips) alungit dup dou direcii- tabular (barit, gips, pirotin), lamelar (mice, clorite), foios (grafit, sericit, talc) de tranziie- ntre cele trei habitusuri de baz (corindon, calcit)2

-

-

-


Transparena este proprietatea mineralelor de-a permite trecerea razelor luminoase prin ele. Dac mineralul transmite lumina liber i un obiect, ce se vede prin mineral, apare clar, mineralul se numete transparent (cuar, feldspat etc). Dac lumina trece prin mineral dar conturul obiectului nu se vede clar, mineralul se numete translucid Dac mineralul nu permite luminii s treac prin el, chiar i n fragmente subiri, se numete opac (magnetit, pirit). Culoarea este primul lucru identificat despre un mineral, culoarea sau lipsa culorii putnd fi un diagnostic pentru unele minerale, dar este i proprietatea cu ambiguitatea cea mai mare, pentru unele minerale ea poate varia n limite foarte largi (de ex. cuarul poate fi incolor, violet, alb, roz, cenuiu, albastru, verde, rou, galben, maro etc). Culoarea mineralelor este rezultatul procesului de absorbie selectiv a razelor luminoase, fiind influenat de structura reticular a cristalului i de compoziia sa chimic. Cristalele incolore (ex. cuarul) las s treac prin ele ntreaga cantitate de lumin (sunt clare i transparente), cele albe (Ex. gips) reflect n ntregime lumina, cele colorate absorb difereniat lumina datorit unei mici modificri n compoziia chimic sau datorit unor mici fragmente de impuriti incluse n mineral (Ex. piritgalben, safir-albastru, fluorit-verde). Cu toate acestea, n unele minerale, culoarea este o proprietate util: muscovitul este mica alb sau incolor, mineralele feromagneziene sunt verzi sau negre (cum este biotitul, hornblenda, olivina). Majoritatea mineralelor au culori comune. Urma este culoarea pe care o are pulberea mineralului. Urma se determin prin frecarea eantionului mineralului pe o plac poroas de faian (neglazurat). Culoarea pudrei rmas pe aceast plac reprezint urma mineralului. Unele minerale au aceeai culoare a urmei ca i culoarea mineralului (sub form de eantion), altele au culoarea urmei diferit. Hematitul are o urm rocat-maronie n timp ce eantionul poate fi maro, rou sau argintiu. Obs. Cteva minerale silicioase nu au urm pentru c sunt mai dure dect plcua de porelan.3


Luciul este modul (calitatea i intensitatea) n care suprafaa mineralului reflect lumina. Luciul poate fi metalic sau nemetalic. Luciul metalic face ca mineralul s par fcut din metal (ca i argintul, aurul sau cuprul). Luciul nemetalic este mai comun. Termenii utilizai pentru a descrie luciul sunt: - pmntos- care nu sunt strlucitoare sau luminoase - sticlos- ca i sticla sau porelanul- majoritatea silicailor au aceast caracteristic - sidefat- ca i perlele - gras- ca i lumnarea - rinos ca rina Clivajul este capacitatea mineralului de-a se desface n lungul unor suprafee plane datorit legturilor dintre atomi mai slabe pe acea direcie. Fiecare set de plane de clivaj are o orientare relativ raportat la structura cristalin, sunt totdeauna paralele la feele cristalului sau la posibilele fee ale cristalului i reprezint direciile de clivaj. Clivajul perfect se refer la plane de clivaj foarte netede i plate. Mica are un singur clivaj, perfect. Clivajul excelent al micelor rezult prin desfacerea mineralului n foie slab legate. Ali descriptori folosii pentru aprecierea suprafeelor de clivaj sunt: foarte bun, bun, slab etc. Unele minerale sunt caracterizate printr-una, dou (feldspai, amfiboli i piroxeni), trei (calcit=clivaj romboidal, halit- toate la 900 unele fa de celelalte= clivaj cubic), patru (diamant), ase (sfalerit) sau mai multe direcii de clivaj. Calitatea clivajului poate fi foarte variabil, de la perfect la slab. Uneori, determinarea clivajului este cheia identificrii mineralului. Obs. Unele minerale cum este halitul, calcitul i gipsul cliveaz dup fragmente ce au aceeai form ca i cristalele, fiind adesea confundate cu acestea. La sprtur, suprafeele dup care se desface mineralul nu sunt nici plane i nici paralele, datorit lipsei clivajului pe acele direcii. Forma sprturii nu are legtur cu structura intern. Obs. Sprtura i clivajul nu pot s apar pe aceeai direcie cristalografic a unui mineral.4


Unele minerale cum este cuarul sau sticla vulcanic sunt exemple pentru sprtura concoidal (suprafaa sprturii este neted i prezint creste fine concentrice); azbestul este caracterizat printr-o sprtur fibroas. Ali termeni folosii frecvent sunt: inegal (brut), neted, pmntoas (dar cu suprafee netede), achioas (cum ar fi lemnul) i neregulat (cum ar fi beton). Unele minerale au i clivaj i sprtur. Un exemplu n acest sens este feldspatul care are dou direcii de clivaj aproape perpendiculare i sprtur pe o direcie. Maclele sunt concreteri regulate de cristale de acelai fel, caracterizate prin aezarea simetric a acestora n raport cu un plan sau cu o dreapt. Dou sau mai multe cristale ale anumitor minerale pot crete mpreun n aa fel nct prile individuale sunt legate prin intermediul structurilor lor interne. Unele macle apar crescute spate-n- spate (plagioclazi), unele sunt rsturnate sau sunt simetrice (calcit), altele par s fie ptrunse unele de altele (fluorit, ortoclaz, staurolit). Duritatea (D) este o msur a rezistenei la zgriere. Mineralele pot fi comparate utiliznd scara Mohs a duritii, care const din 10 minerale obinuite aranjate n ordinea creterii duritii. Mineralul cu duritatea cea mai mare este diamantul, are duritatea 10 i este capabil s zgrie suprafaa mineralelor cu duritate mai mic din scara Mohs. Mineralul cu duritatea cea mai mic este talcul, are duritatea 1 n scara Mohs (Tabel 1.1) Tabel 1.1Mineralul talc Mg(Si4O10)(OH)2 gips CaSO42H2O calcit CaCO3 fluorit CaF2 apatit Ca5(PO4)3(F,Cl) ortoz K(AlSi3O8) cuar SiO2 topaz Al2(SiO4)(F,OH)2 corindon Al2O3 diamant C Duritatea atribuit n scara Mohs 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

5


Deseori, n loc de cele 10 minerale etalon ale scrii Mohs, geologii folosesc elemente comune pentru identificarea mineralelor. Unghia de la mn se apreciaz a avea duritatea n jur de 2,5. Dac mineralul poate fi zgriat cu unghia, atunci duritatea mineralui este mai mic de 2,5. Sticla obinuit are duritatea n jur de 5,5. Un mineral care zgrie sticla va fi considerat cu duritatea mai mare de 5,5, iar altul care nu zgrie sticla, va fi considerat cu duritatea mai mic. Obs. Geologii folosesc sticla pentru a face deosebirea ntre un mineral cu duritate redus, calcitul i unul cu duritate mare, aparent asemntor macroscopic , cuarul. Striaiile apar pe feele de clivaj ale unor minerale ca nite caneluri fine asemntoare firului de pr. Obs. Striaiile se folosesc n deosebirea plagioclazului de feldspatul potasic. -Feldspatul plagioclazic are striaii: linii drepte paralele sau caneluri, care pot fi vzute pe feele uneia dintre direciile de clivaj i sunt paralele cu feele celei de-a doua direcii de clivaj. -Feldspatul potasic poate avea linii pe suprafaa lui care seamn cu striaiile, dar sunt foarte subiri, discontinue, ca lamele subparalele de plagioclaz. Greutatea specific (GS) este definit ca raportul ntre greutatea mineralului i volumul mineralului. Pentru determinarea greutii specifice n laborator, este suficient s se compare dou eantioane cu aproximativ aceeai dimensiune dar cu greuti specifice diferite. De exemplu, pe de-o parte grafitul are GS=2,2 g/cm3, iar pe de alt parte galena are GS=7,6 g/cm3 Ex. cuarul are GS=2,65 g/cm3; gipsul GS= 2,3 g/cm3; feldspaii de la 2,56 g/cm3 la 2,76 g/cm3; magnetitul GS=5,2 g/cm3; galena GS=7,6 g/cm3; aurul GS=19,3 g/cm3. Tenacitatea este proprietatea mineralului de-a fi rupt sau ndoit. Se confund deseori cu duritatea. Termenii folosii pentru descrierea tenacitii sunt: fragil- ca sticla; maleabil ca si plastelina; flexibil- ca i un plastic; elastic- ca i o gum de elastic:6


-fragil - mineralul se sparge atunci cnd este lovit cu ciocanul sau cade pe o suprafa dur -maleabil - care poate fi modelat uor -flexibil - mineralul se ndoaie fr s se rup, ns nu mai revine la forma iniial cnd stresul a ncetat. -elastic - mineralul se ndoaie fr s se rup i revine la forma iniial cnd stresul a ncetat. ALTE PROPRIETI Reacia la acizi difer de la un mineral la altul. Cteva minerale fac efervescen n contact cu acizii. Calcitul la fel ca i ali carbonai (cei care conin CO3-2), reacioneaz cu un acid slab, producnd dioxid de carbon. Atunci cnd o pictur de HCl diluat (1-3%, rece) este aplicat pe o suprafa proaspt de calcit, calcitul face efervescen (se formeaz dioxidul de carbon (CO2). Dolomitul este un alt carbonat care face efervescen n HCl diluat , ns doar dac mai nti este adus n stare de pulbere. Obs. Oetul conine acid acetic i poate fi folosit pentru testarea la acid (fr s fie necesar diluare), atunci cnd nu este posibil testarea cu HCl. Unele minerale sunt fluorescente sau stlucesc la lumin ultraviolet. Ex. Fluoritul (Florura de calciu) si calcitul. Uraniul este radioactiv. Magnetism Testul pentru magnetism const n utilizarea unui magnet obinuit sau a unui cuit cu lam magnetizat. n mod obinuit magnetitul (un oxid de fier, cu un coninut ridicat de fier) este singurul mineral (din colecia noastr didactic) ce este atras de magnet. Dubla refracie se manifest atunci cnd lumina trece prin structura cristalin a unor minerale. Calcitul este cel mai obinuit mineral ce dispune de dubl refracie: dac se pune un cristal de calcit deasupra unei imagini, se vor vedea dou imagini. Acest fenomen este cauzat de descompunerea luminii n dou componente.

