Predavanje 4Predavanje 4Vanjska dinamika ZemljeVanjska dinamika Zemlje

Podzemna vodaPodzemna vodaPoroznostPoroznost

►► Zemlja je izvor i potrošač Zemlja je izvor i potrošač energije. Glavni vanjski energije. Glavni vanjski izvor energije je Sunce. izvor energije je Sunce. Dio Sunčevih zraka se, Dio Sunčevih zraka se, prolaskom kroz zemljinu prolaskom kroz zemljinu atmosferu, reflektira atmosferu, reflektira natrag u svemirski natrag u svemirski prostor, dio se potroši, prostor, dio se potroši, ostatak se apsorbira u ostatak se apsorbira u donjem dijelu atmosfere.donjem dijelu atmosfere.

►► Do Zemlje dopire 60 % Do Zemlje dopire 60 % zraka. Više na ekvatoru, a zraka. Više na ekvatoru, a manje na polovima.manje na polovima.

►►Te razlike u količini energije, tj. topline Te razlike u količini energije, tj. topline uzrokuju cirkulaciju zraka na Zemljinoj uzrokuju cirkulaciju zraka na Zemljinoj površini, kojom se pokušava toplina površini, kojom se pokušava toplina pravilnije rasporediti (ciklonapravilnije rasporediti (ciklona--anticiklona).anticiklona).

►►Primarna sila koja djeluje na zemlji je Primarna sila koja djeluje na zemlji je gravitacija. Gravitacijsko djelovanje Sunca i gravitacija. Gravitacijsko djelovanje Sunca i Mjeseca (koji više?) uzrokuje morska doba Mjeseca (koji više?) uzrokuje morska doba (plima i oseka).(plima i oseka).

►►Uz gravitaciju , zbog njezine vrtnje na Uz gravitaciju , zbog njezine vrtnje na Zemlju djeluje i centrifugalna sila. Zemlju djeluje i centrifugalna sila. RezutatRezutatdjelovanja gravitacije i centrifugalne sile je djelovanja gravitacije i centrifugalne sile je sila teža.sila teža.

►►Površina Zemlje je nepravilna Površina Zemlje je nepravilna tjtj unduliranaunduliranapa se nazva pa se nazva geoidgeoid što predstavlja plohu što predstavlja plohu koja ima vrijednost sile teže na razini mora. koja ima vrijednost sile teže na razini mora.

►►Zemljin Zemljin magnetizammagnetizam. Najveći dio Zemljina . Najveći dio Zemljina magnetskog pola potječe iz Zemljine magnetskog pola potječe iz Zemljine unutrašnjosti. Zemljino magnetsko polje unutrašnjosti. Zemljino magnetsko polje odgovara velikom magnetu koji spaja odgovara velikom magnetu koji spaja sjeverni i južni pol, te prolazi središtem sjeverni i južni pol, te prolazi središtem Zemlje.Zemlje.

►►Primjer Primjer paleomagnetskihpaleomagnetskih bušotina. Promjer bušotina. Promjer 2,5 cm.2,5 cm.

►►Prikaz Prikaz paleomagpaleomag--netskihnetskihrezultata na rezultata na primjeru primjeru IstreIstre--rotacija rotacija suprotna od suprotna od kazaljke na kazaljke na satu tijekom satu tijekom krede i krede i tercijara.tercijara.

►► Neke stvari mogu postati magnetične i zadržati Neke stvari mogu postati magnetične i zadržati magnetizammagnetizam samo ispod određene temperaturne samo ispod određene temperaturne točke. Ta temperatura za željezo je 770 točke. Ta temperatura za željezo je 770 OOC, za C, za magnetit 580 magnetit 580 OOC, za nikal 330 C, za nikal 330 OOC itd. Danas se C itd. Danas se upotrebljavaju za upotrebljavaju za paleomagnetskapaleomagnetska istraživanja istraživanja kojim se određuje koliko zakretanje (kojim se određuje koliko zakretanje (clockwiseclockwise i i counterclockwisecounterclockwise) i u kojem smjeru (strana ) i u kojem smjeru (strana svijeta) je bilo za pojedine dijelove svijeta) je bilo za pojedine dijelove litosferelitosfere..

