1

SADRŽAJ: 4.1.6. Suvremeni egzodinamski procesi i pojave

4.1.6.1. Denudacija 4.1.6.2. Erozija

4.1.6.3. Akumulacija 4.1.6.4. Abrazija

4.1.6.5. Klizanje u stijenama 4.1.6.6. Odronjavanje

4.1.6.7. Osipanje 4.1.6.8. Sufozija

4.1.6.9. Likvefakcija

4.2. Endodinamika 4.2.1. Tektogeneza litosfere 4.2.2. Magmatizam 4.2.3. Seizmička aktivnost 5. STRATIGRAFSKA GEOLOGIJA 5.1. Životni oblici i okoliš kao geološka svjedočanstva 5.2. Određivanje starosti stijena litosfere 5.2.1. Određivanje relativne starosti 5.2.2. Određivanje radiometrijske starosti 5.3. Stratigrafske razredbe 5.4. Razvitak Zemlje i života u geološkom vremenu 6. MJESTO I ULOGA INŽENJERSKE GEOLOGIJE U GEOTEHNIČKOM PROJEKTIRANJU

7. GEOTEHNIČKO 3D-MODELIRANJE PADINA RNK-METODOM – POSEBNI DODATAK S OSNOVAMA METODE IZRADE PROSTORNIH INŽENJERSKOGEOLOŠKIH MODELA

2

4.1.6. Suvremeni egzodinamski procesi i pojave Suvremeni egzodinamski procesi djeluju na stijene litosfere, mijenjajući površinski dio reljefa. Promjene nastaju djelovanjem voda tekućica (trajnih i povremenih), kiše, morskih valova, snijega, mraza, temperaturnih razlika, vjetra i, dakako, biljaka i životinja. Posljedice se očituju u razaranju reljefa, ali i u akumulaciji materijala na morfološki pogodnim mjestima. Razaranje stijena i promjene u reljefu su postupne i trajne pojave. Rezultiraju veoma različitim oblicima reljefa, što proučava geomorfologija. Djelovanje egzodinamskih procesa očituje se kao:

• proces mehaničkog razaranja • proces mineralnih promjena • proces kemijskog otapanja • proces kemijskog taloženja.

Ti procesi su međusobno povezani, a koji će od njih prevladati ovisi o geološkom sastavu terena i klimatskim uvjetima. Glavni čimbenici rastrožbe (razgradnje) i raspadanja stijena prikazani su na slijedećoj slici. Mehaničkim se razaranjem stijena usitnjava, od komada veličine bloka do veoma sitnih čestica. Pri tome se mineraloški sastav ne mijenja. Osnovni pokretači mehaničkog razaranja su mehanička snaga vode, temperaturne razlike, smrzavanje vode u pukotinamam i rast korijenja biljaka. Na ravnim (horizontalnim) površinama usitnjeni rastrošeni materijal ostaje na mjestu postanka, a naziva se eluvij (aluvijalni sedimenti). Na nagnutim

3

se površinama rastrošeni materijal transportira pod utjecajcm sile teže i povremenih vodenih tokova prema udolinama gdje se nakuplja. Takav nakupljeni transportirani materijal naziva se deluvij (deluvijalni sedimenti). Sedimenti riječnih tokova nazivaju se aluvij (aluvijalni sedimenti). Mineralne promjene nastaju djelovanjem različitih procesa, od kojih u površinskom dijelu litosfere prevladavaju oksidacija i hidratacija. Kemijsko otapanje odvija se djelovanjcm kišnice te površinske i podzemne vode, pri čemu intenzitet tog procesa ovisi o mineraloškim značajkama stijene, poroznosti, sekundarnim pukotinama, klimatskim uvjetima i agresivnosti vode.

Tablični prikaz topljivosti nekih mineralu u hladnoj i toploj vodi

topljivost [g/100 ml] mineral

hladna voda topla voda

Kalcit - CaCO3 0.0015 0.0019

Gips - CaS04*2H2O 0.24 0.22

Halit -NaCI 36 39

Barit - BaSO4 0.0002 0.0004

Među stijenama litosfere nema apsolutno otpornih na kemijsko otapanje. Neke su, poput sulfatnih i karbonatnih, relativno lako topljive. Tako npr. u vapnencima i dolomitima nastaju specifične krške morfološke pojave. Topljivost nekih minerala u vodi prikazana je u prethodnoj tablici. U tvorbi oblika postojećeg reljefa djelovali su, tijekom duge geološke prošlosti, egzodinamski procesi različitog intenziteta i trajanja. Promjene intenziteta i trajanja vezane su uz promjene klime, ali i mineraloško - petrografske značajke stijena, tektonske značajke te neotektonske pokrete i pojave. To očito upućuje na povezanost egzodinamskih i endodinamskih procesa i pojava, koji su dugotrajnim uzajamnim djelovanjem mijenjali sliku površine Zemlje, ali i odnose među stijenama u litosferi. Proučavanjem egzodinamskih procesa i pojava dobiva se mnogo podataka, koji su bitni u praksi, kako sa stajališta poznavanja uvjeta koji su djelovali u nastanku intaktnog terena, tako i glede prognoze mogućih promjena koje će izazvati graditeljski zahvati (npr. u izgradnji prometnica, novih stambenih naselja, hidrotehničkih građevina i sl.). Razredba geoloških egzodinamskih procesa i pojava prikazana je slijedećom tablicom.

4

Razredba geoloških egzodinamskih procesa i pojava (Panjukov, 1965)

PREDSTAVNICI PROCESA GRUPE

PODGRUPE

DENUNDACIJSKIH AKUMULACIJSKIH

1

geološki rad razbijenih tokova atmosferskih voda koje se

spuštaju niz padinu

ispiranje

nakupljanje deluvija

2 geološki rad povremenih tokova usijecanje jaruga, bujice nakupljanje jaružnog

aluvija, nanosa i sl.

3

geološki rad trajnih tokova

usijecanje korita,podlokavanje obala i pojave koje to prate (odroni, otkidanja)

nakupljanje jaružnog aluvija, osulina i sl.

I. Geološki rad površinskih

voda

4

geološki rad mora na obalama

morska abrazija obala

nakupljanje morskih priobalnih taloga

1

kemijsko i fizičko-kemijsko djelovanje voda na stijene

otapanje stijena, krš, tonjenje i propadanje, kemijsko raspadanje

stijena

cementacija sedimentnih stijena, "zaliječenje" pukotina i šupljina,

sekundarno zaslanjivanje zemljišta i tla

II. Geološki rad podzemnih

voda 2 filtracijsko razaranje stijena prijelaz stijena u

tekuće stanje nakupljanje erodiranih i tekućih

stijena

III. Geološki rad

atmosfere 1 eolski procesi eolska korozija stijena, raspuhivanje,

pokretni pijesci

nakupljanje eolskih sedimenata: prapora,

pijeska i dr.

1

deformacija obala i padina u obliku smicanja i tečenja

stijenskih masa

razne vrste kliznih deformacija, plastično tečenje i istiskivanje stijena nakupljanje kliznih masa IV.

Geološki rad podzemnih i

površinskih voda 2

druge poslijedice djelovanja površinskih i podzemnih voda

''zamočvarenje" terena i nakupljanje močvarnih sedimenata

1

procesi koji nastaju pod utjecajem sezonskih kolebanja temperature i

vlažnosti stijena

sezonsko "disanje" zemljišta, raspadanje stijena pod utjecajem temperature i mraza

V. Geološki rad atmosfere i

podzemnih voda 2 deformacija stijena mrazno dinamične pojave (nadimanje,

hidrolakoliti, termo krš, naledi, soliflukcija)

5

Egzodinamski procesi, koji i danas mijenjaju sliku površinskog kopnenog dijela litosfere su: - denudacija - erozija - akumulacija - abrazija - klizanje u stijenama - odronjavanje - osipanje - sufozija i - likvefakcija.

U nastavku izlaganja ukratko će biti opisan svaki od navedenih procesa, uz naznaku pojava koje pri tomu nastaju. 4.1.6.1. Denudacija Egzodinamski faktori djeluju mehanički i kemijski na površinski dio stijena, što rezultira njihovim ogoljavanjem, a time i zaravnavanjem i snižavanjem reljefa. Taj proces naziva se denudacija (lat. denudare - ogoliti). Veći dio razorenog i otopljenog stijenskog materijala vodenim tokovima dospijeva u more, u količini od više milijardi prostornih metara godišnje. Mehanička denudacija nekih velikih rijeka te odnos mehaničke i kemijske denudacije na površinama suvrememh kontinenata prikazani su u slijedećim tablicama.

Mehanička denundacija nekih velikih rijeka (prema N.M. Strahovu) te odnos mehaničke i kemijske denundacije na površinama suvremenih kontinenata (prema G. V. Lopatinu)

RIJEKA POVRŠINA BAZENA [ *103 km2 ]

MEHANIČKA DENUNDACIJA[ t / km2 / god ]

Amazonas 7050 60 Mississippi 3248 18

Nil 2800 31 Huang He 980 640

Dunav 816 101 Irrawaddy 410 850

DENUNDACIJA [ t / km2 / god ] KONTINENT

POVRŠINA[ *106 km2 ] MEHANIČKA KEMIJSKA

Europa 9.67 43 32 Azija 44.89 166 42 Afrika 29.81 47 25.2

Sj. i Sred. Amerika 20.44 73 40

Južna Amerika 17.98 93 55 Australija 7.96 32.1 11.3

6

Intenzitet mehaničke denudacije na Zemlji je zonskog rasporeda; znakovito raste od prijelaza visoke geografske širine k nižim geografskim širinama, sukladno povišenju srednje godišnje temperature i povećanju ukupnih godišnjih oborina, odnosno intenzitetu egzodinamskih faktora. U područjima iste geografske širine, u razlomljenim terenima s raščlanjenim reljefom jači je intenzitet mehaničke, ali i kemijske denudacije.

4.1.6.2. Erozija Pojam erozija označuje mehaničko razaranje stijena djelovanjem vanjskih, egzodinamskih sila, a može biti:

• erozija vodom, koja se manifestira kao: - regionalna ili pluvijalna (kišom) - fluvijalna (vodenim tokovima)

• glacijalna erozija (erozija ledom i sniježnim lavinama)

• eoloska erozija (erozija vjetrom). Regionalna ili pluvijalna erozija zahvaća čitavu površinu litosfere. U prirodnim, radom čovjeka neporemećenim uvjetima, tim procesom se zamjenjuje iscrpljeni površinski sloj zemljišta u debljini od približno 0.1 mm godišnje, odnosno priblizno 100 m3/km2. Radom čovjeka, posebice sječom šuma, nepravilnom obradom zemljišta i neracionalnom ispašom, pluvijalna se erozija povećava i do 150 puta u odnosu na prirodnu. Fluvijalna erozija manifestira se u horizontalnom i vertikalnom smislu. Uvjetovana je nagibom vodenog toka, brzinom protjecanja, količinom vode i fizičko-mehaničkim svojstvima stijena. Tekuće vode svojom razarajućom snagom u stijenama formiraju korita. U gornjem dijelu toka, gdje je nagib terena strmiji, prevladava vertikalna komponenta erozije. U srednjem dijelu toka djeluju podjednako vertikalna i bočna komponenta. U donjem dijelu, blizu ušća, prevladava njezina bočna komponenta erozije. Zbog toga korito u gornjem dijelu toka ima oblik slova "V", u srednjem dijelu oblik slova "U", a u donjem dijelu (blizu ušća) ima oblik proširenog slova "U".

Erozija i profil riječnog korita ovisno o energiji površinskog toka

7

Erozijska snaga vode djeluje na stijenu te, ovisno o njezinim fizičko - mehaničkim svojstvima, lakše troši i erodira mekše nevezane i poluvezane stijene, a teže čvrste. Taj proces se naziva selektivna erozija. Razoreni materijal krupniji je u gornjem dijelu toka, a prema ušću nalazimo sve sitnije frakcije. Takva pojava uvjetovana je smanjenjem kinetičke energije tekuće vode - ako promatramo proces od izvora prema ušću. Erozijska baza nekog vodotoka definirana je njegovim ušćem u drugi tok, jezero ili more. Osnovna erozijska baza svih tokova je more. Erozijska snaga vodenog toka regulirana je izdizanjem i spuštanjem kote erozijske baze. Naime, pri spuštanju te baze erozija se povećava, i obratno - pri uzdizanju se smanjuje. O uzdizanju i spuštanju kote erozijske baze tijekom geološke prošlosti svjedoče nam izmjenična usijecanja korita i područja akumulacije materijala uzduž riječnih terasa. Prema tome, promatrajući profil riječnog toka, tijekom vremena dolazi do promjena njegovih značajki u ovisnosti o izdizanju ili spuštanju dijelova kopna. Kombiniranim djelovanjem fluvijalne i pluvijalne erozije, u tektonikom razlomljenim vapnenačkim stijenama krša, usitnjavaju se i odnose dijelovi stijenske mase vodenim tokovima, ali i otapanjem (korozijom). Erozivnim i korozivnim radom vode nastaje specifičan krški reljef s brojnim morfološkim pojavama, opisanim u nastavku izlaganja. Glacijalna erozija označuje proces mehaničkog razaranja i prenošenja stjenovitog materijala kao rezultat rada ledenjaka. U nivalnom klimatskom području stijene se mehanički razaraju opetovanim smrzavanjem i odmrzavanjem stijena, što se naziva nivacija. Eolska erozija nastaje mehaničkim radom vjetra, a osobito je izrazita u područjima bez vegetacije. 4.1.6.3. Akumulacija Proces akumulacije označuje nakupljanje stijenskog materijala u depresije i doline vodenih tokova. Razoreni materijal može biti transportiran silom Zemljine teže, vodom (rijekama, potocima i bujicama), ledenjacima i vjetrom. Ipak, najveće količine se transportiraju riječnim tokovima i akumuliraju u obliku terasa, gdje ponekad formiraju važna nalazišta građevnog materijala (šljunka i pijeska). 4.1.6.4. Abrazija U području morskih i jezerskih obala izraženo je destruktivno djelovanje valova, koje rezultira razaranjem stijena obale, njihovim odnošenjem i taloženjem nakon kraćeg transporta. Proces razaranja obala snagom valova naziva se abrazija. Intenzivniji je što je obala strmija, a stijena manje otporna, posebice ako je uz to zahvaćena mehaničkim i kemijskim razaranjem organizmima (školjkama). Nakupljanjem razorenog materijala mogu nastati šljunčane i pješčane plaže, koje smanjuju mogućnost daljnje razgradnje obala.

8

4.1.6.5. Klizanje u stijenama Sa stajališta graditeljstva i životnog okoliša, proces klizanja u stijenama jedan je od najvažnijih egozdinamskih procesa, s ponekad katastrofalnim posljedicama. Nastaje u svim vrstama stijena, a rezultira pojavama koje se zovu klizišta. U osnovi, klizišta su pojave pomicanja površinskih dijelova terena na padinama – veće ili manje dubine, zbog čega su veoma opasna za sve građevine. Do klizanja dolazi zbog popuštanja kohezijskih sila među česticama stijena i nedovoljnog trenja između njih. Nakrivljena stabla (tzv. „pijana šuma“) u klizištu na padini

Tehnički, napadne sile nadvladaju sile otpora u tlu, i dolazi do sloma tla uzduž klizne plohe ili zone (klizna zona ili zona posmika) ograničene debljine. Klizišta najlakše prepoznajemo po brojnim ispupčenjima i udubljenjima na padini, lokalnim zamočvarenjima, a također i po različito nagnutom položaju raslinja, što se naziva pijana šuma (v. sliku). U terenu se uglavnom formiraju mala klizišta, a velika i veoma velika su manje brojna, ali ne i malobrojna. Proces veoma laganog pomicanja površinskog rastrošenog dijela stijena u kojem nastaju plastične deformacije (bez sloma materijala!), što rezultira deformacijom padina i kosina, nazivamo puzanje (v. sliku). Odvija se u vezanim, poluvezanim i nevezanim stijenama. Pomicanje stijena veće je u površinskom dijelu i smanjuje se s povećanjem dubine. Proces puzanja teško je uočiti zbog njegove sporosti. Veoma negativno odražava se na građevine, posebice na nasipe, prometnice i potporne građevine koje su temeljene u puzištu. Puzište se efikasno sanira potpornim, pravilno dimenzioniranim konstrukcijama, koji se temelje u nepokrenutu stijensku masu. Do klizanja može doći u različitim okolnostima, a one tipične pokazane su na donjim slikama (iz Herak, 1990). Izgled i elementi tipičnog klizišta daju se na slijedećoj slici (Šestanović, 2001).

9

Površina klizanja može imati različit oblik. To ponajviše ovisi o znčajkama stijena u kojima je došlo do pomicanja masa niz padinu. U heterogenim stijenama površina klizanja uglavnom je nepravilna, a u homogenima može biti geometrijski pravilna, parabolična, kružna i sl.

10

Na formiranje klizišta utječu različiti faktori. Važniji faktori su: - promjene u nagibu padine do kojih dolazi zbog djelovanja egzodinamskih procesa ili nepravilnih graditejjskih zahvata (erozija, ustrmljivanje kosine padine). Ovdje spada i nezaustavljivi prirodni proces povećanja nagiba padina uslijed neotektonskih i recentnih tektonskih pomaka; - promjene opterećenja na padini, uzrokovane promjenom postojećeg rasporeda masa u smislu dodatnih opterećenja ili rasterećenja padine (deluvijalne i aluvijalne nakupine, gradnja nasipa, zasjecanja padine i sl.); - udari i vibracije nastali djelovanjem endodinamskih faktora (potresa), kretanjem teških vozila i miniranjem; - promjene u sadržaju vode u terenu izazvane dugotrajnim oborinama nakon sušnog razdoblja, što rezultira poremećajem prirodnog stanja podzemne vode u padini, odnosno naglim podizanjem njene razine, povećanjem brzine podzemnog tečenja te promjenama hidrauličkog gradijenta; - djelovanje podzemnih voda, u smislu promjena strujnog tlaka vode i njezinog režima (što negativno ulječe na ravnotežu stanja u padini); - promjene u vegetaciji nastale nekontroliranom sječom stabala omogućuju povećano djelovanje egzodinamskih faktora, promjenu režima podzemnih voda i dovode do smanjenja stabilnosti padine;

- trošenje stijena, nastalo zbog utjecaja egzodinamskih faktora, rezultira slabljenjem kohezijskih sila među česticama, što dovodi do smanjenja čvrstoće materijala na smicanje u padini. Prema P.P. Savarenskom, klizišta se prema geološkoj građi padine i obliku klizne plohe mogu podijeliti na:

• asekventna, nastala u istovrsnom materijalu s približno kružnocilindričnim oblikom klizne plohe; • konsekventna, nastala u stijenskim masama različitih fizičko - mehaničkih značajki, ili u istovrsnom materijalu po

slojnim plohama; • insekventna, nastala u stijenskim masama različitih fizičko-mehaničkih značajki, a klizna ploha siječe više slojeva.