7


Tabel 1.2 APATITCa, F- Fosfat Hexagonal -nemetalic ; sticlos subrinos; verzui, glbui, albstrui, verde, maro, roiatic, alb; clivaj slab; fractur concoidal; urma alb; -frecvent cristale, forme masive sau granulare -important surs de fosfor -nemetalic; sticlos; gras; mtsos cnd este fibros; culoare variabil; frecvent nuane de verde; fr clivaj; urma alb; -apare n masive, plate sau forme fibroase Monoclinic -nemetalic; sticlos; verde nchis-negru; clivaj bun (2 plane~ 90 ); urma alb spre cenuie;0

GS=3,15-3,20

Duritate =5

AZBEST (Serpentinit)Mg, Al- Silicat

GS= 2,5-2,6

Duritate =2-5

AUGITCa, Mg, Fe, Al- Silicat Monoclinic

GS=3,2-3,6

Duritate =6

-cristale prismatice cu 8 fee , frecvent mase granulare -este mineralul feromagnezian cel mai important din cadrul rocilor magmatice este un piroxen

BIOTITK, Mg, Fe Al- Silicat Monoclinic

-nemetalic; sticlos sau sidefos; verde nchis spre maro sau negru; clivaj bazal GS=3perfect, formeaz foie elastice, urma alb spre cenuie -foie, mase cristaline granulare, sau cristale prismatice pseudohexagonale -frecvent ca mineral accesoriu n rocile magmatice i important n unele roci metamorfice;

Duritate =2,54

CALCITCaCO3

-nemetalic; sticlos; incolor i transparent sau alb cnd este pur sau poate avea o mare varietate de culori; clivaj perfect romboedral; urma alb spre cenuie;

GS= 2,7

Duritate =3

8


Trigonal

-frecvent cristale, masive, granulare, oolitice, sau o mare varietate de alte forme -face efervescen n soluie diluat, rece de HCl, are dubl refracie puternic la varietile incolore -este un mineral frecvent n rocile sedimentare i n cele metamorfice

CALCOPIRITCuFeS2 Trigonal

-metalic; opac; galben de alam sau ptat de la bronz la rocat; fr clivaj; fractur neregulat; urma cenuie-negricioas; -de obicei masiv, poate apare sub form de cristale mici

GS= 4,3

Duritate =3,54

CLORITMg, Fe, Al- Silicat Monoclinic

-nemetalic; sticlos spre pmntos; verde spre verde-albstrui; clivaj perfect bazal GS= 2,7-3,3formnd foie flexibile neelastice; urma alb spre cenuiu deschis; -apare ca mas foioas sau mici fulgi -frecvent n isturile de grad sczut i ca produs de alterare a mineralelor feromagneziene

Duritate =2,5

CORINDONAl2O3 Trigonal

-nemetalic; adamantin spre sticlos; culori variate, galben, maro, verde, rou; fr GS=4clivaj; nemetalic; cu striuri pe planele laterale; urma alb;; -varieti de geme safir (albastru) and rubin (rou) -frecvente cristale n form de butoi, cu striuri orizontale

Duritate =9

DOLOMITCaMg(CO3)2

-nemetalic; sticlos spre perlat; incolor, alb, cenuiu, verzui, glbui-maroniu, alte culori posibile;, clivaj romboedral; urma alb;;

GS=2,85-3,2

Duritate =3,54

9


Trigonal

-frecvent cristale, macle frecvente, fin granular, masiv i forme granulare -se deosebete de calcit prin aceea c face efervescen n HCl rece diluat, doar n stare de pulbere -apare n roci sedimentare

FLUORITCaF2 Cubic

-nemetalic; sticlos, transparent spre translucid; incolor cnd este pur; apare ntr-o mare varietate de culori: galben, verde, albastru, rou, maro i diferite nuane ale acestora; clivaj perfect octaedral (n 4 direcii); urma alb; -macle destul de frecvente -deseori apare alungit

GS=3,18

Duritate =4

GALENIT (Galen)PbS Cubic

-metalic; cenuiu de plumb; clivaj cubic perfect; urma cenuie de plumb; -uor de identificat datorit clivajului, GS ridicat

GS=7,5-7,6

Duritate =2,5

GRANAIFe, Mg, Ca, Al- Silicat Cubic

-nemetalic; sticlos pn la rinos; rou nchis i maro-rocat, alb, roz, galben, verde, negru, n funcie de compoziie; fr clivaj; urma alb sau variabil n funcie de varietatea de mineral; -frecvente cristale dar i mase granulare -varieti de geme sunt piropul (rou) i andraditul (verde)

GS=3,6-4,3

Duritate =6,57,5

GRAFITC

-metalic la mat; cenuiu nchis spre negru; clivaj bazal perfect; urma neagr; -gras la atingere, las urm pe hrtie, insolubil n acid; nu sunt frecvente cristalele, frecvent sub form de mase foioase;

GS=2,1-2,25

Duritate =1-2

10


Hexagonal

-n mod obinuit este un mineral metamorfic

GIPSCaSO4 H2O Monoclinic

-nemetalic; sticlos spre sidefat; unele varieti sidefate; incolore spre albe, GS=2,32cenuii, glbui, portocalii, maro deschis; clivaj bun ntr-o direcie; sprtur concoidal ntr-o direcie, fibroas n alta; urma alb; -cristalele cu form simpl sunt frecvente; maclele sunt adesea prezente -varieti: selenit- cristale grosiere, incolore sau transparente; satin spar- structur fibroas paralel; alabastru- gips masiv fin granular -apare ca roc sedimentar

Duritate =2

HALITNaCl Cubic

-nemetalic; sticlos; transparent pn la translucid; incolor, alb, cenuiu, galben, GS=2,5rou; clivaj cubic perfect; urma alb; -sunt comune cristalele, masivele sau granulele grosiere -are gust srat caracteristic

Duritate =2,5

HEMATITFe2O3 Trigonal

-metalic (n forma cunoscut sub denumirea de specularit i n cristale); submetalic pn la mat celelalte varieti; cenuiu de oel specularitul, pn la rou strlucitor celelalte varieti; fr clivaj; sprtur bazal neregulat; urma roie-maronie; -poate apare n mase cristaline sau pmntoase

GS=5-6

Duritate =5-6; aparent poate fi mic, 1

HORNBLEND (Amfibol)Ca, Na, Mg, Fe, Al- Silicat

-nemetalic; sticlos; verde nchis, maro nchis, negru; clivaj perfect (pe 2 direcii); urma verde sau verde pal; mat -frecvente cristale cu 6 fee; culoarea este mai nchis dect celelalte minerale

GS=3-3,4

Duritate =6

11


Monoclinic

din grupa amfibolilor -nemetalic; mat pn la pmntos; alb atunci cnd conine impuriti este rou, maro sau cenuiu; clivaj bazal perfect dar rareori poate fi observat datorit dimensiunilor reduse ale cristalelor; urma alb; -apare n mase pmntoase -n mod normal varietile de minerale argiloase nu pot fi deosebite pe baza proprietilor lor macroscopice -alte minerale argiloase sunt montmorillonitul (smectit), illitul, vermiculitul GS=2,6 Duritate =2

CAOLINITAluminosilicat hidratat Triclinic

MAGNETITFe3O4 Cubic

-metalic; negru; fr clivaj; unele fragmente sunt octaedrale; urma neagr; -puternic magnetic, unele specimene sunt polarizate -deseori sub form de mase granulare; apare n numeroase tipuri de roci -nemetalic; sticlos de la mtsos pn la sidefos; incolor, multe varieti de verde, cenuiu sau maro; clivaj bazal perfect sub form de foie subiri flexibile i elastice; poate prezenta unele diferene; urma alb; -frecvent n fulgi mici sau mase lamelare; apare n multe tipuri de roci

GS=5,2

Duritate =6

MUSCOVITK, Al- Silicat Monoclinic

GS=2,8-2,9

Duritate =2,54

OLIVIN(Mg, Fe)2SiO4 Ortorombic

-nemetalic; sticlos; oliv-verzui spre galben; clivaj distinct; urma alb sau cenuie;-varietatea bogat n Mg (forsterite) este alb, iar cea bogat n Fe (fayalite) este maro spre negru -frecvent n mase granulare, cristalele sunt rare -este un mineral ntlnit n rocile magmatice bazice i ultrabazice

GS= 3,2-3,4

Duritate =6,57

12


ORTOZ (Feldspat -K)K(AlSi3O8) Monoclinic

-nemetalic; sticlos; culoare variabil, alb, crem, sau roz; clivaj pe dou direcii 0 (~90 ); urma alb; -nu sunt frecvente cristalele, au aspect lucios, lipsesc striaiile la macle -sanidinul este varietatea incolor; microclinul este varietatea alb, verde, roz -nemetalic; sticlos; alb sau cenuiu, rocat sau rou-maroniu; unele varieti prezint o palet larg de culori; clivaj dup dou direcii ce sunt aproape perpendiculare; urma alb; -sunt frecvente cristalele varietii albit, intermediare i rare pentru varietatea anortit neobinuite pentru varietile

GS=2,56

Duritate =6

PLAGIOCLAZSerie izomorf de la: Albit -NaAlSi3O8 Anortit -CaAl2Si2O8 Triclinic la

GS=2,6-2,75

Duritate =6

-striaiile maclelor sunt frecvente pe suprafeele clivajului bazal -metalic metallic; galben de alam, poate fi cu irizaii de diferite culori; fr clivaj; fractur concoidal; urma verzuie sau maronie negricioas; -sunt frecvente cristalele, de obicei cubice cu fee striate i formele granulare masive -marcasitul (Fe S2) este ortorombic, de obicei n culori pale, fiind deseori alterat -nemetalic; sticlos; incolor sau alb, dar poate avea aproape orice culoare; fr clivaj; fractur concoidal; urma alb dar dificil de obinut pe placa de porelan; -cristale prismatice cu striuri perpendiculare pe lungime; varietatea masiv -culoarea striurilor este cenuie la varietatea denumit cuar fumuriu; alte varieti: cuar roz, cuar alb i ametist -este un mineral comun n toate tipurile de roci GS=2,65 Duritate =7 GS=5 Duritate 6,5 =6-

PIRITFeS2 Cubic aurul prostului

CUARSiO2 Trigonal

13


SFALERIT (Blend)ZnS Cubic

-frecvent nemetalic; unele varieti submetalic, frecvent rinos; galben, galben0 brun spre maro-nchis; clivaj perfect dodecaedral (6 direcii la 120 ); urma maro spre galben deschis sau alb; -sunt frecvente cristalele denaturate de tetraedre sau dodecaedre; maclele sunt comune, ca de altfel i sub form masiv i granular -nemetalic, sidefat sau gras pn la mat; de obicei pal verzui, alb, argintiu-alb sau cenuiu; clivaj bazal perfect, formele masive nu prezint clivaj; urma alb; -frecvent mase foioase sau agregate dense, fin granulare cenuiu-nchis sau verzui -cristalele sunt extrem de rare; senzaia spunoas la atingere este un diagnostic n identificarea talcului.