►► Pretpostavlja se da vanjski dio Zemljine jezgre Pretpostavlja se da vanjski dio Zemljine jezgre najbolje odgovara uvjetima koji bi stvorili najbolje odgovara uvjetima koji bi stvorili magnetizammagnetizam. . NerješenoNerješeno je odakle Zemlji primarni je odakle Zemlji primarni magnetizammagnetizam..

►► Kroz vremenske promjene Kroz vremenske promjene magnetske deklinacije (odstupanje magnetske deklinacije (odstupanje geomagnetskihgeomagnetskih polova od polova od rotacijskih tj. geografskih polova), rotacijskih tj. geografskih polova), vidljivo je da su vidljivo je da su geomagnetskigeomagnetskimijenjali položaj kroz vrijeme.mijenjali položaj kroz vrijeme.

►► Zapis o položaju Zapis o položaju geomagnetskoggeomagnetskogpola je vidljiv u pola je vidljiv u magmatskimmagmatskimstijenama (kada se temperatura stijenama (kada se temperatura spusti ispod određene vrijednosti spusti ispod određene vrijednosti (770 (770 OOC, 580 C, 580 OOC i 330 C i 330 OOC).C).

►► U sedimentnim stijenama U sedimentnim stijenama pretaloženepretaložene čestice magnetita, čestice magnetita, uklopljene u “novu” stijenu uklopljene u “novu” stijenu (sediment) su već magnetizirani, i (sediment) su već magnetizirani, i raspoređuju se kao magnetska igla raspoređuju se kao magnetska igla prema prema geomagnetskimgeomagnetskim polovima. polovima. To se može opet To se može opet promjenitipromjeniti kada u kada u sedimente prodre magnetska sedimente prodre magnetska erupcija, pa se magnetit (770 erupcija, pa se magnetit (770 OOC) i C) i ostali rastale, izgube postojeći ostali rastale, izgube postojeći magnetizammagnetizam i poprime novi.i poprime novi.

Uslojene stijenePukotine u stijenama

Dajk

Sil

Sil

►► PaleomagnetskimPaleomagnetskim mjerenjem uzoraka različite starosti, mjerenjem uzoraka različite starosti, potvrđeno je da su polovi potvrđeno je da su polovi mjenjalimjenjali svoj položaj kroz svoj položaj kroz geološku prošlost, što je vezano za promjene magnetske geološku prošlost, što je vezano za promjene magnetske deklinacije (pozitivni i negativni deklinacije (pozitivni i negativni magnetizammagnetizam). ). GeomagnetskiGeomagnetski polovi su vremenom mijenjali geografski polovi su vremenom mijenjali geografski položaj. položaj.

►► Temperatura na površini Zemlje do određene dubine ovisi Temperatura na površini Zemlje do određene dubine ovisi o Suncu, i odlikuje se stalnom temperaturomo Suncu, i odlikuje se stalnom temperaturom-- neutralni neutralni temperaturni slojtemperaturni sloj..

►► Na različitim je dubinama u raznim dijelovima svijeta: Pariz, Na različitim je dubinama u raznim dijelovima svijeta: Pariz, 28 m, 11,83 28 m, 11,83 OOC; Moskva, 20 m, 4,2 C; Moskva, 20 m, 4,2 OOC.C.

►► 20 km dubine 600 20 km dubine 600 OOC, 6370 km (središte Zemlje) 2000C, 6370 km (središte Zemlje) 2000--5000 5000 OOC.C.

►► Dubinski razmak za koji Dubinski razmak za koji temptemp. raste za 1 . raste za 1 OOC C –– geotermičkigeotermičkistupanjstupanj. Linija koja spaja mjesta iste temperature . Linija koja spaja mjesta iste temperature geoizotermageoizoterma..