11

Površina klizanja može imati različit oblik. To ponajviše ovisi o znčajkama stijena u kojima je došlo do pomicanja masa niz padinu. U heterogenim stijenama površina klizanja uglavnom je nepravilna, a u homogenim može biti geometrijski pravilna, parabolična, kružna i slično (vidi prethodne slike). Prema aktivnosti procesa klizanja, aktivna klizišta se prema K. Sharpu mogu podijeliti kako je prikazano tablicom. Razlikuju se smirena i fosilna neaktivna klizišta. Smirena su ona klizišta kod kojih se ne primjećuje klizanje, ali njihov reljef i građa ukazuju da je na tom mjestu nekad postojao aktivan proces klizanja masa. Fosilna su ona koja su prekrivena mlađim sedimentima. Prema vrsti stijena u kojima se klizišta formiraju razlikujemo: Podjela klizišta prema brzini klizanja (K. Sharp) - klizišta u mehanički oštećenim čvrstim stijenama, - klizišta u poluvezanim ili koherentnim stijenama, - klizišta u nevezanim ili inkoherentnim sedimentima, - klizišta u heterogenim stijenama. Glede zahvaćenosti stijena procesima klizanja razlikujemo: - primarna klizišta, nastala u stijenama koje su do procesa klizanja bile u stabilnom stanju; - sekundarna klizišta, nastala u stijenama koje su već prije bile zahvaćene procesom klizanja. S obzirom na način povećanja tijela klizišta razlikuju se:

- delapsivna ili regresivna klizišta, koja se formiraju na hipsometrijski nižem dijelu padine, a zatim klizanje "raste" prema višim dijelovima;

- detruzivna ili progresivna klizišta, koja nastaju na hipsometrijski višem dijelu padine i prenose se na niže dijelove zbog opterećenja i tlaka kojim djeluju pokrenute mase.

Prema nagibu padine klizišta se mogu formirati u: - veoma blagim padinama, s nagibom manjim od 5°, - blagim padinama, s nagibom od 5° do 15°, - strmim padinama, s nagibom od 15° do 45°, - veoma strmim padinama, s nagibom većim od 45°.

BROJ AKTIVNOST KLIZANJA BRZINA KLIZANJA 1 iznimno sporo < 0.006 mm/god. 2 veoma sporo 0.006 mm/god. - 1.5 mm/god. 3 sporo 1.5 mm/god. - 1.5 mm/mjesec 4 umjereno sporo 1.5 mm/mjesec - 1.5 mm/dan 5 brzo 1.5 mm/dan - 0.3 mm/min. 6 veoma brzo 0.3 mm/min. - 3.0 mm/sek. 7 iznimno brzo > 3.0 mm/sek.

12

Klizišta se uglavnom formiraju u padinama s nagibom izmedu 5° i 30°. Uz već spomenute kriterije, razlikuju još i prema dubini klizne plohe i njihovoj veličini. Prema dubini klizne plohe razlikuju se: - površinska klizišta, s kliznom plohom plićom od 1 m, - plitka klizišta, s kliznom plohom na dubini od 1 m do 5 m, - duboka klizišta, s kliznom plohom na dubini od 5 m do 20 m, - veoma duboka klizišta, s kliznom plohom dubljom od 20 m. Plitka klizišta su najučestalija. Razredba klizišta prema njihovoj veličini dana je slijedećom tablicom.

Tablični prikaz podjele klizišta prema veličini površine i volumena klizne mase

KATEGORIJA KLIZIŠTA POVRŠINA [ m2 ] VOLUMEN [ m3 ]

veoma mala < 100 < 100

mala 100 – 1.000 100 – 5.000

srednje veličine 1.000- 10.000 5.000 – 100.000

velika 10.000-50.000 100.000 – 1.000.000

veoma velika > 50.000 > 1.000.000

Istraživanja klizišta trebaju rezultirati spoznajama o stupnju ugroženosti građevine koja se nalazi na pokrenutoj padini ili na padini koja može biti zahvaćena procesom klizanja te izradom potrebnih inženjerskogeoloških (geotehničkih) podloga za projektiranje sanacije klizišta i zaštite građevina. To je veoma složen zadatak, koji je moguće korektno riješiti samo ako se pouzdano ustanove: uzrok klizanja, dubina i oblik klizne površine, ukupna površina zahvaćena klizanjem, granični uvjeti stanja nivoa podzemne vode u tlu i posmična čvrstoća materijala uzduž klizne plohe i/ili zone posmika (klizanja). U osnovi se za sanaciju klizišta primjenjuju zahvati radi eliminiranja uzroka klizanja te poboljšanja značajki stijenskih masa koje klize i njihove neposredne okolice. Saniranje pokrenute stijenske mase može se obaviti:

- uređenjem površinske odvodnje, - potpornim konstrukcijama, za sprečavanje erozije nožice klizišta uz obale voda tekućica, jezera ili mora, te za

opterećenje nožice klizišta u zasječenim i usječenim dijelovima terena,

13

- povećanjem čvrstoće materijala (metodama injektiranja, toplinski, elektroosmozom i elektrokemijski), - promjenom oblika padine, što je efikasno ako se klizanje događa po plohi približno cilindričnog oblika, i to

opterećenjem nožice klizišta materijalom koji se može dobiti i rasterećenjem gornjeg dijela klizišta, - dreniranjem podzemne vode kopanim drenovima i bušenim cijevnim drenovima, kojima se smanjuje uzgon, porni

tlak i hidrodinamični utjecaj podzemne vode u terenu, - zamjenom materijala (materijal u kliznom tijelu – niže posmične čvrstoće se dijelom ili potpuno zamjenjuje

materijalom (obično nekoherentnim) bolje posmične čvrstoće, - pošumljavanjem terena.

Obično se kombinira više različitih sanacijskih mjera. U Hrvatskoj se klizišta pojavljuju u eruptivnim, sedimentnim, i metamorfnim stijenama različite geološke starosti - od starijeg paleozoika preko mezozoika do kenozoika. Najbolje su proučena u sjeverozapadnoj Hrvatskoj, gdje je na površini od približno 13.000 km2 registrirano i istraženo preko 1000 klizišta i nestabilnih padina, razvrstanih u nekoliko područja. To su Samoborsko gorje, Medvednica, Ivanščica sa Strahinjšćicom, Maceljska gora, Kalnička gora i područje južno od Kupe. Ta su područja tektonikom poremećena i pod snažnim utjecajem neotektonike i recentnih pomaka, što, uz litološku različitost i stupanj trošnosti površinskih dijelova terena uzrokovane egzodinamskim faktorima, pogoduje nastanku klizišta. Prema Magdaleniću (1967), u opisanim područjima klizišta uglavnom nastaju u paleozojskim glinovitim škriljavcima, zatim u verfenskim naslagama donjeg trijasa (u kojima prevladavaju tinjčasti pješčenjaci i siltiti), te u flišnim i flišolikim naslagama krede, tercijarnim glinama i laporima i u kvartarnim taložinama. Klizišta nastala u mlađim stijenama (laporima, glinama, pijescima i pješčenjacima oligocena, miopliocena, pliocena i kvartara) su veća, a uzrokovala su i velike materijalne štete. Velika klizišta nastaju uglavnom aktivnošću čovjeka kod zasijecanja padina pri izgradnji prometnica, zbog poremećene prirodne statičke ravnoteže i poremećene cirkulacije podzemnih voda.

14

Takvih primjera ima na dionici Zagorske magistrale između Tuhelja i Klanjca, u glinovitim naslagama čija podina su mlađi neogenski lapori. Na potezu ceste od približno 4 km nastalo je ukupno 10 klizišta (Nonveiller, 1987), od kojih su važnija: Sveti Križ 1, Sveti Križ II, Klanjec I i Klanjec II. Njihova duljina iznosila je od najmanje 100 m (Sveti Križ II) do najviše 210m (Klanjec 1). Nagib terena iznosio je od 8.5° do 15°, s maksimalnom brzinom pomicanja od 1100 cm godišnje na klizištu Klanjec I. Klizišta su nastala u padinama s visokom razinom podzemne vode, a uzrokovana su promjenom ravnoteže zbog opterećenja visokim cestovnim nasipom. Saniranje je izvedeno kopanim drenom do lapora uz gomji rub ceste i masivnim betonskim zidom koji je temeljen u laporima uz donji rub nasipa. Zahvat u cijelosti nije uspješno izveden jer se klizanje nastavilo. Klizište na željezničkoj pruzi Zagreb-Rijeka kod Zalesine nastalo je u trošnim škriljavcima trijasa s visokom razinom podzemne vode. Pretpostavlja se da do klizanja nije došlo radom čovjeka, nego su obilne i jake oborine erodirale stopu padine nakon iznimno sušnog razdoblja, što je ponovno aktiviralo nekad smireno klizište. Sanacija je obavljena promjenom rasporeda masa, dreniranjem padine i plombiranjem površinskih pukotina. Time je pomicanje s više od 22 mm na dan smanjeno na 0.1 mm na dan. Veliko klizište aktivirano je plitkim zasjekom u labilnoj padini, izgrađenoj od zaglinjenih kvartarnih taložina na laporima eocena, prilikom izgradnje željezničke pruge na dionici Lupoglav-Oštarije u Istri. Nagib padine iznosio je priblizno 16°, a masa je pokrenuta u duljini od približno 200 m. Sanacija je uspješno izvcdena djelomičnim izmještanjem trase, uklanjanjem pokrenutih taložina i reguliranom odvodnjom oborina. U širem području Zagreba poznata su klizišta Jelenovac i Prekrižje u pleistocenskim heterogenim glinama, s proslojcima pijeska i šljunka. Klizište Jelenovac nastalo je erozijom stope padine u koritu potoka. Padina se prirodno stabilizirala promjenom oblika nastalog pomicanjem terena. Na Prekrižju je do klizanja došlo zbog opterećenja gornjeg dijela padine nasipom, a uspješna sanacija je izvedena kopanim drenažnim usjecima iz kojih istječeod 40 do 170 l/min vode. U čvrstim stijenama poznato je klizište nastalo izvedbom dubokog zasjeka za plato koksare u Bakru (Nonveiller, 1987). Zasjek je uspješno saniran ublažavanjem projektirane kosine i izgradnjom zida s prednapregnutim zategama uz stopu kosine. 4.1.6.6. Odronjavanje U čvrstim stijenama na strmim padinama dolazi do procesa odronjavanja, u slučajevima kad su diskontinuiteti u stijeni blaže nagnuti od nagiba padine. U graditeljskoj praksi je ponekad potrebno sanirati mjesta potencijalnih odrona prije izgradnje, tako da se labilni dijelovi stijena uklone priručnim alatom ili miniranjem s malom količinom eksploziva. Ako su već izvedeni objekti ugroženi procesom odronjavanja (npr. prometnice), labilni dijelovi stijena učvršćuju se sidrenjem, potpornim zidovima, injektiranjem pod niskim tlakom i slično.

15

4.1.6.7. Osipanje Na strmim ogoljenim padinama aktivan je proces osipanja rastrošenog materijala, koji se nagomilava na morfološki pogodnim padinama u obliku sipara ili točila. Budući da je duljina kotrljanja krupnijih fragmenata veća, u nožici sipara nalaze se blokovi i veći komadi stijenske mase, a pri vrhu manji fragmenti. Siparišni materijal je veoma rastresit i slabo konsolidiran, zbog čega mu je nosivost malena, a uz to je i nestabilan. Na siparu se izbjegava graditi, a ako se gradnja ne može izbjeći, onda se nakon provedbe odgovarajućih istraživanja najprije pristupa sanaciji. Proces osipanja najučestaliji je u strmim terenima izgrađenim od karbonatnih stijena, ali sipari se nalaze i u terenima izgrađenim od serpentinita, škriljavaca i u stijenama vulkanogeno-sedimentnog kompleksa, a rijeđe u terenima koji su izgrađeni od eruptivnih stijena.

4.1.6.8. Sufozija Sufozija je proces koji se odvija u koherentnim i inkoherentnim stijenama, a rezultira ispiranjem sitnih čestica radom tekućih podzemnih voda u terenu. To je spor, ali u prirodi veoma zastupljen proces. Uvjeti za razvijanje procesa sufozije slabiji su u koherentnim (poluvezanim) stijenama, jer voda ponajprije treba razbiti kohezijske sile koje djeluju među česticama da bi ih mogla odnositi. Budući da u inkoherentnim (nevezanim) sedimentima nema kohezijskih sila, uvjeti za nastanak i odvijanje procesa sufozije su povoljniji. Ispiranjem sitnih čestica nastaje prirodno slijeganje dijela terena (često i urušavanje), koje se povećava u slučaju opterećenja izgradnjom. Teren zahvaćen sufozijom najefikasnije se sanira injektiranjem nastalih šupljina.

16

4.1.6.9. Likvefakcija Likvefakcija je proces koji nastaje u nekoherentnim (nevezanim) sedimentima zasićenim vodom. Manifestira se potpunim gubitkom čvrstoće zbog naglog porasta pornih tlakova (pod utjecajem dinamičke pobude) i njihovim prijelazom u tekuće stanje. Nagli porast pornih tlakova podzemne vode uzrokuje fizičko razdvajanje čestica nekoherentnih tala, pri čemu se izgubi međuzrnski kontakt i trenje između zrna, a posmična čvrstoća teži nuli. Pri tome se teren deformira, a građevine se naginju i ruše. Taj proces može nastati kao posljedica potresa, ali i vibracija izazvanih miniranjem i kretanjem teških vozila. Likvefakcija je najučestalija u vodom zasićenim, sitnim - ujednačeno graduiranim pijescima, ali u određenim uvjetima može nastati u polukoherentnim (poluvezanim) stijenama. Sanacija terena koji su podložni likvefakciji odvija se uspješno sniženjem razine podzemnih voda, povećanjem stupnja zbijenosti naslaga i promjenom granulometrijskog sastava. 4.2. Endodinamika Procesi koji se odvijaju u nutrini Zemlje uglavnom nastaju pod utjecajem visokog tlaka i temperature, a rezultiraju magmatskom aktivnošću i pokretima litosfere. Pojave koje nastaju zbog djelovanja endodinamskih sila odražavaju se naročito u područjima gdje se njihova aktivnost i danas neposredno izražava. Složeni endodinamski procesi djeluju na litosferu od vremena postanka Zemlje. Oni su u geološkoj prošlosti rezultirali izdizanjima i spuštanjima dijelova litosfere, tvoreći pogodne prostore za sedimentaciju, kako u moru, tako i na kopnu te postankom mnogih boranih gorskih lanaca različite starosti i širenjem oceanske kore. Sve te pojave, koje su bitno mijenjale izgled Zemljine površine, praćene su magmatizmom, metamorfizmom i potresima. Valja napomenuti da se izdizanja, spuštanja, horizontalna pomicanja te udaljavanja kontinenata - jedne strane, i približavanja - odnosno sudaranja s druge, odvijaju i danas, uz popratne pojave jednake onima u geološkoj prošlosti. Takvi (recentni) pokreti predmet su proučavanja neotektonike. U nastavku će biti prvo obrađeni pokreti koji su rezultirali postankom boranih gorskih lanaca, a potom pojave koje prate takve pokrete (vulkanizam i seizmička aktivnost). O metamorfizmu je ranije pisano te se taj dio neće ponavljati. 4.2.1. Tektogeneza litosfere U sklopu pokreta u litosferi izazvanih endodinamskim silama, važnu ulogu imaju orogenetski pokreti ili orogeneze. Tom odrednicom označujemo veoma jake pokrete koji uzrokuju bitne promjene postojećih međusobnih odnosa stijena u dijelu litosfere. Karakterizira ih boranje, rasjedanje i navlačenje stijenskih kompleksa, a praćeni su magmatskom aktivnošću i metamorfizmom, uz oslobađanje seizmične energije. Relativno su brzi, prostorno ograničeni. Rezultiraju izdizanjem velikih boranih gorskih lanaca i nastankom depresija. Produkte orogebneza nazivamo orogenima. Izdignuta područja izgrađuju eruptivne, sedimentne i metamorfne stijene s različitim međusobnim odnosima. U njima se nastavlja tektonska aktivnost, vulkanizam, metamorfizam i seizmizam, ali slabijim intenzitetom nego u vrijeme izdizanja. Za razliku od orogena, stare stabilne kontinentalne mase koje nemaju izrazitijih tektonskih, eruptivnih, metamorfnih iseizmičnih aktivnosti, nazivamo

17

kratonima, koji obuhvaćaju štitove i platforme. Štitovi su nesimetrična blago uzvišena velika stabilna područja izgrađena od najstarijih stijena koje su bile izložene jakom boranju i metamorfizmu. Ta su područja bez fanerozijskih sedimenata. Platforme su pretežito horizontalna velika područja, također izgrađena od jako boranih i metamorfoziranih starih stijena koje su prekrivene rnlađim, veoma slabo poremećenim sedimentima. Epirogenetskim pokretima nazivamo pokrete u kratonima, koji su dugotrajni i pretežito vertikalni - bez izrazitijih promjena u prostornim odnosima među stijenama. O okolnostima koje rezultiraju orogenetskim pokretima i prostorima u kojima oni nastaju postoje dvije koncepcije. One su zasnovane na različitom tumačenju položaja kontinenata od vremena nastanka Zemljine kamene kore do danas. Fiksistička koncepcija polazi od nepromjenjivosti položaja kontinenata, uz koje iz geosinklinalnih prostora nastaju i prirastaju novi mladi borani gorski lanci. Geosinklinale su velika utonula izduljena i kontinuirana labilna područja u kojima se odvija dugotrajna sedimentacija materijala različitog sastava i podrijetla, a nalaze se između relativno stabilnih kontinentalnih masa ili uz njihov rub. Taloženje se odvija na različitim dubinama, tako da u geosinklinalama postoje dubokomorski i plitkomorski sedimenti koji mogu imati veliku debljinu zbog spuštanja njezina dna. Geosinklinale u širem smislu možemo razlikovati kao:

• ortogeosinklinale - kojima odgovara navedena definicija geosinklinale i • parageosinklinale - utonule prostore unutar starih kopnenih masa (kratona) ispunjene sedimentima koji su slabo

poremećeni ili uopće nisu poremećeni, jer se u takvu području orogeneza, u pravom smislu tog pojma, nije niti mogla ostvariti. Stoga se taj pojam u novije vrijeme izbjegava.

Proces nastanka boranih gorskih lanaca iz geosinsklinala, prema fiksističkoj koncepciji, generalno gledajući odvija se u tri faze: - Prvu fazu karakterizira nastanak i razvitak geosinklinale s nagomilavanjem velike količine pretežito glinovitih i glinovito - pješčenjačkih sedimenata koji uzrokuju spuštanje njezina dna. Magmatska aktivnost se odvija u dubljim zonama. U središnjem dijelu najčešće se formira uzdignuće, tzv. središnji masiv. - Drugu fazu karakterizira izdizanje otočnih lukova (kordiljera ili geoantiklinala) pod utjecajem kompresijskih pokreta. Između otočnih lukova formiraju se unutarnja korita, a prema kopnenim masama rubna. Geosinklinalno korito nastavlja se ispunjavati trošenjem kordiljera. U unutarnjim koritima nastaje taloženje klastičnog materijala. Uz sudjelovanje mutnih struja u ovoj fazi nastaju karakteristični flišni sedimenti u kojima se izmjenjuju krupnozrnaste i sitnozrnaste stijene (pretežito pješčenjaci i lapori, odnosno glinovite stijene, a lokalno i breče, konglomerati, brečokonglomerati i detritični vapnenci). Sedimenti su podvrgnuti početnom boranju koje je praćeno izljevima lave i intruzijama magme, što čini osnovu nastanka nove kontinentalne kore.