GS=3,9-4,1

Duritate =3,54

TALCMg- Silicat Monoclinic

GS=2,82

Duritate =1

Mineral;compoziia chimic; luciu; culoare; clivaj; urm; GS; habitus; structura cristalin (sistem de cristalizare).

greutate specific

Duritate

14


15


16


17


18


19

Geologie inginereasc-Lucrarea 2- Roci i procese magmatice, metamorfice i sedimentare

Lucrarea 2

ROCI I PROCESE MAGMATICE, METAMORFICE I SEDIMENTARE

Rocile sunt agregate naturale de minerale, substane amorfe, sticl sau particule organice. Ex. Granitul este alctuit din cteva minerale; opalul este alctuit din substana amorf opal; obsidianul este alctuit din sticl vulcanic; crbunii sunt alctuii din particule organice. Exist o mulime de roci (de toate tipurile) n care granulele minerale pot fi vzute macroscopic, ns este dificil de examinat forma granulelor sau caracteristicile interne ale cristalelor. Geologii analizeaz proprietile optice ale rocilor, n seciuni subiri, folosind microscoape speciale cu lumin polarizat (se folosesc fragmente subiri de roci, cu o grosime de aproximativ 0,03 milimetri, fixate pe lamele de sticl), 2.1. ROCILE SEDIMENTARE sunt rocile formate prin: (1) litificare (cimentare i compactare ) a sedimentelor (2) precipitarea din soluii (3) sau consolidarea resturilor de plante sau animale Sediment = nume colectiv ce definete fragmente de roci dezagregate sau particule ce provin din: -dezagregarea sau alterarea rocilor preexistente -precipitarea chimic din soluii, incluznd secreiile organismelor din ape Obs. De obicei sedimentele se depun sub form de strate la suprafaa pmntului. Rocile sedimentare n funcie de procesele genetice pot fi: (1) roci sedimentare clastice, (2) roci sedimentare de precipitare chimic i (3) roci sedimentare organogene.

20


2.1.1.ROCI SEDIMENTARE CLASTICE Majoritatea rocilor sedimentare sunt clastice, formate prin cimentarea granulelor sedimentare (care reprezint fragmente de roci preexistente). n multe cazuri sedimentele au fost erodate i transportate nainte de-a fi depuse, n timpul transportului granulele fiind rotunjite i sortate Obs. Sedimentele slab sortate sunt alctuite din granule de diferite mrimi i densiti, amestecate. Sunt de obicei angulare (forme ascuite,coluroase). Sedimentele bine sortate, sunt alctuite din granule cu dimensiuni similare sau/i densiti asemntoare. Sunt de obicei granule bine rotunjite (fr coluri; granulele sunt lefuite i rotunjite n timpul transportului). Particulele sedimentare sunt definite i clasificate dup dimensiunea fragmentelor individuale. Dimensiunea granulelor (granulozitatea) este exprimat n clasificarea Wentworth (Tabel 2.1)

Tabel 2.1 Diametru (mm) >2,00 Sediment (neconsolidate) PIETRI GROHOTI 0,063-2,00 0,004-0,063 0,004 NISIP SILT ML NMOL Roci sedimentare (consolidate, cimentate) CONGLOMERAT (particule rotunjite) BRECIE (particule angulare) GRESIE SILTIT MARNE ARGILE

Obs. Majoritatea silturilor sunt alctuite din cuar. Tipuri diferite de gresii: - Gresie cuaritic este o gresie n care mai mult de 90% dintre granule sunt constituite din cuar

21


- Arcoza este o gresie cu mai mult de 25% dintre granule, constnd din feldspat -Graywacke este un tip de gresie la care mai mult de15% din volumul rocii este alctuit dintr-o matrice fin granular.

2.1.2. ROCILE SEDIMENTARE DE PRECIPITARE CHIMIC sunt cele depuse prin precipitarea mineralelor din soluii chimice. Rocile astfel formate sunt denumite pe baza compoziiei lor chimice i nu a dimensiunilor particulelor. Exemple de roci sedimentare de origine chimic: -formate n ntregime direct prin precipitare (separare din soluii) a cristalelor n timpul evaporrii apei mrii sau a lacurilor srate i sunt denumite evaporite sarea- alctuit din mineralul denumit halit (NaCl) gips- alctuit din gips (CaSO4 H2O) borai, silvin (sare de potasiu) i sare de magnesiu

-precipitarea calcitului (CaCO3) ca roc solid (sub form de calcar de precipitare chimic) cunoscut ca travertin sau roc alctuit din carbonat de calciu i magneziu , denumit dolomit sau roc dolomitic Obs. Unii geologi consider aceste roci drept calcare chimice sau biochimice.

2.1.3. ROCI SEDIMENTARE ORGANOGENE Rocile sedimentare organogene sunt formate prin acumularea resturilor organice. Scheletele microorganismelor calcaroase (calcit) se pot acumula n sedimente sub form de calcare. Calcarele bioclastice (sau scheletale) pot apare sub multe aspecte. Pot fi grosiere, cu multe fosile, sau fin granulare i dense formate prin acumularea fragmentelor migroscopice de alge calcaroase. O varietate de calcare denumit lumael se formeaz prin cimentarea cochiliilor scoicilor acumulate pe fundul mrii. Are o textur clastic i este de obicei grosier, cu cochilii sau fragmente de scoici uor de recunoscut.

22


Creta este deschis la culoare, poroas, fiind o o varietate foarte fin granular de calcar format prin acumularea fragmentelor foarte fine de organisme marine, pe fundul mrii. Calcarul oolitic este o varietate distinct de calcar format prin cimentarea oolitelor (sau ooidelor) de dimensiunea granulelor de nisip, mici sfere de calcit, anorganic, ce precipit n ape de mic adncime. Calcarele sunt susceptibile de recristalizare, procesul prin care apar noi cristale n roc (de calcit, ca i cristalele originale). Deseori recristalizarea distruge textura clastic i fosilele rocii, astfel nct determinarea rocii se poate face dificil. Travertinul i tuful sunt carbonai de origine nemarin. Tuful este format datorit apelor hidrotermale ale activitii post vulcanice. Travertinele sunt formate n mod obinuit prin precipitarea calcitului n apele dulci ale lacurilor sau iazurilor, deseori i prin contribuia plantelor. Termenul dolomit este folosit att pentru roca sedimentar, ct i pentru mineralul care o compune CaMg (CO3)2. Unii geologi pentru roc folosesc termenul de roc dolomitic.

2.1.4. ALTE ROCI SEDIMENTARE Chertul este o roc sedimentar dens, compact, fin granular, format aproape n ntregime din silice, ce apare sub form de nodule neregulate n interiorul altor roci sau ca depozite stratificate. Obs. Chertul se poate forma ca roc sedimentar din schelete silicioase de diatomite i radiolari. Crbunii sunt roci sedimentare formate prin consolidarea resturilor de plante (cum ar fi muchi, frunze, crengi, rdcini i trunchiuri de copaci) bogate n carbon i de obicei negre.

2.2. ROCI METAMORFICE Termenul metamorfic nseamn cu form schimbat. Rocile metamorfice sunt acele roci care au fost alterate (modificate fizic sau/i chimic) prin temperatur ridicat, presiune ridicat i/sau actiunea soluiilor chimice fierbini. Astfel, fiecare roc metamorfic are o textur n mod clar diferit de cea a rocilor de origine, din care au provenit (roci parentale).23


Obs. Coninutul mineralogic al rocilor metamorfice este determinat de compoziia chimic a rocii parentale. Sunt dou tipuri fundamentale de procese metamorfice (de formare a rocilor metamorfice) prin: contact termic i metamorfism regional. Metamorfismul de contact termic apare local, adiacent intruziunilor magmatice sau n lungul fracturilor care sunt n contact cu gaze fierbini sau condensate. Metamorfismul regional apare n regiuni extinse i rezult datorit: 1) intruziunilor magmatice majore, ce se formeaz i se rcesc n perioade lungi de timp 2) presiunilor extreme i temperaturilor ridicate, asociate ngroprii rocilor preexistente sau micrilor tectonice 3) migraia extins a gazelor fierbini ntr-o anumit regiune n roci apar diferite modificri ale mineralelor pe msur ce sunt metamorfozate. Cea mai frecvent modificare este recristalizarea- cristale mici ale unui mineral se transform ncet, n altele mai mari ale aceluiai mineral, ns fr ca roca s se topeasc. Ex. cristalele microscopice de muscovit pot recristaliza formnd cristale mari de filit care au frecvent dimensiuni mari n isturi. Datorit metamorfismului, mineralogia unei roci se poate schimba i ea, metamorfismul fiind procesul n care mineralele nu doar recristalizeaz, ci i formeaz minerale noi (neominerale), cu aceleai elemente chimice. Ex. isturile (alctuite mai ales din argile, cuar i granule de feldspai) pot suferi o neomorfoz, transformndu-se n roci metamorfice (alctuite mai ales din muscovit cu granai). Mineralogia se poate schimba i datorit metasomatismului: adiia sau pierderea elementelor, rezultnd schimbri ale mineralogiei, cauzate de metamorfismul hidrotermal.

