Teori inför tenta Flashcards
Gränsen silt - sand vid 0,06 mm är en mycket viktig gräns inom jordartsläran.
Redogör för de fysikaliska förändringar som sker genom att diskutera
1 fysikaliskt sammanhållande fenomen
2 partikelstruktur
3 massrörelse
4 permeabilitet
5 kapillaritet
- Friktion: stora partiklar som friktionerar mot varandra – kohesion mindre partiklar som binds samman av elektrisk laddning.
- Enkla korn – aggregatkorn: enkla korn kan man plocka ut, aggregatkorn håller ihop.
- Ras – skred: Ras faller, skred glider
- Permeabla – icke permeabla (den praktiska gränsen går vid 0,2 mm dvs finsand-mellansand: Hög permeabilitet = vatten rinner igenom (Sand), Låg permeabilitet = rinner ej igenom (lera)
- Kapillär stigning (flera m i silt) – knappast/ej kapillär stigning (endast dm i sand)
En isälvsavlagring utgör en jordartsenhet som har en skiktad inre struktur och som
består av kornfraktionerna sand, grus och sten!
Ge ett tydligt svar på varför det är på detta vis?
Isälv – stort smältvattenflöde som rinner ut från en glaciär.
En snabbt rinnande flod med stor transportkapacitet.
Mycket material som transporteras i bottentransport
(kornfraktionerna sten, grus, sand)
Mycket material som transporteras i suspension (kornfraktionerna ler, silt)
Då isälven mynnar utanför isfronten på glaciären sjunker strömningshastigheten och de
större bottentransporterade partiklarna sedimenterar – en isälvsavlagring bildas.
De mindre partiklarna fortsätter med strömningen vidare ut i en stillastående bassäng och
kan först där sedimentera till lera.
Beroende på varierande (olika) strömningshastighet i floden – under en säsong och under
hela den mångåriga bildningstiden – blir alla flodbottenavlagringarna skiktade i sin inre
struktur!
Varför är isälvsavlagringar och särskilt rullstensåsar så vanliga i Sverige?
Inlandsisen (över Sverige) smälte bort ganska snabbt, på ca 5000 år – således mycket smältvatten under kort tid och stora isälvar med stora mängder sten, grus, sand som bildar många/mycket isälvsavlagringar.
Isfronten drog sig tillbaka hela tiden – således rullstensåsar.
En geologisk studie av ett område bör alltid inledas med en topografisk beskrivning.
Bakgrunden till detta är att det finns ett samband mellan landskapsformer och
geologiska förhållanden.
Ange sannolik sammansättning och kornfördelning utifrån de fem materialalternativen
berg, morän, grovsediment, finsediment och organisk jord
för landskapsformerna 5a) – 5d) nedan
5a) Strandvall Grovsediment
5b) Getryggsås Grovsediment
5c) Meandring Finsediment
5d) Skredärr Finsediment
5a) Strandvall: Grovsediment
5b) Getryggsås: Grovsediment
5c) Meandring: Finsediment
5d) Skredärr: Finsediment
Förklara i skalan kornstorlek vilka fysikaliska fenomen och egenskaper som är grundorsak till ras och skred
Mindre kornstorlek ger upphov till skred (glida) , typ (silt/lera) Medan större ger upphov till ras alltså trilla (Sand, grus sten)
Definiera det geologiska begreppet isälvsavlagring!
Strukturer och jordarter som är bildade av inlandsisen typ rullstensåsar, ändmorän, morän.
Förklara noga vad som karaktäriserar följande två flodsystem (ta bland annat upp vattenföring, kornstorlek och sedimentation)
a) Meandrande flod
b) ”Braided river”/flodnätsflod
a) Meandrande flod
Den meandrande floden uppstår efter en långt framskriden utveckling av en flod där flodplanet har blivit brett.
Strömningshastigheten i floden är låg (liksom
vattenföringen per tvärsnittsarea), och de sedimenterande partiklarna är relativt finkorniga.
Sedimentation sker främst i innerbågarna medan erosionen främst sker i ytterbågarna genom sidoerosion.
b) ”Braided river”/flodnätsflod
Floden löper inte i en enda fåra utan delar upp sig i många små floder som bildar ett nätverk.