18

- Treća faza rezultira izdizanjima, koja najprije nastaju u središnjem dijelu geosinklinale i šire se prema njezinim krajevima. Nastaje kopneno područje s manjim izoliranim bazenima, a obodni dijelovi su i dalje pod morem. Razaranjem mladih boranih i nedovoljno konsolidiranih gorskih lanaca nastaje ishodišni materijal za postanak novih sedimenata. Zbog veoma jakog boranja, navlačenja i lomljenja naslaga izražen je magmatizam u obliku izljeva, erupcija i intruzija, a zastupljen je i regionalni metamorfizam. Konačno, na čitavom području geosinklinale izdignuti su i formirani veliki mladi borani gorski lanci i udubljenja na rubovima i u međugorskim područjima. U udubljenjima se nastavlja sedimentacija. Među sedimentima koji nastaju u završnoj fazi orogenetskih pokreta, kao posljedica razaranja mladog gorja, važan je sediment nazvan molasa, izgrađen od fragmenata različite veličine bez vidljivijeg sortiranja i slojevitosti. Prilikom navlačenja može doći do odronjavanja i urušavanja većih blokova (nazvanih olistoliti) s čela navlake i njihova ulaganja u nove nekonsolidirane klastične sedimente. Takvi sedimenti s fragmentima različite veličine, nakupljenima bez vidljivog reda - unutar kojih postoje i olistoliti, nazivaju se vildfliš. Tijekom orogenetskih pokreta u ortogeosinklinali se odvija izrazito jaka magmatska aktivnost. U početku je to inicijalni magmatizam, zastupljen pretežito peridotitima, gabrom i dijabazima, odnosno ofiolitima ili zelenim stijenama, nakon kojega slijedi sinorogenetski magmatizam, pretežito s granitima. Nakon sinorogenetskog slijedi supsekventni magmatizam kojega su produkt andeziti s dacitima i riolitima uz granitske intruzije. Završna magmatska aktivnost u sklopu orogeneze u ortogesinklinali naziva se finalnim magmatizmom, koji rezultira bazičnim eruptivnim stijenama među kojima prevladavaju bazalti i stijene alkalijske grupe s feldspatoidima. S obzirom na činjenicu da se danas ortogeosinklinale iz geološke prošlosti nalaze u formi orogena, veoma je teško utvrditi točnu periodičnost eruptivne aktivnosti. Prema fiksističkoj koncepciji na prikazani su način nastali naši Dinaridi te Alpe i Karpatobalkanidi. Najizrazitiji predstavnici fiksističke koncepcije koji su istraživali na području Hrvatske i susjednih država bili su austrijski geolog L. Kober i francuski J. Aubouin. Prema L. Koberu, geosinklinalno područje prelazi u orogen zbog tlakova koje izazivaju nataloženi sedimenti i kontinentalne rubne mase. Kad labilno dno geosinklinale dođe u fazu u kojoj ne može izdržati teret sedimenata, bočne tlakove i visoku temperaturu u dubljim dijelovima, ono se lomi, centralni dio se izdiže, a bočni dijelovi se boraju i navlače na kontinentalne obodne mase. Tako nastaje dvostruki orogen koji se sastoji od: - internida, središnjeg dijela koji najčešće čini stariji, ranije konsolidirani teren, a zajednički je za oba krila orogena, - centralida, koji su simetrični u odnosu na internide, nalaze se u njegovim krilima, a izgrađuju ih plitkomorski sedimenti, - metamorfida, koji slijede nakon centralida, a odlikuju se izrazito metamorfoziranim stijenama, - eksternida, koji slijede nakon metamorfida, a karakteriziraju ih flišne naslage, - predgorja, izgrađenog od prije konsolidiranih stijena.

19

J. Aubouin je proučavajući Dinaride razvio shemu pojavljivanja geosinklinale u parovima. S obzirom na sastav stijenskih kompleksa i strukture utvrdio je i simetriju u njihovu pojavljivanju. Prema njegovu shvaćanju, u geosinklinalnom prostoru kao cjelini postoje: - središnji masiv koji je nastao u fazi razvoja geosinklinale i simetrično dijeli geosinklinalu na parove. To je prvi izdignuti

gorski lanac, intenzivno boran i razlomljen, ali sa slabije izraženim metamorfizmom. Erozijom tog masiva nastaje materijal kojim se ispunjava geosinklinala.

- eugeosinklinale kojima je u fazi nastanka i razvoja svojstven tzv. inicijalni magmatizam s ofiolitima ili bazičnim i ultrabazičnim stijenama (peridotiti, gabri, dijabazi i druge bazične eruptivne stijene). Ta se područja nalaze u središnjim dijelovima geosinklinale, s jedne i druge strane središnjeg masiva. Nakon što se ispune sedimentima, dolazi do boranja praćenog magmatizmom kiselog sastava (graniti i njima slične stijene) i izdizanja velikih gorskih lanaca.

20

- pragovi - uzdignuća u geosinklinali sa specifičnom sedimentacijom neritskih naslaga, a odvajaju eugeosinklinalne prostore od miogeosinklinalnih.

- miogeosinklinale - bez inicijalnog magmatizma, sa sedimentima specifičnog sastava, građe i velike debljine. One se nalaze u rubnim dijelovima geosinklinale, uz rubove kontinentalnih masa. Iz miogeosinklinale izdizanjem nastaju borani gorski lanci s naslagama debelim i više od 10 km. Prema Aubouinovu tumačenju Unutarnji Dinaridi (Supradinarik, prerna Heraku, 1986, 1991. i 1995) nastali su iz eugeosinklinalnog prostora, čemu je dokaz postojanje ofiolita, a vanjski Dinaridi (Adrijatik, Epiadrijatik i Dinarik, prema Heraku, 1986, 1991. i 1995), s velikom debljinom sedimenata i bez ofiolita, nastali su iz miogeosinklinale.

Istraživanja orogena rezultirala su spoznajama o njihovoj različitosti, na osnovi čega je zaključeno da iz ortogeosinklinala nisu nastali gorski lanci jednakih značajki. S tim se u svezi razlikuju se:

• alpinotipna orogeneza, s prevladavajućim velikim navlakama i umjerenim magmatizmom, • andski tip orogeneze, s prevladavajućim boranjem blokova uz izrazito lomljenje i rasjedanje te veoma intenzivnim

magmatizmom,

• jurski tip boranja (nazvan po planini Juri), kod kojeg su krovinske naslage otkinute od podloge, te se boraju i lome neovisno o poremećajima podine,

• germanotipno (saksonsko) boranje, s poremećajima koji se odvijaju unutar starih stabiliziranih masa, a prati ih pojava dijapirizma

Mobilistička koncepcija ima osnovu u mijenjanju položaja dijelova litosfere tijekom razvoja Zemlje. Njezin se početak vezuje uz istraživanja A. Wegenera koji je 1912. godine nakon provedene analize procesa nastanka kontinenata i oceana zaključio da se kontinenti pomiču, čime je dano logično tumačenje sličnosti obrisa nekih kontinenata. Mobilistička koncepcija obuhvaća u biti sve one stavove kojima je osnova u kretanju ploča litosfere po plastičnom sloju astenosfere. Uzroci kretanja pripisuju se u najvećoj mjeri konvekcijskom (toplinskom) strujanju koje je u neposrednoj vezi s kretanjem magme, ali i gravitacijskim silama. Kretanja u litosferi objašnjavaju se i privlačnim silama Sunca, Mjeseca i drugih svemirskih tijela. Ona izazivaju kretanja magme, što rezultira velikim valovitim izvijanjem, oscilacijama i lomovima u Zemljinoj kori, te kretanju njezinih odvojenih dijelova.Na osnovama mobilističke koncepcije razvijena je sredinom 60-ih godina ovog stoljeća koncepcija nove globalne tektonike, odnosno tektonika ploča. Prema njoj je litosfera sastavljena od šest velikih i većeg broja manjih ploča koje leže i pomiču se po astenosferi (v. slike). Kako je o tektonici ploča već bilo detaljno razmatrano u ranijim poglavljima, ovdje se više time nećemo baviti, osi u elementarnom opsegu.

21

Litosferske ploče su elastične, ali ujedno i dovoljno krute da mogu zadržati svoj oblik. Pokreti u astenosferi rezultiraju pomicanjem ploča duž granica koje mogu biti divergentne (konstruktivne ili akrecijske), konvergentne (destrukcijske ili konzumacijske) i transformne (neutralne ili konzervativne). U slučaju divergentnih granica ploče se udaljavaju, a mjesta udaljavanja popunjavaju se novom oceanskom korom bazaltnog sastava. Divergentne granice još se nazivaju i zonama širenja ("spreading"), a markirane su hrptovima i uzvišenjima na dnu oecana. Za te zone karakteristični su potresi plitkih žarišta. Konvergentne granice su mjesta na kojima se ploče približavaju, a nazivaju se još i zonama subdukcije. Razlikuju se duboke ili B-subdukcije (nazvane po seizmologu Benioffu) i plitke, kontinentalne (krustalne) ili A-subdukcije (nazvane po Ampfereru, odnosno Amstutzu).

22

Glavne ploče litosfere (po Bullardu - strelice označavaju smjer kretanja ploča): 1 – glavne zone subdukcije, 2 – oceanski hrptovi

Raspored glavnih oceanskih prostora između pasivnih i aktivnih rubova kontinenata (iz Wyllieja): 1 – kontinentalne platforme, 2 – aktivne planine, 3 – oceanski hrptovi s transformnim rasjedima i središnjim rovom, 4 – oceanski jarci (zone subdukcije)

Granice litosferske ploče (prema: Besier, 1975. – dopunjeno) Transformni rasjedi (po Tuzo Wilsonu). Dvostruke crte označavaju oceanski hrbat, a puna crta otočni luk – šest mogućnosti desnog kretanja.

23

B-subdukcije nastaju najčešće uz rubove kontinenata, a morfološki su markirane dubokim brazdama i u određenim slučajevima otočnim lukovima. U tim se područjima oceanska kora podvlači pod kontinentalnu, što je praćeno izraženim vulkanizmom andezitskog sastava i potresima plitkog, srednje dubokog i dukobog žarišta. Nagib ploče koja tone može biti različit (obično od 30° do 90°), a moguće ga je odrediti praćenjem žarista potresa.

Modeli subdukcije. Gore čileanski, dolje Marijanski (po Uyedi): RM – rubno more, OL – otočni luk, K – kontinentalna kora, O – oceanska kora

Mogući model obdukcije i s njome u svezi položaj ofiolita (iz Dewey & Bird, 1971)

Prilikom subdukcije događa se da dijelovi (ili komadići) oceanske kore (koja se redovito, zbog veće gustoće, subducira - podvlači pod kontinentalnu) budu otrgnuti od podloge i navučeni na kontinentalnu koru. Ta se pojava naziva obdukcijom. Njome se objašnjava razlog postojanja ofiolita na kontinentu. S tektonikom ploča povezan je i specifični klastični sedimentni kompleks nazvan melanž (fr. melange). To je dijelom kaotičan sediment s fragmentima različitog podrijetla i veličine, od pelita do olistolita. Razlikuje se tektonski melanž (nastao pretežito u zoni subdukcije), ofiolitni melanž (u kojem prevladavaju fragmenti ofiolitnih stijena) i olistostromni melanž (nastao podmorskim gravitacijskim klizanjem). A-subdukcije odvijaju se u kontinentalnoj kori, a plitke su zbog njezine krutosti koja ne dopušta veće podvlačenje. Pri približavanju i sudaranju dviju kontinentalnih ploča dolazi do odvajanja i smicanja gornjih dijelova kontinentalne kore kojima je najčešće zahvaćen sedimentni pokrov. Odvojeni dijelovi potiskivani su i formiraju izoklinalne i polegnute bore. Zbog jakog trenja u dubljim dijelovima kontinentalne kore ovaj proces nije stalan. On se povremeno (nakon svladavanja trenja)

24

ponavlja, što može rezultirati nastankom sustava navlaka. A-subdukcije mogu biti manifestirane i vulkanizmom kiselog sastava, te pojavom potresa plitkih i srednje dubokih žarišta. Ako se ploče horizontalno pomiču (klize) jedna uz drugu, onda ne dolazi do nastanka nove kore ni do uništavanja postojeće. Te su granice markirane dubokim rasjedima s horizontalnim kretanjem. Pri tome pomak po pružanju moze naglo prestati na obje strane ili promijeniti oblik i smjer kretanja. To su transformni rasjedi (v. slike ). Većina njih nalazi se u oceanskim bazenima, a žarista njihovih potresa su plitka. Tijekom istraživanja oceanskih prostora uočena su morfološki različito građena područja spojeva kontinenata i oceana, pa su izdvojena dva osnovna tipa: atlantski ili pasivni kontinentalni rub i pacifički ili aktivni kontinentalni rub. Na slici prikazan je karakterističan atlantski tip na istočnoj obali Sjeverne i Južne Amerike. Uočljiva je blaga obala koja se nastavlja dijelom pod morem, nakon kojega slijedi strmo poniranje, a potom ublaženo spuštanje prema batijalnoj ili abisalnoj zaravni. Na spoju zapadne obale Pacifika i uglavnom vanjskog otočnog niza uz istočnu obalu Azije i Australoazije morfologija je posve drukčija (pacifički tip spoja kontinenata i oceana). Vidljivo je rubno more kojega s jedne strane omeđuje kontinent, a s druge otočni luk s jako strmim nagibom prema oceanskoj brazdi dubokoj i više od 10 km. Iz oceanske brazde se, također strmo, izdiže u oceanski prostor dio kore do dubine u kojoj formira abisalnu zaravan. Interpretacija nastajanja ovako različitih "spojeva kontinenata i oceana" bazena omogućena je upravo primjenom teorije o pomicanju ploča. Naime, spoj Pacifičkog oceana s okolnim kontinentima ujedno predstavlja (uglavnom) i subducijsku granicu pacifičke ploče, dok obale Atlanskog oceana predstavljaju samo granicu između kontinentalne i oceanske kore (na istoj ploči), pri čemu se granica između ploča nalazi u sredini Atlantika (srednjoatlanski hrbat, akrecijska, odnosno divergentna granica). Proces orogeneze se, prema tektonici ploča, događa u zoni kolizije dviju ploča, od kojih barem jedna nosi na sebi kontinentalnu koru. Razlikuju se dva osnovna tipa orogeneze: kordiljerski i kolizijski.

25

Kordiljerski tip orogeneze događa se iznad dijela oceanske ploče koja se subducira (podvlači) pod otočni luk (primjerice, područje Japana i Filipina) ili pod kontinent (primjerice Ande). Osnovne značajke ovog tipa orogeneze su:

- gravitacijsko klizanje prethodi navlačenju, - postoji paralelizam kod navlačenja (prema kontinentu i prema oceanskom prostoru), - korijen navlačenja je bazičan, - postoji paralelizam u pojavljivanju fliša i metamorfnih zona, prema kontinentu i prema oceanskom prostoru, pri čemu se matemorfne zone međusobno razlikuju, - vulkanizam je iznad zone subdukcije zastupljen andezitima a u oceanu teolitskim bazalitima, - ofioliti su alohtoni.

Kolizijski tip orogeneze nastaje kod duljeg trajanja subdukcije. U tom je slučaju izražena jaka konsumacija oceanskog dijela ploče pa dolazi do sudaranja dvaju kontinenata, primjerice, Himalaje, ili kontinenta i otočnog luka. Opisani tip orogeneze razlikuje se od kordiljerskog jer: - rezultira jednosmjernim navlakama, - gravitacijsko klizanje slijedi nakon navlačenja, - korijen navlačenja je kiseo, - flišne i metamorfne zone nalaze se samo na jednoj strani (nema paralelizma), - ofioliti potječu iz brazde Postoje također i mišljenja o mogućim kombinacijama navedenih tipova orogeneze, kao i o promjenama smjera subdukcije. Dakle, teorijom tektonike ploča objašnjava se ukupna tektogeneza litosfere, ali i popratne pojave kao što su magmatizam, matemorfizam i seizmizam.Pristaše navedene koncepcije nalaze dokaze za svoje pretpostavke, ali naglašavaju mogućnost varijacija i potrebu da se svaka pojava posebno ispita radi što točnije rekonstrukcije razvitka litosfere i procesa i pojava koje se u njoj događaju.

26

Opći prikaz geološke građe Hrvatske

Područje Hrvatske grade dijelovi slijedećih morfotektonskih jedi-nica: Jadransko-jonske zavale (Jonika), Adrijatika, Epiadrijatika, Dinarika, Supradinarika i Tisije. One se razlikuju geološkom građom, morfološkim izgledom i tektonskim značajkama, a njihov prikaz u daljem tekstu temeljen je na radovima Heraka (1984, 1986, 1991, 1993. i 1995). Jadransko-jonska zavala (Jonik - J) nalazi se pod morem, što otežava interpretaciju odnosa. Ipak, temeljem proučene građe otoka i priobalja te postignutih rezultata geofizičkih istraživanja i dubinskog bušenja, utvrđena je dezintegrirana strukturna osnova s krovinom obilježenom ljuskama i navlakama. Dezintegracija strukturne osnove omogućila je nastanak više depresija bazenskog tipa (Venecijanski, Padski, Abručki, Dugootočki i Jadransko -Jonski). Navedeni bazeni su ispunjeni neogenskim i kvartarnim sedimentima, uz iznimku Dugootočkog (koji je u cijelosti na području Hrvatske), u kojemu ima i naslaga oligocena. Koncem neogena dolazi do povezivanja bazena, a neotektonskim pokretima, kako vertikalnim tako i horizontalnim, u toj se geotektonskoj jedinici nastavlja dezintegriranje po brojnim rasjedima i dijapirsko izdizanje. U otočnom i priobalnom dijelu zastupljeni su mezozojski i paleogenski karbonati i paleogenski fliš. Zbog složenosti građe i odnosa s drugim strukturnim jedinicama, Dinaridi su bili predmetom proučavanja mnogih znanstvenika, koji su različito tumačili njihov nastanak. Dinaridi u užem smislu, prema starijim razredbama, odvajani su kao Vanjski i Unutarnji. Sintezom rezultata ranijih istraživanja i novih pogleda na tektoniku Dinarida, Herak (1984, 1986, 1987, 1991., 1993. i 1995.) je u Vanjskim Dinaridima izdvojio više geotektonskih cjelina (Adrijatik, Epiadrijatik i Dinarik), a Unutarnje Dinaride je preimenovao u Supradinarik.

