InÅ¾enjerska geologija I dio

SADRŽAJ: 

1. UVODNA RAZMATRANJA 

1.1. Opće značajke i podjela geologije – inženjerska geologija 

1.2. Definiranje profesionalnih zadataka, odgovornosti i suradnje u geotehnici (europska radna grupa ISSMGE, 

ISRM i IAEG) 

1.2.1. Stručne nadležnosti inženjergeologa prema Nacrtu iz srpnja 2003. 

1.2.2. Osnovna razmatranja o neophodnosti i mogućnostima suradnje inženjera graditeljstva i inženjergeologa 

1.2.3. Postupak planiranja i proces projektiranja u geotehnici 

1.2.4. Definiranje rizika podtla 

1.2.5. Aktualna pitanja koja se odnose na stručnu praksu inženjerske geologije u Europi 

1.3. Osnovni pojmovi o Zemlji kao nebeskom tijelu 

1.3.1. Zemlja u sklopu Sunčeva sustava 

1.3.2. Konstitucija Zemlje 

1.3.2.1. Zemlja kao izvor i potrošač energije 

1.3.2.2. Vanjska Zemljina dinamika 

1.3.3. Koncept tektonike ploča 

1.3.3.1. Alfred Wegener i pomicanje kontinenata 

1.3.3.2. Daljinska istraživanja pomaka 

1

1. UVODNA RAZMATRANJA 

1.1. Opće značajke i podjela geologije – inženjerska geologija 

Geologija (eng. geology) je znanost o građi, dinamici i razvitku Zemlje. Naziv geologija prvi put uvodi biskup R. de Bury 

1473. godine. U znanstvenu literaturu naziv je uvršten tek u drugoj polovici 18. stoljeća. Ima tri tematske skupine. 

1) Opća ili fizička geologija. 

2) Stratigrafska ili historijska geologija. 

3) Regionalna geologija s geotektonikom. 

1) Opća geologija bavi se strukturom i dinamikom Zemlje kao cjeline. Može se podijeliti na nekoliko znanstvenih 

disciplina, po objektu istraživanja i primijenjenoj metodici. Geodinamika obuhvaća procese koji djeluju u njezinoj 

unutrašnjosti i na njezinoj površini, kao činioci trajnih evolucijskih promjena od postanka zemlje. Dijelom te problematike 

bave se zasebne znanstvene discipline, pa vode proučavaju, npr. hidrogeologija, hidrologija, hidraulika i 

geomehanika. Djelovanje zraka proučava meteorologija. Petrografija je znanost koja proučava i razvrstava stijene: 

opisuje njihove mineraloške, strukturne i fizičko-mehaničke značajke te način pojavljivanja. Ona je dio petrologije koja se, 

uz spomenuto, bavi i proučavanjem uvjeta postanka stijena u sklopu procesa koji se odvijaju u Zemljinoj kori. Ako se 

istraživanja ograniče na sedimentne stijene, govorimo o sedimentologiji. Rasporedom i migracijom kemijskih elemenata 

bavi se geokemija, koja je ujedno i jedna od osnova mineralogije – kompleksne znanosti o mineralima. Mineralogija je 

znanost koja proučava i sistematizira minerale, opisuje njihov oblik, kemijska i fizička svojstva, njihovu unutarnju građu, 

način postanka i promjene koje se u njima zbivaju te ih razvrstava po srodnosti kemijskog sastava i strukture ili unutarnje 

građe. Veliku povezanost s geologijom ima geofizika koja proučava fizikalne pojave i promjene u atmosferi, litosferi i 

unutarnjim dijelovima Zemlje. U njezinom sklopu razvijene su različite primijenjene znanstvene grane. Inženjerska 

geofizika se bavi utvrđivanjem fizičko – mehaničkih značajki stijena i terena predviđenih za izgradnju te prognoziranjem 

promjena do kojih bi moglo doći tijekom građenja i u fazi eksploatacije građevina, a inženjerska seizmologija proučava 

seizmičke pojave i njihove posljedice radi dobivanja podataka za što sigurnije građenje u seiznički aktivnim područjima. 

Geotektonika proučava i rekonstruira prostorne odnose među stijenama litosfere u globalnim razmjerima. Ako se to 

proučavanje odnosi na manje prostore, rabi se naziv tektonika. Geodinamika i geotektonika su nedjeljive jer su prostorni 

odnosi među stijenama rezultat geodinamskih procesa. Ipak, geodinamika analizira uzroke promjena u litosferi i na njoj, a 

geotektonika se bavi rekonstrukcijom strukturnih i morfoloških posljedica tih promjena, kao okvira određenih zbivanja. 

Odraz tih zbivanja na površini zemlje predmet je geomorfologije. 

2

2) Stratigrafska geologija daje prikaz glavnih stadija razvitka Zemlje kao cjeline, od njezina postanka kao samostalnog 

svemirskog tijela do danas. Uže shvaćena stratigrafija bavi se razvrstavanjem stijena litosfere prema redoslijedu njihova 

postanka. Određuje njihovu relativnu i „apsolutnu“ (približnu) starost. Ako je u središtu proučavanja sukcesija vremenski i 

prostorno povezanih litoloških cjelina, govorimo o litostratigrafiji. Kada se ograničimo na prikaz vremenskog slijeda 

organizama geološke prošlosti i na taj način određujemo redoslijed stijena u kojima se nalaze, bavimo se problemima 

biostratigrafije. Pitanjima uže shvaćenih fizičkogeografskih promjena i stanja u geološkoj prošlosti bavi se 

paleogeografija, a same klimatske promjene obuhvaćene su paleoklimatologijom, itd. 

3) Regionalna geologija rasčlanjuje Zemlju na pojedine zaokružene regije: kontinente, oceane, gorske sustave, rudne 

pojase, kopnene vodene bazene i druge cjeline, prikazujući njihovu građu, korisne sirovine i druge elemente prirodne 

životne osnove. Uz elemente stratigrafske i opće geologije, pažnja se posvećuje i problemima usmjerenog interesa 

(mineralne sirovine, voda, mogućnost geotehničkih zahvata i dr.), pa postoji uska veza s inženjerskom geologijom i 

hidrogeologijom, znanošću o rudnim ležištima, seizmologijom, oceanologijom, itd. Sve geološke discipline višestruko se 

međusobno dopunjuju i dijelom prekrivaju. Povezane su s prirodnim i tehničkim znanostima izvan geološkog okvira: 

fizikom (uključujući i geofiziku), kemijom i biologijom. Granice među njima samo su uvjetne i sve manje jasne, što se dublje 

ulazi u istraživanja graničnih znanstvenih područja. 

U sklopu geologije kao kompleksnog znanstvenog polja razvijene su mnoge znanstvene grane, od kojih posebnu važnost 

imaju hidrogeologija i inženjerska geologija. 

Hidrogeologija proučava podzemne vode, njihov postanak, geološki okvir u kojem se nakupljaju i teku, te njihov režim, 

kakvoću i djelovanje u litosferi. 

Inženjerska geologija je specijalistička znanstvena disciplina i grana geologije koja proučava geološku građu, geološke 

procese, kao i mineraloško-petrografske i fizičko-mehaničke značajke stijena i terena za potrebe građenja. Njezinim se 

rezultatima određuju uvjeti gradnje, predviđaju promjene u terenu koje mogu biti izazvane suvremenim egzogenetskim i 

endogenetskim procesima i pojavama kao i njihov utjecaj na građevinu. Inženjerska geologija je ujedno srodna 

mehanici tla i mehanici stijena, pa se zato smatra i geotehničkom disciplinom. 

Inženjerska geologija (eng. engineering geology – sinonim: geologic engineering, tj. geološko inženjerstvo) je 

(prema: American Geological Institute, 1980), geologija primjenjena u inženjerskoj praksi, naročito u rudarstvu i 

graditeljstvu. Po definiciji udruge inženjergeologa, to je primjena geoloških podataka, tehnika i principa u 

istraživanju prirodnog nastanka stijena i tala ili podzemnih voda u svrhu jamstva da su geološki faktori koji utječu 

na lokaciju, planiranje, oblikovanje, projektiranje, građenje i održavanje inženjerskih konstrukcija, te otkrivanje 

rezervi podzemnih voda bili temeljito prepoznati te adekvatno interpretirani, korišteni i prikazani za primjenu u 

inženjerskoj praksi. 

3

Inženjerskogeološka istraživanja (eng. engineering geological investigations) provode se za potrebe određivanja uvjeta 

građenja. Njihovim pravodobnim izvršavanjem mogu se otkloniti ili bitno umanjiti negativni utjecaji suvremenih 

egzogenetskih i endogenetskih procesa i pojava. Inženjerskogeološko kartiranje, kao jedna od faza geotehničkog 

istraživanja, predhodi geofizičkim istraživanjima i istražnom bušenju. Kartiranjem se dobivaju podaci o litološkoj građi, 

morfološkim i hidrogeološkim pojavama, fizičko-mehaničkim i strukturno-tektonskim značajkama stijena kao i o 

suvremenim egzogenetskim pojavama. Podaci inženjerskogeološkog istraživanja prikazuju se na inženjerskogeološkim 

kartama različitih mjerila, sadržaja i namjena. 

