1.    Geologie, její disciplíny, úloha geologie ve stavebnictví a ostatní  praxi

Geologie je přírodní věda, zahrnovaná do širší skupiny geověd (kromě geologie např. mineralogie, petrografie, geochemie a geofyzika), která se zabývá vznikem, vývojem, stavbou a látkovým složením Země, jako i endogenními a exogenními procesy, podmiňujícími vznik a utváření geologických těles. 

Mezi hlavní disciplíny geologie patří všeobecná, historická, regionální a aplikovaná geologie.

Zjednodušeně regionální geologie podává komplexní pohled na stavbu a vývoj určité oblasti a to ve formě map a textových dokumentů, popisujících studované území.

Náplní inženýrské geologie je řešit problematiku vzájemných vztahů mezi přírodním prostředím a stavebním dílem. Hodnotí inženýrskogeologické poměry, které jsou charakterizovány souborem složek geologického prostředí, jako např. složení a vlastnosti hornin, geologická stavba, tektonika, hladina podzemní vody a její agresivita, reliéf, geodynamické procesy, a to hlavně z hlediska výstavby stavebních objektů, těžby stavebních nerostných surovin atd. Výsledkem inženýrskogeologického průzkumu jsou prognózy interakce mezi inženýrským dílem a geologickým prostředím, jako i návrhy opatření proti negativním vlivům tohoto vzájemného působení.

2.    Země z hlediska současných poznatků (stavba Země, desková tektonika)

2.2    Vznik a vývoj Země

Z vnějších obalů Země se velmi pravděpodobně jako první diferencovala atmosféra. Proto atmosféra byla složená z vodíku, hélia, amoniaku a metanu.

Kyslík se začal hromadit až po vzniku života fotosyntetickou asimilací rostlin. V prvních stadiích mají na tomto procesu zásluhu především sinice a planktonické řasy. Prakticky až od počátku paleozoika je možno hovořit o aktualistické atmosféře, která měla obsah kyslíku podobný jako dnešní.

Vodní obal – hydrosféra vznikl kondenzací vodních par v ovzduší po celkovém ochlazení Země. Nastala nová etapa vývoje Země, pro níž je typický významný podíl exogenních procesů především při formování zemského reliéfu, ale také sedimentárních hornin atd.

Od povrchu do nitra Země lze vymezit postupně zemskou kůru, plášť a jádro.

Železo, které od počátku vzniku Země reprezentovalo přibližně třetinu jejího objemu, spolu s některými dalšími kovovými prvky, především niklem, migrovalo v důsledku gravitační diferenciace do jejího nitra. Tento proces podmínil vytvoření zemského jádra. Díky vývoji (nárůstu) vnitřních teplot a tlaků Země je vnější jádro ve stavu taveniny – tekuté a vnější jádro pevné.

Popis: http://geologie.vsb.cz/geologie/KAPITOLY/2_ZEM%C4%9A/2_zem%C4%9B_soubory/image010.jpg

Navazující vnější sféru planety od hloubky 2900 km reprezentuje plášť. Je ve stavu taveniny – magmatu a jsou zde zastoupeny minerální fáze na bázi kyslíku, hořčíku, železa a křemíku, přičemž železu náleží stále dominantních 35% celkového objemu pláště.

Plášť přechází v zemskou kůru, nejsvrchnější sférickou zónou Země. Je charakterizována především nejnižší hustotou a největším podílem litofilních prvků, převážně na bázi křemičitanů. Podle pozice, mocnosti a složení lze vymezit tři základní typy kůry – kontinentální, oceánskou a přechodnou.

 

 

 

 

Popis: http://geologie.vsb.cz/geologie/KAPITOLY/2_ZEM%C4%9A/2_zem%C4%9B_soubory/image012.jpg

Kontinentální kůra buduje kontinenty, včetně oblastí šelfů a kontinentálních svahů. Má značně variabilní mocnost v rozmezí 25 až 100 km.