24


CLASIFICAREA ROCILOR METAMORFICE Rocile metamorfice obinuite pot fi clasificate ca roci foioase i roci nefoioase. Rocile foioase pot fi clasificate pe baza texturii lor specifice i a mineralogiei (Ex. ist cu biotit; ist cu granai) Tabel 2.2 Textura foioas conine foliaii: plane paralele ale mineralelor foioase (majoritatea micelor) care s-au aliniat secundar (realiniat) datorit presiunii i recristalizrii. Obs. Unele minerale alungite, cum sunt turmalina i hornblenda, au o orientare preferenial datorit presiunii directe. Tipurile comune de textur foioas sunt: - clivaj foios- aproape perfect, plan, foliaie paralel ale mineralelor plate, fin granulare; apare frecvent n isturi, este produs de metamorfismul de grad sczut -textur filitic- foliaie paralel a mineralelor aplatizate care prezint un luciu mtsos sau metalic; este dezvoltat foarte bine n filite; este datorat metamorfismului intermediar -istozitatea- o foliaie paralel sau subparalel ale unor minerale aplatizate grosier; este frecvent n isturi; este datorat metamorfismului intermediar i de grad nalt -textura gnaisic- foliaie paralel pn la subparalel a unor minerale aplatizate grosier, alternnd cu benzi de compoziie diferit; este bine dezvoltat n gnaise; rocile cu textur gnaisic sunt formate din benzi distincte; sunt rezultatul metamorfismului intermediar pn la grad ridicat. Obs. Mineralele feromagneziene formeaz deseori benzi nchise, iar cuarul, feldspaii sau mineralele carbonatice, de obicei formeaz benzi deschise la culoare Exemple de roci foioase sunt: filite (noile mice formate sunt mai mari dect ale rocilor foioase, dar nc nu pot fi vzute cu ochiul liber), ist (vizibil macroscopic, cu minerale orientate aproximativ paralel, plate sau alungite, vizibile n mod clar cu ochiul liber), gnais (minerale plate sau alungite n benzi de minerale nchise la culoare alternnd cu benzi de minerale deschise la culoare)

25


Tabel 2.2 Dimensiunea cristalelor Microscopic, fin granular fine spre granulare Crete gradul metamorfismului foarte Foioase Denumirea rocii Observaii

clivaj foios foarte bine dezvoltat textur filitic foarte bine dezvoltat, luciu mtsos, metalic ist muscovitic ist cloritos ist biotitic ist cu turmalin Tipuri de isturi n funcie de mineralul coninut

mediu filite

grosiere macroscopic, majoritatea mineralelor sunt micacee deseori cu porfiroblaste isturi

ist cu granai ist cu staurolit ist cu silimanit ist amfibolitic

grosiere, n bun Gnaise parte minerale nemicacee

Bine dezvoltate benzile colorate (alternnd benzile din minerale diferite)

Rocile nefoioase pot fi calificate cu termeni mineralogici (Ex. marmur cu grafit) Tabel 2.3 Textura neparalel se caracterizeaz prin lipsa planelor paralele de minerale. Exemple de roci metamorfice fr textur paralel sunt marmura, cuaritul, serpentinitele, amfibolitele, skarnele, grafitul.

26


Tabel 2.3 Roca parental Gresie cuaritic Conglomerat Denumirea rocii cuarit metaconglomerat Observaii alctuit din granule de cuar pietriul original este observabil, dar puternic deformat alctuite din epidot i clorit; verzi alctuite din amfiboli i plagioclazi; grosiere alctuite din piroxeni i plagiocazi; fin granulare alctuite din cuar i plagioclazi; fin granulare

Bazalt sau gabbrou

roci verzi amfibolit

hornblende

Siltit

hornblende

calcare/dolomite

marmur/marmur alctuit din granule de calcit dolomitic Skarn alctuite din calcit i alte minerale; multicolore alctuit n principal din serpentinit; verde roc alctuit n principal din talc; senzaie spunoas la atingere strlucitor, dens, se sparge concoidal uor, cenuiu nchis, gras la atingere

Peridotit ultramafic)

(roc Serpentinit

talc

Crbune bituminos Antracite

antracit grafit

2.3. ROCILE MAGMATICE Este denumirea dat rocilor formate la temperatur foarte nalt, cristalizate din topitura magmatic (din magm).

27


CLASIFICAREA ROCILOR MAGMATICE Rocile magmatice se clasific n funcie de trei criterii: -compoziie (mineralele pe care le conin) -textur -i culoarea index n cadrul rocilor magmatice informaiile cele mai importante privind denumirea rocii sunt date de procentul de cuar, feldspai i minerale feromagneziene Tabel 2.4 O magm foarte silicioas este bogat n silice, srac n fier i magneziu; duce la formarea unor roci alctuite n bun parte din cuar, feldspai potasici i plagioclazi, fiind clasificate drept roci felsice (deschise la culoare) O magm mafic este bogat n magneziu i fier, i srac n siliciu; duce la formarea unor roci alctuite din minerale fero-magneziene nchise la culoare, clasificate drept roci mafice (nchise la culoare); rocile magmatice ultramafice sunt alctuite n ntregime sau aproape n ntregime din minerale nchise la culoare, fero-magneziene. Nu sunt prezeni feldspaii i nici cuarul. Majoritatea rocilor ultramafice sunt alctuite din piroxeni i/sau olivin de dimensiuni mari. Din punct de vedere chimic aceste roci conin mai puin de 45% silice. Sunt i roci magmatice intermediare ce conin att minerale felsice ct i mafice.

-

-

Magmele mafice dau natere mineralelor din partea superioar a diagramei lui Bowen; magmele silicioase dau natere rocilor dominate de minerale din partea inferioar i care sunt srace n elemente fero-magneziene Fig.2.1

28


Fig.2.1 Rezistente chimice aciunilor Cuar Muscovit Feldspat Potasic

Biotit Amfiboli

(bogate n sodiu )

Plagioclazi Piroxeni Mai puin rezistente aciunilor chimice Olivine (bogate n calciu)

Fig. 2.1 Seria lui Bowen Cea mai important clasificare a rocilor magmatice se face pe baza adncimii de cristalizare (roci plutonice sau vulcanice), ceea ce se reflect n textura rocii. Elementul luat n considerare n aceast clasificare este dimensiunea particulelor mineralelor individuale ce alctuiesc roca magmatic. Un factor important n controlul dimensiunii particulelor este rata consolidrii. Dimensiunea particulelor poate fi afectat de compoziia topiturii. Topitura de silicai felsic este mai vscoas dect cea mafic. Tabel 2.4 Compozitie Roci magmatice (intruzive) / textur plutonice Roci magmatice (extruzive) / textur vulcanice

-rocile se formeaz cristalizare n adncime

prin -rocile se formeaz prin rcirea magmei la suprafa sau aproape de suprafa -dac magma se rcete ncet, granulele sunt grosiere (mari) -dac magma se rcete rapid, roca ce rezult este fin granular -textura este faneritic (cristalele -textura este afanitic (cristalele sunt mari i pot fi observate cu individuale nu pot fi vzute cu ochiul liber)29


ochiul liber -n cazuri extreme, ale rcirii rapide i ale limitrii creterii cristalelor, rezultatul este o roc sticloas (fr cristale) textura este hialin sau sticloas (Ex.Obsidian)

Felsice GRANIT (SIENIT) RIOLIT (TRAHIT) (deschise la >5% cuar; feldspat potasic >plagioclazi; 15% minerale feroculoare) magnesiene; frecvent culoarea rocilor este deschis Intermediare DIORIT ANDEZIT

feldspat potasic;15-40% minerale feromagnesiene; culoarea rocilor cenuiu mediu- verde mediu Mafice (nchise culoare) GABBROU la BAZALT

Fr cuar; plagioclazi50%, fr feldspai potasici; 40% minerale fero-magnesiene; culoarea rocii este cenuiu nchis-negru PERIDOTITE n jur de 100% minerale fero-magnesiene; culoarea rocii este verde foarte nchis spre negru

Ultramafice

Obs. Cristalele grosiere prinse ntr-o mas fin sunt denumite fenocristale, iar cele mici, mult mai numeroase sunt denumite matrice (sau mas fundamental) Pegmatitele- se refer n general la o roc cu o compoziie granitic. Este o roc magmatic foarte grosier (granule n general mai mari de 1 cm), format datorit rcirii lente i vscozitii reduse a fluidului din care provine. Obs. Cristalele grosiere de compoziie neobinuit a unor pegmatite, le face s fie surse de pietre semipreioase (smaragd, aquamarin, turmalin, topaz). Piroclastele sunt fragmente de roci ce au fost transportate mecanic n timpul erupiilor vulcanice explozive. Rocile magmatice alctuite din piroclaste au textur piroclastic.30


Cuprind piroclaste neconsolidate (fragmente): -cenu vulcanic (piroclaste< 2 mm) -lapilli (piroclaste 2-64mm) -bombe vulcanice (piroclaste >64mm) i piroclaste consolidate cum este tuful vulcanic (alctuit din particule de piroclaste foarte fine, cenu i praf- fragmente 2 mm). Obs. Ocazional lava conine numeroase vezicule (bule de gaz prinse n roc), roca avnd n acest caz o textur vezicular. Dup rcire, textura celular poate apare n formarea scoriei (un bazalt puternic vezicular, ce conine foarte mult gaz (mai multe vezicule de gaz dect roc) sau piatra ponce (o sticl vulcanic ce conine att de muli pori nct plutete pe ap). Obs. Obsidianul este o sticl vulcanic, fiind una dintre rocile ce nu are n alctuire minerale.