1.2. Definiranje profesionalnih zadataka, odgovornosti i suradnje u geotehnici (europska radna grupa ISSMGE, 

ISRM i IAEG) 

Potreba za zajedničkom radnom grupom glavnih međunarodnih udruženja geotehničara, radi definiranja stručnih područja 

inženjerske geologije i geotehničkog inženjerstva, ustanovljena je na sastanku predstavnika europskih nacionalnih grupa 

Međunarodnog udruženja za inženjersku geologiju (IAEG) u Helsinkiju u kolovozu 2001. Na tom se sastanku 

intenzivno raspravljalo o nacrtu izvještaja «Inženjerska geologija u Europi» koji je izradila Europska federacija geologa 

(EFG -Suárez and Regueiro, 2000). Na helsinškom sastanku zaključeno je da se radi o predmetu od velike važnosti za 

većinu europskih zemalja. U mnogim zemljama je pažnja fokusirana na podjelu odgovornosti između geologa i inženjera 

graditeljstva u procesu geotehničkog projektiranja. Sastanak je bio jednoglasan u odluci da EFG dokument nije prihvatljiv 

za ovu svrhu. Nadalje, na sastanku je odlučeno da se zatraži suradnja Međunarodnog udruženja za mehaniku tla i 

geotehničko inženjerstvo (ISSMGE) i Međunarodnog udruženja za mehaniku stijena (ISRM) za izradu pravih 

definicija područja inženjerske geologije i geotehničkog inženjerstva u kontekstu europske geotehnike. 

Prijedlog formiranja zajedničke radne grupe iznesen je u ožujku 2002. od strane Niek Rengersa, tadašnjeg predsjednika 

određenog od strane IAEG-a, Williamu van Impeu (predsjedniku ISSMGE-a) i Marcu Panetu, tadašnjem predsjedniku 

ISRM-a. Zadatak nove radne grupe bila je priprema nacrta o kojem su trebala raspravljati tri udruženja na europskoj razini. 

To je moglo voditi zajedničkom stavu ta tri udruženja o tom važnom predmetu na europskoj razini. Zajednički stav je tada 

mogao biti predstavljen europskim vlastima u raspravi o stručnom udruživanju i akreditaciji na europskoj i nacionalnim 

razinama. Pri tome, definicija zadataka i odgovornosti geotehničkih inženjera i inženjergeologa mora uzeti u obzir utjecaj 

različitih edukacijskih pozadina (temelja) kao i definicije osposobljavanja i praktičnog iskustva koje se mora razmotriti kao 

minimalni zahtjev kojeg treba ispuniti radi zauzimanja položaja u tim stručnim područjima u Europi. To je povezano s 

važnim i hitnim pitanjima kojima se mora pristupiti na europskoj razini, odnosno što mora biti sadržaj fakultetskih 

obrazovnih programa u inženjerskoj geologiji i geotehničkom inženjerstvu na dodiplomskoj i postdiplomskoj razini (za 

stjecanje diplome i magisterija). Ti se problemi moraju riješiti od strane prateće radne grupe koja se treba oformiti od 

strane ISSMGE-a, ISRM-a i IAEG-a. Prijedlog je oduševljeno prihvaćen od strane predsjednika ISSMGE-a i ISRM-a. Svaki 

od predsjednika imenovao je tri člana iz svog udruženja, kao što slijedi: 

4

ISSMGE: Mike Gamblin (Francuska) Član odbora ISSMGE-a 

Pedro Sêco e Pinto (Portugal) Potpredsjednik za Europu ISSMGE-a 

Luc Maertens (Belgija) Član TC 20 «Stručna praksa» ISSMGE-a 

ISRM: Einer Broch (Norveška) Bivši predsjednik ITA-e i ISRM-a 

Wulf Schubert (Austrija) Član odbora ISRM-a 

Häkan Stille (Švedska) 

IAEG: Helmut Bock (Norveška) Predsjedavajući Zajedničke radne grupe 

Rodney Chartres (UK) Tajnik Zajedničke radne grupe 

Jan Maertens (Belgija) 

EFG: David Norbury (UK) Generalni tajnik 

Zajednička Europska radna grupa je službeno formirana u srpnju 2002. Ona je održala svoj uvodni sastanak u ožujku 

2003. u Bruxellesu, a u studenom 2003. svoj drugi sastanak u Grazu, Austrija. U određivanju stručnih zadataka, 

odgovornosti i suradnje inženjera geologije i geotehničkih inženjera, radna je grupa pratila osnovnu ideju koju je iznio Sir 

John Knill, 2002. Slika 1.2.1. prikazuje odnos između inženjergeologa i geotehničkih inženjera. 

Geološki materijal 

i njegova svojstva 

Ponašanje tla 

Geneza/geologija 

Profil tla 

Istraživanje terena, 

opis tla. 

Geološki 

proces 

Opažanje, iskustvo, 

intuicija, sinteza 

Geološki 

model 

Model 

tla 

Prethodno iskustvo, 

intuicija, 

procjena rizika 

Geotehnički model 

numeričke analize 

Presedan, empirizam, 

iskustvo, 

upravljanje rizikom. 

Inženjerska geologija 

Geotehničko inženjerstvo 

Ponašanje 

tla 

Odgovarajući 

model 

Laboratorijsko/terensko ispitivanje. 

Promatranje/ mjerenje. 

Slika 1.2.1. Odnos između inženjerske geologije i geotehničkog inženjerstva (nakon Knill-a 2002.). 

Slika 1.2.2. Burlandov trokut mehanike tla (korektnije: geotehničkog inženjerstva – Morgenstern, 2000). 

Idealiziranje praćeno procjenom. 

Konceptualno ili fizičko modeliranje. 

Analitičko modeliranje. 

Grupiranje glavnih aspekata svake od disciplina u formi trokuta povezuje se s Burlandom, koji je 1999. definirao «trokut 

mehanike tla» da bi vizualizirao glavne aspekte koji određuju tu disciplinu (slika 1.2.2). Interaktivni karakter različitih 

aspekata je također prikazan na toj slici «Geotehnička metoda nije serijska, nego ona uključuje povratnu reakciju između 

5

prikupljanja podataka, materijala i modela idealiziranja, tehničke procjene, prosuđivanje (razboritost) i upravljanje rizikom» 

(Morgenstern 2000., str. 2). Svi aspekti moraju se poštivati uravnoteženo i niti jedan aspekt ne smije biti izostavljen. Knill 

(2002) je zaključio da s manjim izmjenama terminologije, Burlandov trokut mehanike tla može biti prilagođen prikazu 

opsega mehanike stijena, geotehničkog inženjerstva i, također, inženjerske geologije (slika 1.2.1). 

Slika 1.2.3. Interakcija inženjerske geologije i geotehničkog inženjerstva. 

6

U pokušaju sažetka svih gore navedenih načelnih aspekata, radna grupa je razvila dijagram na slici 1.2.3. Obje, i 

mehanika tla i mehanika stijena, su shvaćene kao discipline unutar šireg spektra, geomehanike. Sama geomehanika može 

biti prikazana kao trokut s tri pola «mehanika čvrstih tvari», «mehanika fluida» i «mehanika diskontinuuma». Unutar 

«trokuta geomehanika» mogu se locirati relativni položaji mehanike tla i stijena, kao što je prikazano na slici 1.2.3. 

Mehanika tla je disciplina koju karakterizira mehanička interakcija između čvrstih i fluidnih (tekućih) tvari, dok mehanika 

stijena ima jaku priklonjenost mehanici diskontinuuma s glavnim utjecajem od strane mehanike čvrstih tvari i mehanike 

fluida. 

Kritičan je prijelaz iz geološkog modela (izlaz iz trokuta inženjerske geologije; lijevo na slikama 1.2.1 i 1.2.3) u model 

tla (ulaz u trokut geotehničkog inženjerstva; desno na slikama 1.2.1 i 1.2.3). Model tla je modificirani geološki model s 

ugrađenim inženjerskim parametrima i svojstvima materijala (izlaz iz trokuta geomehanika; slika 1.2.3, vrh). Prijelaz 

između ta dva modela i s njima povezanih posebnosti karakterističnih parametara tla i stijene je vrlo interaktivan 

proces i ključan je u geotehnici. 

Iz slike 1.2.3 može se razabrati da postoji postupni prijelaz iz više geološki orijentiranih zadataka (lijevo) na 

inženjerski orijentirane zadatke (desno). S obzirom da su svi zadaci vrlo međuovisni, ne postoje jasno uočene 

granice unutar spektra aspekata prikazanih na slici 1.2.3. Međutim, postoji jasna preferenca prema inženjergeolozima 

i geotehničkim inženjerima u provođenju specifičnih zadataka i prihvaćanju stručnih odgovornosti. Za 

inženjergeologe ti su zadaci i odgovornosti detaljno opisani u poglavlju koje slijedi. 

