3.5. Exerciții

Exercițiu 3.1

Care sunt cele cinci condiții pe care trebuie să le îndeplinească o substanță pentru a fi considerată mineral? De ce opalul și sticla vulcanică sunt numite mineraloizi?

Soluția pentru Exercițiu 3.1

(1) Origine naturală; (2) caracter anorganic; (3) stare solidă în condițiile de la suprafața Pământului; (4) compoziție chimică determinată; (5) structură cristalină (atomi așezați ordonat, periodic). Opalul și sticla vulcanică îndeplinesc primele patru condiții, dar sunt amorfe: nu au rețea cristalină, de aceea se numesc mineraloizi.

Exercițiu 3.2

Explicați de ce scara Mohs este o scară ordinală și arătați cum influențează duritatea și clivajul mineralelor costul excavării și stabilitatea masivelor de rocă.

Soluția pentru Exercițiu 3.2

Scara Mohs spune doar care mineral îl zgârie pe care: treptele nu sunt egale (de la corindon, 9, la diamant, 10, saltul de duritate absolută este mult mai mare decât de la talc, 1, la gips, 2). Este deci o scară ordinală.

• Duritatea dictează costul excavării: rocile bogate în cuarț (duritate 7: cuarțite, gresii cuarțoase, granite) se forează lent și uzează sculele; rocile din minerale moi (gips, calcar, marnă) se excavează ușor.

• Clivajul creează planuri de slăbiciune în mineral și, când mineralele cu clivaj perfect (mice, clorit, talc) sunt orientate, în rocă: masivul se desface și alunecă preferențial după aceste planuri.

Exercițiu 3.3

Comparați caolinitul, illitul și montmorillonitul din punctul de vedere al structurii, al suprafeței specifice și al capacității de schimb cationic; care dintre ele determină încadrarea unui pământ în categoria PUCM (NP 126-2010)?

Soluția pentru Exercițiu 3.3

	Caolinit	Illit	Montmorillonit
structură	1:1, pachete legate strâns	2:1, legate prin K⁺	2:1, legate slab; apa intră între pachete
suprafață specifică	10–20 m²/g	65–100 m²/g	până la circa 800 m²/g
capacitate de schimb cationic	3–15 meq/100 g	10–40	80–150
comportare	puțin activ, umflare neglijabilă	intermediar	foarte activ, umflare–contracție puternică

Pământurile cu montmorillonit (smectite) sunt cele care se încadrează ca pământuri cu umflări și contracții mari (PUCM, NP 126-2010).

Exercițiu 3.4

Descrieți modul de utilizare a diagramei QAPF și poziționați în ea granitul, granodioritul, sienitul, dioritul și sienitul foidic.

Soluția pentru Exercițiu 3.4

Se determină proporțiile în volum de cuarț (Q), feldspat alcalin (A), plagioclaz (P) și feldspatoizi (F), se recalculează la 100 % și roca se plasează în unul dintre cele două triunghiuri cu baza comună A–P: sus rocile cu cuarț, jos cele cu feldspatoizi (cuarțul și feldspatoizii nu coexistă). Poziția o dau procentul de Q (sau F) și raportul \(100\,P/(A+P)\).

• granit: Q = 20–60 %, feldspat alcalin și plagioclaz în proporții comparabile (P între 10 și 65 % din feldspați);

• granodiorit: tot Q = 20–60 %, dar plagioclazul domină (deplasat spre colțul P);

• sienit: Q sub 5 %, domină feldspatul alcalin (lângă colțul A);

• diorit: Q sub 5 %, P peste 90 % din feldspați (lângă colțul P);

• sienit foidic: în triunghiul inferior, cu feldspatoizi și feldspat alcalin dominant.

Exercițiu 3.5

Care sunt criteriile de descriere a structurii și texturii rocilor magmatice? Prin ce se deosebește un bazalt de un gabrou, deși au aceeași compoziție chimică?

Soluția pentru Exercițiu 3.5

Structura se descrie prin gradul de cristalinitate (holocristalină, hipocristalină, sticloasă), dimensiunea absolută a cristalelor (faneritică – vizibile cu ochiul liber; afanitică), dimensiunea relativă (echigranulară, inechigranulară/porfirică) și forma cristalelor (idiomorfe, hipidiomorfe, xenomorfe). Textura se descrie prin orientare (masivă, fluidală) și prin modul de ocupare a spațiului (compactă, vacuolară).