27

Adrijatik (A) ima značajke karbonatne platforme, a zauzima dio jadranskog prostora i obale s otocima. U građi prevladavaju plitkovodni mezozojski i paleogenski karbonati (vapnenci i dolomiti) i klastiti (fliš i prominske naslage). Promjene u starosti fliša i neki izolirani tragovi sedimenata dubljeg mora upućuju na mogućnost negdašnje povezano-sti Adrijatika sa susjednim morskim prostorom (međuplatformskim pelagičkim pojasom) koji je vjerojatno imao isto pružanje. Smatra se da dio Adrijatika seže i u područje ispod Dinarika, jer se samo tako mogu logično objasniti neke pojave u Dinariku kao što je tektonsko okno kod Bunića u Lici (vidljiv paleogen), fliš ispod dinarskih navlaka i pojave andezita u Fužinskom Benkovcu i na području Senjske Drage.

Epiadrijatik (E) ima značajke međuplatformske brazde, a predstavlja kontinuirani pojas koji se ispod Dinarskih navlaka proteže u obalnom području od Budve u Crnoj Gori do Tolmina u Sloveniji. Dokazi za tvrdnju o kontinuitetu Epiadrijatika u kojem prevladavaju facijesi dubljeg mora i fliš, nalaze se u izoliranim tektonskim oknima odnosno prodorima nepravilne rasprostranjenosti te geotektonske cjeline u čitavom području Dinarika. Slijedom tih pojava zaključeno je da su naslage Epiadrijatika subducirane pod Dinarik, i to u smjeru od jugoistoka prema sjeverozapadu. Dinarik (D1) ima značajke karbonatne platforme, smještene između mobilnih pojasa Epiadrijatika i Supradinarika. Sedimenti su predstavljeni pretežito plitkomorskim karbonatima. Sjeveroistočna granica sa Supradinarikom obilježena je transgresivnim naslagama fliša, dok je jugozapadna, prema Adrijatiku, dosta nejasna zbog istovrsnih naslaga koje ih izgrađuju. Ipak, i ona je određena temeljem pojava poput stratigrafskih praznina, breča, boksita i kaotičnih jelar naslaga u Dinariku, koje odgovaraju promina naslagama Adrijatika. S obzirom na položaj između dva mobilna pojasa, strukture u Dinariku su veoma složene, pa je Herak (1991. i 1995) u tom području odvojio tri specifična područja: visokokrško navlačno područje s tektonskim oknima Adrijatika i Epiadrijatika (D2), područje navlačnih odnosa u samom Dinariku (D3) i područje unutarnjih alohtonih jedinica s rubnim navlačnim elementima Supradinarika (D4).

28

Supradinarik (S1) ima značajke mobilnog prostora, a kako strukturno "leži" na sjeveroistočnom dijelu Dinarika, tako mu je i ime s tim u svezi. Ta morfotektonska cjelina u Hrvatskoj gradi područje Banovine, Samoborsko gorje, Medvednicu, Ivanščicu i Kalnik te dalje prema istoku do Bilogore. Supradinarik izgrađuju dva strukturno različita kompleksa: prvi čini platformska osnova ("temeljno gorje"), sastavljena od starijih karbonatnih, klastičnih i kristalinskih stijena, a drugi mlađe naslage mobilnog bazenskog prostora nastalog na dezintegriranoj platformskoj osnovi, zastupljene ultrabazičnim stijenama i popratnim ofiolitima (magmatsko - sedimentnim stijenama) na kojima su taloženi pelagični i flišni sedimenti. S obzirom na kasnije tektogenetske procese izazvane alpskom orogenezom, oba su kompleksa jako poremećena s brojnim navlačnim i ljuskavim strukturama. Takvo stanje otežava interpretaciju odnosa unutar samog Supradinarika, ali i glede njegova odnosa prema Dinariku, na koji je dijelom navučen. Zbog toga je Herak (1991. i 1995) izdvojio u Supradinariku (S1), kojega pretežito izgrađuju mezozojske magmatsko - sedimentne stijene na starijoj platformskoj osnovi i kredno - tercijarni transgresivni fliš, njegove pokrovne naslage (S2), zastupljene navučenim zelenim škriljavcima i navlačcima pretežito dolomitnih trijaskih stijena s nešto paleozojskih klastita. Prema prikazanim odnosima u Dinaridima, slijedi da je Adrijatik dijelom subduciran pod Epiadrijatik, Epiadrijatik gotovo u cijelosti pod Dinarik, a Dinarik pod Supradinarik, što upućuje na zaključak da je smjer subdukcije (podvlačenja) bio prema sjeveru, odnosno sjeveroistoku.

Tisija (T), ima značajke mobilnog prostora s osnovom ("temeljnim gorjem") izgrađenim od starih kristalinskih stijena, koje su tijekom mezozoika i tercijara dezintegrirane. Geološkim kartiranjem na površini, dubokim bušotinama i geofizičkim ispitivanjima utvrđene su horstovske strukture osnovnog gorja izgrađene pretežito od škriljavaca visokog stupnja metamorfizma.

Dezintegracijama osnove formirani su labilni prostori u kojima se tijekom brojnih transgresija i regresija nakupila debela serija mezozojskih i tercijarnih sedimenata. Ipak, najveće su količine istaložene tijekom neogena, kad je to područje bilo dio Paratethysa, a kasnije (dezintegracijom Paratethysa) dio Panonskog bazena. U doba neogena u tom su prostoru dijelom nepotopljena starija (predtercijarna) kopna u okviru hrvatskog dijela Tisije bili Moslavačka gora, Psunj, Papuk i Krndija.

29

Radi dobivanja informativnog uvida, profilima prikazanima na prethodnim slikama, predo-čeni su geološki odnosi i građa nekih dijelova naše zemlje (prema rezultatima novijih istraživanja).

Intenzitet recentnih tektonskih pomaka (danas!), neka ilustrira slijedećih nekoliko prikaza rezultata mjerenja aktualnih pomaka tektonskih ploča.

Lijevo: Pomaci Afrike po izvješću za Evropu. Iznosi ukazuju na udaljavanje Euroazijske od Sjeverno-Američke ploče te Afričke i Južno-Američke ploče. Desno: Rotacija Jadranske mikroploče na osnovu GPS mjerenja. Brojke pokazuju brzinu rotacije u mm/godinu, oko pola rotacije.

30

Lijevo: Brzina konvergencije Afrike prema Evropi (mm/god). Model NUVEL1A je u osnovi baziran na analizi magnetskih anomalija. GPS-model (geodetska mjerenja) baziran je na veličini pomaka tijekom 10-godišnjih mjerenja. Desno: Rezultati analize stabilnosti Evrope. Crveni kvadratići pokazuju geodetske lokacije koje su stabilne u Euroazijskoj ploči.

31

4.2.2. Magmatizam Magma iz nutrine Zemlje prodire prema površini kroz različite pukotine i kanale, nakon što popusti visoki tlak pod kojim se primarno nalazi. Taj proces je posljedica manje gustoće magme od stijena litosfere (što dovodi do magmatskog uzgona) i postojanja plinova i para i visoke temperature kojom magma tali stijene i širi postojeće pukotine. Tijekom prodiranja prema površini magma se postupno hladi i postaje viskozna, ujedno i manje pokretna. U slučaju da ona kristalizira u litosferi, nastaju različite eruptivne intruzivnc stijene. Pojavu zaostajanja i kristalizacije magme u nutrini litosfere nazivamo plutonizam. S obzirom na visoku temperaturu magme (600°C - 1200°C) ona se može hladiti tisućama godina. Kroz to vrijeme može biti izvorom povremenih vulkanskih erupcija, izljeva i drugih oblika vulkanske aktivnosti na površini litosfere.Sve manifestacije do kojih dolazi izlaskom magme na površinu nazivaju se zajedničkim imenom vulkanizam, a silikatna taljevina koja izbije na površinu naziva se lava. Vulkan je završetak duboke pukotine cjevastog oblika kroz koju magma izbija na površinu litosfere. Na tom završetku obično se formira stožast oblik nastao od lave, pepela i drugog eruptivnog materijala. Ljevkasto udubljenje formirano na vrhu stožaste uzvisine naziva se kraterom. Pri erupcijama vulkanski stožac mogu probiti sekundarne mase lave koje formiraju bočne izljeve i manje, tzv. parazitske stošce. Način rada i oblik vulkana ovisi o količini i sastavu plinova i o pokretljivosti magme. Ako u sastavu plinova prevladava vodena para (što je česta značajka kiselih viskoznih lava), njezinim naglim oslobađanjem dolazi do eksplozivne erupcije i nastaju vulkanski stošci (primjerice, Vezuv, Etna japanski i meksički vulkani). Međutim ako je vodena para u podređenom odnosu (što je čest slucaj kod bazičnih fluidnih lava), dolazi do mirnog izlijevanja kroz pukotine litosfere bez formiranja vulkanskog stošca (primjerice, havajski vulkani). Ponavljanje izljeva može rezultirati nastankom debelih ploča efuzivnih stijena na velikoj površini. Kad intenzivna vulkanska aktivnost prestane, na površinu mogu izlaziti različiti plinovi i pare iz magme koja u nutrini litosfere još nije posve ohlađena. To su postvulkanske pojave, a među njima su važnije: - fumarole, u kojima prevladavaju vodena para i neki plinovi različitog sastava, - solfatare, specifičan oblik fumarola u kojima prevladava sumporovodik (H2S), - mofete, pukotine kroz koje izlazi ugljik-dioksid (CO2), a obično

su predznak prestanka intenzivnije vulkanske aktivnosti, - gejziri, izvori koji povremeno izbacuju vruću vodu i paru u obliku vodoskoka.

32

Distribucija vulkana na Zemlji, ilustrira povezanost tektonike ploča i vulkanizma (Chernicoff & Whitney, 2007). Uočava se koincidencija vulkanske aktivnosti s granicama ploča formiranjem niza vulkana koji okružuju Tihi ocean, tzv. vatreni krug (eng. „ring of fire“).

33

Tijekom povijesnog razdoblja bilo je aktivno oko 800 vulkana raspoređenih u više pojasa (v. prednje slike), vezanih za područja mladoga boranog gorja i velikih tektonikom deformiranih zona. Suvremene spoznaje s logičnim tumačenjima lokacija i razloga vulkanske aktivnosti ponudila je tektonika ploča.

U području Sredozemlja poznati su vulkani Vezuv (v. sliku), Etna, Vulcano i Strombolli, a u ostalim područjima: Elbrus i Kazbek na Kavkazu, Ararat u Turskoj, Demavent u Iranu, Krakatau (između Sumatre i Jave), Tamboro na Sumatri, Mt Pelee na Martiniku, Mauna Loa, Mauna Kea i Kilauea na Havajima, Fuji u Japanu, Meru i Kilimanđaro u Africi itd. U grotlu ugaslog vulkana, ili u periodu njegove smanjene aktivnosti, formira se udubljenje poznato pod nazivom kaldera (poput kotla). Na gornjim slikama prikazan je redoslijed događanja tijekom kojega dolazi do formiranja kaldere.

34

4.2.3. Seizmička aktivnost Seizmička aktivnost je rezultat endodinamskih procesa, a manifestira se pojavama potresa. To su kratkotrajne vibracije Zemljine kore koje, iako traju svega nekoliko sekundi, na površini litosfere mogu izazvati katastrofalne posljedice. Prema novim postavkama globalne tektonike potresi nastaju pomicanjem litosferskih ploča. Slabiji potresi plitkih žarišta nastaju u području oceanskih hrptova i transformnih rasjeda, a oni jači - s dubokim žarištima, u zonama subdukcija (v. slike). To su potresi tektonskog podrijetla, koji čine 90% svih potresa na Zemlji. Osim njih postoje još i vulkanski potresi, izazvani aktivnošću vulkana (približno7%) i urušni potresi, nastali urušavanjem stijenske mase u podzemlju (približno 3%). Najaktivnija seizmička područja na Zemlji su (v. sliku): - cirkumpacifičko područje uz rubove Tihog oceana (odgovara subdukcijskim i, u manjoj mjeri, transformnim rubovima pacifičke ploče), gdje su registrirana žarišta najjačih potresa kojima se oslobađa oko 80% ukupne seizmičke energije. - mediteransko-transazijsko područje, kojem pripadaju Sredozemlje, Mala Azija, Kavkaz, Iran, Pamir, Himalaja, Burma i Malajski arhipelag (odgovara zoni kolizije između afričke indijske ploče s juga i euroazijske ploče sa sjevera), gdje se oslobađa oko 15% ukupne seizmičke energije. U svim ostalim seizmički aktivnim područjima na Zemlji oslobađa se preostalih 5% energije.

35

Mjesto nastanka potresa u dubini Zemlje naziva se hipocentrom, a mjesto vertikalne projekcije hipocentra na površini, u kojem se osjeti najjači udar, naziva se epicentrom. Intenzitet potresa u epicentru označava se s I0, a na bilo kojem drugom mjestu s Im. Linije koje spajaju sva mjesta jednakog intenziteta potresa jesu izoseiste (v. sliku). Jakost potresa u epicentru označuje se stupnjevima, a na temelju Ijestvice intenziteta. Prvu opisnu Ijestvicu intenziteta dao je Pignatoro 1783. godine, a do danas ih je bilo u uporabi 38. Rabe se još svega četiri:

- Mercalli-Cancani-Siebergova Ijestvica (MCS) iz 1917. godine s 12°, koja se i danas rabi kod nas, - modificirana Mercallijeva Ijestvica (MM) s 12° iz 1931. godine (rabi se u SAD), - japanska Ijestvica sa 7° iz 1950. godine, - Medvedev-Sponheuer-Karnikova Ijestvica (MSK-64) ili UNESCO-ljestvica s 12°iz 1964. godine.

S obzirom na opisane značajke intenziteta potresa, Ijestvica MSK-64 najpotpunija je (i za građevinarstvo najprihvatljivija) od svih do sada predloženih jer polazi od vrste građevina te vrste i količine oštećenja nastalog potresom određenog stupnja. Temeljne značajke od kojih polazi MSK-64 Ijestvica, s razredbom i opisom potresa od V. do XII. stupnja, prikazane su u nastavku. Razredba u ljestvici: I. Tipovi zgrada (zgrade kod kojih nisu primjenjene aseizmičke mjere):

• Tip A - zgrada od neobrađenog kamena, seoske zgrade od nepečene opeke, kuće oblijepljene glinom. • Tip B - obične građevine od pečene opeke, zgrade od blokova i montažne zgrade od prirodnog obrađenog kamena,

kao i one s djelomično drvenom konstrukcijom. • Tip C - armirano-betonske zgrade i dobro građene drvene zgrade.

II. Količinske značajke (postotni odnos oštećenih građevina prema postojećem broju građevina) • pojedine - do 5% • mnoge - do 50% • većina - približno 75%

36

III. Klasifikacija oštećenja 1. Prvi stupanj - laka oštećenja: sitne pukotine u žbuci, osipanje komadića i ljuskica morta i boje sa zidova i stropova. 2. Drugi stupanj - umjerena oštećenja: manje pukotine u zidovima, opadanje krupnih komada žbuke, padanje crijepa s

krova, pojava pukotina na dimnjacima i padanje dijelova dimnjaka. 3. Treći stupanj - teža oštećenja: veće i dublje pukotine u zidovima, rušenje dimnjaka. 4. Četvrti stupanj - razaranje: pucanje zidova, otvorene pukotine, djelomično rušenje zgrada, razaranje konstruktivnih veza,

rušenje unutrašnjih zidova. 5. Peti stupanj - totalna oštećenja: potpuno rušenje zgrada.

IV. Grupirana obilježja Ijestvice a) Ljudi i okolina koja ih okružuje b) Građevinske konstrukcije c) Prirodne pojave

Intenzitet potresa (izražen u stupnjevima od V. do XII) V° Dosta jak potres - potres koji budi iz sna

a) Potres toga stupnja osjete svi ljudi u kućama i mnogi pod vedrim nebom, mnogi se bude iz sna. Životinje se uznemire. Zgrade se potresaju iz temelja. Predmeti koji vise jako se njišu. Slike na zidovima se pomiču. U većini slučajeva zaustavljaju se satovi s njihalom, ako je udar okomit na ravninu njihanja. Nepričvršćeni predmeti se pokreću. Nezatvorena se vrata i prozori njišu. Tekućine se iz otvorenih posuda prolijevaju.

b) Moguće su štete prvog stupnja na pojedinim zgradama tipa A. c) Moguća je promjena izdašnosti izvora.

VI° Jak potres - potres koji izaziva paniku a) Potres osjete svi ljudi u kućama i pod vedrim nebom. Ljudi istrčavaju iz kuća na ulicu, a neki gube ravnotežu.

Domaće životinje bježe iz štala. U mnogiin slučajevima lome se stakleni predmeti i posude. Mala crkvena zvona počinju zvoniti.

b) Pojedine zgrade tipa B i mnoge zgrade tipa A trpe ostećenja prvog stupnja. Pojedine zgrade tipa A trpe oštećenja drugog stupnja.

c) U nekim vlažnim tlima moguće su pojave pukotina širine do 1 cm. U planinskim predjelima moguće su pojave klizanja. Mijenja se izdašnost izvora i razina vode u bunarima.

37

VII° Silan potres - potres koji izaziva oštećenja građevina a) Ljudi bježe iz kuća u panici, a mnogi teško održavaju ravnotežu. Potres osjećaju ljudi i u vozilima koja se kreću.

Velika zvona zvone. b) Mnoge zgrade tipa C trpe štetu prvog stupnja, a mnoge zgrade tipa B štetu drugog stupnja. Na mnogim zgradama

tipa A nastaju štete trećeg stupnja, a na nekima štete četvrtog stupnja. Na mjestima gdje su putovi zasjećeni u padine mogu se pojaviti klizišta i pukotine. Na spojnicama cjevovoda nastaju oštećenja, a u kamenim ogradama i zidovima pukotine.

c) Na vodenim površinama nastaju valovi, a voda se muti zbog dizanja mulja. Razina vode u bunarima se mijenja, kao i izdašnost izvora. Presušeni se izvori mogu obnoviti, a aktivni presušiti. Rjeđe nastaju klizišta na šljunkovito glinovitim obalama.

VIII° Štetan potres - potres koji izaziva jaka oštećenja zgrada a) Opći strah i panika; potres se jako osjeća i u automobilu u pokretu. Grane na drveću se lome. Težak namještaj se

pomiče, a djelomično i prevrće. Viseći predmeti (svjetiljnjaci) djelomično se oštećuju. b) Većina zgrada tipa C trpi štete drugog stupnja, a poneke zgrade iz ove grupe trpe štete trećeg stupnja. Mnoge

zgrade tipa B dobivaju oštećenja trećeg stupnja, a pojedine četvrtog. Mnoge zgrade tipa A imaju oštećenja četvrtog stupnja, a pojedine petog. Iznimno dolazi i do loma cjevovoda na spojevima. Statue i kameni spomenici okreću se oko svoga postolja, a ponekad i prevrću. Kamene ograde i zidovi se ruše.

c) Dolazi do klizanja tla na bokovima i usjecima putova. Pukotine u tlu mogu imati širinu i do nekoliko centimetara. Voda u jezerima se muti. Mogu se pojaviti novi izvori. Presahli bunari se pune vodom, a puni mogu presušiti. Izdašnost i razina vode se mjenjaju.