1.2.1. Stručne nadležnosti inženjergeologa prema Nacrtu iz srpnja 2003. 

U geotehnici ključna nadležnost inženjergeologa je prikaz geologije terena i njezin prijenos u prikladan i 

znanstveno valjan model tla. Ti modeli su ključni za bilo koji geotehnički dizajn. Stvaranje geotehničkih modela zahtijeva 

prikupljanje, tumačenje i sintezu različitih i često fragmentiranih geoloških i tehničkih podataka. Modeli tla su pretvoreni 

geološki modeli s uključenim parametrima potrebnima za inženjersku analizu i obično su ustanovljeni na temelju suradnje s 

geotehničkim inženjerima. 

Poznavanje geoloških procesa i svijest o prirodnom okruženju kroz rad na terenu daje inženjergeolozima ključnu 

nadležnost u prevenciji geološkog hazarda i u pitanjima geookruženja. Primjer je ocjena kompatibilnosti 

građevinskih konstrukcija s geološkim okruženjem. Te su nadležnosti od sve veće važnosti u gradskom i 

regionalnom planiranju. 

Nesigurnost i rizici su glavna briga inženjergeologa. Geološka promatranja će uvijek ostati samo djelomična jer većina tla i 

stijena nikad neće biti u potpunosti izloženi te su ili zakopani ili na drugi način prikriveni. Nesigurnost u uvjetima tla, bez 

obzira na podrijetlo, doprinosi riziku da se projekt neće uklapati u proračun ili ciljeve programa, ili da može propasti. 

7

Inženjergeolozi doprinose kroz formalne postupke procjenama rizika i njihovim upravljanjem što je također veliki problem u 

osiguranju i u sudskim postupcima. 

Općenito, inženjergeolozi su upoznati s pripadajućim geoznanstvenim metodologijama. Oni razumiju fizičko, 

mehaničko i kemijsko ponašanje geoloških materijala i sposobni su ustanoviti i protumačiti geološka događanja i 

procese, uključujući i takva koja mogu utjecati na projekt za vrijeme njegovog trajanja. Oni posjeduju znanja 

osnovne inženjerske terminologije i metoda za komunikaciju s geotehničkim inženjerima te za razumijevanje 

inženjerskih zahtijeva za dizajn i konstrukciju geotehničkih građevina. Osim toga, inženjergeolozi su svestrani u 

specijaliziranim metodama, posebice: 

Obuka za posao na terenu. Inženjergeolozi su posebno obučeni za rad na terenu. Iz pregeleda terena, te prirodnih i 

umjetnih izdanaka oni mogu utvrditi geološke osobine i procese koju su važni za geotehniku. Primjeri su vlačne pukotine 

na vrhu i zbijene strukture u dnu padina - koje upućuju na nestabilnost širokih razmjera, ili morfološke depresije i suhe 

doline - koje mogu upućivati na krški teren. 

Svestranost u rukovanju kartografskim dokumentima, mapama i geoinformacijskim sistemima. Inženjergeolozi, kao 

i ostali geolozi, su svestrani u predstavljanju složenih prostornih i vremenskih informacija u kartografskim dokumentima. 

Oni su vodeći u rukovanju i tumačenju 3-D i 4-D geotehničkih podataka putem informacijske tehnologije i širokog područja 

najnovijih dostignuća u tehnikama istraživanja terena (npr. instrumentalno bušenje, 3-D seizmički podaci, satelitske slike). 

Inženjerskogeološke karte, baze podataka i geoinformacijski sistemi (GIS) su nezamjenjivi za visoko razvijenu 

infrastrukturu. 

Upoznatost s izlomljenim materijalima i materijalima podložnim starenju. Stijene i prekonsolidirana tla čine materijal 

koji je u svojoj unutrašnjosti izlomljen. Takvi lomovi su pokazatelji prošlih i sadašnjih geoloških procesa, npr. pucanja, 

rasjedanja i starenja (trošenja). Oni imaju značajne učinke na mehaničko ponašanje tala i stijena. Inženjergeolozi su razvili 

metode procjene, klasifikacije, opisa i prikaza podataka ravnina loma (npr. tehnika hemisferne projekcije). Nadalje, oni su 

razvili sredstva za mehaničke analize i dizajn lomnih sistema (npr. «ključni blokovi» i analize odrona). 

Sinteza fragmentarnih podataka zasnovanih na razumijevanju nastanka. Prikaz sveobuhvatnih geoloških modela 

zahtijeva sintezu različitih, visoko fragmentarnih podataka iz geoloških i geomorfoloških dokaza i iz geotehničkih i 

geofizičkih istraživanja terena. Tu je sintezu najbolje provoditi temeljem razumijevanja nastanka geologije terena. 

Inženjergeolozi kao i ostali geolozi upoznati su s genezom geološkog materijala, struktura, procesa i vrstma tla. 

Promatranje i analiza geoloških podataka kao ključ problema u sporovima koji proizlaze iz ugovora. Sporovi koji 

proizlaze iz ugovora, posebno oni koji uključuju nepredviđene uvjete na terenu su u sve većem porastu u današnjem 

geotehnici. Troškovi arbitraža i sudskih postupaka te posljedični financijski rizici su znakoviti. Takva situacija nameće sve 

veće zahtijeve za pravilnim pohranjivanjem i dokumentiranjem informacija te za njihovo pažljivo tumačenje. Inženjergeolozi 

8

su obučeni da promatraju, utvrđuju, opisuju i klasificiraju geološke i tehničke fenomene na terenu i na gradilištima te da 

primijene analize i sinteze prikupljenih podataka. 

Preduvjeti za razvoj nadležnosti inženjergeologa su školovanje na tercijarnoj razini i višegodišnje iskustvo 

stručne prakse na terenu. Inženjergeolozi su najbolje obučeni kroz prvi stupanj geologije ili specijalistički stupanj 

u (nekom) području, nakon čega slijedi poslijediplomsko stručno usavršavanje koje pruža osnove geookoliša, 

hazarda, hidrogeologije, mehanike tla i stijena, temeljenja i podzemnih građevina. 

1.2.2. Osnovna razmatranja o neophodnosti i mogućnostima suradnje inženjera graditeljstva i inženjergeologa 

Školovanje inženjera graditeljstva i inženjergeologa je različito. Dok su inženjeri graditeljstva uobičajeno školovani i 

obučavani u matematičko i mehaničko temeljenim znanostima kao što su statistika, geotehnika, konstruktivno inženjerstvo 

itd., školovanje inženjergeologa je uglavnom zasnovano na prirodnim znanostima kojima su pridodani neki inženjerski 

predmeti. Međutim, obje karijere imaju, usprkos različitim prioritetima i mogućnostima, koje su neophodne u složenosti 

projekata građenja, nekoliko dodirnih točaka. Posebno je prilikom građenja tunela važna suradnja inženjera graditeljstva i 

inženjergeologa. Primjera radi, nehomogene stijene i stanje podzemne vode imaju veliki utjecaj na nosivost i deformacijsko 

ponašanje tih konstrukcija. Zbog toga je potreban program detaljnih istraživanja te kvalificirano geotehničko i geološko 

tumačenje i modeliranje. 

Tipično područje inženjera graditeljstva je ispitivanje stabilnosti građevine (Ultimate Limit State – ULS /Kritično 

granično stanje) i upotrebljivosti (Serviceablity Limit State – SLS /Granično stanje upotrebljivosti) građevine zbog 

Eurokoda (posebno EC 1 i EC 7) i odgovarajućih nacionalnih tehničkih standarda (kodova, preporuka, smjernica, itd.). 

Osnovna aktivnost inženjergeologa je procjena prirodnih uvjeta (okolnosti). Suradnja obje profesije je u procjeni 

podpovršinskih uvjeta prije i za vrijeme konstrukcijskog procesa. Suradnja inženjergeologa i geotehničkih inženjera leži 

u procjeni podpovršinskih uvjeta prije i za vrijeme realizacije ambicioznih projekata, posebno u području 

nosivosti i deformacijskih ponašanja, koja su pod jakim utjecajem nehomogenosti i različitosti podpovršinskih 

uvjeta. 

Suradnja između inženjera graditeljstva i inženjergeologa je neophodna, posebno za vrijeme problematičnih 

građevinskih projekata s posebnim naglaskom na nosivost i deformacijsko ponašanje koje je pod jakim utjecajem 

nehomogenosti i različitosti podpovršinskih uvjeta. Primjeri su: 

• Konstrukcije tunela 

• Pojačanja (sanacija) kosina 

• Podpovršinsko modeliranje 

• Geotehnika okoliša 

9

Posebno prilikom konstrukcija tunela, nehomogene stijene i stanje podzemne vode imaju odlučujuću važnost za nosivost i 

deformacijsko ponašanje građevina i stoga je neophodna detaljna istraga tih uvjeta. Da bi se smanjili rizici tijekom procesa 

građenja, osnovnu važnost čine odgovarajuće znanje i procjena podpovršinskih uvjeta. 