31


32


33


34


35


36

Geologie inginereasc- Lucrarea 3- Proprietile rocilor

Lucrarea 3

PROPRIETILE ROCILOR

Analiza macroscopic i microscopic a rocilor este de-o importan fundamental pentru un geotehnician, astfel se pot determina elementele care influeneaz caracteristicile tehnice i petrofizice ale rocii: textura, structura, i mineralogia rocilor. Cele mai importante caracteristici tehnice ale rocilor sunt: -greutatea volumic () - porozitatea (n) - indicele porilor (e) - gradul de compactare (C) -permeabilitatea i solubilitatea - omogenitatea - duritatea Greutatea volumic () este raportul ntre masa rocii (m) i volumul rocii (V) =m/V s = 9,81s s- densitatea particulelor solide ale rocii 3.1. 3.2.

Porozitatea (n) se exprim n procente (%) n= Vp / V V=Vp+Vs 3.3. 3.4.

V= volumul total; Vp= volumul golurilor; Vs= volumul particulelor solide ale rocii Ex. piatra ponce (n= 60%); gresii (n=1-10%); calcare (0,5-5%); marmur (n 2,00 mm - pe seturi de site- pentru granule cu 0,05 mm >63 63>>2,0 63>>20 20>>6,3 6,3>>2,0 2,0>>0,063 2,0>>0,63 0,63>>0,2 0,2>>0,063 0,063>>0,002 0,063>>0,02 0,02>>0,0063 0,0063>>0,002 0,002

Metoda cernerii Se utilizesaz un set de site suprapuse, aezate n ordine descresctoare a ochiurilor (raportul dimensiunilor ochiurilor a dou site consecutive este 1,5 2). Se analizeaz o prob uscat (mt= 100 1000 g), care se aeaz pe sita superioar i se cerne 10 15 minute. Se cntrete materialul de pe fiecare sit i40


din taler. Dac prin nsumarea acestor mase exist o diferen mai mare de 1% fa de masa probei analizate (mt), determinarea se consider eronat i se reface. Se calculeaz cantitatea procentual de material rmas pe fiecare sit (m1%, m2%,...mi%). Se calculeaz apoi cantitatea, exprimat procentual, de material cu particulele mai mici sau egale cu d1, d2,...di. Cu valorile obinute se construiete curba granulometric a probei analizate. Obs. Dac proba analizat prezint o coeziune ct de mic (datorit unei anumite cantiti de liant), iar cantitatea de material rmas pe taler depete 10% din mt, analiza prin cernere se completeaz cu sedimentare, proba se acoper cu ap i se adaug 0,2 g carbonat de litiu. Metoda prin sedimentare Analiza granulometric prin sedimentare se bazeaz pe faptul c viteza de sedimentare (depunere) a granulelor mari este mai mare dect a granulelor mici. Se utilizeaz un areometrul (densimetru) care se introduce ntr-o suspensie omegenizat, obinut din proba cu dimensiunea particulelor h0. Se determin densitatea suspensiei la diferite intervale de timp, ns innd seama de vscozitatea apei n funcie de temperatur. Prelucrarea rezultatelor Datele obinute prin analizele granulometrice pot fi reprezentate prin histograme, curbe granulometrice sau diagrame ternare i permit identificarea tipurilor de pmnturi. -Histograma- pe abscis- diametrele particulelor, la scar logaritmic; pe ordonat- cotele procentuale ale particulelor, ntre dou limite de diametre -Curba granulometric- pe abscis- diametrele particulelor, la scar logaritmic; pe ordonat- cotele procentuale ale particulelor egale sau mai mici dect un anumit diametru Obs. nclinarea curbei granulometrice d indicaii privind uniformitatea granulelor unei probe41


-

o curb aproape vertical- granule cu dimensiuni apropiate, prob de pmnt uniform o curb aplatizat- granule cu dimensiuni diferite, prob neuniform

-

Coeficientul de uniformitate (Cu) al probei este egal cu raportul dintre diametrul corespunztor procentului de 60% i 10% din masa total a materialului, adic: Cu = d60/ d10 3.7

n funcie de mrimea coeficientului de neuniformitate Un, pmnturile se clasific n urmtoarele categorii: Cu 5 pmnturi foarte uniforme Cu = 515 pmnturi cu uniformitate medie Cu 15 pmnturi neuniforme pentru identificarea pmnturilor

-Diagrame ternare- sunt necesare denumindu-le i clasificndu-le (Fig.3.1)

Fig 3.1. Diagram ternar (conform SR EN ISO 14688-2:2005).42


DETERMINAREA PRESIUNII GEOLOGICE

3.8. gz =presiunea geologic hi= grosimea stratului i (m) i= greutatea volumic a rocii din stratul i (kN/m3) Teren monostratificat (Fig 3.2)

Fig.3.2 Presiunea geologic ntr-un teren monostratificat

gz1=h1 1 Teren stratificat (Fig.3.3) Stratul nti: gz1=h1 1

Stratul al doilea: gz2= h1 1+ h2 2 Stratul al treilea: gz3= h1 1+ h2 2+ h3 3

43


Fig.3.3 Presiunea geologic ntr-un teren stratificat

1. PROBLEM Fie un teren format din trei strate, pentru care se cunosc: -nisip , h1= -argil, h2= m; 1= kN/m3 m; 2= kN/m3

-marn, h3= m ; 3= kN/m3 Determinai presiunea geologic la z= m adncime

2. PROBLEM Determinai compoziia, procentul pentru fiecare din fraciile granulometrice i denumirea rocii sedimentare neconsolidate analizate, folosind diagrama lui Shepard (Fig.3.4) Masa probei analizate este m=100 g; proba conine nisip, silt i argil: nisip= g; silt = g; argil= g44


Fig. 3.4 Diagrama lui Shepard (diagram ternar)

3. PROBLEM S se determine i s se interpreteze curba granulometric pentru o roc (m=100g) ce cuprinde: nisip grosier= g; nisip grosier= % nisip fin= g; nisip fin= % praf = g; praf = % argil= g; argil= %

45

Geologie inginereasc-Lucrarea 4- Hri geologice i seciuni

Lucrarea 4

HRI GEOLOGICE I SECIUNI. ORIENTRII N SPAIU A STRATELOR.

DETERMINAREA

HARTA TOPOGRAFIC Harta topografic este o reprezentare bidimensional a unor forme tridimensionale, indic relieful (variaiile topografice) i numeroase elemente comune hrilor planimetrice (cursuri de ap, vegetaie, drumuri, cldiri i numele locaiilor specifice). Harta topografic este un instrument deosebit de util n geologie i n studiiile inginereti. Scara hrii stabilete raportul prin care orice mrime real (din teren) trebuie redus pentru a putea fi reprezentat ntr-un plan. n cazul hrilor topografice care modeleaz suprafaa Pmntului, scara uzual este 1:24000. Folosind aceast scar fracionar nseamn c o unitate (centimetru, metru) de pe hart, reprezint 24000 de uniti (aceleai: centimetru, metru) la suprafaa Pmntului. Scara grafic (sau bara de scar), n metri, este trecut de obicei n partea inferioar a hrii topografice (Fig.4.1).

Fig.4.1 Scara grafic

Culorile i simbolurile hrii dau informaii detailate. Diagrama simbolurilor poate fi folosit pentru a identifica toate detaliile de pe harta topografic.46


Liniile de contur (liniile de cot) indic elevaia sau cota. O linie de cot unete toate punctele de pe hart care au aceeai cot (n raport cu nivelul mrii). Intervalul dintre liniile de contur este diferena de cot pe vertical dintre dou linii de contur nvecinate. Trebuie calculat de la liniile de contur index, care sunt desenate mai ngroat i mai accentuat fa de celelalte linii de contur i sunt marcate cu valoarea cotei lor. Cota poate fi determinat n primul rnd prin referire la aceste linii de contur index. Obs. Toate liniile de contur sunt multipli ai intervalului dintre liniile de contur.

CONSTRUCIA PROFILULUI TOPOGRAFIC n Fig.4.2 sunt reprezentate o hart topografic i un profil realizat n lungul segmentului A-A. Pentru construcia profilului, pe harta topografic s-a plasat o latur a unei foi de hrtie de-a lungul segmentului A-A. Pe marginea hrtiei s-au marcat punctele de intersecie ale foii de hrtie cu liniile de cot. Elevaiile fiecrei linii de cot au fost notate n dreptul punctelor corespunztoare de pe marginea foii de hrtie. n continuare, marginea foii a fost aezat n partea de jos a liniei profilului, iar profilul a fost realizat pas cu pas, marcnd n dreapta ordonatei, elevaia pentru fiecare punct. n final, se marcheaz pe profil cu un punct negru fiecare punct determinat, la cota corespunztoare. Punctele negre s-au unit apoi pentru a completa profilul.

47


Fig.4.2 Hart topografic i profil

HARTA GEOLOGIC Este o hart care arat distribuia formaiunilor geologice, ale tipurilor de roci de la suprafaa pmntului, ntr-o anumit zon. Indic extinderea formaiunilor la suprafaa pmntului i conine unele notaii i simboluri care pot defini geometria maselor de roci.

48


Hata geologi se construiete prin reprezentarea elementelor orientrii n spaiu, a formaiunilor i a contactelor dintre formaiuni pe baza unei hri topografice sau a unor aerofotograme. Aceste informaii se bazeaz pe observaiile realizate n teren, n aflorimente din zona analizat. Contactele dintre formaii apar ca linii, iar formaiunile propriu-zise sunt difereniate prin numeroase culori sau simboluri (vezi Plana 4.1 i Plana 4.2). Harta geologic poate astfel s indice i topografia (prin liniile de cot pe care le conine). Interpretarea hrilor geologice presupune cunoaterea informaiilor indicate i capacitatea de-a transpune aceste informaii n seciunea geologic transversal. Se coreleaz datele de pe hri cu cele din coloanele litologice (Plana 4.2).