IX° Ograničeno razoran potres - potres koji izaziva opća oštećenja građevina a) Opća panika; životinje bježe na sve strane. Velike štete vidljive su na namještaju. b) Mnoge zgrade tipa C dobivaju oštećenja trećeg stupnja, a pojedine i četvrtog. Mnoge zgrade tipa B dobivaju

oštećenja četvrtog stupnja. Pojedine zgrade tog tipa trpe štete petog stupnja. Mnoge zgrade tipa A trpe štete petog stupnja. Spomenici i stupovi padaju. Na rezervoarima se javljaju ozbiljna oštećenja. Podzemne se cijevi djelomično lome. U ponekim slučajevima se krive željezničke tračnice, a putovi se oštećuju.

c) U ravničarskim predjelima s visokom razinom podzemne vode voda izbija na površinu i izlijeva se. S vodom ili bez nje, mogu biti izbačeni pijesak i mulj na površinu. Pukotine koje se javljaju u terenu mogu imati širinu i do 10 cm. Pored takvih, može se pojaviti i veći broj manjih pukotina. U brdovitim područjima učestali su odroni i odvaljivanje velikih komada stijena. Dolazi do aktiviranja mnogih klizišta. Nastaju velike promjene u režimu podzemnih voda.

38

X° Razorni potres - potres koji izaziva opće rušenje zgrada b) Mnoge zgrade tipa C dobivaju ostećenja četvrtog stupnja, a pojedine zgrade toga tipa i petog stupnja. Mnoge

zgrade tipa B trpe oštećenja petog stupnja; većina zgrada tipa A trpi oštećenja petog stupnja. Na nasipima i branama dolazi do kritičnih oštećenja. Nastaju teška oštećenja na mostovima. Žeijezničke tračnice se krive. Cijevi u podzemnim instalacijama se savijaju i lome. Na površini putova (asfalt, makadam) nastaju valovite deformacije.

c) U tlu se pojavljuju otvorene pukotine širine od nekoliko centimetara do 1 m. Slabije vezana tla klize s padina. Na obalama rijeka moguća su formiranja velikih klizišta, a isto tako i na strmim morskim obalama. Voda iz kanala, rijeka i jezera se izlijeva. Razina vode u bunarima se mijenja. Mogu nastati nova jezera.

XI° Pustošni potres - potres koji izaziva katastrofu b) Teška su oštećenja na solidno građenim objektima. Mostovi, brane, željeznički i cestovni putovi postaju

neuporabljivi. Cijevi u podzemnim instalacijama se lome. c) U tlu nastaje veliki broj otvorenih pukotina i rasjeda. Premještaju se stijenske mase u horizontalnom i vertikalnom

smjeru. Nastaju velika klizanja i odroni stijena. Određivanje ovog intenziteta traži posebno izučavanje. XII° Katastrofalan potres - potres koji izaziva promjene reljefa

b) Veoma su velike štete, moguće je potpuno rušenje svih građevina iznad i ispod zemlje. c) Bitno se mijenja površinski izgled Zemlje; nastaju velike pukotine u tlu i velika horizontalna i vertikalna

premještanja stijenskih masa, nastaju odronjavanja velikih razmjera u planinskim predjelima ili na obalama rijeka i drugih vodotoka. Nastaju nova jezera, a rijeke mogu promijeniti smjer svojega toka.

Na temelju količine oslobođene energije jačina potresa u žarištu označava se magnitudom - M. Tu mjeru definirao je Richter 1935. godine, pa se po njemu magnitudna Ijestvica naziva još i Richterovom. Magnituda nekog potresa određuje se kao dekadski logaritam maksimalne amplitude u odnosu na standardni (etalonski) potres, čija je magnituda 0 - odnosno, najslabiji potresi s oslobođenom energijom od oko 105 J imaju magnitudu 0. Sto puta jači potresi imaju magnitudu 1, a 100x100 (10.000) jači magnitudu 2, i tako redom. Brojevi 0, 1, 2, 3, .... u takvoj logaritamskoj ljestvici označuju magnitudu potresa. Najjači potresi zabilježeni na Zemlji u povijesno vrijeme imali su magnitudu M = 9,5 (22.05.1960., u Čileu), dok potres koji se jedva osjeti ima magnitudu 1.5. Odnos magnitude M i intenziteta potresa u epicentru I0, ovisno o dubini žarišta, prema S.V. Medvedevu (1965) moguće je odrediti formulom:

I0= 1.5 M - 3.5 log h + 3

gdje su: M - magnituda, h - dubina žarišta (km), I0 - intenzitet potresa u epicentru.

39

Razorno djelovanje potresa bit će veće ako je žarište pliće. Prema D. Cvijanoviću (1984) srednja dubina žarišta potresa u Hrvatskoj nalazi se na oko 15 km. Većina potresa ima svoj početni stadij sa slabijim udarima - for šok, nakon čega slijedi glavni udar, da bi poslije njega nastupili završni, slabiji udari - after šok.

Tipični seizmogrami brojnih potresa i instrumenti za registraciju pojedinih njegovih komponenata prikazani su na slikama.

(iz Chopra, A.K. 2001).

40

Potresni udari šire se u valovim (v. slike) koji rezultiraju jačim ili slabijim vibracijama, a razlikuju se načinom i brzinom širenja: - longitudinalni valovi, undae primae ili P-valovi najbrži su, vibriraju u smjeru širenja potre-snog udara, izazivaju stezanje i rastezanje stijenske mase, šire se konveksno prema središtu Zemlje, a brzina im raste s dubinom, - transferzaini valovi, undae secundae ili S-valovi sporiji su od P-valova za oko 1.7 puta, a vibriraju okomito na smjer širenja, - dugi valovi, undae longae ili L-valovi šire se samo kroz litosferu, paralelno s njezinim lupinama i najsporiji su, a imaju i najmanju važnost.

41

a) b) Dva osnovna tipa površinskih valova uzrokuju različite načine gibanja stijene (v. slike). Jedan uzrokuje gibanje s jedne na drugu stranu unutar površinske ravnine poput zmije (a). Drugi uzrokuje valjanje poput oceanskih valova (b). Materijali poput tala, sedimenata i stijena ostaju na mjestu kad val prolazi. Kružne crvene strijelice označavaju da se valovi gibaju dok materijal miruje. Površinski valovi uzrokuju mnogo štete koja je povezana s potresima.

A - REDOSLIJED DOGAĐANJA TIJEKOM POJAVE POTRESA Opišimo ukratko redoslijed događanja tijekom pojave potresa. U trenutku kad se javlja, nakupljena energija se oslobađa u žarištu potresa i prenosi se kroz Zemlju. Točka na površini Zemlje (okomica na površinua – kroz žarište) koja se nalazi točno iznad žarišta naziva se epicentrom. Površinski trag rasjeda je njegova površinska ekspresija. Primarni valovi ili P-valovi su kompresijski. Proizvode naizmjeničnu kontrakciju i ekspanziju stijena u smjeru paralelnom na smjer širenja valova. Energija koja se oslobađa kad se razvlači jedan kraj opruge prenosi se kompresijskim valom kao što je P-val koji se kreće od jednog do drugog kraja. Pokret naprijed-nazad pomiče stijene kako prolazi P-val i može uzrokovati prevrtanje ograda i rušenje zgrada. Sekundarni valovi ili S-valovi posmični su valovi. Proizvode kretnju koja pomiče susjedne stijene u smjeru okomitom na smjer širenja vala. Sivi pravokutnici prikazuju kako se deformira stijena kad prolazi val.

42

Brzina širenja valova ovisi o materijalu kroz koji prolaze. Najbrži su u vezanim, čvrstim stijenama, a najsporiji u nevezanim. Amplituda vala u vezanim stijenama iznosi do 2.5 cm, a u nevezanim i do 30 cm, duljine i do 9 m. Potres registrira uređaj seizmograf (prikazan u nastavku izlaganja). Na temelju zakašnjenja S-valova prema P-valovima može se izračunati mjesto epicentra, za što su potrebne najmanje tri seizmološke postaje (ne u pravcu – v. slike poslije!). B – REGISTRACIJA POTRESA I ODREĐIVANJE LOKACIJE EPICENTRA

LIJEVO GORE - Način djelovanja tradicionalnog seizmografa. Načelno je seizmograf sastavljen od glavnog dijela koji perom ili žicom pričvršćen na čvrsto usidrenu bazu. (Cijeli seizmograf se obično nalazi u zaštitnoj kutiji zakopan nekoliko metara ispod površine Zemlje). Baza se giba sa Zemljom za vrijeme potresa dok obješena masa miruje. DESNO GORE - (a) Seizmogrami s različitih seizmografskih postaja na kojima je zapisano vrijeme stizanja P- i S-valova do svake postaje za vrijeme potresa u New Madridu, Missouri. Blizina dviju vrsta valova u postaji Memphis, Tennessee ukazuje na to da se potres javio u blizini. Koristeći naše poznavanje brzina P- i S-valova kroz Zemljinu koru i zakašnjenje od 120 i 186 sekundi u Indianapolisu, Indiani i Iowi možemo odrediti udaljenost svake postaje od epicentra potresa. (b) Ucrtavajući kružnicu oko svake od postaja na karti s tim da je radius svake kružnice proporcionalan udljenosti postaje od epicentra možemo odrediti lokaciju epicentra – označen je jednom točkom u kojoj se sijeku tri kružnice. Za točno i brzo određivanje epicentara koriste se računala.

43

C – NEKE POSLJEDICE DOGOĐENOG POTRESA

Likvefakcija se javlja kad se zrna u sloju finog sedimenta saturiranog vodom uzdrmaju (dinamička pobuda) za vrijeme potresa. Godine 1964. došlo je do likvefakcije sloja gline na području Aljaske, pri čemu je došlo do kaotičnog klizanja tla uz razaranje kuća i cesta.

44

Maksimalna ubrzanja u tlu u Evropi i utjecaj mehanizma Anatolijskog rasjeda na intenzitet seizmičnosti područja. Način mjerenja brzina rasprostiranja seizmičkih valova, prikaz načina njihova širenja i zabi-lježene maksimalne horizontalne akceleracije (ubrzanja) tijekom stvarnog potresa, prikazani su na prethodnim slikama. Ubrzanja u tlu za Evropu prikazana su prethodnim slikama.

Na prijelazu iz jednog medija (koji ima određenu elastičnost i gustoću) u drugi, različite elastičnosti i gustoće, potresni se valovi ili reflektiraju ili lome, što ujedno označuje granicu među medijima, a naziva se diskontinuitetom.

45

Osnovne strategije suočavanja s potresima i njihovim tretmanom (Chernicoff & Whitney, 2007).

Pojave potresa i njihovih razornih posljedica nameću osobite obzire i respekt graditelja prema njima. Osnovne strategije suočavanja s potresima i načina smanjenja razornih posljedica prikazane su na prethodnoj slici.

46

5. STRATIGRAFSKA GEOLOGIJA Razvitak Zemlje kao nebeskog tijela od vremena njezina nastanka, i razvitak života na njoj, integralno proučava znanstvena grana stratigrafska geologija. Ona opisuje i na znanstvenoj osnovi rekonstruira, prostorno i vremenski, glavne događaje i pojave iz povijesti Zemlje, kako geološke, tako i biološke, pa se još naziva i historijska geologija. U prvim se počecima povijest Zemlje, posebice opis i razredba geoloških doba po starosti, proučavala iz svjedočanstava nađenih u slojevitim sedimentnim stijenama te odatle potječe i naziv stratigrafija (stratum = sloj). Za dobivanje cjelovite slike o stupnjevima razvitka Zemlje rabe se rezultati i spoznaje svih znanstvenih grana geologije, ali i rezultati i spoznaje drugih prirodnih znanstvenih polja i grana. Primjerice, dinamska geologija nam omogućuje spoznati promjene u rasporedu kontinenata, u odnosu na magnetske i geografske polove Zemlje, mehanizme nastanka i razvitka gorskih lanaca i s tim u svezi rekonstrukciju pojava poput plutonizma, magmatizma, metamorfizma, epirogenetskih pokreta i seizmizma; geotektonika pomaže u razumijevanju procesa i promjena koje su rezultirale prostornim odnosima među stijenama litosfere u određenom geološkom razdoblju; mineralogija pomaže pri određivanju svekolikih uvjeta koji su rezultirali nastankom određenih vrsta minerala i njihovim nakupljanjem, često u bogata (ali iscrpljiva!) ležista ruda bez kojih je današnji čovjekov život nezamisliv; petrologija omogućuje upoznavanje stijena, njihove mineraloške, strukturne, teksturne i fizičko-mehaničke značajke te uvjete okoliša i procese koji su se odvijali u zemljinoj kori u vrijeme kad je određena stijena nastala; poznavanje litoloških značajki stijena (litostratigrafija) daje veoma korisne podatke, posebice o kemizmu i stupnju dijagenetskih promjena, koje služe za određivanje relativne starosti i usporedbu istodobno nastalih stijena; biostratigrafija daje vrijedne podatke o vremenskom slijedu nastanka života i omogućuje razredbu stijena po starosti upravo u ovisnosti o organizmima koji su u njima nađeni; paleontologija, znanstvena grana koja proučava razvitak i promjene u životinjskom (paleozoologija) i biljnom (paleobotanika) svijetu tijekom duge geološke povijesti Zemlje, nezaobilazna je u određivanju korelativnih veza između različitih oblika života, ali i u spoznajama o okolišu u kojemu su nastali i razvijali se (paleoekologija) te promjenama koje su rezultirale te u prilagodbi novim uvjetima života u izmijenjenom okolišu, ili njihovim izumiranjem. Uz nabrojeno, korisne podatke u proučavanju razvojnog puta Zemlje i života na njoj daju još i paleogeografija koja opisuje fizičkogeografske promjene te paleoklimatologija, koja se bavi klimatskim promjenama tijekom geološke prošlosti Zemlje. Dakako, s nabrojenim znanstvenim poljima i granama koje se neizbježno dopunjuju, usko su povezane i druge, primjerice fizika, kemija i biologija, jer postignutim znanjem i rezultatima pomažu u rekonstruiranju i interpretaciji razvitka Zemlje i života na njoj. Ovdje su, radi prikaza kompleksnosti zadataka kojima se stratigrafska geologija bavi i predviđene namjene ove knjige, najbrojene tek one bez kojih bi informacije koje slijede bile nepotpune.

Praktično značenje rezultata postignutih znanjem stratigrafske geologije sadržano je u razumijevanju i pojašnjavanju promjena u ekosustavima tijekom geološke prošlosti, u mogućnostima razumijevanja recentnih strukturnih odnosa i litostratigrafskih cjelina, a s time i uvjeta koji su rezultirali nastankom i koncentracijom vrijednih mineralnih sirovina. To

47

otvara mogućnost prognoziranja promjena do kojih može doći ljudskom aktivnošću na površini, ali i u plićim i dubljim djelovima litosfere. Primjerice, nekontroliranom sječom tropskih prašuma, uništavanjem planinskih pašnjaka, pretvaranjem savana u plodne oranice, iscrpljivanjem neobnovljivih rudnih rezervi i fosilnih goriva te uništavanjem ozonskog omotača, već su registrirane znakovite promjene današnjeg ekosustava, koje upozoravaju na moguće katastrofalne posljedice u budućnosti, ako se s takvom (nekritičkom) aktivnošću nastavi.

5.1. Životni oblici i okoliš kao geološka svjedočanstva Događaje u razvitku Zemlje i uvjete života na njoj moguće je rekonstruirati i interpretirati proučavanjem stijena litosfere i okamenjenih ostataka organizama (fosila) koji su u nekom geološkom razdoblju živjeli i razvijali se u određenom okolišu. Pri tomu se služimo aktualističkim principom, koji polazi od pretpostavke da su tijekom zemljine prošlosti na njezinoj površini i u unutrašnjosti djelovale pretežito iste one sile koje djeluju i danas, odnosno da su prirodni procesi geološke prošlosti analogni današnjima. Slijedom takve pretpostavke, očito je da proučavanjem suvremenih procesa i pojava i njihovih uzročnika, dobivamo spoznaje o procesima i pojavama koje su se događale tijekom razvitka Zemlje i utjecale na oblike života na njoj. Svako razdoblje Zemljine prošlosti bilo je obilježeno svojim karakterističnim oblicima života. Proučavanjem fosilnih ostataka uočeno je da su se biljni i životinjski organizmi od prvih pojavnih oblika do današnjih dana mijenjali i usavršavali, u ovisnosti o uvjetima okoliša, odnosno eko sustava u kojima su živjeli. Neprijeporno je da se život začeo u vodi te da su kopneni oblici nastali kasnije. Charles Darwin (1809-1882) je tijekom svojih istraživanja biljnog i životinjskog svijeta (kako recentnog, tako i fosilnog) uočio zakonitosti evolucije i zaključio da je najvažniji uzrok promjena prirodna selekcija, u čemu uvjeti okoliša omogućuju opstanak selekcijom odabranih najjačih, odnosno najprilagodljivijih organizama. Kasnijim istraživanjima Darwinova je selekcijska teorija evolucije dorađivana, pa se danas zna da su pokretački evolucijski faktori uz prirodnu selekciju još i mutacija, izolacija i snaga gena. Smatra se da su upravo mutacije gena omogućile početak evolucijskog procesa. Poznato je da današnji organizmi žive u morima, u slatkoj vodi i na kopnu, u različitim klimatskim pojasovima, a tako je bilo i u geološkoj prošlosti. Ipak, najviše fosilnih ostataka, a time i podataka za rekonstrukciju i interpretaciju faza u razvitku Zemlje i života nalazimo u sedimentnim stijenama koje su nastale u morskim okolišima, pa će stoga, kod proučavanja, najvažnije biti upravo morske životinje i biljke. Neke od njih su vezane uz morsko dno ili se po njemu kreću (bentos), neke plivaju (nekton), a neke lebde i bivaju prenošene dinamikom mora (plankton). Uočeno je da neke morske životinje i biljke mogu živjeti samo u određenom okolišu. Primjerice, grebenski su koralji veoma osjetljivi na čistoću mora i već kod manjih zamuljenja ugibaju; neki koralji žive samo u strogo određenim granicama slanosti, a neki, u veoma uskim temperaturnim granicama, dok s druge strane neki puževi i školjkaši uopće nisu osjetljivi na kolebanje slanosti i temperature; morske biljke žive samo do dubine od oko 200 m, jer do te dubine prodire svjetlost koja im je nužna za fotosintezu, a spužve i druge životinje mogu živjeti i na dubinama do kojih svjetlost ne dopire. Dakle, životni okoliši uvjetuju egzistenciju određenih životinjskih i biljnih oblika i zajednica.

48

Taložni okoliši bitni su za nakupljanje određenih sedimenata. Po mjestu sedimentacije, razlikuju se sedimenti morskih ili marinskih prostora, sedimenti nastali na kontinentu i mješoviti sedimenti. Neki uobičajeni taložni okoliši prikazani su slikom.

Neki uobičajeni geološki okoliši u kojima se akumuliraju sedimenti (Chernicoff & Whitney, 2007). Nakon kompakcije i okamenjivanja ti sedimenti formiraju sedimentne stijene.