Varje individuell fåra är grund och ej heller särskilt bred, vilket medför att den individuella lilla flodarmen vid hög vattenföring kommer att brädda och söka sig ett nytt lopp.
Flodarmarna bräddar och fårorna skiftar mycket ofta plats.
Ett ”braided river”-system kräver hög vattenföring och tillgång till mycket material.
Materialet ska huvudsakligen vara grovkornigt och även om de enskilda floderna transporterar även finkornigt material så kommer detta inte att sedimentera här.
Tack vare höga strömhastigheter kommer endast grovkorniga partiklar (sten, grus och sand) att sedimentera inom ett ”braided river”-system.
Var och hur förekommer isälvsavlagringarna i Sverige?
Definiera kortfattat men tydligt följande begrepp:
a) Porositet
b) Effektiv porositet
c) Adsorptivt vatten
a) Porositet
Total hålrumsvolym uttryckt i volymsprocent (Vporer/Vtot )
b) Effektiv porositet
Sammanhängande hålrumsvolym där vatten kan röra sig, uttryckt i volymsprocent
c) Adsorptivt vatten
Vatten som är hindrat från att röra sig med gravitationen beroende på att vattenmolekylen är en dipol och fastnar på de svagt laddade ytorna på de fasta partiklarna i det geologiska materialet.
Vattenmolekylerna bygger upp ett tunt skikt
av vatten, det adsorptiva vattnet. Adsorption beror alltså relativt svaga elektriska bindningar mellan vattenmolekyler och fasta partiklar. Adsorptivt vatten kallas även
hygroskopiskt vatten.
På vilket sätt kan framtida klimatförändringar öka risken för ras och skred?
Mer och kraftigare nederbörd, mer erosion, mer översvämningar, stigande havsyta,
mer extrema väderförhållande fler hundraårsregn, förändrade grundvattentryck
Beskriv det geografiska läget av HK (Högsta Kustlinjen) genom att
ange områden över respektive under HK i bifogad Sverige-karta!
Ge också en tydlig geologisk förklaring till varför det är på detta sätt!
En olycka med en tankbil har inträffat omkring 100 meter från en vattenverksbrunn i
en cirka 10 meter mäktig isälvsavlagring, som sträcker sig från olycksplatsen till
området kring brunnen. Ungefär 200 liter lättflytande olja har på någon minut spillts ut
på marken som endast är glest gräsbevuxen utan nämnvärd jordmån ovanpå
isälvsmaterialet. Den naturliga grundvattenströmningen är riktad från olycksplatsen till
brunnen.
a) Beskriv utförligt hur och i vilken utsträckning oljan kan komma att påverka
vattenkvaliteten i brunnen! Beskrivningen ska inkludera de processer och egenskaper
som styr transporten. Motivera Dina svar noga.
b) Vilka åtgärder bör Du vidta om Du får i uppgift att försöka minimera
skadeverkningarna på brunnsvattnets kvalitet. Förklara och motivera Dina svar noga.
c) Hur snabbt måste åtgärder vidtas/Hur lång tid tar det för oljeföroreningen att röra
sig från olycksplatsen till brunnen? Motivera Ditt svar.
Vattenlöslighet har stor betydelse för hur föroreningen kan transporteras. Lösliga
ämnen kommer i stort att röra sig som den genomsnittliga vattenmolekylen
(advektiv transport). Icke lösliga ämnen kommer att röra sig som en egen
kemikaliefas med en annan hastighet och delvis i en annan riktning än den
huvudsakliga grundvatten-rörelsen. Oljeprodukter har mycket låg löslighet och
6
kommer i huvudsak inte att röra sig som vatten, MEN de ger upphov till en ringa,
visserligen ytterst ringa, vattenlöslig fas. Denna kan få förödande konsekvenser vid
oljespill nära vattentäkter (se Grundvattenskyddskompendiet s.3)
(1,5p)
Densitet som är lägre än vattnets gör att de flesta oljeprodukter kommer att flyta
ovanpå grundvattenytan (under förutsättning att ämnet är svårlösligt) (0,5p)
Viskositet som är liten (lättflytande olja) kommer att underlätta
föroreningstransport.