Zásadní pro charakteristiku kontinentální kůry je střední vrstva granitová (žulovo – rulová). Tvoří ji především kyselé a intermediální magmatické a metamorfované horniny. Průměrná hustota se pohybuje v rozmezí 2500-2700 kg.m3.

Spodní vrstvou kůry je bazaltová vrstva (čedičová), kterou tvoří především bazické magmatity a metamorfika. Průměrná hustota ve srovnání s vrstvou granitovou narůstá a dosahuje hodnot v rozmezí 2800-3300 kg.m-3. Mocnost obou vrstev výrazně narůstá v oblasti vysokých pohoří (Himaláje, Alpy atp.), spolu s celkovým nárůstem mocnosti kontinentální kůry. Kontinentální kůra je celkově podstatně komplexnější a látkově i strukturně heterogennější než kůra oceánská.

Oceánská kůra se nachází pod oceány. Má podstatně menší mocnost (5 – 10 km) než kůra kontinentální a především je charakteristická nepřítomností granitové vrstvy. Dominantní je bazaltová vrstva a poměrně tenká vrstva sedimentární, která může scházet především na středooceánských hřbetech. Oceánská kůra se vyvíjí z plášťových hornin jejich částečným tavením, a má proto podstatně primitivnější složení ve srovnání s kontinentální kůrou.

Přechodná kůra je charakteristická pro okraje kontinentů, například v oblasti okrajových a kontinentálních moří a vulkanických ostrovních oblouků. Má přechodný charakter mezi kontinentální a oceánskou kůrou (menší mocnost než kůra kontinentální, podmíněnou především postupnou redukcí granitové vrstvy). Někdy bývá označována také jako andezitová kůra.

 Dominantními minerály kontinentální kůry jsou především křemičitany (silikáty), oxidy a uhličitany. Mezi horninami výrazně dominují magmatity.

Zemská kůra spolu s nejvyšší částí pláště (nad astenosférou) tvoří tzv. litosféru. Ta dosahuje 100 až 180 km mocnosti. Je rozčleněna do rozdílných bloků – litosférických desek. Pozice těchto desek není stálá. Drift – pomalý posun litosférických desek po podložní astenosféře, je základním postulátem moderní hypotézy dynamického vývoje Země, kterou je zvykem označovat jako desková tektonika (plate tectonics).

 

Popis: http://geologie.vsb.cz/geologie/KAPITOLY/2_ZEM%C4%9A/2_zem%C4%9B_soubory/image016.jpg

2.3    Teorie litosférických desek

Zemská litosféra se dělí do řady velmi rozdílných a velikostí značně diferencovaných litosférických desek. Důkazy o změně pozic – litosférických desek v průběhu geologického vývoje přinášel již na počátku 60. let např. paleomagnetický výzkum, spolu s absolutním datováním hornin oceánské kůry. Příčiny změny pozic jsou všeobecně odvozovány od tzv.konvekčních proudů v zemském plášti a souvisí nepochybně s výstupem tepla ze zemského jádra a pláště k povrchu. V důsledku aktivity těchto proudů dochází nad místy jejich výstupu k divergentnímu pohybu (rozpínání – pohyb od sebe) sousedních litosférických desek. Divergentní desková rozhraní jsou lokalizována především v středooceánských riftových zónách, ale také v oblastech kontinentálních riftových zón (např. východoafrický riftový systém).