49

Proučavajući marinske sedimente, uočeno je da na karbonatnim platformama (u neritiku) nalazimo karbonatne stijene s brojnim plitkomorskim fosilima kao dokazom biljnog života, u batijalnom području nalazimo muljeve, turbiditne sedimente, euksinske sedimente, lapore i vapnence s pretežito nektonskom faunom, dok u abislau pretežu organski muljevi i sitnozrnaste naslage s nešo planktonskih fosila. Kontinentalni sedimenti mogu biti kopneni, odnosno terestrički (glaciofluvijaini i glacijaini sedimenti, eolski sedimenti, špiljske naslage) i slatkovodni, odnosno limnički, od kojih razlikujemo riječne ili fluvijalne (riječni nanosi), jezerske ili lakustričke (šljunci, pijesci, gline i lapori te kemijski i organogeni sedimenti sa slatkovodnom florom i faunom) i močvarne. Mješovite sedimente nalazimo uz obalna područja (litoral) kojega karakteriziraju strme obale, blage zaravnjene obale, delte, estuari, limani i lagune. U tom taložnom okolišu nalazimo, primjerice, uz strme obale klastične naslage, a u područjima delti, u krovini sitnozrnaste slatkovodne naslage, u središnjem dijelu brakične naslage nešto krupnijeg zrna s kosom slojevitošću, a u podini morske sitnozrnaste naslage. Navedene spoznaje danas omogućuju zaključivanje o taložnom prostoru u kojemu je neki sediment nastao u dalekoj geološkoj prošlosti. Dakle, analizom sedimenata i fosilnih ostataka u njima, moguće je odrediti svekolike značajke okoliša u kojemu su sedimenti nastali, pa je s tim u svezi uvedena odrednica facijes za označavanje litoloških i paleontoloških svojstava stijene nastale u određenom okolišu, a s obzirom na provodnu vrijednost paleontoloških ostataka (fosila), i u određenom vremenu. Neki (određeni) sediment karakteriziran je svojom litologijom i fosilnim ostacima kao prezentantima sedimentacijskog prostora i vremena nastajanja. Ipak, odrednicom facijes primarno označujemo svojstva okoliša, tj. uvjete prostora, a ne vrijeme, jer se facijesi mogu ponavljati u vremenu.

5.2. Određivanje starosti stijena litosfere Osnovni preduvjet što točnije i cjelovitije rekonstrukcije redoslijeda događanja u razvitku života na Zemlji i promjena u prostornim odnosima među stijenama litosfere jest poznavanje starosti stijena. Različitim metodama, s manje ili više točnosti, ta se starost može odrediti relativno i radiometrijski.

5.2.1. Određivanje relativne starosti Za određivanje relativne starosti najviše se koriste podaci iz sedimentnih stijena. Relativna starost eruptivnih i metamorfnih stijena određuje se temeljem nijihovog odnosa sa sedimentnim stijenama poznate (također relativne) starosti. Pri tome se posebice služimo metodom superpozicije, litološkom metodom i paleontološkom metodom. Na slijedećoj slici prikazani su neki osnovni principi i pravila s mogućnostima određivanja relativne starosti stijena. Metoda superpozicije slojeva polazi od činjenice da su mlađi slojevi taloženi iznad starijih. To pravilo vrijedi za primarni položaj slojeva sedimentnih stijena. Praktična vrijednost metode prestaje u uvjetima postojanja veoma poremećenih (prevrnutih i jako razlomljenih) slojeva i naslaga bez jasno izražene slojevitosti.

50

Određivanje relativne starosti stijena (Chernicoff & Whitney, 2007). Što je starije, a što mlađe?

51

Litološka metoda je temeljena na litološkim značajkama stijena, primjerice: boji, lomu, kemizmu i stupnju dijageneze. Rezultati su manje - više pouzdani u slučajevima uspoređivanja istodobno nastalih stijena s poznatim uvjetima postanka, ali su praktično neprimijenjivi za uspoređivanje na širim područjima iz jednostavne činjenice što su litološke značajke rezultat mjesta i uvjeta (a ne vremena!) postanka, koji mogu biti slični ili jednaki kod stijena različite starosti, a vrlo različiti kod postanka stijena jednake starosti. Paleontološka metoda temelji se na proučavanju i interpretaciji evolucije životinjskih i biljnih organizama tijekom geološke prošlosti, a za određivanje relativne starosti služi se načelom superpozicije - kao osnovom, i fosilnim ostatacima (fosilima ili okaminama) sačuvanima u stijeni. Ova metoda razvijena je u sklopu paleontologije, znanosti koja proučava životinje (paleozoologija) i biljke (paleobotanika) geološke prošlosti. Prilikom uspoređivanja i zaključivanja o relativnoj starosti, bitno je utvrditi da li su organizmi, čiji su fosilni ostaci nađeni u stijeni, živjeli upravo u doba i u okolišu u kojemu je ta sedimentna stijena nastala, odnosno jesu li primarni. Naime, u stijenama često nalazimo i ostatke fosiliziranih organizama koji su premješteni ili transportirani (živjeli su u nekom drugom okolišu približno u isto vrijeme, a premješteni su turbiditima ili nekim drugim gravitacijskim mehanizmima), ali i fosile koji su pretaloženi iz starijih naslaga u mlađe. Stoga premješteni i pretaloženi fosili ne omogućuju interpretaciju stvarnog vremena i okoliša u kojemu je određena stijena nastala. U sedimentnim stijenama najbolje su sačuvani mineralizirani dijelovi organizama. Organski dijelovi (osim kod ugljena, bituminoznih supstancija, jantara, zaleđenih lešina mamuta u Sibiru, nosorožaca nađenih u ozokeritu u Galiciji i nekih isušenih lešina gmazova) istrunu, a šupljine se ispune materijalom jednakim sedimentu te je proces daljnjeg razaranja i raspadanja praktično onemogućen. No, ne samo okamenjeni ostaci organizama geološke prošlosti, već i tragovi njihove životne aktivnosti i otisci također ubrajaju se u fosile, a nazivaju se ihnofosilima. Novijim su istraživanjima pronađene i fosilizirane organske molekule (većinom ugljikovodici i podređeno, polisaharidi i proteini) koje nemaju praktičnog značenja u određivanju relativne starosti zbog gotovo nemogućeg koreliranja s organskim molekulama oblika koji danas žive na Zemlji. Neki organizmi geološke prošlosti živjeli su u više geoloških razdoblja, jer su bili otporni na promjene uvjeta života u okolišu ili su imali veliku sposobnost prilagodbe novonastalim uvjetima. Oni imaju praktičnu vrijednost s gledišta evolucije i određivanja uvjeta koji su vladali u okolišu njihovog življenja, ali za određivanje relativne starosti stijena litosfere ne znače mnogo. S druge strane, postoje organizmi koji su živjeli samo u nekom određenom geološkom razdoblju ili u određenom ekosustavu, a u geografskom smislu su bili veoma rasprostranjeni. Takvi, u primjeni paleontološke metode za određivanje relativne starosti stijena, imaju posebnu vrijednost jer svjedoče o evolucijskom (filogenetskom) trajanju vrste, a nazivaju se provodni fosili. I na koncu, valja reći da je očita iznimna vrijednost paleontološke metode u određivanju relativne starosti stijena, ali za cjelovito izučavanje i donošenje zaključaka ne mogu se zaobići prve dvije, pri čemu je metoda superpozicije osnova. Naime, tek zajedno one osiguravaju realnost u određivanju relativne starosti stijena litosfere i razvitka života.

52

5.2.2. Određivanje radiometrijske starosti

Radioaktivni elementi emitiraju α i β čestice te γ zrake, zbog čega se njihova masa tijekom vremena smanjuje, a u konačnosti prelaze u stabilne izotope. Vrijeme koje je potrebno da se količina nekog radioaktivnog (ili nestabilnog) elementa reducira na polovinu je njegovo vrijeme poluraspada. Ono je konstanta, pa kod jednih iznosi više milijardi godina, a kod drugih je puno kraće. Konačni, stabilni produkt (izotop) može se količinski uspoređivati s izvornim radioaktivnim elementom. To je iskorišteno za proučavanje starosti stijena metodama koje nazivamo radiometrijskim. Ipak, te metode ne daju posve točne rezultate. Naime, vrijeme poluraspada odnosi se na radioaktivni element nekog minerala, a kako je taj mineral mogao nastati prije nastanka stijene, zajedno s njom ili poslije njezinoga nastanka, jasno je da starost minerala ne mora nužno biti i stvarna starost stijene. U nastavku će biti izložene najčešće primjenjivane radiometrijske metode. Radiokarbon metoda temelji se na radioaktivniom izotopu ugljika (14C). On stalno nastaje u višim slojevima atmosfere djelovanjem svemirskog zračenja (bombardiranjem dušika 14N neutronima). Ima vrijeme poluraspada 5567±30 godina, a njegovi stabilni izotopi su 12C i 13C. Sva tri izotopa ugljika oksidiraju na jednak način stvarajući ugljični dioksid(CO2), kojega ima u zraku, u vodi i u organizmima. U sustav organizama ulazi procesom fotosinteze, pa se u njima uspostavlja jednaki odnos ugljika 14C i 12C kakav je i u okolišu. Nakon uginuća, organizmi geološke prošlosti redovito su bili uklopljeni u neki sediment bez kontakta sa zrakom te prestaje razmjena ugljika između okoliša i organizma. Radioaktivnim raspadanjem izotopa 14C reducira sc njegova prvobitna količina i odnos sa stabilnim izotopima. Mjerenjem omjera 14C/12C određuje se radiometrijska starost s velikom pouzdanošću. Zbog relativno kratkog vremena poluraspadanja izotopa 14C, ovom se metodom postižu dobri rezultati u datiranju mlađih stijena i života (u posljednjih 30 do 40 tisuća godina), a služi i za određivanje starosti arheoloških nalazišta. Metoda uran-olovo služi za datiranje najstarijih stijena. Vrijeme poluraspadanja radioaktivnog izotopa urana 238U je 4.47 milijardi godina, izotopa 235U je 704 milijuna godina, a radioaktivnog izotopa torija 232Th je 13.9 milijardi godina. Konačan

53

produkt raspadanja navedenih triju radionukleida je helij 4He (α čestice) i izotopi olova 206Pb, 207Pb i 208Pb. Spektrometrijskim određivanjem mase izotopa olova (eliminirajući iz računa stabilno olovo 204Pb) i usporedbom s masom radioaktivnih izotopa urana i torija, dobiva se starost minerala iz proučavane stijene. Ovom je metodom određena starost stijena s Mjeseca i nekih meteorita u rasponu između 4.6 i 4.7 milijardi godina. Metoda daje dosta pouzdane rezultate i za određivanje radiometrijske starosti stijena starijih od 10 milijuna godina. Metoda rubidij - stroncij polazi od činjenice da se izotop rubidija 87Rb gubitkom β čestica transformira u stroncij 87Sr s vremenom poluraspadanja od 4.7 milijardi godina. Služi za datiranje najstarijih stijena litosfere (u kombinaciji s metodom uran - olovo), što znači da su za stijeene mlađe od 15 milijuna godina rezultati nepouzdani. Metoda kalij - argon - kalcij osniva se na raspadanju radioaktivnog izotopa kalija 40K na dva načina: 11 % atoma dobivanjem elektrona iz svemira (apsorpcijom β čestica) prelazi u argon (40A), a 89% atoma gubitkom β čestica prelazi u kalcij (40Ca), s vremenom poluraspadanja 1.3 milijarde godina. Budući da se kalij i njegovi spojevi nalaze u mnogim eruptivnim ili magmatskim i metamorfnim stijenama, ova je metoda pogodna upravo za datiranje radiometrijske starosti tih stijena, pri čemu se poscbice koristi za određivanje starosti minerala iz grupe tinjača i za određivanje starosti metamorfnih stijena mikašista (tinjčevih škriljavaca).

5.3. Stratigrafske razredbe Zadaća razredbi u stratigrafskoj geologiji je definiranje vremenskog raspona i slijeda nastanka određenih naslaga, događaja i pojava u litosferi, s ciljem omogućavanja njihovog odvajanja i usporedbe. Slijedom tako određene zadaće, odvajaju se litostratigrafske, biostratigrafske i kronostratigrafske jedinice koje, međusobno stupnjevito povezane, tvore litostratigrafski, biostratigrafski i geokronološki razredbeni sustav. Litostratigrafski razredbeni sustav razvrstava stijene nastale u jednakim uvjetima s ujednačenim sastavom lateralno i vertikalno, a osnovna jedinica je formacija. Ona često (ali ne uvijek!) dobiva ime prema tipičnom lokalitetu u kojemu je prvi put opisana (primjerice, Scaglia rossa toscana), a njome se često opisuju i cjeline određenog geotektonskog položaja (primjerice, formacija fliša). Niže jedinice su članovi, a dvije ili više srodnih formacija nazivaju se grupom. Ovdje valja pripomenuti da je formalna (ili formalizirana) formacija Scaglia rossa toscana, strogo uzevši, prava jedinica litostratigrafskog sustava dok je formacija fliša neformalna. Biostratigrafski razredbeni sustav proučava razlike u okamenjenim ostacima životinjskih i biljnih organizama geološke prošlosti i njihov razvitak u vremenu, a osnovna mu je jedinica zona (biozona). Geokronološki razredbeni sustav sadrži sva razdoblja geološke prošlosti sa stupnjevito obrađenim kronostratigrafskim jedinicama u kojima su izdvojene naslage nastale u nekom istom vremenskom rasponu. Tim sustavom se povijest razvitka Zemlje i života, te događaja i pojava u vremenskom smislu dijeli na: eon (eonotem), eru (eratem), period (sistem), epohu (seriju) i doba (kat).

54

Osnovni klasifikacijski sustavi u stratigrafskoj geologiji (I-VI: formacije)

U opisu razvitka Zemlje i života, u nastavku će upravo geokronološki razredbeni sustav biti osnova Po potrebi (radi potpunijeg prikaza), bit će rabljeni i rezultati litostratigrafske i biostratigrafske razredbe. Vremenski slijed razvitka glavnih skupina živih bića prikazan je slikom lijevo, u kojoj je vidljiva njihova velika varijabilnost i evolucija od najstarijih vremena do danas (Herak, 1990).

Podjela geološke prošlosti s važnijim događanjima

55

Na prethodnim tablicama dati su različiti prikazi kronostratigrafskih i litostratigrafskih prikaza razdoblja geološke prošlosti razvitka zemlje i života na njoj.

56

5.4. Razvitak Zemlje i života u geološkom vremenu Razvitak Zemlje proučava se od vremena kad je ona nastala, a prema sadašnjim spoznajama, temeljenim na proučavanju stijena s Mjeseca i nekih meteorita, to se dogodilo prije oko 4.7 milijardi godina. Podaci nađeni u stijenama litosfere (prvenstveno i najviše u sedimentnim stijenama, kad se govori o životu), omogućuju upoznavanje evolucije Zemlje i života na njoj. Realnost spoznaja ovisi o brojnosti nalaza i njihovoj znanstvenoj obradi i interpretaciji. No, podaci koje su nam ostavili organizmi u stijenama, temeljem kojih su i obavljene razredbe za određivanje starosti stijena i njihovu usporedbu, nađeni su, proučeni i pouzdano interpretirani tek za razdoblje od zadnjih 3 do 3.5 milijarde godma, od kada se računa početak prvog primitivnog života na Zemlji. Što je bilo prije toga, odnosno, što se događalo u prvih oko 1 do 1.5 milijardu godina? Taj dio razvitka Zemlje (bez života na njoj?) unatoč brojnim istraživanjima ostaje sve do danas nedovoljno poznat.

Razdoblje bez podataka o životu Za prvo razdoblje formiranja Zemlje (kao jednog od devet planeta) nema pouzdanih podataka, kao uostalom ni za nastanak Sunčevog sustava. Ne zna se točno niti kad je i kako nastala njezina kamena kora. Danas se smatra prihvatljivom pretpostavka da je hladna površina postojala od samog početka te da je bila pretaljivana i prerađivana toplinskim strujama i užarenom masom koja je iz unutrašnjosti prodirala prema površini, inicirana radioaktivnim procesima i gravitacijskim silama, ali i djelovanjem vanjskih faktora (udarima meteorita i manjih asteroida). Naime u tom su razdoblju meteoriti i manji asteroidi učestalo padali na Zemljinu površinu, lomeći je i formirajući veće i manje kratere, koji su (vjerojatno) mijenjali reljef, stvarajući uvjete za nastanak prvih vodenih bazena. No, prve izbočine i udubine na površini su mogle nastati i kao rezultat stezanja pri očvršćivanju, a pravo formiranje reljefa moglo se realizirati kasnije, uz sudjelovanje geoloških sila. U slijedećim fazama razvitka Zemlje dolazi do gravitacijske diferencijacije materijala koji je gradio tadašnju kamenu koru, počinje formiranje kontinentalne kore iznad oceanske, a lakša kisela magma se utiskuje u više dijelove. Kad je magmatska aktivnost postala intenzivnijom, kamena kora postaje debljom jer kristalizira mnoštvo, uglavnom andezitsko-dacitskih stijena, danas određenih ispod gotovo svih starih kontinentalnih masa. U to se vrijeme počinje odvijati i diferencijacija u unutrašnjosti Zemlje, razgraničenjem jezgre i plašta. O nastanku atmosfere također nema pouzdanih podataka. Pretpostavlja se da je prvotna zemljina atmosfera, sastavljena od vodika i helija, bila ostatak primarnog omotača te da je "isparila" u svemir zbog nedovoljne Zemljine gravitacije, a druga (koju često nazivamo prvotnom) je nastala naknadno, uglavnom vulkanskim ekshalacijama uz sudjelovanje sunčevog vjetra i kometa. Prva hidrosfera vuče svoje podrijetlo od plinova koji su na površinu izbili vulkanskim emanacijama (tzv. „znojenje Zemlje“), kao i kondenzacijom vodene pare iz atmosfere. Smatra se da je voda u početku Zemljinog razvitka povezano pokrivala veći dio površine formirajući prvi plitki ocean.

