Geologie inginerească

Capitolul I. STRUCTURA GLOBULUI TERESTRU

1.1. Forma şi dimensiunile globului terestru

Globul terestru este un corp cosmic care face parte din sistemul solar alcătuit din 9 planete care gravitează în jurul unei stele Soarele.

Măsurătorile mai precise au permis să se constate că forma Pământului este neregulată – făcându-se abstracţie de relief, fiind proprie planetei noastre, de unde vine şi denumirea de geoid, un elipsoid de revoluţie cu partea inferioară mai bombată, turtit la poli şi umflat la ecuator. Între geoid şi elipsoid există o mică abatere – de cel mult ±120 m. Abaterile geoidului de la forma de elipsoid fiind foarte mici, la scară planetară.

În calcule se adoptă forma de elipsoid regulat cu două axe. Semiaxele acestui elipsoid, determinate cu ajutorul aparatelor de pe sateliţi geodezici adoptate, în 1967, au următoarele valori:

- raza ecuatorială (a) = 6378,388 km;

- raza polară (b) = 6356,912 km;

- diferenţa razelor = 21,476 km;

- turtirea polară = 1/297.

Din măsurători a rezultat că polul sud terestru este cu 30 m mai aproape de ecuator decât polul nord.

Alte dimensiuni ale Pământului sunt:

- aria suprafeţei globului este = 510,1 ×106 km2;

- volumul globului = 1083 ×109 km3;

- masa globului = 5,975×1024 kg;

- densitatea medie = 5,517 g/cm3

Pământul efectuează două mişcări principale: una de rotire în jurul axei polilor, numită mişcare de rotaţie şi o alta de deplasare în jurul Soarelui după orbita terestră, mişcare de revoluţie.

Traiectoria pe care o parcurge Pământul în timpul unui ciclu de revoluţie în jurul soarelui, adică orbita terestră, este de formă eliptică, cu lungimea de 930 ×106 km.

Faţă de planul orbitei terestre, planul ecuatorial terestru are o înclinare de 23o 27´.

Pământul descrie mişcarea de revoluţie de la vest la est timp de 365 zile, 5 ore, 48 min. şi 46 sec. cu o viteză de circa 30 km/s, adică 106.000 km/oră.

Mişcarea de revoluţie duce la inegalitatea zilelor şi a nopţilor şi la succesiunea celor patru anotimpuri ceea ce înseamnă mari variaţii de temperatură în anumite zone ale globului terestru, cele cu climat temperat şi zonele deşertice.

Mişcarea de rotaţie, se efectuiază de la vest la est în timp de 23 de ore, 56 min. şi 2 sec, cu viteza 464 m/s, la ecuator, şi are drept consecinţe alternanţa zilelor şi a nopţilor, ca şi devierea tuturor mişcărilor de la suprafaţa globului.

Ziua reprezintă o perioadă de încălzire diferită funcţie de zonă şi factorii climatici iar noaptea o perioadă de răcire. Ca urmare a acestei diferenţe termice de la zi la noapte se impune un ritm morfodinamic extern diurn cu consecinţe directe asupra alterării rocilor. Devierea mişcărilor de la suprafaţa globului, datorită rotaţiei, se face spre dreapta în emisfera nordică şi spre stânga în emisfera sudică şi este determinată de forţa Coriolis care determină abaterea cursurilor râurilor înspre dreapta, asimetriea albiilor şi a văilor fluviatile prin procesul de eroziune şi depunere diferită.

Ca urmare a mişcării de rotaţie, la suprafaţa terestră ia naştere o forţă centrifugă, maximă la ecuator şi scade spre poli unde este egală cu zero, iar forţa de gravitaţie creşte de la ecuator spre poli.

1.2. Structura globului terestru

1.2.1. Structura internă a globului terestru

Cercetarea directă a interiorului pământului nu este posibilă din cauza temperaturilor ridicate şi a presiunilor foarte mari, deaceiea a fost necesar să se recurgă la procedee de cercetare indirectă. Cele mai adânci foraje au ajuns până la 16 km în interiorul scoarţei, iar cele mai adânci mine au abea 3 km.

O primă modalitate de cercetarea prin metode indirecte a structurii interne a fost cea a densităţii Pământului. Densitatea medie a Pământului calculată de Isaac Newton este de 5,5 g/cm3. Cum toate rocile cunoscute din scoarţa terestră au densităţi sub 3 g/cm3 a dedus că în interiorul Pământului trebuie să fie materie cu densitate mult mai mare.

Procedee de investigare mai detaliată, a structurii interne a Pământului a oferit cercetările seismometrice care se bazează pe viteza de propagare a undelor seismice prin diferite medii.

Mişcările seismice sunt mişcările oscilatorii care afectează materia terestră. Undele seismice au viteze de propagare care variază cu natura mediului străbătut şi prezintă reflexii şi refracţii ca orice mişcare oscilatorie. Modificarea undelor seismice are loc cu modificarea mediului, suprafeţele pe care are loc această modificare, sunt denumite suprafeţe de separaţie sau de descontinuitate. Se deosebesc trei tipuri de unde seismice:

Unde longitudunale, ale căror particule de materie oscilează pe direcţia de propagare a mişcării. Dintre toate undele seismice acestea au cea mai mare viteză de propagare şi se propagă atât în medii solide, cât şi în medii fluide. Undele longitudinale se notează cu P, de la primae sau primare (sunt primele unde seismece care apar pe înregistrări şi se resimt într-un punct oarecare).

Unde transversale, care sunt reprezentate prin oscilaţii ale particulelor perpendiculare pe direcţia de propagare a mişcării. Nu se propagă în medii fluide. Se notează cu S, (secundae sau secundare, constituind al doilea şoc).

Unde superficiale, care se manifestă ca ondulaţii la suprafaşa scoarţei terestre şi care provoacă cele mai mari deteriorări.

La stabilirea structurii interne a globului terestru s-au avut în vedere rezultate ale cercetărilor efectuate pe meteoriţi şi cercetările realizate în zone erodate sau cutate până la 20 30 km adâncime.

Pe baza acestor rezultate interiorul globului terestru a fost împărţit în trei geosfere principale: scoarţa terestră, mantaua şi nucleul.