1.2.3. Postupak planiranja i proces projektiranja u geotehnici 

Na slici 1.2.3.1. shematski je prikazan postupak planiranja i projektiranja u geotehnici. 

1) Tijekom prvog koraka u projektu – odabir terena, rute puta – izvodi se sljedeći postupak: 

• Ispitivanje geoloških uvjeta i posebnosti na osnovnoj razini (uključujući tektoniku, pseudotektoniku, rizike potresa, 

špilje itd.). 

• Dizajn, ponuda za javno nadmetanje, realizacija i geomehanička i geološka procjena te ocjena prvih preliminarnih 

istraživanja tla s ciljem pripreme prvog koncepta mogućnosti raspoloživih načina građenja. 

• Opća odluka o lateralnom položaju linije u odnosu na nagib i konceptualna prethodna odluka konstrukcijskog 

dizajna. 

1) Odabir terena obzirom na trasu 

2) Istraživanje uvjeta podtla 

Upravljanje građenjem, 

pravni aspekti, ugovor i 

zadatak obračunavanja 

(računovodstva) 

3) Razrada modela podtla 

4) Statički proračun (dimenzioniranje) uključujući potvrdu 

5) Osiguranje kvalitete i mjerenjima (oskultacijama) 

kontrolirana realizacija projekta 

Slika 1.2.3.1. Planiranje i proces projektiranja u geotehnici. 

10

2) Drugi korak u projektu – glavno istraživanje tla – bavi se sljedećim postupcima: 

• Dizajn, ponuda, realizacija, procjena i ocjenjivanje istraga dizajna podpovršinskih uvjeta i stanja podzemne vode 

uključujući i izbor tehnika istraživanja za točnu analizu prirodnih uvjeta: 

- pregled jezgre geološkog bušenja uključujući istraživanje terena 

- terenska geomehanika i laboratorijsko testiranje 

- (inženjersko)geološka istraživanja (stratigrafija, tektonika, sedimentologija, 

mineralogija/petrografija i hidrogeologija) 

- geofizička mjerenja 

3) U trećem koraku – razvoj geotehničkog modela tla – obavljaju se sljedeće radnje: 

• Volumetrijska procjena slučajno usmjerene istrage tla s upotrebom rezultata običnog i volumetrijskog 

geofizičkog mjerenja. 

• Određivanje karakterističnih parametara tla s uporabom metoda determinističke i statističke procjene, 

uključujući «inženjersko odlučivanje». 

• Sinteza geotehničih modela (trodimenzionalne, kronološke, karakteristične kalkulacijske vrijednosti 

uključujući standardne devijacije). 

U ovom koraku se pojavljuju najveći problemi. Kao posljedica znakovitosti slučajnog testiranja direktnog istraživanja tla 

ostaje neizbježan rizik, takozvani podpovršinski rizik, koji je glavni problem geotehničkog modeliranja. 

4) Za vrijeme četvrtog koraka – dimenzioniranje (proračun) konstrukcije uključujući njegovu verifikaciju - («provjeračetvoro-očiju» 

od strane iskusnog inženjera) - izvode se sljedeći radovi: 

• Dimenzioniranje (proračun) konstrukcije. 

• Strukturalno statičko modeliranje konstrukcijskog sustava (dvodimenzionalno, trodimenzionalno, vremenski ovisno) 

u odnosu na interakciju tlo-građevina (Katzenbach i dr., 1998; Paul, 1998) 

• Priprema i verifikacija stabilnosti građevine (ULS – kritično granično stanje) uzimajući u obzir visoki stupanj statičke 

neodređenosti sistema koji se sastoji od podtla i građevine (tlo-građevina-interakcija). Na primjer: 

- klizanje 

- naginjanje 

- narušavanje nosivosti tla 

- narušavanje stabilnosti kosine 

- dimenzioniranje građevine 

11

• Priprema i verifikacija dokaza uporabivosti građevine (SLS – granično stanje uborabivosti). Na primjer: 

- sljeganje i diferencijalno sljeganje 

- horizontalni pomaci 

5) U petom koraku planiranja i projektiranja u geotehnici – osiguranje kvalitete i kontrolna mjerenja konstrukcije – 

poduzimaju se sljedeći koraci na EC-utemeljenoj filozofiji «Opservacijske metode» (Katzenbach & Gutwald, 2003). 

• Dokumentiranje, procjena i ocjena stanja in-situ uvjeta upotrebom geotehničkih metoda za «čuvanje dokaza» na 

terenu: 

- Kartiranje iskopa i površine potkopa. 

- Nadgledanje mjerenja (program geotehničkog i geodetskog mjerenja). 

• Stalno provjeravanje i ekstrapolacija 

- geotehničkog modeliranja i 

- građevinskog projekta i verifikacija stabilnosti i upotrebljivosti građevine. 

1.2.4. Definiranje rizika podtla 

Rizik podtla je neizbježan preostali rizik koji može dovesti do nepredviđenih učinaka i poteškoća tijekom upotrebe 

podzemlja, s obzirom na uvjete u njemu: podzemna voda, kontaminacija itd. (Englert, 1995; Katzenbach, 1995). Rizik 

podzemlja postoji: 

• iako je osoba koja daje uvjete u podzemlju učinila sve za cjelokupnu istragu i otkrivanje obilježja (karakterizaciju) 

podzemlja i uvjeta podzemne vode u odnosu na postojeće, ažurirane standarde i zakone; 

• iako je ugovorna strana ispunila sve zahtjeve ispitivanja i obavještavanja. 

Razlog rizika podtla (neizbježni preostali rizik) leži u ograničenim informacijama geotehničkih istraživanja i složenog, 

prirodom predodređenog materijala podtla (uključujući njegove sastojke) koje se mogu samo približno okarakterizirati 

tehničkim modeliranjem. Geotehnička istraživanja podtla procijenjena su ispitivanjima na slučajno odabranim uzorcima. 

Upotreba stohastičkih metoda za procjenu stanja podtla u testiranom području – koja se odnosi na prirodni materijal tla - 

ima samo reprezentativni karakter i nije potvrđena. 

Neophodnost potrebe suradnje inženjergeologa i geotehničkih inženjera u prvom redu leži u procjeni uvjeta podtla, 

prije i za vrijeme procesa građenja, kod ambicioznih projekata s posebnim naglaskom na nosivost i deformacijsko 

ponašanje koje je pod jakim utjecajem nehomogenosti i različitosti uvjeta podtla. Suradnja između inženjera graditeljstva i 

inženjergeologa (interakcija – prožimanje ) jednostavno je prikazana slikom 1.2.4.1. 

12

Inženjer graditeljstva Inženjergeolog 

IDENTIFIKACIJA I VERIFIKACIJA 

KONSTRUKTIVNE 

• STABILNOSTI 

• UPOTREBLJIVOSTI 

OCJENA UVJETA PODTLA 

PRIJE I ZA VRIJEME 

IZGRADNJE 

PROCJENA 

OKOLIŠA 

Slika 1.2.4.1. Suradnja između inženjera graditeljstva i inženjergeologa. 

1.2.5. Aktualna pitanja koja se odnose na stručnu praksu inženjerske geologije u Europi 

Tijekom prošlih godina dogodio se bitan pomak u stavovima prema transparentijem stručnom radu, posebno u područjima 

koja se odnose na stručnost i odgovornost. Pojačana je potreba da stručnjaci iznose javnosti (senso lato) postavke, mjere i 

demonstriraju postignuća prihvatljivih standarda. Razvoj neophodnih razina stručnosti i odgovornosti pohranjen je u 

nacionalnim stručnim kvalifikacijama. Održavanje tih razina neformalno je postizano učenjem kroz cijeli život, općeg naziva 

CPD (kontinuirani profesionalni/stručni razvoj, permanentno obrazovanje). Danas se pojačano javlja potreba za 

pokazivanjem (demonstracijom) da je tražena kompetencija postignuta i da se održava. Ti su se trendovi pojavili na 

nacionalnoj razini, ali i u prijedlozima nastalim u Europskom parlamentu u Bruxellesu. 

Inženjerska geologija pripada profesiji geotehnike koja prakticira projektiranje sa ili u geološkim materijalima. 

Geotehnika je od velike ekonomske važnosti te doprinosi boljitku društva pružajući sredstva učinkovitih geotehničkih 

građevina i održive upotrebe resursa i prostora. Često se to ne cijeni od strane javnosti budući da je većina 

geoinženjerskih rješenja sakrivena u zemlji. Bilo kako bilo, geotehničke građevine (konstrukcije) su svjedočanstvo bitnih 

tehnoloških i intelektualnih postignuća. 

13

Ovaj bitni doprinos inženjerske geologije (ali i geotehnike u cijelini) boljitku u zaštiti društva uključuje: 

• sigurnost stambenih, trgovačkih i industrijskih građevina, 

• nužnu opskrbu energijom i mineralnim resursima, 

• ublažavanje geoloških hazarda, 

• ublažavanje opasnosti izazvanih čovjekovom aktivnošću, 

• učinkovito funkcioniranje inženjerske infrastrukture i 

• doprinos održivom okolišu. 