Gabroul și bazaltul provin din aceeași magmă bazică. Gabroul s-a răcit lent, în adâncime: este holocristalin, faneritic. Bazaltul s-a răcit repede, la suprafață: este afanitic sau porfiric, uneori cu sticlă și cu vacuole lăsate de gaze.

Exercițiu 3.6

Ce înseamnă anizotropia rocilor metamorfice și de ce șisturile grafitoase, cloritoase și talcoase sunt considerate terenuri de fundare slabe?

Soluția pentru Exercițiu 3.6

Anizotropie înseamnă că proprietățile depind de direcție: mineralele lamelare sunt orientate după șistozitate, iar roca este mult mai slabă la forfecare și mai deformabilă paralel cu șistozitatea decât perpendicular pe ea. La șisturile grafitoase, cloritoase și talcoase, mineralele orientate sunt și foarte moi, cu frecare mică („unsuroase”), și se alterează ușor; planurile de șistozitate devin suprafețe de alunecare gata formate, de aceea aceste roci sunt terenuri de fundare slabe și versanți instabili.

Exercițiu 3.7

Enumerați fracțiunile granulometrice și limitele lor conform SR EN ISO 14688-1 și explicați de ce loessul (NP 125-2010) și argilele active constituie terenuri dificile de fundare.

Soluția pentru Exercițiu 3.7

Argilă: sub 0,002 mm; praf: 0,002–0,063 mm; nisip: 0,063–2 mm; pietriș: 2–63 mm; bolovăniș: 63–200 mm; blocuri: peste 200 mm.

Loessul are o structură macroporică ținută de legături slabe (carbonat, argilă), care se prăbușește la umezire: tasări suplimentare bruște, neanunțate de comportarea în stare uscată. Argilele active (cu montmorillonit) își schimbă volumul cu umiditatea: se umflă când se udă și se contractă când se usucă, ridicând și coborând neuniform fundațiile de suprafață. La amândouă, dificultatea vine din sensibilitatea la apă, nu din încărcare.

Exercițiu 3.8

Prin ce se deosebesc, ca geneză și textură, un calcar oolitic (grainstone), un calcar recifal (boundstone) și o cretă? Care este principalul risc geotehnic comun al rocilor carbonatice și al evaporitelor?

Soluția pentru Exercițiu 3.8

• Calcar oolitic (grainstone): granule sferice (oolite) formate în ape agitate, puțin adânci; granulele se ating, între ele este ciment sparitic, fără mâl.

• Calcar recifal (boundstone): construit pe loc de organisme (corali, alge); structură masivă, neregulată, cu goluri.

• Cretă: calcar biogen foarte fin (cocoliți, foraminifere), alb, moale, friabil, cu porozitate de 30–50 %.

Riscul comun este solubilitatea: carstul (goluri, doline, prăbușiri), mult mai rapid în evaporite (gips, sare) decât în calcare.

Exercițiu 3.9

De ce marnele sunt roca-gazdă a numeroase alunecări de teren și ce măsuri se iau la fundarea pe marne? Ce probleme ridică turba și rocile piroclastice ca terenuri de fundare?

Soluția pentru Exercițiu 3.9

Marnele sunt amestecuri de argilă și carbonat. Proaspete par roci, dar la alternanțe de umezire–uscare se dezagregă repede și trec în argile plastice, cu rezistență mică; fiind puțin permeabile, țin apa deasupra lor, exact pe viitoarea suprafață de alunecare. La fundare: talpa se coboară sub zona alterată, ultimul strat se excavează chiar înainte de turnarea betonului de egalizare, groapa se protejează de apă și de uscare, iar apele se colectează și se îndepărtează.

Turba este foarte compresibilă, cu tasări mari și de lungă durată; fundarea directă este exclusă. Rocile piroclastice (tufurile) sunt poroase, slab și neuniform cimentate, sensibile la îngheț, și se alterează în argile de tip bentonitic, care se umflă și au rezistență mică.