57

Nastanak života na Zemlji predmet je brojnih istraživanja, ali ni do danas nema pouzdanog odgovora na pitanje: kako? Prvi organizmi nisu ostavili traga u stijenama, pretpostavlja se, s jedne strane zbog nepostojanja čvrstih mineraliziranih dijelova, a s druge strane, zbog veoma dugog vremena koje je proteklo od njihovog izumiranja, tijekom kojega su stijene u kojima su ostaci eventualno bili sačuvani, pretrpjele više metamorfoza koje su ih uništile. Ipak, prema sačuvanim i analiziranim najstarijim fosilima, računa se da su prvi primitivni organski oblici života nastali na Zemiji prije više od 3 milijarde godina. Ishodištem života smatraju se organski spojevi nakupljeni u plitkim vodama. Njihova koncentracija se povećavala isparavanjem, a ta koncentrirana otopina puna različitih organskih spojeva nazvana je organskom prajuhom. Djelovanjem ultraljubičastih Sunčevih zraka na takvu koncentriranu otopinu dolazi do veoma složenih kemijskih procesa koji rezultiraju nastankom aminokiselina, ugljikohidrata, proteina i nukleinskih kiselina, što je istraženo na meteoritima i dokazano laboratorijskim pokusima. S dovoljno ugljik-dioksida omogućena je fotosinteza, a ona dalje omogućuje nastanak prvih biljaka sposobnih za samostalan život. Prema takvoj shemi je mogao nastati onaj prvi, odlučujući evolucijski skok. Je li doista bilo tako - nije znanstveno potvrđeno, ali ima logike u tako zamišljenoj shemi. Pretkambrij Pretkambrijske stijene, od kojih najstarije imaju oko 4 milijarde godina, a najmlađe oko 570 milijuna godina, danas gotovo u pravilu nalazimo metamorfoziranima, bez fosila. Oni rijetki pronađeni fosili nisu dostatni za detaljnije kronostratigrafsko odvajanje i imaju praktično značenje uglavnom za paleontologe. No, istraživanjem struktura i uočavanjem geoloških promjena koje su u tom razdoblju bile intenzivne, pretkambrijski eon, nazvan još i kriptozoik, bilo je moguće podijeliti u dvije ere: stariju, nazvanu arhaik (arheozoik) i mlađu, nazvanu proterozoik (algonkij). Prema novijim mišljenjima, naziv pretkambrij je preporučljiviji za uporabu jer jasno definira gornju granicu tog doba, a donju, kao nepoznatu, izbjegava. Tijekom arhaika događale su se promjene na Zemlji opisane u prethodnom tekstu. Pretpostavlja se da je bilo više orogeneza kojima je formirano najstarije - inicijalno kopno, izgrađeno pretežito od metamorfita s kiselim intruzivima, uz neznatno sudjelovanje sedimentita. Analizom metamorfnih i eruptivnih stijena toga vremena i njihovog položaja, došlo se, primijenjujući mobilističku koncepciju, do interpretacije po kojoj su stijene visokog stupnja metamorfizma i granitski batoliti gradili otočne lukove, a stijene niskog stupnja metamorfizma područja rubnih (predgornih) bazena. Arhajske su orogeneze najbolje proučene i interpretirane u Sjevernoj Americi i Africi, ali valja napomenuti da su arhajske geotektonske cjeline određene i u drugim područjima svijeta: Sjevernoj Europi (Baltički štit), Škotskoj, Sibiru, Indiji, Indokini, Australiji i Južnoj Americi. To su jezgre današnjih kontinenata. U proterozoiku se nastavlja orogenetska aktivnost, nastaju novi (tada mladi) borani gorski lanci, a površina kopna time se povećava. Na sjevernoj hemisferi je koncem pretkambrija postojalo kopno u području Baltičkog prostora koje je s Ukrajinskim štitom i Ruskom platformom činilo jednu pretkambrijsku geotektonsku cjelinu - Fenosarmaciju. Druga geotektonska cjelina je u sebi objedinjavala Kanadski štit, Sjevernoameričku platformu, veći dio Grenlanda i Hebride, a nazvana je Laurencija. Stara kopnena jezgra današnjega Sibira nazvana je Angara. Na južnoj hemisferi postojalo je

58

veliko jedinstveno kopno nazvano Gondwana, koje je obuhvaćalo današnju Indiju, veći dio današnje Afrike (sve osim mladih gorja u sjevernom Maroku, Alžiru i Tunisu), Arabiju, te veće dijelove današnje Južne Amerike, Australije i Antarktike. Osim navedenih kopnenih masa, postojale su u oceanskom prostoru i druge kopnene nepovezane mase poput velikih otoka. Dakle, geološke promjene u pretkambriju rezultirale su nastankom više nepovezanih kopnenih masa u praoceanskom prostoru, u kojemu počinje intenzivnija sedimentacija materijala erodiranog i transportiranog s kopna. Promjene se tijekom pretkambrija nisu odrazile samo na površini i u unutrašnjosti Zemlje, već i u njezinoj atmosferi. Radiometrijskim metodama istraživanja starosti stijena i okamenjenih ostataka života, zaključeno je da se atmosfera u vremenu između razdoblja od prije 1.8 i 1.4 milijarde godina postupno mijenjala u smislu povećanja količine kisika u njoj. Primarna atmosfera sadržavala je pretežito metan (CH4), vodenu paru (H2O), amonijak (NH3) i vodik (H2). Progresivno povećanje količine kisika nastalo je fotorazgradnjom molekula vode iz atmosfere i fotosintetskim procesima cijanobakterija. Dokaz o postupnom povećanju količine kisika u atmosferi nađen je u željezovitim spojevima: FeS je nastao u uvjetima redukcije, Fe3O4 u uvjetima djelomične oksidacije, a Fe2O3 u uvjetima potpune oksidacije - svi nađeni željezoviti spojevi iz arhaika rezultat su redukcije (Trevison & Giglia, 1989), što očito ukazuje da je u tom razdoblju u atmosferi bilo malo kisika. Za orogenetske pokrete vežu se i promjene klime. Na prijelazu iz pretkambrija u paleozoik (granica je u većini slučajeva jasna) određeni su glacijalni sedimenti - tiliti, u naslagama molase u širokim područjima obiju Amerika, u Škotskoj, Normandiji, Norveškoj, Africi, Kini i Australiji, koji svjedoče o izrazitom zahlađenju koncem pretkambrija. Nađeni su i stariji glacijalni sedimenti, nepouzdano datirani, ali i sedimenti humidne i aridne klime, što svjedoči da se tjjekom pretkambrija klima mijenjala, a ako su njezine promjene doista bile povezane s orogenetskim pokretima, onda i orogeneze pretkambrija dobivaju još jednu potvrdu. Za pretkambrij se veže i začetak života. U Južnoj Africi, u pokrajini Swaziland, nađeni su u stijenama starim izmedu 3 i 3.5 milijarde godina okamenjeni okruglasti kremični fosili za koje istraživači smatraju da su ostaci najstarijih živih organizama i povezuju ih s modrozelenim algama ili bičašima ili zelenim algama. Okamenjeni ostaci negdašnjega primitivnog života iz pretkambrija, datirani izmedu 2.7 i 1.7 milijarde godina, nađeni su i na drugim mjestima. Neki su ostaci nađeni kao kemijski fosili, nastali raspadom organizama - predstavljeni u obliku raspršenih organskih molekula. Kameni ugljen (šungit) u ruskoj Kareliji dokaz je za postojanje većih količina organske materije koncem pretkambrija. Temeljem nađenih fosila, može se zaključiti kako je u pretkambriju začet i biljni i životinjski svijet koji je evoluirao, pa koncem tog razdoblja postoje već i višestanični životinjski organizmi. Među važnim mineralnim sirovinama toga razdoblja prvenstveno valja spomenuti rude željeza, kojih ima najviše, ali su pronađena i bogata nalazišta dijamanata, zlata, bakra, cinka i mangana te radioaktivnih ruda. U Hrvatskoj pretkambrijske stijene nisu sigurno određene. Pretpostavlja se da proterozojskih stijena ima na sjevernim padinama Psunja (metamorfiti amfibolitskog facijesa i facijesa zelenih škriljavaca), dok za dio zelenih škriljavaca Medvednice i granitoide Moslavačke gore starost (mlađi pretkambrij ili stariji paleozoik) nije točno određena.

59

Paleozoik Paleozojska era trajala je ukupno oko 335 do 350 milijuna godina, odnosno od prije 570 do prije 230 milijuna godina. Najstarija je era fanerozojskog eona, a posebice je znakovita kao era intenzivnog razvitka života. Podijeljena je u šest perioda. Počinje kambrijem, nastavlja se ordovicijem (stariji paleozoik), nakon kojih slijede silur i devon (srednji paleozoik) te završava karbonom i permom (mlađi paleozoik). Kambrij Ime je dobio po latinskom nazivu pokrajine Wales (Cambria). Trajanje mu je procijenjeno na 70 milijuna godina, odnosno na razdoblje od prije 570 do prije 500 milijuna godina. Kontinentalne mase nastale pretkambrijskim orogenezama (Laurencija, Fenosarmacija i Angara na sjevernoj hemisferi i Gondwana na južnoj), u to su vrijeme stabilizirane, s pretežito metamorfoziranim naslagama velike debljine (različiti škriljavci, gnajsi, amfiboliti, kvarciti), eruptivitima i (podređeno) sedimentitima. U relativno plitkom moru počinje intenzivnija sedimentacija materijala nastalog trošenjem kopna, što stvara veoma povoljne uvjete za nastanak novih klastičnih sedimenata, ali i vapnenaca i dolomita.

PROVODNI FOSILI I TRI GLAVNE VRSTE DISKORDANCE (NESKLADA) U SEDIMENTNIM STIJENAMA

Provodni fosili. Svaki od ovih organizama je živio za vrijeme određenog razdoblja Zemljine povijesti što nam omogućuje da razlikujemo stijene u kojima su oni pronađeni od stijena formiranih u drugim vremenskim periodima. (a) Kambrijski trilobit; (b) Pennsylvanijski brahiopod; (c) Jurski amonit. Na slici lijevo prikazana su tri glavna tipa diskordance (nesklada) između stijena: (a) Diskordanca između metamorfne ili vulkanske stijene i sedimentne stijene iznad nje; (b) Kutna diskordanca između starije, poremećene sedimentne stijene i mlađe neporemećene sedimentne stijene; (c) Diskordanca između paralelnih slojeva sedimentarne stijene.

60

Dinamski procesi rezultirali su u kambriju postupnim početkom transgresije koja je zahvatila velike površine starijeg pretkambrijskog kopna i koja će se nastaviti u kasnijim, mlađim razdobljima paleozoika. O dinamici tog doba i nemirima u nekim sedimentacijskim bazenima svjedoče debele naslage turbiditnih sedimenata s grauva-kama i vulkanitima. Život na kopnu u doba kambrija bio je veoma oskudan, barem prema nađenim fosilnim ostacima. Smatra se da su u močvarama rasle biljke, vjerojatno iz skupine crvotočina (Lycopsida), čije su fosilizirane spore nađene u kopnenim kambrijskim naslagama. Zato je život u plitkom moru bio bujan i raznolik. Skupine algi (modrozelene - Cyanophyta, crvene - Rhodophyta i zelene - Chlorophyta), iako brojne, nemaju velikog značenja kao provodni fosili, a ni u smislu tvorbe novih stijena. Važniji grebenotvorni organizmi su mješinci (Coelenterata), a među njima se posebice ističu Archaeocyatha kao provodni i facijesni fosili.

O njihovom značenju u smislu stvaranja novih stijena svjedoče dugi arheocijatidni vapnenački grebeni u Australiji, kao i veće mase takvih vapnenaca u planinskim masivima Atlasa i Antiatlasa u Maroku. Ipak, člankonošci (Arthropoda) su najvažniji predstavnici životinjskih organizama tog doba, a među njima posebnu važnost u smislu provodnih fosila imaju trilobiti. Zahvaljujući provodnim fosilima (kao npr. trilobiti), koji su živjeli samo u određeno geološko doba, to je doba moguće razlikovati od svih drugih geoloških doba. Kombiniranjem s radioaktivnim metodama određivanja starosti, omogućena je rekonstrukcija povijesti zemlje i razvitka života na njoj. I to tako, sve do pojave čovjeka. Ključni trenuci vremenskog slijeda važnijih geoloških događanja i razvitka života na zemlji prikazani su kompilacijom najrelevantnijih momenata značajnih za tu rekonstrukciju.

61

62

6. MJESTO I ULOGA INŽENJERSKE GEOLOGIJE U GEOTEHNIČKOM PROJEKTIRANJU

63

Slika 2. Uzdužni prognozni geološki profil tunela Medvednica na trasi od donje stanice ZET-ove žičare - kamenolom dijabaza «Jelenje vode» (položaj profila na sl. 1).

A 154O BPRIBLIŽNI POLOŽAJ TUNELA

NA SJEVERNOJ OBILAZNICI

Slika. 3. Geološki profil A-B s osnovnim strukturno-facijelnim jedinicama i shematskim prikazom položaja tunelskih dijelova sjeverne obilaznice (legenda prema slici 1)

64

Tablica 1. Tunel Medvednica (L=6580 m): Legenda uz uzdužni prognozni inženjerskogeološki profil s osnovnim prognoznim značajkama stijena i RMR-klasifikacijom

SLOJEVITOST, ŠKRILJAVOST, TROŠNOST, ISPUCALOST, ZIJEV I ISPUNJENOST PUKOTINA, …

qu (Mpa) RQD (%) qu RQD D SP PV KB ZBROJ BODOVA

KATEGORIJA STIJENSKE

MASEII III IV

ββ KREDA Dijabazi i spiliti, podređeno gabri. Km 10,640 do Km 11,550; d = 0,910 Km

Rijetko se nađu kompaktne i jedre stijene. Većinom suispucale i pune malih šupljina. Očekivani razmak pukotina od200-600 mm, kadikad do 2000 mm ili više. Pukotine uglavnomravne, hrapave, nekontinuirane, maloga zijeva, neznatnotrošnih stijenki, bez ispune ili zaliječene sekundarnomsupstancom. Moguća učestala pojava strmih pukotinapružanja subparalelnog s osi tunela.

100-250 75-90

Sekundarna i uglavnom plitko razvijena efektivna poroznost.Neujednačena i površinski ograničena vodopropusnost, dubljeu rasjednim zonama. Rijetka pojava izvora manje izdašnosti,obično u rasjednim zonama. Očekivani dotoci vode na 10m'tunela u granicama od nikakvih do 25 litara u minuti.

13 17 13 25 10 -12 66 II 0,910 0,910

K1,2 APT - TURON

Pješčenjaci, šejli, lapori i radiolarijski rožnjaci u izmjeni, podređeno vapnenci. Km 10,640 do Km 9,680 i Km 9,520 do Km 9,260; d = (0,960 Km; 0,260 Km)

Tanko pločasta do deblje uslojena serija sedimenata. Vrlovelika tektonska poremećenost naslaga. Uz pješčenjake,najzastupljeniji litološki član su tamnosivi do crni šejlovi. Zagrauvakne pješčenjake posebno je karakteristična željezovitaimpregnacija na pukotinskim i slojnim plohama. Očekivanirazmak diskontinuiteta (uključujući i slojne) između 60 i 400mm. Pukotine pretežito ravne do valovite, neznatno hrapavihdo glatkih površina, zijeva <1 mm. Debljina serije do 300 m.Zbog učestale izmjene slojeva male čvrstoće podložnihplastičnim deformacijama sa slojevima velike čvrstoćepodložnih trenutnom lomu, očekivanih položaja slojeva tesnažnih utjecaja regionalnog i lokalnog položaja stresa,moguće su pojave gorskih udara.

šejlovi: 20-70

pješčenjaci: 100-150

< 25-40

Sekundarna i uglavnom plitko razvijena efektivna poroznost.Neujednačena i površinski ograničena vodopropusnost, dubljeu rasjednim zonama. Očekivani dotoci vode na 10m' tunela ugranicama do 25 litara u minuti, a uzduž navlačnog dodira smetamorfitima i >125 litara u minuti.

5 4 8 15 6 -12 26 IV 1,220 1,220

T,J RETOLIJASVapnenci i dolomitizirani vapnenci. Km 9,680 do Km 9,610 i Km 9,610 do Km 9,520; d = (0,070 Km; 0,090 Km)

Prognozna debljina do 150 m. Vrlo veliki je nesklad izmeđunjihova površinskog pojavljivanja i očekivane pojave na razininivelete tunela. Vapnenci su gromadasti, na površinirazlomljeni i ispresjecani brojnim kalcitnim žilama. Očekivanirazmak diskontinuiteta (uključujući i slojne) između 200 i 600mm. Zijev pukotina malen (<1 mm). Stijenke pukotina ravne dovalovite, neznatno hrapave, neznatno trošne, ispunjenekalcitom ili tvrdom ispunom, kadikad bez ispune.

100-200 50-75

Sekundarna razvijena efektivna poroznost. Neujednačena ipovršinski ograničena vodopropusnost, dublje u rasjednimzonama. Očekivani dotoci vode na 10m' tunela u granicamaod 10 do 125 litara u minuti. U rasjednim zonama moguća je iokršenost s pojačanim dotocima podzemnih voda (> 125 litarau minuti).

10 13 10 22 7 -5 57 III 0,160 0,160

D,C? DEVON, KARBON

Ortometamorfiti: zeleni škriljci, metamorfozirani gabri, dijabazi i doleriti. Km 9,260 do Km 6,340; Km 6,250 do Km 6,100; Km 5,940 do Km 5,800; Km 5,650 do Km 5,150; d = (2,920 Km; 0,150 Km; 0,140 Km; 0,500 Km)

Masivna do škriljava izgleda. Nejednaki su i stupnjevimetamorfoze i značajno se mijenjaju fizičko-mehaničke iinženjerskogeološke značajke. Očekivani je razmakdiskontinuiteta između 200 i 600 mm, kadikad do 2000 mm.Zijev pukotina malen (<1 mm). Stijenke pukotina ravne dovalovite, glatke do neznatno hrapave, neznatno trošnestijenke, ispunjene kalcitom ili tvrdom ispunom, kadikad bezispune.

100-200 50-80

Sekundarna i uglavnom plitko razvijena efektivna poroznost.Neujednačena i površinski ograničena vodopropusnost, dubljeu rasjednim zonama. Očekivani dotoci vode na 10m' tunela ugranicama do 25 litara u minuti, a uzduž navlačnog dodira skrednim vulkanogeno-sedimentnim kompleksom i >125 litarau minuti.

10 14 11 17 8 -2 58 III 3,710 3,710

D,C? DEVON, KARBON

Parametamorfiti: škriljave grauvake i siltiti, rekristalizirani vapnenci i dolomiti, filiti, muskovit-kloritski škriljci, kvarc-muskovitski škriljci i dr. Km 6,340 do Km 6,250; Km 6,100 do Km 5,940; Km 5,800 do Km 5,650; Km 5,150 do Km 4,970; d = (0,090 Km; 0,160 Km; 0,150 Km; 0,180 Km)

Bitno obilježje je škriljavost, koja je nejednoliko izražena.Očekivani je razmak diskontinuiteta između 200 i 400 mm.Zijev pukotina malen (<1 mm). Stijenke pukotina ravne dovalovite, glatke do hrapave, znatno do jako trošne (kadikadpresvučene finim glinovitim filmom), ispunjene kalcitom ilidrugom sekundarnom supstancom, kadikad bez ispune.Moguća učestala pojava strmih pukotina pružanjasubparalelnog s osi tunela.

50-100 25-50

Sekundarna i uglavnom plitko razvijena efektivna poroznost.Neujednačena i površinski ograničena vodopropusnost, dubljeu rasjednim zonama. Očekivani dotoci vode na 10m' tunela ugranicama do 25 litara u minuti.