 

Popis: http://geologie.vsb.cz/geologie/KAPITOLY/2_ZEM%C4%9A/2_zem%C4%9B_soubory/image018.jpg

 

Popis: http://geologie.vsb.cz/geologie/KAPITOLY/2_ZEM%C4%9A/2_zem%C4%9B_soubory/image022.jpg

 

Opakem divergentních deskových rozhraní jsou konvergentní zóny. Dochází zde ke kolizi vstřícně (proti sobě se pohybujících) litosférických desek. Konvergentní pohyb je kompenzován subdukcí (podsunutím) jedné desky (převážně oceánské) pod druhou (kontinentální). Ve finálním stádiu pak dochází ke kolizi dvou protilehlých kontinentů a toto stádium vývoje litosféry je spojeno s výzdvihem pohoří alpínského typu (Alpy, Karpaty, Andy, Himaláje atd.) – tzv. orogénů. Toto stádium je spojeno s vrásněním a příkrovovým nasouváním již dříve v oceánských pánvích uložených sedimentů a vulkanických hornin, metamorfózou a magmatismem.

Jak divergentní, tak především konvergentní pohyby v litosféře a zemské kůře jsou spojeny s existencí výrazně anizotropního napěťového pole Země. Výsledkem jsou tektonická napětí podmiňující vývoj deformačních struktur nejrůznějších měřítek v zemské kůře - vrás, zlomů, puklin atp.

Lokální koncentrací napětí v zemské kůře a plášti v důsledku tektonických pohybů jednotlivých desek dochází ke vzniku tektonických zemětřesení – přirozené seismicity. Ohniska zemětřesení jsou lokalizována především v tektonicky aktivních oblastech - zónách divergence a zónách konvergence. Aktivní desková rozhraní jsou současně centry magmatismu, zejména efuzivní vulkanické aktivity. Nad zónami subdukce, v důsledku tavení korových hornin podsouvaných litosférických desek, se vyvíjí tzv. vulkanické ostrovní oblouky. Současně dochází v zónách divergence - v riftových pásmech středooceánských hřbetů, k podmořskému čedičovému vulkanismu, který zaplňuje prostor – „trhliny“ po vzdalujících se (divergujících) litosférických deskách.

2.4    Základní geologický cyklus

Teorie deskové tektoniky vysvětluje hlavní principy vývoje litosféry a především zemské kůry, která je našemu pozorování a využití relativně nejlépe přístupná. Všechny procesy (tektonické, magmatické atd.) odehrávající se pod povrchem Země se zahrnují do skupiny tzv. endogenních geologických. Dále se na utváření zemského reliéfu (georeliéfu) podílejí vlivy atmosféry a hydrosféry a dynamika probíhajících procesů. Významně působí zejména na zvětrávání hornin, následný transport (aktivitou vody, větru, mj. v důsledku působení gravitace a slunečního záření) a sedimentaci. Náleží do skupiny exogenních geologických procesů. Vzájemnou interakci obou demonstruje schematické zobrazení základního geologického cyklu (obr. 2.4.1). Toto schéma současně názorně vysvětluje petrografické rozdělení hornin ve vztahu k jejich genezi do tří základních skupin (horniny magmatické – vyvřelé, sedimentární - usazené a metamorfované – přeměněné).

Popis: http://geologie.vsb.cz/geologie/KAPITOLY/2_ZEM%C4%9A/2_zem%C4%9B_soubory/image028.jpg

2.5    Stáří Země – čas v geologii

Absolutní stáří reprezentuje čas, který uplynul od vzniku určité horniny, případně konkrétní formace hornin. nejstarší horniny zemské kůry mají stáří 3,8 mld. let. Absolutní stáří se určuje radiometrickými metodami.

V běžné geologické praxi však postačí stanovit relativní stáří. Znamená to určit, zda je daná konkrétní hornina mladší, nebo starší než jiná. Totéž platí i o stáří zlomů, vrásových deformací, geologických těles a formací. Zde je rozhodující paleontologická metoda využívající nálezů zkamenělin v sedimentárních horninách. Paleontologie spolu s některými sedimentologickými metodami poskytuje možnost sestavit chronostratigrafickou tabulku (obr. 2.5.2).

 

 

 

 

 

 

Popis: http://geologie.vsb.cz/geologie/KAPITOLY/2_ZEM%C4%9A/2_zem%C4%9B_soubory/image034.jpg