Geotehnika je zasnovana na stručnom doprinosu geologa i inženjera, i posebno uključuje znanstvene discipline: 

inženjersku geologiju, mehanku tla, mehaniku stijena, hidrogeologiju i geomehaniku rudarstva. Izvedba takvih 

projekata zahtijeva doprinos cijelog niza znanstvenika i stručnjaka inženjerstva, a ti stručnjaci moraju biti sposobni 

međusobno komunicirati da bi se složili oko teoretskih modela i parametara unutar tih modela. Nadalje, vjerojatno je još 

važnija potreba komunikacije s drugim zainteresiranim stranama i ne manje bitno, s nositeljem projekta. 

Stoga praksa inženjerske geologije zahtijeva komunikaciju o zapažanjima, rezultatima testiranja i modelu tla. Takva 

komunikacija mora biti nedvosmislena i jasna za razumijevanje ako se posao želi obavljati bez teškoća. U današnje 

vrijeme, kada inženjerski projekti postaju sve više međunarodnog karaktera, ovakva jasna komunikacija mora biti prisutna 

između praktičara iz različitih zemalja koji koriste zajednički međunarodni jezik. Nacionalne kodifikacije opisne 

terminologije i postupci testiranja na terenu i u laboratoriju se pojavljuju unatrag trideset godina, ali sljedeći korak 

predstavlja zamjena nacionalnih standarda međunarodnima. Taj proces se pokazuje plodonosnim u prvoj dekadi 21. 

stoljeća. 

Kao drugi stručnjaci, inženjergeolozi moraju pokazati da su stekli dovoljnu i odgovarajuću obuku i iskustvo da bi djelovali 

kao kompetentni stručnjaci. Krajnji zahtjev za takvim priznanjem dolazi od klijenata i društva kao cjeline, ali priznanje tih 

razina postignuća dolazi od kritičkog osvrta unutar struke. Institucija kritičkog osvrta (revizija) raspoloživa je 

nacionalnim institucijama mnogih zemalja u posljednjih nekoliko godina. 

Navedene definicije i kratki opis problematike kojom se bave određene znanstvene grane unutar geologije i srodna polja 

unutar područja znanosti o Zemlji, dovoljno jasno upućuju na složenost njihove zadaće i široku mogućnost primjene 

postignutih znanja i teorijskih razmatranja u praksi. 

14

1.3. Osnovni pojmovi o Zemlji kao nebeskom tijelu 

1.3.1. Zemlja u sklopu Sunčeva sustava 

Zemlja je jedan od devet planeta Sunčeva sustava, koji se oko Sunca kreću u približno istoj ravnini i u istom smjeru. Suncu 

najbliži planet jest Merkur, a zatim slijede Venera, Zemlja, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun i Pluton (slika 1.3.1.1). 

Slika 1.3.1.1. Shematski prikaz Sunčeva sustava, kakvog danas poznajemo. 

Slika 1.3.1.2. (a) Krater od udarca meteora u blizini Winslowa, Arizona, za koji se vjeruje da je nastao djelovanjem relativno 

malog meteora prije oko 50000 godina. Ima promjer oko 1,6 km te dubinu 170 m (preuzeto iz Chernicoff & Whitney, 2007). 

(b) Za cirkularni bazen koji tvori Manicougan Lake (promjera 75 km) u Quebecu - Kanada, također se misli da je nastao pod 

djelovanjem meteorita prije oko 214 milijuna godina. Ispitivanja stijena iz blizine obaju područja pokazala su prisutnost vrste SiO 2 

koji nastaje pod ekstremno visokim tlakom (stishovite). Spoznaje o uvjetima nastanka stishovita potkrijepljuju hipotezu koja 

pretpostavlja meteorsko porijeklo gore navedenih struktura (preuzeto iz Chernicoff & Whitney, 2007). 

15

U Sunčevu sustavu još se nalazi i 60 satelita koji su prirodni pratitelji nekih planeta te više od 2000 manjih tijela, asteroida 

i planetoida, smještenih uglavnom između Marsa i Jupitera. Kad se neki od njih raspadnu, dijelovi mogu pasti na Zemlju 

kao meteroiti (slika 1.3.1.2). 

Zemlja je udaljena od Sunca 150 milijuna km i ima jednog prirodnog pratitelja – Mjesec. O postanku Zemlje i ostalih 

članova Sunčeva sustava postoje različite teorije i hipoteze, od kojih svaka ima svoje pobornike i protivnike. Pri tome treba 

naglasiti da, s geološkog stajališta, još niti danas ne možemo prihvatiti bilo koju od njih. U nastavku, sažeto su prikazane 

samo neke. 

Nebularna hipoteza. I. Kant (1724-1804) pretpostavio je da su Sunce i planeti njegova sustava nastali istodobno iz 

nebule, kojim se imenom označava tvar u meduzvjezdanom prostoru. P. S. de Laplace (1749 - 1827), nezavisno od Kanta, 

iznio je teoriju o toj problematici na osnovi poznavanja dinamike Sunčeva sustava, prvenstveno masa tijela i rasporeda 

njihovih putanja (orbita). On je zamislio primordijalno stanje Sunčeva sustava kao golem sferičan oblak (nebulu) vrućih 

plinova u slaboj rotaciji. Zbog vlastite gravitacijske privlačnosti masa se, prema toj teoriji, skupljala i rotacija ubrzavala u 

skladu s načelom sačuvanja količine kutnoga gibanja. S tim u vezi nebula je postajala sve plosnatija po ravnini okomitoj na 

os rotacije. Centrifugalna sila na rubu nebule mogla se izjednačiti s gravitacijskom silom pa je obodna masa prestala tlačiti 

na središnju masu. Kad se središnja masa stisnula, na njezinu se obodu oblikovao prsten. Pretpostavlja se da je takav 

proces bio ponovljen nekoliko puta, a rezultat je bio nastanak Sunca, planeta i satelita. Sunce se oblikovalo od središnje 

mase, a planeti i sateliti od otkinutih dijelova, s tim da su planeti nastali odvajanjem od mase Sunca, a sateliti u analognom 

procesu odvajanjem od mase planeta. Nebularna hipoteza nije mogla objasniti današnji raspored kutnoga gibanja u 

Sunčevu sustavu. Iako je Sunce najveće tijelo sustava, na njega otpada samo oko 2 % kutnoga gibanja, pa mu je rotacija 

polagana. Planeti i sateliti s ukupno manje od 1 % mase, imaju oko 98 % kutnog gibanja sustava. Na toj osnovi ne može 

se objasniti današnji položaj planeta. 

Planetezimalna hipoteza. Oko 1900. R.T. Chamberlin i F. R. Moulton postavili su planetezimainu hipotezu na temelju 

zamišljenog mogućeg događaja u svemiru, nakon formiranja Sunca. Po njihovu mišljenju, Sunce se u određenim 

okolnostima sastalo s nekom zvijezdom. Zbog gravitacijskog privlačenja na Suncu su nastale izbočine koje su još i 

povećane Sunčevom unutrašnjom eruptivnom aktivnošću. Zbog toga su velike količine plinovite materije izbačene iz 

Sunčeve mase do udaljenosti koju danas imaju planeti. Ta je materija oblikovana u spiralne krakove (sl. 1.3.1.3, 1.3.1.4) 

koje je i dalje vukla prolazeća zvijezda, pa se njihova kutna količina gibanja povećava nezavisno od Sunčeve rotacije. 

Materija spiralnih krakova brzo se hladila pa su nastajale kapljice i čvrste čestice koje su nazvane planetezimale. Njihovo 

je kretanje u početku bilo nepravilno, pa su se sudarale i skupljale u veće mase, a gibanje im je postajalo pravilnije. Tako 

su nastali planeti u različitoj udaljenosti od Sunca i s povećanom kutnom količinom gibanja. Time se pokušalo odgovoriti 

upravo na pitanja koja su ostala otvorena u nebularnoj hipotezi. No, kasnije se ustanovilo da Sunčeve izbočine nisu 

posljedica unutrašnjih eruptivnih procesa, pa nisu ni mogle pomoći plimskim silama zvijezde u odvlačenju materije dalje od 

Sunca. Zbog toga hipoteza nije prihvatljiva, bez obzira na mogućnost ili nemogućnost susreta zvijezda na opisani način. 

16

Slika 1.3.1.3. Nastanak Sunčeva sustava (preuzeto iz Chernicoff & Whitney, 2007). Naš Sunčev sustav rođen je prije 5 milijardi 

godina kada je oblak međuzvjezdanog plina u Mliječnoj stazi kolabirao (možda potaknut Zvijezdom koja je eksplodirala u blizini) tako 

oblikujući Sunce. Sjemena naših planeta, nazvana planetezimalama, postupno su se oblikovala iz čestica koje su se kondenzirale i 

spojile u sve veće nakupine tvari koje su kružile oko Sunca. 