(0,5p)
Kemikaliefasen av en olja med låg densitet (lägre än vattens) och låg viskositet (men
större än den som vatten har) kommer att ha ett något lägre värde på k-värdet än det
som gäller för vatten och därmed att kunna röra sig något mindre
fort jämfört med vattenmolekylerna vid i övrigt likadana förhållanden (se s.3 i
komp). Rörelse mot vattenverksbrunnen eftersom grundvattenströmningen är riktad
ditåt.
Den vertikala transporten med gravitationens hjälp genom den omättade zonen går
också vanligen något långsammare än för vatten på grund av ovanstående
(1,0p)
Ackumuleringsförmåga/fastläggning/retardation beror på adsorption
(hygroskopiskt
vatten = ett tunt skikt av vattenmolekyler binds runt varje korn p g a de elektriska
egenskaperna i partiklarnas yta (ytaktivitet), vattenmolekylen en dipol) och
kapillaritet
= vatten kan stiga eller hållas kvar ovanför grundvattenytan i ett
kornuppbyggt jordmaterial genom inverkan av ytspänning.
Eventuellt även absorption (föroreningen rör sin in i en partikel, exempelvis i en
organisk jord).
Fastläggningen liten då grovkornig mineraljord (isälvsavlagring av sten, grus och
sand) och inget organiskt material (gles gräsväxt utan nämnvärd jordmån ovanpå
isälvsmaterialet). (1,5p)
Sammantaget kan detta leda till relativt stor påverkan av vattenkvaliteten i brunnen!
(1p)
Bonus 0,5p om: Biokemisk nedbrytning av oljeprodukter gör att de minskar i
koncentration om uppehållstiden är lång (gäller dock troligen ej här).
Hydrodynamisk dispersion (mekanisk dispersion och diffusion) kan påverka något
så att liten koncentration märks mycket snabbt.
b) Om det inte vore akut skede (se delfråga c) skulle man upprätta ett skyddsområde
för vattentäkten med stränga restriktioner för t ex fordonstrafik och särskilt
transport av farligt gods. (1p)
I detta fall handlar det om ett akut skede (det har uppenbarligen inte funnits
tillräckliga restriktioner i gällande skyddsområde) och då handlar det om att styra
grundvattenströmningen och samla upp så mycket som möjligt av föroreningen så
att den inte hamnar i vattenverksbrunnen. (1p)
Oljeprodukter kommer till största delen att röra sig något långsammare än
vatten och flyta ovanpå grundvattenytan mot brunnen från olycksplatsen. En ringa,
visserligen ytterst ringa, vattenlöslig fas kan röra sig lika fort som grundvattnet.
Lämplig teknik blir då att försöka finna brunnar som kan användas som
fångbrunnar och pumpas kraftigt så att grundvattenströmningens riktning ändras
så att oljeföroreningen inte när fram till vattenverksbrunnen. Via pumpen i
fångbrunnen kan föroreningen fångas upp och tas om hand (se
Grundvattenskyddskompendiet s.6-7) (1,5p)
Om inga lämpliga brunnar finns tillgängliga kan man använda ett befintligt
och närliggande dike, alternativt göra en schaktgrop mellan olycksplatsen och
vattenverksbrunnen.
c) I en isälvsavlagring kan ämnen som är lösliga i vatten röra sig mot en pumpande
vattenverksbrunn med flera hundra meter per dygn (se övningarna i kursen och
Appendix 6 i CS komp.). Den lilla del av oljan som är vattenlöslig kan alltså komma
fram på mindre än 24 timmar. Nu tillkommer visserligen transporten genom den
omättade zonen ner till den öppna akviferen men man kan uppskatta att man bara
har ungefär 3-4 timmar på sig att vidta åtgärder i de värsta fallen. Även om det inte
skulle vara det allra värsta fallet måste kraftfulla åtgärder vidtas inom 24 timmar i
en isälvsavlagring.
En kommun har upptäckt att säkerhetsfaktorn för skred vid ett bostadsområde är
mindre än 1,5 vilket inte anses tillräckligt säkert. Bostadsområdet ligger på toppen av
en lerslänt som sluttar ner mot ett vattendrag. Föreslå minst 3 åtgärder för att öka
säkerheten för skred i lerslänten?