Vanjska dinamika Zemlje Vanjska dinamika Zemlje ((EgzodinamikaEgzodinamika))

►►Tu spadaju Sunce, voda, snijeg i led, vjetar i Tu spadaju Sunce, voda, snijeg i led, vjetar i organizmi.organizmi.

►►Sunce: direktno utječe na ostale pokretače Sunce: direktno utječe na ostale pokretače vanjske Zemljine dinamike i to :vanjske Zemljine dinamike i to :

--gravitacijskim privlačenjemgravitacijskim privlačenjem (plima i oseka (plima i oseka (mali utjecaj) , unutrašnja ravnoteža (mali utjecaj) , unutrašnja ravnoteža Zemlje)Zemlje)

--toplinskom energijomtoplinskom energijom (klima)(klima)--insolacijominsolacijom (trošenje stijena)(trošenje stijena)

►►Voda: Voda: prisutna prisutna svugdje: svugdje: atmosfera, atmosfera, površinske površinske vode, vode, podzemlje.podzemlje.

Kondenzacija

Površinski tokovi

Podzemna vodaSlana voda

Evaporacija

Precipitacija Transpiracija

►► Djelovanje vode u tekućem stanju:Djelovanje vode u tekućem stanju:--glacijalno područje: voda se oslobađa otapanjem leda u glacijalno područje: voda se oslobađa otapanjem leda u

graničnoj zoni, gdje se ledenjaci otapaju, stvarajući graničnoj zoni, gdje se ledenjaci otapaju, stvarajući fluvioglacijalnefluvioglacijalne sedimente.sedimente.

--aridnoaridno područje: vode ima puno no nepravilno je područje: vode ima puno no nepravilno je raspoređena (pljuskovi) te prenosi raspoređena (pljuskovi) te prenosi materjalmaterjal na kratke na kratke udaljenosti stvarajući nanose, udaljenosti stvarajući nanose, fanglomeratefanglomerate..

--humidnohumidno područje: voda djeluje i mehanički i kemijski, na područje: voda djeluje i mehanički i kemijski, na površini i u podzemlju. Rezultat: razaranje, sedimentacija, površini i u podzemlju. Rezultat: razaranje, sedimentacija, morfološke forme.morfološke forme.Dio vode ispari, dio teče površinom, a dio prodire u Dio vode ispari, dio teče površinom, a dio prodire u podzemlje gdje dijelom ostaje a dijelom ponovo istječe na podzemlje gdje dijelom ostaje a dijelom ponovo istječe na površinu i priključuje se rijekama, jezerima, morima….površinu i priključuje se rijekama, jezerima, morima….

►►Voda u podzemlju: voda koja ulazi s Voda u podzemlju: voda koja ulazi s površne (meteorska ili površne (meteorska ili vadoznavadozna voda) u voda) u podzemlju se pridružuje primarnoj podzemlju se pridružuje primarnoj (juvenilnoj vodi) te s vodom koja je sastavni (juvenilnoj vodi) te s vodom koja je sastavni dio dio stjenastjena od njihova postanka (od njihova postanka (konatnakonatnavoda).voda).

Nesaturirana zona

Saturirana zona

Jezero

Vodno lice

►►Na količinu vode Na količinu vode u podzemlju u podzemlju utječe nagib utječe nagib površine, biljni površine, biljni pokrov, pokrov, propusnost propusnost stijena i količina stijena i količina vode koja se većvode koja se već nalazi u nalazi u podzemlju podzemlju tjtjstjenamastjenama(poplave!!!!)(poplave!!!!)