Slika 1.3.1.4. Odvajanje planetezimala po Chamberlinu i Moultonu (zvijezda u prolazu/spiralni krakovi) – mala slika u slici (po Mc. 

Laughlinu; preueto. iz Herak, 1990). 

Slika 1.3.1.5. Zagrijavanje i diferencijacija mlade Zemlje (preuzeto iz Chernicoff & Whitney, 2007). Vjeruje se da je rastuća 

temperatura u unutrašnjosti planeta, koja je uglavnom uzrokovana sudarima planetizamala i raspadom radioaktivnih supstanci, 

odgovorna za uslojavanje unutrašnjosti Zemlje. 

Slika 1.3.1.6. Razvoj Sunčeva sustava iz globule prema protoplanetnoj hipotezi (po McLaughlinu; iz Kaya i Colberta, preuzeto iz 

Herak, 1990). 

17

Plimska hipoteza. Ovu su hipotezu predložili J. Jeans i H. Jeffreys 1925. kao varijantu planetezimaine hipoteze. I oni su 

pretpostavili da je neka zvijezda prošla mimo Sunca te je, zbog privlačne sile, izazvala otkidanje mlaza Sunčeve plinovite 

materije, ali je nije potpuno privukla. Postupnim udaljavanjem od Sunca njezina je privlačna sila bila sve manja. Zbog toga 

je materija otkinuta od Sunca ostala odvojena, hladila se, zgušnjavala i raspala u više dijelova od kojih su formirani planeti 

u Sunčevu sustavu. Na isti način trebali su nastati i sateliti. Prema tome ta hipoteza pretpostavlja više slučajnih koincidencija. 

Osim toga prigovoreno je i prikazu procesa koji traži uvjete kakvih danas nema, a teško ih je zamisliti i u prošlosti. 

Hipoteza Sunčeva blizanaca. Ova hipoteza polazi od pretpostavke da je Sunce u početku imalo zvijezdu-blizanca od koje 

su nastali planeti. Po jednom shvaćanju (R. A. Lyttleton) blizanca današnjeg Sunca odvukla je neka zvijezda u prolazu, ali 

ga nije i privukla, pa je materija ostala u sferi djelovanja Sunca i od nje su nastali planeti. Kutna količina njihova gibanja 

zapravo potječe od kutne količine gibanja tog blizanca. Po drugoj pretpostavci (F. Hoyle) zvijezda blizanac doživjela je 

eksploziju karakterističnu za zvijezdu tipa supernove, a iz njezine materije nastali su planeti. U jednom i drugom slučaju 

gravitacijska kohezija bila bi preslaba da materiju zvijezde-blizanca zadrži na okupu. Osim toga, hipoteza je zasnovana na 

previše pretpostavaka, a poput ostalih spomenutih, potpuno zapostavlja kemijski sastav svemira, zvijezda (među njima i 

Sunca) i planeta. 

Globularna hipoteza. Polazište ove hipoteze jesu globule, kako se nazivaju okrugle i veoma neprozirne nakupine u 

svemiru slične onima koje i danas vidimo u nebulama Laguna i Rosetta. F. Whipple (1948), prvi je pokušao naći vezu 

između njih i postanka Sunčeva sustava, uvažavajući i tadašnje znanje o kemizmu svemira. Promjer globula, prema 

približnoj procjeni, može biti nekoliko tisuća puta veći od Zemljine putanje, a masa slična masi neke zvijezde. Proračuni su 

pokazali da se hladni oblaci takva opsega i mase mogu kontrahirati zbog gravitacije. Zato se smatra da su globule zapravo 

zvijezde u nastajanju, a oblikuju se od međuzvjezdanog plina i prašine. Čini se također mogućim da su i Sunce i planeti 

nastali gravitacijskom kontrakcijom takve globule ili »oblaka prašine«, i da je postanak planeta bio normalan popratni 

događaj uz stvaranje zvijezda. Zbog kontrahiranja globule pod utjecajem vlastite privlačne sile, materija se komprimirala 

sve dok unutrašnja temperatura nije porasla za nekoliko milijuna stupnjeva. Pri toj temperaturi mogu početi nuklearne 

reakcije uz stvaranje topline pa dalje nema kontrakcije. Nuklearne reakcije u jezgri održavaju stalnu opskrbu toplinskom 

energijom koja se isijava u prostor. Glavna nuklearna reakcija je stvaranje helija iz vodika, uz oslobađanje energije koja se 

odražava u sjaju zvijezda. Sjaj zvijezde je približno proporcionalan kubu njezine mase, pa velika zvijezda brže potroši svoje 

atomsko gorivo nego mala. Zato su upravo velike zvijezde važne za sastav svemira u cjelini. Ne samo da one u svojoj 

nutrini stvaraju helij iz vodika, već potkraj njihova života u njima nastaju i elementi teži od helija, osobito kisik, željezo i dr. 

U završnom stadiju zvijezda dostiže veoma veliku gustoću i visoku temperaturu, a na kraju može kao super nova doživjeti 

ekspoloziju koja raspršuje materiju iz unutrašnjosti zvijezde u svemirski prostor, gdje se miješa s interstelarnim plinom i 

prašinom. Budući da se goleme zvijezde naglo razvijaju, pa im život traje svega nekoliko desetaka milijuna godina, u 

razvitku naše galaksije moglo je biti više generacija tih »tvornica« teških elemenata. 

18

To je u skladu s hipotezom da se svemir prvotno sastojao samo od vodika i nešto helija a svi teži elementi, koje danas 

nalazimo u svemiru, stvoreni su u unutrašnjosti golemih zvijezda koje su nestale. Razlike u kutnoj količini gibanja Sunca i 

planeta pokušavale su se objasniti uz pomoć spoznaje da u rotirajućoj nebuli postoji turbulencija bez obzira kakva je oblika 

osnovna rotacija. Posljedice se uspoređuju s trenjem u tekućini, pa brže čestice mogu ubrzati spore - uz istodobno 

usporavanje brzih. Na taj se način pokušalo objasniti usporavanje središnjeg dijela globule i ubrzanje perifernih dijelova, pa 

i stvaranje oblika diska. Ta koncepcija može objasniti pojavu kvalitativno, ali ne i kvantitativno. 

Protoplanetska hipoteza. Polazeći od globula, G. Kuiper je 1950. razvio svoju protoplanetsku hipotezu. Pretpostavio je 

da je Sunce mnogo mlađe nego naša galaksija kao cjelina i da je nastalo prije oko 5 milijardi godina. Od globula se 

stezanjem i rotiranjem formirao disk (v. sliku 1.3.1.6). Miješanjem i sudaranjem čestica u disku je nastao sustav vrtloga. 

Trenje u turbulentnom prostoru pridonosilo je ukidanju radijalnog gibanja, pa je tako nastalo približno kružno gibanje čitave 

mase oko središta. Centralni dio mase (oko - 9/10) formiran je postupno u današnje Sunce, a samo je 1/10 današnje mase 

Sunca ostala u regiji diska i iz nje su oblikovani planeti. No i to je bila golema masa, jer današnji planeti sadržavaju samo 2 

% mase prvotnog diska, dok je ostali dio diska (98 %) izgubljen u prostoru. To se dogodilo jer su se lagane i brze molekule 

vodika i atomi helija u stadijima oblikovanja planeta lako mogli oteti privlačnoj sili ostalih dijelova planetarnog sustava. 

Rotirajući je disk postao zbog centrifugalne sile jako plosnat (debljina 1 do 2% promjera). U disku se nastavilo 

zgušnjavanje, a to se moglo dogoditi samo tako da je gravitacijsko privlačenje preraslo plimsko djelovanje središnje mase 

globule. Lokalna okupljanja u disku uzrokovala su njegovo raspadanje i formiranje nakupina u različitoj udaljenosti od 

središnjeg tijela. Te su nakupine nazvane protoplaneti; oni su dalje rotirali i stanjivali se. Svaki od njih prikupljao je i okolne 

čestice pa su postigli veličinu koja je prelazila veličinu današnjih planeta. Protoplaneti su bili hladni, sastojali su se 

pretežno od vodika i helija uz mnogo leda (uglavnom spojeva vodika), a također metala i silikata. Na periferiji su se mogle 

gubiti molekule vodika i atomi helija. Gubici su bili veći u manjih planeta zbog slabijeg privlačenja. Tako je protoplanet od 

kojeg je nastala Zemlja imao velike gubitke, a protoplaneti Jupitera i Saturna malene. Gravitacijskom kontrakcijom 

zgusnula se središnja masa globule, a time je povišena i temperatura u unutrašnjosti te mase za više milijuna stupnjeva. 