Ökning av mothåll vid släntfot
Minskning av pådrivande krafter på släntkrön
Flackare lutning eller mindre höjd
Jordförstärkning med pålar eller spikar
Dränering av portryck.
10b) Ange årstid det är vanligast med lerskred i Sverige?
Höst
Beskriv HK med nivåer över nuvarande havsyta genom att
ange HK på olika platser i bifogad Sverige-karta !
Ge också en tydlig geologisk förklaring till varför det är på detta sätt!
10c) Ange vilken årstid det är vanligast med slamströmmar i Sverige ?
Vår
Vad är kvicklera och vad har kvicklera med skredrisk att göra?
Marinlera som avsatts i saltvatten där hållfastheten kan minska drastiskt vid
urlakning av salt. Kvicklera är också väldigt sensitiv och därmed känslig för
störningar i spänningstillstånd eller från vibrationer. Kan ge stora progressiva
skred.
Beskriv och diskutera porakviferer och sprickakviferer med avseende på:
a) total porositet och hydraulisk konduktivitet
b) avsänkning i en pumpad brunn vid ett visst grundvattenuttag
c) tillrinning till brunnen och påverkansområde
Ange minst 3 observationer som kan tolkas som varningstecken på skred?
Initialskred, erosionsskador, markrörelser, sättningar, sprickor i ytan, sättning eller
sprickor i byggnader, brott på ledningar o kablar i marken, lutande stolpar
fundament eller träd
Någon har lyckats gräva ett 3 m djupt helt vertikalt schakt i jordprofilen ovan
(föregående uppgift). Vilken jordmekanisk materialparameter är viktigast för
schaktens stabilitet?
Skjuvhållfastheten
Hur kan negativa portryck i silten påverka schaktens stabilitet?
Öka stabiliteten genom ökad skjuvhållfasthet
Förklara noga hur och var en flods erosion kan påverka risken för ras och skred!
Hur kan positiva portryck i silten påverka schaktens stabilitet?
Minska stabiliteten genom minskad skjuvhållfasthet
Vilken åtgärd bör vidtagas om schaktbotten börjar häva sig?
Fyll igen
Det finns ett samband mellan en flods strömhastighet och dess eroderande och transporterande förmåga. Beskriv detta samband noga med tonvikt på hur partiklar av olika kornstorlek transporteras.
Ju snabbare vattnet rinner desto större kornstorlekar kan transporteras i suspension.
Många skred i lera har visat sig starta i en cirkelbåge enligt figuren nedan. Beskriv
med ord metodiken för att beräkna säkerheten mot brott (F) längs en given cirkelbåge?
F = (maximal skjuvspänning som kan uppstå “skjuvhållfasthet” / mobiliserad
skjuvspänning)
Beräkna pådrivande mobiliserad skjuvspänning genom att beräkna kraften längs glidytan
från momentet mgx runt origo. (mgx/RL) ger medelskjuvspänning längs glidytan.
Momentet = Kraft * Hävarmen
I vilken tidsordning befinner sig vattnet i : Atmosfären
Ytvatten i floder och sjöar
Ytligt liggande grundvatten
inget svar…
Före skredet i Vagnhärad 1997 fanns det i området några tecken som kan tolkas som
varningstecken för skred. Nämn minst fyra generella varningstecken för skred.
snea träd
kablar går av i marken
dörrar kan ej stängas
sprickor i husgrunder och mark
miniskred innan
Vad kan orsaka mer/mindre yt/grund-vatten?
· Mer ytvatten vid mindre genomtränglig(infiltrering) yta och större lutning.
· Mer grundvatten vid mer genomtränglig yta och mindre lutning.
Efter skredet i Vagnhärad identifierade kommunen i Norrköping ett liknande
lerområde vid Pjältån med misstänkt risk för skred. Kommunen startade en geoteknisk
utredning av området för att kunna bedöma risken för skred. Nämn tre mätningar av
parametrar som är särskilt relevanta att göra vid den här typen av utredningar?
Vad är begreppet “magasinförändring”
Förändring i grundvatten, sjöar och atmosfären
Hur påverkas grundvattnet vid uttag av sjövatten?
Grundvattennivån kan sjunka. Samma gäller vid uttag av grundvatten för sjöar.