SECIUNEA GEOLOGIC TRANSVERSAL

Seciunea geologic transversal este o poriune vertical prin Pmnt. Arat modul de aranjare al unitilor de roci i contactele lor. Este o diagram n care formaiunile geologice i alte informaii geologice utile sunt indicate ntr-o seciune vertical, perpendicular pe suprafaa terenului. Poate arta i profilul topografic, sau poate fi schematic. Formaiunile geologice apar sub form de strate, dar frecvent apar n structuri mult mai complexe, care ns nu pot fi puse n eviden prin seciuni geologice transversale O seciune geologic transversal este construit pe un plan vertical. Seciunea transversal este indicat pe harta geologic respectiv printr-o linie. Notaii precum direcia i sensul cderii, contactul dintre formaiuni, urmele planelor axiale, sunt elemente de baz pentru realizarea seciunii geologice . nclinarea stratului i simbolurile folosite pe hart pot fi folosite pentru estimarea nclinrii stratelor n seciune. n seciunea geologic din Fig. 4.3 sunt reprezentate variaiile limilor a trei formaiuni orizontale cu aceeai grosime, n funcie de nclinarea suprafeei terenului: -dac panta este redus, limea aflorimentului este mai mare dect grosimea formaiunii- Ex.formaiunea argiloas (portocalie- n Fig.4.3)49


-dac panta este abrupt, limea aflorimentului este mai mic dect grosimea formaiunii Ex.formaiunile din gresii i calcare (bej i maro- n Fig.4.3) n seciunea geologic din Fig.4.3 B, formaiunile sunt nclinate cu 300, grosimea fiecrei formaiuni este indicat n seciune , iar limea fiecrei formaiuni apare pe harta geologic. n seciunea geologic din Fig.4.3 C formaiunile sunt verticale, deci sunt nclinate cu 900. n aceast situaie, grosimea real a formaiunii este aceeai cu limea aflorimentului. Obs. Limea aflorimentului pe o hart geologic nu este neaprat aceeai cu grosimea real a formaiunii ce apare n seciunea geologic.

BLOC DIAGRAMELE Bloc diagrama este o combinaie a reprezentrilor prezentate anterior. Este o reprezentare tridimensional, n perspectiv, n care sunt combinate informaiile reprezentate pe hrile i n seciunile geologice. Obs. Pe unele hri, bloc diagrame sau seciuni, vrsta relativ a stratelor sedimentare este notat prin cifre arabe. Ex. Dac patru formaiuni sunt reprezentate pe hart sau n bloc diagram, formaiunea cea mai veche este notat cu 1, iar cea mai nou cu 4 a) Strate orizontale secionate de o reea de ape curgtoare (numerele se refer la vrsta relativ a formaiunilor) (Fig.4.4 A). b) Strate nclinate stratele cele mai vechi (1,2 i 3), stratele cele mai tinere (5 i 6), vrful V-ului este n direcia sensului cderii (Fig.4.4 B) c) trei strate sedimentare verticale vrsta relativ nu poate fi determinat pe baza informaiilor indicate n bloc diagram sau pe hart. (Fig.4.4 C)

50


Fig.4.3 Seciune transversal i hart geologic cuprinznd trei formaiuni sedimentare indicnd relaia ntre grosimea real a fiecrei formaiuni i limea aflorimentului; A- strate orizontale ; B- strate nclinate; C- strate verticale

51


Fig. 4.4 Bloc diagrame i hri ce indic relaiile dintre topografie i aflorimente A- strate orizontale ; B- strate nclinate; C- strate verticale. Aranjarea rocilor la suprafaa Pmntului presupune existena unui sistem de apreciere a orientrii, sau dispunere a rocilor. Pentru determinarea orientrii n spaiu a stratelor se stabilesc, direcia stratului i sensul cderii lui.(Fig. 4.5)

52


Fig.4.5 Ilustratrea schematic a planului de stratificaie, a direciei i sensului cderii unui strat. Direcia stratului este orizontala ce se formeaz la intersecia dintre planul orizontal i planul de stratificaie al unui strat nclinat, falie, fractur sau alt suprafa nclinat. n mod obinuit direcia stratului se raporteaz la direcia nordului. Obs. Direcia este exprimat sub forma: nord n0 est saunord n0 vest nclinarea stratului este unghiul dintre planul orizontal i planul de stratificaie, falie, sau fractur. Sensul cderii stratului este msurat totdeauna perpendicular pe direcia stratului. Pe un plan nclinat, un curs subire de ap curge totdeauna de-a lungul unei linii paralele cu sensul cderii (de la cota mai mare spre cota mai mic). Obs. Deoarece direcia stratului este perpendicular pe sensul cderii, direcia poate fi determinat prin raportare la sensul de curgere al apei. Direcia de curgere a apei este tocmai sensul de cdere i se exprim mpreun cu nclinarea (Ex. 360 est). Direcia i sensul cderii sunt indicate pe hri prin intermediul simbolurilor. (ca cele ilustrate n Fig.4.6) - linia lung reprezint direcia53


- linia scurt reprezint sensul cderii i se deseneaz totdeauna perpendicular pe linia ce reprezint direcia -cifra ce nsoete sensul cderii indic nclinarea stratului n grade

a)

b)

Fig.4.6 a) Direcia este nord-est i sensul cderii stratului este de 300; b) Direcia este nord-vest i sensul cderii stratului este de 600. APLICAII 1. PROBLEM DE CONTUR Trasai toate liniile de contur pe hart (trasai liniile de cot). Folosii un interval de contur de 10 metri i desenai conturul doar pentru liniile avnd elevaia din 10 n 10 metri. (ex. 90 metri, 100 metri, etc.) Fig. 4.7

Fig.4.7 Problem de trasare al liniilor de cot folosind un interval de contur de zece metri54


2.PROBLEMA TRASRII UNUI PROFIL TOPOGRAFIC Construii profilul topografic pe linia A-A de pe harta geologic (Fig.4.8)

Fig.4.8 Problema trasrii unui profil topografic pe o hart geologic 2. DETERMINAREA DIRECIEI I A SENSULUI CDERII unui nivel reper (strat nclinat), folosind trei foraje care intersecteaz acelai nivel (strat) reper i o hart topografic la scara 1:1000 sau 1:2000 pe care sunt poziionate cele trei foraje. Forajul -1 cota absolut terenului cota relativ nivelului reper cota absolut nivelului reper a 540,00 m a -5,00m a 535,00 m Forajul- 2 542,00 m Forajul- 3 543,00 m

- 4,00 m

-3,00m

538,00 m

540,00 m

55


Fig.4.9 Hart topografic ce cuprinde poziionarea forajelor, direcia stratului i sensul cderii stratului

56


Plana 4.1 Simboluri ale hrilor geologice

57


Plana 4.2 Coloana litologic- este o coloan stratigrafic

58

Geologie inginereasc-Lucrarea 5-Geologie structural. Vrsta relativ a rocilor.

Lucrarea 5

GEOLOGIE STRUCTURAL. VRSTA RELATIV A ROCILOR.Pentru a defini, descrie i interpreta structurile geologice tridimensionale (cum sunt cutele, faliile si discordanele) se pot folosi bloc diagrame tridimensionale, hri geologice i seciuni transversale. Geologia structural se ocup cu studiul modului n care rocile sau sedimentele sunt aranjate iniial i deformate ulterior, la suprafaa pmntului. Deformarea rocilor sau a sedimentelor se datoreaz stress-ului (for aplicat). Astfel, numeroase dintre structurile geologice implic descifrarea relaiilor dintre cauz i efect. Geologii nregistreaz aceste informaii bidimensional pe hri geologice, apoi este dedus dispunerea tridimensional a rocilor sau a sedimentelor. n mod obinuit rocile se mpart n uniti, care pot fi pot fi identificate i trasate pe harta unei zone. Astfel, unitile ce se reprezint pe hri se numesc formaiuni, ce pot fi mprite n membri. Limitele dintre formaiuni i membri sunt denumite contacte. TIPURI DE STRUCTURI Numeroase tipuri de structuri geologice (cum sunt discordanele, cutele i faliile) trebuie s fie localizate, observate i interpretate. Discordane pot fi de trei tipuri (Fig.5.1 ):

Fig.5.1 Discordane -paralele - sunt discordane ntre strate paralele, dei discordana poate fi o suprafa foarte neregulat - unghiulare - sunt discordane ntre dou seturi de strate care nu sunt paralele59


- nonconforme- sunt discordane ntre roci sedimentare (sau sedimente) i roci care nu sunt sedimentare Faliile sunt fracturi n lungul crora au loc deplasri ale celor dou compartimente separate de planul faliei. Faliile sunt n general de dou tipuri (Fig.5.2): - cele care au o micare relativ pe vertical -falii normale- atunci cnd compartimentul de sus a cobort gravitaional - falii inverse- atunci cnd blocul de sus a urcat -cele care au o micare relativ pe lateral - falii laterale sau decrori

Fig.5.2 - Falii

-

Cutele- n Fig.5.3 sunt ilustrate dou tipuri fundamentale

-Anticlinalele sunt cute (concave) care au rocile mai vechi n mijloc (n centru) -Sinclinalele sunt cute (convexe) ce au rocile mai noi n mijloc (n centru)

Fig.5.3 Cute60


nclinarea cutei este unghiul pe care-l face axa cutei cu planul orizontal. Direcia n care nclin cutele este direcia (msurat cu busola geologic) spre care axa nclin n jos. Raportat la planul axial, cutele au dou pri sau flancuri. O excepie o constituie cutele monoclinale, care au strate uor nclinate n acelai sens. Domurile sau bazinele sunt structuri largi, circulare sau subcirculare formate atunci cnd stratele sunt deformate n sus (domuri) sau n jos (bazine). Stratele mai vechi sunt n centru la domuri, respectiv cele mai noi sunt n centru la bazine.

VRSTA RELATIV A ROCILORn mod obinuit geologii examineaz expunerea bidimensional a rocilor i sedimentelor, la suprafaa pmntului n seciuni verticale de pe marginea drumurilor, a cilor ferate, ale vilor i defileelor Sunt dou principii de baz pentru determinarea relaiilor de vrst relativ n rocile sedimentare: Pricipiul orizontalitii iniiale i Principiul superpoziiei. Acestor dou principii de baz li se altur i altele folosite n mod frecvent de ctre geologi. Pricipiul orizontalitii iniiale Stratele de roci sedimentare, s-au depus iniial ca strate relativ orizontale. Stratele care nu-i pstreaz dispunerea orizontal iniial s-au deplasat datorit micrilor scoarei terestre. Principiul continuitii laterale Stratele de roci sedimentare sau curgerile de lave se extind lateral n toate direciile nainte de-a se ngusta sau de a atinge marginile bazinului de sedimentare. Principiul superpoziiei n orice secven nederanjat de strate, stratul mai vechi este n partea de jos a secvenei, iar stratul mai nou este n partea de sus a secvenei. Principiul incluziunii Orice fragment dintr-o roc preexistent ce este incorporat ntr-un sediment sau roc, este mai veche dect sedimentul sau roca ce-l conine. Astfel clastele se refer la incluziuni, iar masa rocii n care sunt prinse clastele se numete matrice sau mas fundamental. Astfel, incluziunea este mai veche dect matricea.61


Principiul discordanelor Discordanele sunt suprafee ce reprezint ntreruperi n succesiunea geologic, prin nedepunerea sedimentelor ntr-o anumit perioad de timp, sau prin erodarea lor. Principiul secionrii Orice element care secioneaz un corp de sedimente sau roci este mai nou dect corpul secionat.