Vodno lice

Nestaurirana zona

Saturirana zona

Bunar

►► HidrodinamskiHidrodinamski podzemna podzemna voda se dijeli u 3 skupine:voda se dijeli u 3 skupine:

--Vode prozračne zone ili Vode prozračne zone ili zone zone areacijeareacije. Šupljine . Šupljine nisu potpuno ispunjene, a nisu potpuno ispunjene, a voda iz ove zone se gubi voda iz ove zone se gubi na evaporaciju (toplina) i na evaporaciju (toplina) i transpiracijutranspiraciju (biljke).(biljke).

--Voda Voda temeljincatemeljinca ili ili freatskafreatskavodavoda. Zona potpuno . Zona potpuno ispunjena vodom. ispunjena vodom. Granica između ove dvije Granica između ove dvije zone nije oštra nego ima zone nije oštra nego ima kapilarni obrub (vlažni kapilarni obrub (vlažni zidovi na starim kućama).zidovi na starim kućama).Površina vode temeljnicePovršina vode temeljnice--vodno licevodno lice (nivo vode u (nivo vode u bunaru).bunaru).

Površinazemlje

Bunar

Vodno liceIzvor

Bunar s niskimvodostajem

Suhi izvor

Suhi bunar

Bunar

►► Poroznost može biti Poroznost može biti primarna i primarna i sekundarna.sekundarna.

►► PrimarnaPrimarna--karakteristična za karakteristična za zrnate zrnate stjenestjene(raspored i veličina (raspored i veličina zrnazrna-- međuzrnskameđuzrnskaporoznostporoznost))

►► SekundarnaSekundarna--nastala nastala nakon formiranja nakon formiranja stijene tektonskim stijene tektonskim silama (silama (pukotinskapukotinskaporoznostporoznost). Ako je ). Ako je stijena topiva (stijena topiva (nprnprvapnenac javlja se vapnenac javlja se pukotinskopukotinsko--disolucijskadisolucijskaporoznostporoznost).).

►►Primjer Primjer pukotinskopukotinsko--disolucijskedisolucijske poroznosti u poroznosti u vapnencu koja je dovela do stvaranja vapnencu koja je dovela do stvaranja pećine.pećine.

Vodno lice

Vodno lice

►►Na vodno lice utječu i propusnost i Na vodno lice utječu i propusnost i poroznost. poroznost. HidroizohipseHidroizohipse -- linije koje spajaju linije koje spajaju jednake točke vodnog lica.jednake točke vodnog lica.

Saturirani sloj

Linije tokova

Nepropusne naslage

Dan

Godina

Desetljeće

Stoljeće

BunariVodno lice

Rijeka

►►Usporedba Usporedba vode u vode u krškom krškom terenu i u terenu i u granuliraimgranuliraimnaslagama.naslagama.

►►Gdje ima Gdje ima bunara?bunara?

Saturirani sloj

Linije tokova

Nepropusne naslage

Dan

Godina

Desetljeće

Stoljeće

BunariVodno lice

Rijeka

Izvor

PonornicaJamaPonor

Špilja

Kraška dolina

►► Raspored propusnih i nepropusnih naslaga uvjetuje Raspored propusnih i nepropusnih naslaga uvjetuje formiranje odvojenih slivova podzemne vode (što formiranje odvojenih slivova podzemne vode (što još?).još?).

►► Granično područje u kojem ne postoji mogućnost Granično područje u kojem ne postoji mogućnost mješanjamješanja voda susjednih slivova nazivamo voda susjednih slivova nazivamo razvodnicarazvodnica..

Saturirani sloj

Linije tokova

Nepropusne naslage

Dan

Godina

Desetljeće

Stoljeće

BunariVodno lice

Rijeka

►► Krške razvodniceKrške razvodnice--razlika u sastavu stijena i razlika u sastavu stijena i raspored tektonskih jedinica nezavisno od raspored tektonskih jedinica nezavisno od površinskog reljefa. Još se zovu podzemne površinskog reljefa. Još se zovu podzemne razvodnice. razvodnice. NprNpr, Velebit, Velebit--ne ne spriječavaspriječava da voda da voda teče prema moru.teče prema moru.