Kommunens arbete (ovan) ledde till att man fick statligt bidrag till stabilitetshöjande
åtgärder i området via dåvarande Räddningsverket (nuvarande MSB). Nu vidtogs
främst två förebyggande åtgärder i form av schaktning och installation av plastslangar i
jorden. Förklara hur dessa två åtgärder kan reducera risken för skred i området.
Plastslangar: leder bort vatten ur marken och sänker portrycket
Schaktning: Bortgrävning av mark kan öka släntstabiliteten genom att gräva bort lerområden eller ändra lutningen på slänten
Beskriv vad vattenbalansen innebär samt nettonederbörden och vad de olika parametrarna betyder: N-E = A_y + A_g + Q + deltaM
Vattenbalansen beskriver hur vattnet är fördelat och rör sig i kretsloppet. (se hela formel)
Nettonederbörd - den nederbörd som icke avdunstar (N - E)
N = nederbörd
E = avdunstning och transpiration (avgivande vatten från växter)
A_y = Ytvattenavrinning
A_g = Grundvattenavrinning
Q = uttag (ex. brunnar)
deltaM = Magasinförändringar (försummas ofta vid längre tidsperspektiv)
Definition av grundvatten
Där alla hålrum är fyllda med vatten och det finns inga luftrum.
Vilka tre bergarter finns det?
- Magmatiska bergarter
- Sedimentära bergarter
- Metamorfa bergarter
Beskriv bergartscykeln utförligt
Förklaring begrepp:
· Vittring = Nedbrytning av bergmaterial via mekanisk väg ex. vind/vatten, eller kemisk väg där det löses upp och((( transporteras bort med vatten.)))
· Litifiering = omvandling av lösa partiklar till fast material.
· Uppsmältning = Berg pressas ner i jordskorpan och värms därmed upp till magma.
· Tryck - och temperaturmetamorfos = omvandling av bergart till en annan via tryck och temperatur
· Kristallisation = magma kyls ner och bildar magmatiska bergarter
Hur är en jordart uppbyggd?
Består av korn, gas (luft) samt vatten bundet runt kornen (hygroskopiskt vatten)
De finkorniga jordarterna beter sig på ett visst sätt då de reagerar med vatten.
Förklara flytgränsen, plasticitetsgränsen samt krympgränsen.
Flytgränsen = gränsen då jordarten går från att beter sig flytande till att bete sig plastiskt när man minskar vattenhalten i jorden.
Plasticitetgränsen = Gränsen då man ytterligare sänker vattenhalten tills jorden sönderfaller från att bete sig plastiskt.
Krympgränsen = Ingen mer volymmniskning pga. vattenminskning.
Hur delas kornfraktioner in och vilka typer finns det?
De delas in efter kornstorlek. Ler, silt, sand, grus, sten, block.
Beskriv begreppen samt förklara hur egenskaperna förändras med ändrad kornstorlek:
Sammanhållande kraft
Partikelstruktur
Massrörelse
Porositet
Permeabilitet
Vattenhållande förmåga
Kappilär stighöjd
Kappilär stighastighet
Friktion = Sammanhållning via fysikalist kraft (grus 32 grader)
Koheison = Sammanhållning via molekylära krafter (elektrostatiska krafter)
Enkelkorn = Enslikda korn är i kontakt med varandra
Agregat = Koheison häftar samman korn och bildar agregat (bildar en sammanhängande länk)
Ras = erosion eller vitring på grus/berg leder till ras
Skred = erosion i en slänt. Materialet rör sig som en enhet.
Porositet = Andel hålrumsvolym i en given mängd material (26-48 % för grovkorniga material och ännu högre för finkorniga material (beror på att finkorniga har en “sämre” form)). Lerpartiklar (flakiga korn har sämst form) Packningsform beror också på hur packat det är.
Effektiv porositet = sammanhängande hålrumsvolym. Är större för grovkorniga material
Permeabilitet = Hur väl vatten kan flödas genom materialet
Vattenhållande förmåga =
Kappilär stighöjd = Vattnet stiger till en viss höjd pga. adheision och ytspänning. Beror på hålrumsstorlek.
Kappilär stighastighet = hastighet som vattnet stiger på
Vad är siktning och hur går det till?