VRSTA RELATIV A ROCILOR SEDIMENTARE

Rocile sedimentare sunt rezultatul depunerilor de sedimente la suprafaa pmntului, strat cu strat. 1. strate orizontale Fig 5.4 (o ilustrare simpl a principiului superpoziiei) 2. strate cutate Fig.5.5 (rocile au fost deformate prin cutare). Dac o serie de strate sunt cutate, cutarea este mai recent dect rocile afectate de cutare. 3. Un strat sedimentar ce acoper cu o discordan unghiular alte roci, este mai recent dect acele roci Fig.5.6 4. Dac o serie de strate sunt cutate sub form de anticlinal, formaiunile mai vechi sunt n centrul cutei Fig 5.7 5. Dac o serie de strate sunt cutate sub form de sinclinal, formaiunile mai noi sunt n centrul cutei (stratele s-au depus dup cutare) Fig.5.8 6. Rocile sedimentare sunt mai tinere fa de rocile din care provin Fig.5.9.

Fig.5.4 Stratul A este cel mai vechi Stratul D este cel mai nou

Fig.5.5 Cutarea i eroziunea au avut loc dup depunerea stratului E 62


Fig.5.6 A este cel mai vechi. Formaiunea E este cea mai nou. nclinarea stratelor i eroziunea au avut loc dup D i nainte de E

Fig. 5.7 Formaiunea A este cea mai veche, iar F este cea mai nou. Cutarea i eroziunea au avut loc dup D i nainte de E

Fig.5.8 Formaiunea A este cea mai veche. Fig.5.8 Formaiunea A este cea Formaiunea G este cea mai tnr mai veche. Formaiunea B este cea Cutarea i eroziunea au avut loc dup E mai nou. Eroziunea a avut loc dar nainte de F. dup A, dar nainte de B.

VRSTA RELATIV A ROCILOR MAGMATICE Rocile magmatice sunt rezultatul rcirii i consolidrii magmelor Se pot forma n interiorul scoarei spre suprafaa pmntului, dnd natere curgerilor de lave sau strate de cenu vulcanic. Un corp intruziv este mai tnr dect roca n cadrul creia se formeaz (roca preexistent). O roc extruziv cum sunt curgerile de lav este mai tnr dect rocile de dedesubt peste care curge, dar mai veche dect rocile de deasupra, ce o acoper. 1. Dac un corp magmatic intersecteaz alt roc, roca magmatic este cea mai nou. Fig.5.1063


2. Dac un corp magmatic conine incluziuni (fragmente netopite) dintr-o alt roc, roca magmatic este cea mai tnr. Roca magmatic intruziv va determina un contact metamorfic n lungul limitei cu roci mai vechi Fig.5.11 3. Curgerile de lav realizeaz contacte metamorfice cu rocile mai vechi, n partea lor bazal.

Fig.5.10 Granitul B este mai tnr dect roca preexistent A.

Fig.5.11 Granitul B este mai tnr dect roca preexistent A.

VRSTA RELATIV A ROCILOR METAMORFICE Rocile metamorfice se formeaz la adncime n interiorul pmntului prin recristalizarea rocilor preexistente. 1. Rocile metamorfice sunt mai vechi dect rocile magmatice care le strpung. Sunt mai vechi i dect stratele de roci sedimentare ce s-au depus deasupra lor Fig.5.12.

Fig.5.12 istul A este mai vechi dect granitul B. Granitul B este mai vechi dect formaiunea 64


VRSTA RELATIV A FALIILOR Faliile sunt fracturi n lungul crora rocile au fost deplasate. 1. Dac rocile sunt faliate, faliile s-au format dup depunerea celor mai noi roci care au fost afectate de falie Fig.5.13

Fig.5.13 Formaiunea A este cea mai veche. Formaiunea E este cea mai tnr. Falia D este mai tnr dect C, dar mai veche dect E.

REGULI PENTRU INTERPRETAREA HRILOR GEOLOGICE 1. Contactele dintre stratele orizontale sunt paralele cu liniile de cot. 2. Anticlinalele au stratele cele mai vechi strate n centru. 3. Sinclinalele au cele mai noi strate n centru. 4. Anticlinalele converg spre nchiderea structurii. 5. Sinclinalele converg spre deschiderea structurii. 6. Contactele stratelor orizontale sau ale stratelor care au o nclinare mai mic dect a vilor, este n form de V n susul vii. 7. Contactele stratelor care au nclinarea mai mare dect a vilor este n form de V n josul vii. 8. La stratele verticale nu se poate aplica legea lui V.65


9. Compartimentele ridicate dect cele coborte.

ale faliilor tind s fie erodate mai accentuat

10. Contactele se deplaseaz mai n jos datorit eroziunilor. 11. Inclinarea unui strat poate fi vzut n adevrat mrime n seciune doar dac seciunea este perpendicular pe falie sau pe direcia stratului.

APLICAII 1. VRSTA RELATIV A ROCILOR Referindu-v la seciunea geologic vertical din Fig. 5.14, determinai vrsta relativ a corpurilor i ale elementelor geologice ce le afecteaz ndicai vrsta lor relativ plasnd literele n spaiile libere din dreapta figurii de la cele mai vechi ( n partea de jos) spre cele mai noi ( n partea de sus). Indicai toate zonele unde poate apare contact metamorfic.

Fig 5.14 Seciune geologic ilustrnd vrsta relativ a rocilor

66


Eon

Er

Perioada (simboluri pe harta geologic)

Epoca

Vrsta aproximativ (n milioane ani)

Recent Cuaternar (Q) Cenozoic (Vrsta mamiferelor) Teriar (T) Pleistocen Pliocen Miocen

Neogen Paleogen

1,6 24

Oligocen Eocen Paleocen Late

65

Cretacic (C)

Early Trziu

144

Mezozoic (Vrsta dinozaurilor)

Jurasic (J)

Mediu Timpuriu Trziu 213

Fanerozoic: Eonul vieii vizibile

Triasic (Tr)


Permian (P)

Timpuriu Trziu

286

Carbonifer (Cb)

Timpuriu Trziu

360

Devonian (D)


Paleozoic trilobiilor)

(Vrsta

Silurian (S)


Ordovician (O)


Cambrian (Cmb)

Mediu Timpuriu 590 4500+

Precambrian (PC)

67

Geologie inginereasc-Lucrarea 6-Apa n pmnt

Lucrarea 6

APA N PMNT

Apa din pmnt se poate deplasa lateral prin sol i roci permeabile, din zonele cu cot ridicat spre cele cu cot sczut, din zone cu infiltraii abundente spre zone uscate, sau dinspre zone n care apa subteran este puin folosit, spre zone n care este folosit intens. Debitul, micarea i chimismul apelor sunt strns legate de capacitatea diferitelor roci sau soluri de-a absorbi i de-a transmite apa. Aceste proprieti sunt descrise ca parametri ai porozitii i ai permeabilitii. ELEMENTELE APELOR SUBTERANE Cnd au loc precipitaii, apele se infiltreaz gravitaional pn la o roc impermeabil sau pn ce solul este saturat cu ap i apa ncepe s se acumuleze deasupra. Imediat deasupra rocilor impermeabile este o zon cu roci sau sol saturate, n care apa ocup toi porii, aceast zon denumindu-se zona freatic sau zona de saturaie (Fig.6.1)

Fig.6.1 Denumirea apelor subterane.68


Deasupra acestei zone, rocile sau solul au porii parial umplui cu ap, parial cu aer: este zona vadoas sau zona de aeraie. Obs. Apa din pori situat n apropirea suprafeei pmntului este denumit ap subteran. Astfel, pnza freatic este doar apa din zona de saturaie, sau din zona freatic (Fig. 6.1). Se deosebete de umiditatea solului care reprezint apa cuprins n porii mici ai solurilor nesaturate din zona vadoas. Precipitaiile constituie principala surs a apelor subterane. Pnza freatic este definit ca partea superioar a zonei de saturaie, unde zona de saturaie nu este acoperit de roci impermeabile. Obs. Pnza freatic nu este totdeauna aproape de suprafaa terenului. Dac apa subteran alimenteaz cursul de ap de suprafa sau cursul de ap de suprafa alimenteaz apa subteran, depinde de geologia i de clima zonei respective. Nivelul apei n cursul de ap de suprafa este funcie de nivelul la care se gsete pnza freatic (Fig. 6.2): -n perioadele uscate, debitul este sczut, fiind aprovizionat n ntregime de ctre apa subteran (dac pnza freatic este prea jos, cursul de ap seac) Fig.6.2 a) -n timpul precipitaiilor, debitul crete alimentnd i apele subterane Fig.6.2 b) Obs. Si adncimea pnzei freatice variaz. Nivelul pnzei freatice este ridicat atunci cnd este alimentat cu o cantitatea mare de ap. n anotimpurile secetoase, alimentarea cu ap scade, iar nivelul pnzei freatice scade i el. Procesul de infiltrare i de migrare a apei prin care apa subteran este schimbat se numete rencrcare.