Zbog prodiranja vrućih plinova na površinu, ta je masa postala sjajna i prije početka nuklearnih reakcija. Prijelaz od 

tinjajućeg oblaka do sjajne zvijezde bio je »nagao« u svemirskim vremenskim relacijama. S tim u vezi veći dio leda 

pretvorio se u paru i nestao. Tlak Sunčevih zraka i čestica izbačenih od Sunca uklonio je sve plinove bližih planeta, a 

djelomično i daljih. Tako je i protoplanet Zemlje izgubio praktički sve svoje slobodne plinove, pa je Zemlja sastavljena od 

ostataka silikata i metala. Računa se da masa Zemlje iznosi samo 1/20 mase njezina protoplaneta. Svaki protoplanet 

mogao je proći razvitak analogan onomu koji se pretpostavlja za čitavu globulu, pa su tako mogli nastati sateliti ili trabanti. 

Neki su vanjski sateliti mogli nestati u svemirskom prostoru. Po toj koncepciji postanak Mjeseca tumači se na dva načina. 

Ili je on nastao paralelno sa Zemljom kao posebno zgušnjavanje u istom protoplanetu, ili ga je Zemlja zarobila za vrijeme 

stadija protoplaneta. Zemlja se, kao sustav kako ga danas percipiramo, sastoji od nekoliko koncentričnih lupina (zona). 

Diferencijacija tih zona prikazana je na sl. 1.3.1.5, a pojednostavljeni prikaz unutrašnje građe zemlje dat je na sl. 1.3.2.1. 

19

1.3.2. Konstitucija Zemlje 

Zemlja je u cjelini zonalno (lupinasto) građena (sl. 1.3.1.5). To potvrđuju različite pojave. Tako prema dubini raste gustoća 

od 2,7 g/cm 3 do >13 g/cm 3 (v. sl. 1.3.2.1.a). Isto vrijedi za temperaturu, pa se računa da ona u središtu doseže i >5000 °C. 

U širenju potresnih valova zapaženo je da prema dubini postoji više ploha diskontinuiteta, na kojima se brzina potresnih 

valova znatno mijenja. Za ispravnu interpretaciju te pojave osobito je zaslužan naš geofizičar A. Mohorovičić (1857-1936). 

Kasnije su drugi autori utvrdili postojanje i drugih diskontinuiteta. Najvažniji se ovdje spominju. 

• Andrija Mohorovičić 1909. analizom seizmograma potresa u Pokuplju dokazuje da zemlja ima koru, koju od plašta 

odvaja ploha koja se danas zove Mohorovičićev diskontinuitet. Taj je diskontinuitet nalazi se na prosječnoj dubini 

ispod kontinenata od 30 do 50 km, a ispod oceana od 10 do 12 km. Kasnije je objašnjeno više ploha diskontinuiteta 

prema središtu Zemlje. 

• Beno Gutenberg (SAD, 1914) otkriva na dubini oko 2900 

km plohu koja dijeli plašt od jezgre, danas poznatu kao 

Wiechert-Gutenbergov diskontinuitet (danas poznata i 

kao D''-zona; v. slike 1.3.2.1 i 1.3.2.1.a), a obilježava 

granicu izmedu donjeg plašta (mezosfere) i jezgre 

(barisfere). 

• Inge Lehman (Danska,1936) otkriva diskontinuitet 

unutar Zemljine jezgre, koji dijeli tekuću vanjsku jezgru 

od krute unutrašnje jezgre (v. slike 1.3.2.1 i 1.3.2.1.a). 

Slika 1.3.2.1. Kompilacija prikaza konstitucije zemlje. Kontakt jezgre (desni dio slike) i donjeg 

plašta može imati izraženi reljef (iz Chernicoff & Whitney, 2007). 

20

Prikaz konstitucije (građe) zemlje, tj. presjek Zemlje s prikazom prirasta brzina longitudinalnih valova (uzdužnih - P) i 

transverzalnih seizmičkih valova (poprečnih, smičućih - S), gustoće ( ρ) i temperature (T) – u odnosu na dubinu, prikazani 

su na slikama 1.3.2.1.a-b. 

Slika 1.3.2.1.a. Presjek Zemlje s prikazom prirasta brzina longitudinalnih valova (uzdužnih - P) i transverzalnih seizmičkih valova 

(poprečnih, smičućih - S), gustoće ( ρ) i temperature (T) – u odnosu na dubinu (prema Anderson & Hart, 1976; iz Wenk & Bulakh, 2006). 

Slika 1.3.2.1.b. Unutrašnja građa zemlje (iz Chernicoff & Whitney, 2007). Usporedni prikaz sa slikom 1.3.2.1.a pokazuje stanovite razlike. 

21

1.3.2.1. Zemlja kao izvor i potrošač energije 

Sunce opskrbljuje Zemlju svjetlosnom i toplinskom energijom. Ta je energija povezana s procesom fuzije. Na Suncu svake 

sekunde oko 4,3 x 10 6 tona mase prelazi u zračenu energiju. Oslobođena energija zrači u svim smjerovima pa i prema 

Zemlji. Prolaženjem kroz Zemljinu atmosferu dio Sunčevih zraka reflektira se natrag u svemirski prostor, drugi dio se 

potroši odnosno rasprši, a treći apsorbira u donjem dijelu atmosfere. Sva tri dijela zajedno iznose oko 40 %. Ostalih 60 % 

zraka, ako nema oblaka, dopire do Zemljine površine. Oblaci mogu umanjiti količinu energije što putuje prema Zemlji na 

polovicu pa i više, zbog pojačanog reflektiranja i apsorpcije. U polarne krajeve stiže manje Sunčeve energije nego na 

ekvator zbog različitog kuta upada zraka (sl. 1.3.2.6). Putujući prema polovima zrake imaju kosi upadni kut i presijecaju 

deblji sloj atmosfere pa se potroši više energije. S tim u vezi dobitak energije na ekvatoru veći je od prosjeka, a na 

polovima je manji. Te razlike u energiji uzrokuju cirkulaciju zraka na Zemljinoj površini, koja vraća dug na taj način što 

toplinu pravilnije raspoređuje po Zemlji. 

Slika 1.3.2.6. Upad Sunčevih zraka na površinu Zemlje (po Longwellu i dr). U polarne krajeve stiže manje Sunčeve energije nego 

na ekvator zbog različitog kuta upada zraka. 

Slika 1.3.2.7. Geoid u usporedbi sa sferoidom (po Wagneru; preuzeto iz Herak, 1990). 

Slika 1.3.2.8. Lijevo: »Bouguerova anomalija« u Alpama (po Holopainenu); desno: raspored geomagnetskih silnica (Longwell i dr.). 

Među primarnim silama koje djeluju na Zemlju važna je i gravitacija. Njezinu je zakonitost 1684. objasnio I. Newton. On je 

ustanovio da između nebeskih tijela postoji privlačna sila koja je proporcionalna njihovim masama, a obrnuto proporcionalna 

kvadratu njihove udaljenosti. Gravitacijsko djelovanje Sunca i Mjeseca uzrokuje na Zemlji morska doba (plima i oseka). 

Zemljina teža djeluje u Zemljinoj unutrašnjosti, na njezinoj površini i u atmosferi. I ona se svodi na gravitacijsku (privlačnu 

silu među masama) i centrifugalnu silu kao posljedicu Zemljine rotacije oko vlastite osi. Oblik Zemlje ne odgovara pravilnom 

geometrijskom tijelu spljoštenog elipsoida zbog nepravilne (undulirane) površine, pa se naziva geoid. On predstavlja nivo ploha 

sile teže na razini mora (sl. 1.3.2.7). Sila teža, a time i akceleracija teže, na ekvatoru najmanja, a povećava se prema polovima. 

22

Osim toga akceleracija teže smanjuje se i s visinom, a na nju utječe i raspored masa u unutrašnjosti. Zbog toga stvarne 

vrijednosti akceleracije teže odstupaju od vrijednosti, koje bi odgovarale spljoštenom pravilnom elipsoidu. Tako nastaju 

anomalije teže (sl. 1.3.2.8). Na temelju tih anomalija zaključuje se o raspodjeli masa u Zemljinoj litosferi. 

W. Gilbert iznio je 1600. godine mišljenje da se Zemlja ponaša kao veliki magnet (v. sl. 1.3.2.10 i 1.3.2.11) i da se 

magnetizam nalazi u Zemljinoj nutrini u obliku magnetizirane kugle. C. F. Gauss je 1839. dokazao da najveći dio 

Zemljina magnetskog polja (oko 95 %) potječe iz Zemljine unutrašnjosti, a vrlo malo dolazi izvana svemirskim 

zračenjem. Glavno magnetsko polje može se usporediti s poljem velikog magneta (dipola) smještenog u Zemljinoj nutrini, a 

os mu spaja sjeverni i južni geomagnetski pol i prolazi središtem Zemlje (sl.1.3.2.9 i 1.3.2.11). Stanovite anomalije mogu 

se objasniti lokalnom koncentracijom magnetiziranih ruda ili stijena, ili nepravilnim rezidualnim poljima u glavnom 

magnetskom polju. Drži se da neke tvari u Zemlji mogu postati magnetične i zadržati magnetizam samo ispod 

određene temperaturne točke (točka nazvana po M. Curie). Uz atmosferski tlak ta je temperatura za željezo 770 °C, 

za magnetit 580°C, za nikal 330 °C itd. Uz povećan tlak ta je temperaturna točka niža. Budući da u Zemljinoj nutrini vlada 

visok tlak i visoka temperatura, treba pretpostaviti da tamo ne može biti trajnog magnetizma. Prema tome on se mora 

obnavljati uz pomoć električnih struja u uvjetima pogodnim za interne pokrete. Čini se da upravo vanjski dio Zemljine 

jezgre, koji se sastoji od metalne tekuće mase, najbolje odgovara tim uvjetima (sl. 1.3.2.12). Ipak ostaje neriješeno pitanje 

odakle primarno magnetsko polje i što je izvor energije za stalno konvekcijsko gibanje materije u tom dijelu jezgre. 