►► Površinske razvodnicePovršinske razvodnice-- u područjima bez krških u područjima bez krških pojava. U ovim područjima se javljaju i podzemne pojava. U ovim područjima se javljaju i podzemne razvodnice (? ,vodno lice, izvori).razvodnice (? ,vodno lice, izvori).

►► FizičkoFizičko--kemijska svojstva podzemne vode: kemijska svojstva podzemne vode: temperatura, električna provodljivost, pH temperatura, električna provodljivost, pH vrijednost, količina otopljenih minerala.vrijednost, količina otopljenih minerala.

►► Mineralna vodaMineralna voda--nakon isparavanja suhi ostatak nakon isparavanja suhi ostatak veći od 1 g, slatka voda manje od 1 g.veći od 1 g, slatka voda manje od 1 g.

►► Tvrdoća vode: jedan stupanj je 10 mg CaCOTvrdoća vode: jedan stupanj je 10 mg CaCO33 ili ili 7,19 mg MgO na litru (Europa), pet stupnjeva 7,19 mg MgO na litru (Europa), pet stupnjeva odgovara 1 odgovara 1 ppmppm CaCOCaCO33 na litru (Amerika). na litru (Amerika).

►►Odnos slane i slatke vodeOdnos slane i slatke vode-- važan u važan u priobalju, gdje njihov odnos ovisi o odnosu priobalju, gdje njihov odnos ovisi o odnosu njihovih gustoća i geološkom okviru.njihovih gustoća i geološkom okviru.

Slana voda

Vodno lice

Slatka voda

Slana voda

Slatka voda

Vodno lice

Bunar prije ispumpavanja

Bunar poslije ispumpavanja

►► Kod Kod pješćanihpješćanih obala na svaki metar obala na svaki metar slatke vode iznad razine mora dolazi slatke vode iznad razine mora dolazi 30 m slatke vode ispod razine mora.30 m slatke vode ispod razine mora.

►► Na taj idealni odnos utječe tektonika Na taj idealni odnos utječe tektonika i izmjena propusnih i nepropusnih i izmjena propusnih i nepropusnih naslaga. To je posebice važno u naslaga. To je posebice važno u krškim terenima gdje postoji krškim terenima gdje postoji posebna (?) poroznost. posebna (?) poroznost.

►► Često je i Često je i mješanjemješanje slane i slatke slane i slatke vode vode –– bočatabočata voda, čije je javljanje voda, čije je javljanje u vezi s plimom i osekom, difuzijom u vezi s plimom i osekom, difuzijom (granica slane(granica slane--slatke nije oštra) i slatke nije oštra) i dinamičkim djelovanjem (izlaz vode dinamičkim djelovanjem (izlaz vode sužensužen--usisni usisni momenatmomenat). ).

►►Geološka uloga podzemnih vodaGeološka uloga podzemnih voda►►Kemijska: otapanje, oksidacija, kemijska Kemijska: otapanje, oksidacija, kemijska

promjena čvrstog minerala, petrifikacija promjena čvrstog minerala, petrifikacija (okamenjivanje), taloženje (gubitak CO(okamenjivanje), taloženje (gubitak CO22), ), cementacijacementacija (taloženje u porama), (taloženje u porama), geodegeode--konkrecijekonkrecije, sige., sige.

A Sedimentacija B Kompakcija C Cementacija

Pritisak usljed sedimentacije mlađih slojeva

Pore

►►Fizička: prenošenje neotopljenih čestica Fizička: prenošenje neotopljenih čestica podzemnim tokovima na različite podzemnim tokovima na različite udaljenosti.udaljenosti.

►►Spilje su rezultat fizičkog i mehaničkog Spilje su rezultat fizičkog i mehaničkog djelovanja podzemne vode (speleologija).djelovanja podzemne vode (speleologija).

►►SpiljaSpilja-- šupljina visine čovjeka i duljine veće šupljina visine čovjeka i duljine veće od 5 m.od 5 m.