69


Fig.6.2 Modificarea debitului de ap ntr-un curs de ap de suprafa; a) perioade uscate-alimentarea cursului de ap de ctre pnza freatic; b) perioade ploioasealimentarea pnzei freatice de ctre cursul de ap de suprafa

POROZITATEA I PERMEABILITATEA Din punct de vedere al porozitii i permeabilitii rocile i solurile variaz foarte mult. Porozitatea reprezint procentul de pori dintr-o roc sau goluri dintre granulele minerale. Obs. Porii pot fi ocupai de gaz, lichid sau o combinaie a celor dou. Permeabilitatea este o msur a capacitii rocilor de-a permite trecerea fluidelor prin ele. Este strns legat de porozitatea deschis (comunicarea dintre pori sau golurile rocii). Att porozitatea ct i permeabilitatea sunt influenate de : forma granulelor minerale (sau a fragmentelor de roci) n cadrul rocii dimensiunea granulelor minerale modul n care sunt legate granulele ntre ele (tipul legturilor dintre granule)70


Ex. Rocile magmatice au i porozitate redus i permeabilitate sczut (dac n-au fost afectate de dezagregare sau nu sunt fisurate). Rocile sedimentare bine rotunjite, i bine sortate (cu granule echidimensionale de aproximativ aceeai mrime), de exemplu nisipurile necimentate, pot avea att porozitate ct i permeabilitate ridicat. Materialele ce conin o mare varietate de dimensiuni ale granulelor, cele mici umplnd golurile dintre granulele mari, reduc porozitatea, dar permeabilitatea poate rmne ridicat. O roc ale crei granule minerale sunt plate sau uor coluroase i are aceste granule aranjate astfel nct porozitatea este ridicat ns porii sunt n slab legtur unii cu alii, permeabilitatea acestei roci este redus, mai ales pe direcie perpendicular pe granule (caracteristic argilelor). O roc ce reine i transmite suficient ap pentru a fi considerat o surs de ap, se numete acvifer (este o roc permeabil i poroas). Un strat semipermeabil este o roc n care permeabilitatea este sczut i curgerea apei este mult ncetinit, nefiind o surs de ap. Un strat impermeabil este o roc ce realizeaz practic o barier n curgerea apei. Obs. Argilele sunt n mod obinuit impermeabile sau semipermeabile. Cnd un acvifer este acoperit numai de un strat permeabil i de sol, este descris ca un strat acvifer cu nivel liber (apa nu se afl sub presiune) (Fig.6.3). ntr-un foraj executat ntr-un strat acvifer liber, apa urc n foraj la acelai nivel ca i apa pnzei freatice din rocile nvecinate.

Fig.6.3 Un sistem de acvifer cu nivel liber.71


Un acvifer captiv este un strat acoperit de un strat impermeabil sau semipermeabil (Fig.6.4). Deoarece micarea vertical a apei este redus, apa este captiv, sub presiune rocilor acoperitoare, sau ca o consecin a schimbrilor laterale ale nivelului acviferului.

Fig.6.4 Acvifer captiv i pnz freatic Dac un foraj este realizat ntr-un strat acvifer cu nivel liber, apa poate iei la suprafa sub propria presiune, presiunea hidrostatic. Acesta este un sistem artezian. n cazul stratului acvifer cu nivel liber, n afar de cunoaterea nivelului pnzei freatice, geologii urmresc stabilirea nivelului hidrostatic (Fig. 6.5), nivelul la care presiunea apei poate mpinge apa n sus, dac aceasta este sub presiune.

Fig.6.5 Apa ntr-un acvifer captiv, ntre strate impermeabile. Nivelul hidrostatic.72


Acolo unde rocile sunt saturate, acest nivel poate fi mai ridicat dect partea superioar a stratului acvifer cu nivel liber i poate fi deasupra terenului. Cnd apa trebuie pompat dintr-un strat acvifer sub presiune, rezultatul este o coborre a pnzei freatice n imediata apropiere a forajului, formndu-se aa numitul con de depresiune (Fig 6.6).

Fig.6.6 Con de depresiune format n apropierea forajului, ntr-un strat acvifer sub presiune

CALITATEA APEI

Multe dintre apele din i de pe continent nu sunt potabile propriu-zis. Chiar i apa de ploaie, nu este pur, conine numeroase tipuri de chimicale dizolvate n ea, mai ales n zonele industrializate, cu numeroi poluani atmosferici. Odat ajuns pe sol, apa de ploaie mbogete terenul, reacioneaz cu solul, cu rocile, i cu resturile organice, dizolvnd i mai multe elemente chimice, fr s lum n considerare poluarea generat de oameni. Calitatea apei poate fi definit n multe moduri: -O definire frecvent este cea care exprim coninutul de substane chimice dizolvate ca pri pe milion (ppm) sau pentru substanele foarte diluate, pri pe bilion (ppb).73


-Alt definiie exprim calitatea apei prin totalitatea solidelor dizolvate (TSD), ca sum a concentraiilor tuturor elementelor chimice dizolvate n ap. Obs. Dac principala substan dizolvat este calcitul dintr-un calcar acvifer, apa poate avea un gust plcut i este potabil pentru un coninut de peste 1,000ppm TSD Dac substanele dizolvate sunt fierul sau sulful, chiar i numai cteva pri pe milion pot fi suficiente pentru a da apei un gust ru. Numeroase elemente chimice sintetice, ce au ajuns n ap prin manipularea inadecvat a deeurilor, sunt toxice chiar i pentru o concentraie de 1 ppb sau mai puin. Apa dur conine procente ridicate de calciu i magneziu dizolvate n ea. POLUAREA APELOR SUBTERANE Sunt numeroase surse de poluare ale apelor subterane: -poluanii aerului pot reaciona cu apa sau pot s fie dizolvai n apa de ploaie (gazele de eapament sulfuroase reacioneaz cu oxigenul i cu vaporii de ap i formeaz acidul sulfuric; metalele volatile, cum este plumbul i mercurul pot ajunge din aer prin ploaie, n apele subterane). - canalizarea deversarea deeurilor este o problem important (deeurile pot intra n contact cu apa subteran, nainte de-a fi descompuse, contaminnd apa ) -haldele i depozitele de deeuri sunt posibile surse ale polurii apelor subterane (dac sunt acoperite de sol sau roci permeabile, deeurile sub form lichid se pot deplasa spre apele subterane) -sarea aplicat iarna pe drumuri, este splat de ploaie amestecndu-se cu apa de ploaie i ptrunde n sol - ierbicidele i pesticidele folosit n agricultur se dizolv i se infiltreaz, probabil pn la pnza freatic - scurgerile de petrol Obs. Odat poluate, apele subterane sunt dificil de detectat i chiar de curat.

74

Geologie inginereasc- Bibliografie

BIBLIOGRAFIE1. Anastasiu N.,1988- Petrologie sedimentar. Editura Tehnic, Bucureti. 2. Anastasiu N., Mutihac V., Grigorescu D., Popescu Gh.C., 1998- Dicionar de geologie, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti. 3. Balog A.-A., 2010- Geologie inginereasc, Editura U.T.Press, Cluj-Napoca 4. Bncil I., Florea M.N., Fota D., Lazr L.F., Mocanu Gh., Georgescu M., 1980- Geologie inginereasc vol. I, Editura Tehnic, Bucureti. 5. Bncil I., Florea M.N., Fota D., Georgescu M.,1981- Geologie inginereasc, vol.II., Editura Tehnic, Bucureti. 6. Clichici O., Stoici S., 1986- Cercetarea geologic a substanelor minerale solide, Editura Tehnic, Bucureti. 7. Georgescu D., Marinescu C., Benea St., 1971- Determinarea caracteristicilor mecanice ale rocilor, Editura Tehnic, Bucureti. 8. Grasu C-tin, 1986- Geologie structural i elemente de cartografie geologic, Universitatea Al.I.Cuza, Rotaprint, Iai 9. Grindan T., 1983- Petrologia-tiint a rocilor, Editura Albatros, Bucureti. 10. Murean I., 1976- Geologie tehnic, Universitatea Babe-Bolyai din Cluj-Napoca, Facultatea de Biologie-Geografie, Cluj-Napoca. 11. Murean I., Ghergari L., Bedelean I., 1986- Determinator de minerale, vol.I-II, Universitatea din Cluj-Napoca, Facultatea de Biologie-Geografie i Geologie, Cluj-Napoca. 12. Mureanu F.,2001- Geotehnic,Editura U.T.Pres, Cluj-Napoca 13. Muat V., Botu N., 1999- Geologie, Editura Gh. Asachi, Iai. 14. Naum T, Grigore M., 1974- Geomorfologie, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti. 15. Pauliuc S., Dinu C., 1985-Geologie structural, Editura Tehnic, Bucureti. 16. Prvu G., 1983- Minerale i roci, Editura Siinific i enciclopedic, Bucureti. 17. Prvu G., Mocanu Gh., Hibomvschi C., Grecescu A., 1977- Roci utile din Romnia, Editura Tehnic, Bucureti. 18. Petrescu I., 1978- Pmntul-O biografie geologic, Editura Albatros, Bucuresti. 19. Petrulian N., 1973- Zcminte de minerale utile, Editura Tehnic, Bucureti,. 20. Popa A., Roman F., Fosti V., Tripa I. Fetea L., Muresanu F., 1992- Geotehnic-Lucrri de laborator, Universitatea Tehnic din Cluj-Napoca, Facultatea de Construcii, Cluj-Napoca. 21. Popa A., Suciu A-A ,2002- Geologie, ndrumtor pentru lucrri de laborator, U.T.Press, ClujNapoca. 22. Rctianu C.P., Benea M., Koch R., Peter A., Brandlein P., 2007- Romanian Natural Building Stones, Geology, Rock types, Quarries, Companies and products vol.I, Transylvania Region, Erlangen. 23. Rdulescu D., 1981- Petrologie magmatic i metamorfic, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti,. 24. Stamatiu M., 1962- Mecanica rocilor, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti. 25. SR EN ISO 14688-1:2004. Cercetri i ncercri geotehnice. Identificarea i clasificarea pmnturilor. Identificarea i clasificarea pmnturilor. Partea 1: Identificare i descriere. 26. SR EN ISO 14688-2:2005. Cercetri i ncercri geotehnice. Identificarea i clasificarea pmnturilor. Identificarea i clasificarea pmnturilor. Partea 2: Principii pentru o clasificare 27. SR EN ISO 14689-1:2004 Cercetri i ncercri geotehnice. Identificarea i clasificarea rocilor. Identificarea i clasificarea rocilor. Partea 1: Identificare i descriere.

75

geologie inginereasca

Documents