Silar olika material och kan få ut andel av olika kornstorlekar, obs endast material < 63 mm och får inte heller med de mest finartiga kornen.
Beskriv bergartscykeln utförligt
Förklaring begrepp:
· Vittring = Nedbrytning av bergmaterial via mekanisk väg ex. vind/vatten, eller kemisk väg där det löses upp och((( transporteras bort med vatten.)))
· Litifiering = omvandling av lösa partiklar till fast material.
· Uppsmältning = Berg pressas ner i jordskorpan och värms därmed upp till magma.
· Tryck - och temperaturmetamorfos = omvandling av bergart till en annan via tryck och temperatur
· Kristallisation = magma kyls ner och bildar magmatiska bergarter
Vad är sedimentation och hur går det till?
Kornstorlek < 2 mm
Häller ner kornen i en bägare med vatten och slammar upp det(suspension), sedan stoppar man ner en hydrometer som mäter densiteten och läser sedan av efter vissa tidssteg. Då kan man beräkna de olika kornstorlekarna. (tror att större korn åker till bottnen snabbare)
Hur bildas sedimentärt berg? + ex på bergart
Vad är diagenes och beskriv processen?
Sedimentärt berg bildas genom att små partiklar kompakteras under lång tid. (ex. sandsten och kalksten)
Diagenes = sammanfattande namn för de processer som överför jordart till hård bergart.
Processbeskrivning (se bild 2).
Kompaktion -> Omkristallisation -> Cemintering
· Kompaktion - De små partiklarna packas tätare pga. ökad last
· Omkristallisation - tryck i kornkorntakterna leder till upplösning > Omkristallisation > materialet håller ihop mer.
· Cementiering - Sker då kemiska lösningar kristalliseras mellan kornen.
Vad är en sorterad respektive osorterad jordart?
Sorterade jordarter = alla kornstorlekar finns ej med (ex bara sand)
Osorterade jordarter = alla kornstorlekar finns med (morän)
Beskriv hur magmatiska berg bildas (+ ex på bergart) samt de tre olika bildningssätten.
Magma bildas -> rör sig uppåt i skorpan -> kristalliseras -> bildar magmatiska bergarter ex. granit
Djupbergart - Bildas vid magmakammaren (här bildas granit)
Gångbergart - Går horisontellt ut från magmakammaren (eller i sprickor, behöver ej vara horisontellt)
Ytbergart - Går vertikalt ut från magmakammaren (bildar vulkaner)
Hur bildas metamorft berg? + ex på bergart
Tryck och temperaturökning -> mineralomvandling -> metamorft bergart ex. gnejs
((Hur kan en fältbedömning för finkorniga jordarter gå till?
Utrullningsprov
Vad är skillnaden på vittring och erosion?
Vittring är nedbrytning av bergmaterial via mekanisk väg eller kemisk väg. Erosion = vittring + transport
Beskriv begreppet urberg samt vilka typer av bergarter som finns i Sverige
Urberg = gnejs och granit (magmatisk/metamorft bergart) (vanligast i Sverige, finns dock även lite sedimentära bergarter i Skåne)
Vad för typ av bergart är vanligast i världen?
75 % av världen är täckt med sedimentära bergarter
((Geologiskt tid))
((Geologiskt tid))
* Prekambrium (e.g. granit, gnejs)
* Fanerozoikum (e.g. alla bergarter + fossil)
Nästa tidsepok kommer heta Antropocen
((Jordklotets uppbyggnad))
Kontinentalplattan - Tjockare, lättare och i fast form
Oceanplattan - Lite tunnare, tyngre men i fast form
Övre och undre manteln - ev. flytande
Kärnan - fast form och i järn
Ökad densitet närmare kärnan
Vad kan ökad vattennivå leda till?
Ökad risk för översvämning
Vad för typ av förkastning finns det för kontinentalplattor
Normalförkastning
Revers förkastning
Sidoförkastning
De olika komponenterna heter liggvägg samt hängvägg
Förklara jordbävningar samt de typer av vågor som uppkommer
Jordbävning uppstår då plattor rör på sig.
P våg (primärvåg) - fortplantar sig snabbast -> ger en liten eller ingen upplevd skakning alls
S - våg (sekundärvåg) - Ger en starkare upplevd skakning