6 6 9 16 7 -5 39 IV 0,580 0,580

SVEUKUPNO PO KATEGORIJAMA (Km) 0,910 3,870 1,800 6,580

SVEUKUPNO PO KATEGORIJAMA (%) 13,83 58,81 27,36 100,00

PESIMISTIČNE PROGNOZNE KATEGORIJE STIJENSKE MASE (VIDI NAPOMENE) III IV V

NAPOMENE:

PRIMIJENJENI SIMBOLI: qu = PROGNOZNA JEDNOAKSIJALNA TLAČNA ČVRSTOĆA STIJENE SP = SVOJSTVA PUKOTINA

RQD = ROCK QUALITY DESIGNATION INDEKS PV = PODZEMNA VODA (PROCJENA DOTOKA PO 10 m DULJINE TUNELA)

d = RAZMAK DISKONTINUITETA KB = KOREKCIJA BODOVA ZA UTJECAJ PRUŽANJA I PADA PUKOTINA U TUNELU

U užim rasjednim zonama, zbog veće ispucalosti stijena i svojstava pukotina te moguće povećanih dotoka podzemnih voda, na potezima predvidive minimalne dužine od cca 50 (pedesetak) metara valja svakako predvidjeti za jednu kategoriju lošiju stijenu. Zbog realno nesagledivih okolnostiuslijed nedovoljnog poznavanja i detaljnije neistraženosti prostora Medvednice, a temeljeno na iskustvu i najnovijim rezultatima Geodetsko-geodinamičke studije šireg prostora Medvednice, realniji rezultat bilo bi prognozno pogoršanje svih predviđenih kategorija stijenske mase za jednukategoriju. Valja upozoriti da su objektivno predvidive i pojave gorskih udara, zbog naizmjenične pojave sedimenata podložnih krtom slomu i plastičnijih stijena, u uvjetima snažnog stresa.

UKUPNE DULJINE DIONICA

(Km)

UKUPNO PO KATEGORIJAMA (Km)

RMR - KLASIFIKACIJA STIJENSKE MASE (BODOVI PO POJEDINIM PARAMETRIMA)

HIDROGEOLOŠKE ZNAČAJKE STIJENASTRATIGRAFSKA PRIPADNOST OZNAKA

LITOLOŠKI OPIS, STACIONAŽE POJAVA (Km… do Km…) I DULJINE

POTEZA POJAVA (d)

INŽENJERSKOGEOLOŠKE ZNAČAJKE STIJENA

65

66

Prema «GEODETSKO-GEODINAMIČKOJ STUDIJI PROSTORA GRADA ZAGREBA» (Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu – Zavod za geomatiku, 2004.)

Geodetski model vektorskog polja godišnjih brzina 1997-2006. za područje Grada Zagreba

Statistički prikaz apsolutnih vrijednosti godišnjih brzina

Pribičević, B. Medak, D., Prelogović, E. & Đapo, A. (2008): Utjecaj geodinamičkih procesa na izgradnju objekata i infrastrukture na području grada Zagreba. Zbornik radova konferencije «Razvitak Zagreba» u organizaciji Gradskog poglavarstva Grada Zagreba i Hrvatskog inženjerskog saveza u suradnji s Akademijom tehničkih znanosti Hrvatske, SECON hdgk i Sveučilištem u Zagrebu (1.-2. veljače 2008.), str. 109-115, Zagreb.

Na prethodnim slikama pokušalo se konkretnim inženjerskogeološkim podlogama pokazati mjesto i ulogu inženjerske geologije u geotehničkom projektiranju. Na prethodne tri slike prikazani su najnoviji rezultati «Geodetsko-geodinamičke» studije šireg prostora Zagreba. Gotovo je zastrašujući iznos izmjerenih pomaka, a zbunjujuće je i vektorsko polje brzina, koje pokazuje ogromni tektonski blok kako rotira u prostoru - u smjeru kazaljke na satu. Posljednja tri prikaza, koja slijede, pokazat će na koji se način argumentira položaj kritične zone najniže posmične čvrstoće u Podsljemenskoj urbaniziranoj zoni Grada Zagreba. Slojevi sedimenata s najvišim vrijednostima granica tečenja i indeksa plastičnosti (laboratorijski ispitani), ujedno su i mjesta najnižih posmičnih čvrstoća – najslabija karika u «geotehničkom lancu posmične čvrstoće». Zahvaljujući novoj RNK-METODI (Ortolan, 1996) položaj te najslabije karike (sloja najniže

67

posmične čvrstoće) u prostoru može se korektno i jednoznačno utvrditi. Ona je, uz ostale rubne uvjete glavni krivac za većinu većih nestabilnosti na južnim obroncima Medvednice. Položaj sjeverne obilaznice Zagreba predložen je upravo u blizini zone najniže posmične čvrstoće – kontakta naslaga pleistocena s gornjim pontom. Kako su ovdje sadržani i slojevi pijesaka s vodama pod pritiskom subarteškog i arteškog karaktera, tunel bi kao regionalni dren mogao bitno doprinijeti stabilnosti velikog dijela južnih obronaka Medvednice.

P

PRIBLIŽNE KOORDINATE R.BR.

NAZIV KLIZIŠTA

X Y

1 GRMOŠČICA 5 074 800 5 572 000

2 MILEROV BREG 5 075 500 5 572 750

3 NORŠIĆEVA 5 077 600 5 572 650

4 GRANICE 5 076 400 5 572 940

5 TRSJE 5 076 760 5 573 190

6 PODVINJE 5 076 420 5 573 160

7 ČUKOVIĆI 5 076 340 5 573 380

8 DEDIĆI 5 078 160 5 573 670

9 ČESMIČKI 5 078 880 5 577 310

10 ČREŠNJEVEC 5 079 170 5 577 600

11 GORNJE PREKRIŽJE 5 077 430 5 575 000

12 PERJAVICA 5 076 250 5 569 750 Slika 5. Izvadak iz Osnovne geološke karte mj. 1:100000 (OGK – list Zagreb). Ucrtana su poznatija klizišta u «Podsljemenskoj urbaniziranoj zoni». Popis klizišta prikazan je u tablici. Klizište Podsused-P samo obuhvaća površinu >1 km2, u zoni bokova i sjeverog zaleđa bivšeg laporoloma Kostanjek.

68

Slike 6-7. Jasne plohe smicanja uzduž kontakta pliopleistocena i gornjeg ponta, otkrivene u zasjeku zapadno od novogradnje u ulici Trsje, južno od klizišta «Trsje» (pozicija «5» u OGK na slici 5). Slike 8-9. Plohe smicanja otkrivene iskopom za temeljenje «Škole za kreativni razvoj», u zoni klizišta «Dedići». Na slici 8 zaokružen je detalj plohe smicanja, koji je prikazan na slici 9 (pozicija «8» u OGK, na slici 5). Slike 10-11. Plohe smicanja uzduž krovine serije «rđastih pijesaka» gornjega ponta (pretpostavlja se da je to litostratigrafska granica pleistocena s gornjim pontom - erozivna ili tektonsko-erozivna diskordanca). Otkrivene iskopom za vodospremu, zapadno od klizišta «Črešnjevec» (uz ulicu Vinec - pozicija «10» u OGK, na slici 5). Pravac strija je poprečno na smjer nagiba slojeva (približno u pravcu pružanja slojeva) što jasno upućuje na tektonsko podrijetlo strija (donje dvije slike).

69

Pomoću jednog ili više repernih slojeva, od kojih se jedan odabire kao referentni, moguće je na ograničenim istraživanim prostorima konstruirati korelacijski inženjerskogeološki i/ili geotehnički stup. Korelacijski geotehnički stup je konzistentan inženjerskogeološki i/ili geotehnički model tla (ponekad se naziva i projektni profil tla) u kojem je smisleno po cijeloj visini istraženog vertikalnog slijeda naslaga, svakom determiniranom sloju (pa i njegovim dijelovima) moguće pripisati određene vrijednosti geotehničkih parametara, točkasto ili kontinuirano ispitanih (određenih) u laboratoriju i/ili na terenu. Iz tako konstruiranog korelacijskog geotehničkog stupa načelno se mogu razlučiti zone minimalnih rezidualnih parametara otpornosti na posmik s njihovom debljinom i kontinuitetom, ali i slojevi različite vlažnosti, vodopropusnosti, prirodne zbijenosti ili stišljivosti, itd. Korelacijski geotehnički stup nekog istraženog prostora predstavlja "ključ" za tumačenje sveukupnih prostornih inženjersko-geoloških i/ili geotehničkih odnosa u potrebnom broju po volji odabranih profila, za dvodimenzionalna i prostorna razmatranja, što je osobito značajno za trodimenzionalne analize stabilnosti. Slike 12-16. Korelacijski geotehnički stupovi više klizišta u zoni Zagrebačkog rasjeda: Grmoščica (Ortolan, 1996.; Ortolan & Mihalinec, 1995. - sl. 12), Podvinje (Ortolan,2005. - sl. 13), Česmičkoga + Česmičkoga-1 (Ortolan, 2005a. - sl. 14), Česmičkoga (Ortolan, 2003. - sl. 15) te Črešnjevec (Ortolan, 2000. - sl 16). Veoma slične okolnosti utvrđene su za klizišta Granice (Jurak i dr., 2004) i Perjavica (Ortolan, 1997).

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Č-10Č-11Č-12Č-23Č-13Č-14Č-15Č-16Č-17Č-18% GLINE

UDIO GLINE - C (%); INDEKS PLASTIČNOSTI - IP (%)

DU

BIN

A U

ZO

RK

A S

OB

ZIR

OM

NA

"R

NK

" (m

)

RNK

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Č1-Č9 (BEZ Č-2); 2003.

Č-10 DO Č-18 I Č23; 2005.

INDEKS PLASTIČNOSTI - IP (%)D

UBI

NA

UZO

RK

A S

OB

ZIR

OM

NA

"R

NK

" (m

)

RNK

-28

-26

-24

-22

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

IP (P-1)IP (P-2)IP (P-4)IP (P-5)IP (P-6)IP (P-7)IP (P-12)IP (P-13)IP (P-14)IP (P-15)IP (P-16)IP (P-18)IP (P-19)IP (T-31)

INDEKS PLASTIČNOSTI - IP (%)

PLEISTOCEN - QP

GORNJI PONT - Pl12

RNK

DU

BIN

A U

ZO

RK

A S

OB

ZIR

OM

NA

"R

NK

" (m

)

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 10 20 30 40 50 60 70

INDEKS PLASTIČNOSTI - IP (%)

ZAPAŽENE PLOHE SMICANJA (KLIZNE

PLOHE ILI ZONE IZ DETERMINACIJE!?)

2

RNKGORNJI PONT - Pl1

2

Č-2

Č-1

Č-1;6Č-4

Č-1;5

Č-3 (2I)

B-5I/01

B-2I/01

POLOŽAJ KLIZNE PLOHE, PRIBLIŽNO PROCIJENJEN IZ

INKLINOMETARSKIH MJERENJA, TIJEKOM 2001. GODINE

Č-4I

Č-2I

IP (Č-1 DO Č-8)

IP (Č-9 DO Č-11)

PLEISTOCEN - QP

DU

BIN

A U

ZO

RK

A S

OB

ZIR

OM

NA

RN

K

(m)

Slika 13

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

1,0E

-09

1,0E

-08

1,0E

-07

1,0E

-06

1,0E

-05

1,0E

-04

1,0E

-03

KOEFICIJENT FILTRACIJE: K = 0,36 x d2,3(20%) (cm/s)

DU

BIN

A IS

PITA

NIH

UZO

RA

KA

S O

BZIR

OM

NA

"R

NK

" (m

)

RNK

PLEISTOCEN

GORNJI PONT

Slika 12

Slika 14

Slika 15 Slika 16

70

114

109

107

105

113

112

103

99

97

85

86

634328

27

10

5

23

79

41

94

57

29

4

34

78

81

40

64

66

12

11

65

3993

62

58

98

55

5256

53

50

38

13

42

61

67

83

6

46

48

4515

32

2

47

80

17

60

77

37

1669

35

3336

8

20

9

49

44

30

21

59

31

18

22

3

24

76

75

1

73

1470

71

26

72

25

82

7

74

19

84

51

90

89

110

115

54

87

68

88

91

92

95

96

100

101

102

104

106

108

111

116

117=120

118

119

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

INDEKS PLASTIČNOSTI - PI (%)

VR

ŠN

I - Φ

P I R

EZID

UAL

NI K

UT

TRE

NJA

- Φ

R (O

)

REZIDUALNI KUT TRENJA

VRŠNI KUT TRENJA

REZIDUALNI (1998.-2006.)VEOMA OSJETLJIVE GLINE:

4-8 (OTAWA-KANADA: 8)

CUCARACHA ŠEJL PANAMA: (15)

(117,120): ALOFAN JAVA

HALOAZIT-JAVA

HALOAZIT

(29-32): UGLJEVITI ŠEJLOVI I PRAHOVNJACI

(25-27): MATERIJALI S HIDROTINJCIMA MEKE GLINE

(47-49)

(20-24): MATERIJALI S MONTMORILONITOM

(100-107):TRIJAS, GLINE I ŠEJLOVI

Slika 12.17. Korelacija vršnog i rezidualnog kuta trenja s indeksom plastičnosti prirodnih materijala (Ortolan & Mihalinec, 1998). Rezidualni kutevi trenja dopunjeni rezltatima laboratorijskih ispitivanja od 1998. do 2006.

U jednom konstruiranom korelacijskom geotehničkom stupu granica tečenja i indeks plastičnosti ističu se kao najznakovitiji indikatori vršnog kuta trenja, kuta trenja potpunog omekšanja i rezidualnog kuta trenja koherentnih tala i mekih stijena. Najviše vrijednosti granica tečenja i indeksa plastičnosti, na nekom terenu, u pravilu odgovaraju najnižim vrijednostima kuteva trenja (vidi slike 12.17 i 12.18). Plohe ili zone sloma kod dogođenih klizanja redovito se javljaju na mjestima najviših indeksa plastičnosti, pa je njihovo pronalaženje ključ za otkrivanje najslabije karike u „geotehničkom lancu posmične čvrstoće“, a lanac uvijek puca na najslabijoj karici.

71

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220

GRANICA TEČENJA - WL (%)

Chandler & Hardie 1989. (til i Londonska glina) Kenney 1967. (veoma osjetljive gline)Kenney 1967. (glinoviti proslojci u vapnenačkim serijama) Kenney 1967. (kaolinit)Kenney 1977. (gline s montmorilonitom) Kenney 1977. (gline s hidrotinjcima)Lupini et al. 1981. (lapor) Lupini et. al. 1981. (ugljeviti šejlovi i prahovnjaci)Lupini et. al. 1981. (prekonsolidirane gline) Kenney 1967. (glina, šejlovi)Kenney 1967. (Cucaracha šejl - Panama) Lupini et al. 1981. (meke gline)Ortolan 1996. (pleistocenske gline) Ortolan 1996. (pliopleistocenske gline)Ortolan 1996. (Terra Rossa) Ortolan 1996. (rezidualne gline miopliocena)Ortolan 1996. (proslojci šejlova i glina trijasa) Ortolan 1996. (glina miocena)Ortolan 1996. (glineni šejlovi sarmata) Skempton 1985. (lapori i gline)Wesley 1977. (alofan i haloazit) Ortolan 1996. (gline holocena)Klizište Jarpetar Klizište Česmički - istokKlizište Črešnjevec Klizište Česmički - zapadKlizište Čiritež Klizište PodvinjeKlizište ispod KBC-Merkur, Zajčeva ulica u Zagrebu Korelacija granice tečenja s vršnim kutom trenja

VR

ŠN

I - Φ

P I

REZ

IDU

ALN

I KU

T TR

ENJA

- Φ

R (O

) ALOFAN ALOFAN

HALOAZIT

HALOAZIT

CUCARACHA ŠEJL

VEOMA OSJETLJIVE GLINE

UGLJEVITI ŠEJLOVI I PRAHOVNJACI

MATERIJALI S HIDROTINJCIMA

Slika 12.18. Korelacija vršnog i rezidualnog kuta trenja s granicom tečenja prirodnih materijala (prema bazi podataka iz: Ortolan & Mihalinec, 1998). Dijagram je za rezidualne kuteve trenja dopunjen rezltatima dobivenim laboratorijskim ispitivanjima od 1998. do 2006. godine.

72

Zaključno za Podsljemensku urbaniziranu zonu Grada Zagreba (Ortolan & sur., 2008): Složenost geološke građe s jako izraženom dinamikom recentnog tektonskog sklopa, geotehničke okolnosti na pobočju Medvednice (brojne glinovite zone niske posmične čvrstoće, pretežito nepovoljni i sve strmiji nagibi slojeva niz padinu - uslijed nezaustavljivog djelovanja endodinamičkih sila - dinamika recentnog strukturnog sklopa, dubinska erozija nižih dijelova padina zbog usijecanja korita brojnih vodotoka, arteški vodonosnici koji generiraju visoke porne tlakove, velika zavodnjenost područja, „iscrpljivanje“ faktora sigurnosti na klizanje zbog „preurbanizacije“), očekivano djelovanje okidajućih impulsa (trigger: izvanredne meteorološke prilike, na klizištu Podsused prijeti urušavanje tunela koji funkcionira kao jaki dren, havarije dotrajale kanalizacije i vodovoda, jači potresi i nekontrolirani zahvati graditelja u prostoru koji će sve učestalije provocirati incidentne situacije) i planirani veliki infrastrukturni graditeljski zahvati iziskuju hitnu mobilizaciju svih geotehničkih znanosti (geološko inženjerstvo, mehanika stijena i mehanika tla). Dugo sušno razdoblje u proteklih nekoliko godina, kada se najviše gradilo, očito još nije „pogodovalo“ valorizaciji (tj. stavljanju na kušnju) kvalitete učinjenog. Prvo ozbiljnije punjenje tla vodom i očekivani porast pornih tlakova, po predočenoj argumentaciji, očito može izazvati lančane pojave nestabilnosti. I to u statičkim uvjetima. U slučaju kombinacije s dinamičkom pobudom od ozbiljnijeg potresa, koji nipošto ne bi bio neočekivan, Zagreb može zadesiti „katastrofični scenarij“ s masovnim klizanjima. Prošla i aktualna događanja ukazuju na geohazardne događaje u budućnosti. Sve to od gradskih vlasti iziskuje veoma odgovoro postupanje. Hitno se moraju povećati ulaganja u «Projekt kompleksnih geotehničkih i seizmičkih istraživanja za potrebe planiranja i građenja na području Grada Zagreba» u skladu s preliminarnim dinamičkim planom realizacije. Valja nastaviti istraživanja geodinamike prostora Grada Zagreba, a preporuča se i primjena najsuvremenijih tehnologija otkrivanja klizišta (satelitska radarska interferometrija - InSAR). Uz to, utemeljenje «Geotehničkog katastra» te provedba geotehničkog i seizmičkog mikrozoniranja nužni su i nezamjenjivi preduvjeti korektnog gospodarenja prostorom. Propušteno vrijeme nije moguće nadoknaditi. 7. GEOTEHNIČKO 3D-MODELIRANJE PADINA RNK-METODOM – POSEBNI DODATAK S OSNOVAMA METODE IZRADE PROSTORNIH INŽENJERSKOGEOLOŠKIH MODELA