Slika 1.3.2.9. Odnos rotacijske i geomagnetske osi za vrijeme normalne polarnosti (lijevo) i reversne polarnosti (desno); kružna 

strelica označava rotacijsku os, igla kompasa magnetsku (po Wyllieju; preuzeto iz Herak, 1990). 

Slika 1.3.2.10. Magnetsko polje jednostavnog štapićastog dipolarnog magneta uključuje sjeverni pol iz kojeg izlaze magnetske 

silnice i južni pol gdje se te linije opet vraćaju u magnet (prema: Chernicoff & Whitney, 2007). Na isti način kako se kod električki 

nabijenih čestica privlače isti naboji, a odbijaju suprotni naboji. Magnetski sjeverni i južni polovi se međusobno privlače, dok se isti 

polovi međusobno odbijaju. 

23

Slika 1.3.2.11. Zemljino prevladavajuće magnetsko polje. Za razliku od jednostavnog štapićastog magneta prikazanog na sl. 1.3.2.7, 

u ovom slučaju silnice izlaze na Zemljinom magnetskom južnom polu lociranom u blizini McMurdo Sounda u Antarktici, a ponovo 

ulaze u sjevernom magnetskom polu u blizini Prince of Wales Islanda u Kanadskoj Arktici. Dakle, Zemljin magnetski južni pol nalazi 

se na sjevernoj hemisferi, a magnetski sjeverni pol na južnoj hemisferi. Zbog toga igla na kompasu pokazuje prema geografskom 

sjeveru – zapravo je privučena magnetskim južnim polom (koji, kao što smo rekli, leži na sjevernoj hemisferi). Zemljini magnetski 

polovi ne odgovaraju geografskim polovima. Redajući se duž planetskih silnica slobodno lebdeća magnetska igla na Zemljinoj 

površini orijentirala bi se okomito na površinu Zemljinih magnetskih polova, paralelno na površinu magnetskog ekvatora i zatvarala bi 

različite kuteve s površinom u svim točkama koje se nalaze između toga. 

Slika 1.3.2.12. Zemljino magnetsko polje nastaje zbog protoka električki provodljive tekućine u vanjskom dijelu jezgre – liquid outer 

core (prema: Chernicoff & Whitney, 2007). 

Iz vremenskih promjena magnetske deklinacije, koja se očituje u odstupanju položaja geomagnetskih polova u 

odnosu na rotacijske (geografske) polove Zemlje (sl. 1.3.2.9), zaključuje se da geomagnetski polovi s vremenom 

mijenjaju položaj. Fosilizirana primarna orijentacija geomagnetskih silnica u stijenama kamene kore pokazuje da 

je promjena bilo i u geološkoj prošlosti. Kao što je poznato, magmatske stijene nastaju hlađenjem magme ili lave. 

Kada se temperatura spusti ispod odgovarajuće temperaturne točke, materija postaje magnetična, a orijentacija 

magnetskih silnica u novoj stijeni odgovara orijentaciji lokalnoga geomagnetskog polja u vrijeme postanka stijene 

(paleomagnetski zapisi; v. sl. 1.3.2.13). 

24

Slika 1.3.2.13. (a) Polarnost magnetskog polja unutar kristala magnetita u otopljenim bazaltnim tokovima 

može se orijentirati u skladu sa Zemljinim prevladavajućim magnetskim poljem. Stvrdnjavanjem lave magnetitni 

kristali se fiksiraju na mjestu gdje se nalaze i tako očuvaju zapis Zemljinog magnetskog polja u određeno vrijeme 

na određenom mjestu. (b) Kako padaju magnetske čestice sedimenata koji se talože u relativno mirnim vodama 

mogu se rotirati dok se ne postroje u skladu sa Zemljinim poljem na mjestu gdje se nalaze. Zakopavanjem tih 

čestica, zbog daljnjeg taloženja, one se uglave na mjestu gdje se nalaze i tako nastaje paleomagnetski zapis polja. 

(iz Chernicoff & Whitney, 2007). 

To se ne odnosi samo na magmatske već i na sedimentne stijene, kojima magnetizam najčešće uzrokuju pretaložene 

čestice magnetita i nekih drugih minerala; oni su prilikom uklapanja u novi nekonsolidirani sediment već magnetizirani, pa 

se raspoređuju kao i magnetska igla prema geomagnetskim polovima. 

25

Željezni mineral hematit može steći magnetizaciju i kemijskim putem, a budući da je čest kao vezivo u klastičnim 

naslagama, može biti veoma važan. Promjene magnetizma mogu biti izazvane magmatskim intruzijama. Stijene u koje 

prodre magma ugriju se iznad kritične točke (nazvane po M. Curie) pa izgube svoj postojeći magnetizam. Pri hladenju 

dobivaju novi koji odgovara geomagnetskom polju u vrijeme magmatske intruzije. Analizom uzoraka različite starosti 

potvrđena je pretpostavka o promjenama položaja polova u geološkoj prošlosti. Ustanovljena je višekratna reverzija 

geomagnetskih polova (sl. 1.3.2.14 i 1.3.2.15-16) pa je sjeverni geomagnetski pol postajao južni, a južni sjeverni (sl. 

1.3.2.9); ili je možda, iz nepoznatih razloga, nastala reverzija magnetizma u samim stijenama. 

Slika 1.3.2.14. Lijevo-gore. Promjena polarnosti u vezi s prodiranjem materijala plašta na oceanskim hrptovima i izmjenom lave i 

sedimenata (po Wyllieju; preuzeto iz Herak, 1990); 1–reversno, 2–normalno. 

Slika 1.3.2.15. Lijevo-dolje. Model rasprostiranja različito magnetiziranih slojeva lave iz rova na oceanskom hrptu bez proširivanja 

oceanskog dna (po Van Andelu i Beloussovu; preuzeto iz Herak, 1990): reversno (1) i normalno (2) magnetizirani slojevi. 

Slika 1.3.2.16. Desno. Morske magnetske anomalije pokazuju obrnuto okrenuta magnetska polja. Kako se bazaltna lava hladi na 

unutaroceanskim rasjedima, magnetska polja njenih magnetitinih kristala postroje se s prevladavajućim smjerom Zemljinog 

magnetskog polja. Svaka bazaltna pruga ima ili normalni magnetizam (kao današnje polje) ili obrnuti magnetizam (suprotno od 

današnjeg polja). Za razliku od slike 1.3.2.15, ovdje se događa kontinuirana divergencija s prirastom nove oceanske kore. 

26

Slika 1.3.2.17. Starost oceanskih segmenata litosfere određena datiranjem morskih magnetskih anomalija (Chernicoff 

& Whitney, 2007). Jedan od najboljih dokaza kontinuirane divergencije (širenja) oceanskog prostora i stvaranja nove 

oceanske kore nalazi se i u različitoj starosti «slojeva» srednjeoceanskih hrptova. Obojene pruge predstavljaju 

oceansku litosferu starosti koja je objašnjna u legendi. Širina svake pruge proporcionalna je stupnju širenja na 

unutaroceanskim divergentnim granicama ploča. Simetrični anomalijski obrazac (gore desno) karakterizira 

unutaroceanski centar širenja kao što se može vidjeti unutar bazena Atlantskog oceana. Asimetrični obrazac (sredina) 

pokazuje da je subdukcija pojela dio oceanske ploče duž sjevernoameričke sjeverozapadne obale. 

27

Zbog geomagnetskih anomalija nastaje deklinacija u položaju igle na kompasu, pa ona ne pokazuje točno pravac sjever jug 

već odstupa od tog pravca prema istoku ili zapadu, što valja uzeti u obzir pri mjerenju kompasom. Deklinacija na Zemljinoj 

površini jako varira. Ako spojimo mjesta iste deklinacije, dobivamo linije koje nazivamo izogone. 

Važnu ulogu u nutrini Zemlje, a i na površini, ima toplinska energija koja se oslobađa pri radioaktivnom raspadanju. 

Zasada je to jedini poznati izvor nove toplinske energije u Zemljinoj nutrini koja predstavlja osnovu toplinskih struja i različitih 

procesa koji o njima ovise, npr. konvekcijsko gibanje i kretanje materije prema površini i dr. Budući da se pretpostavlja da se 

glavni dio radioaktivnih procesa odvija u litosferi, ostaje otvorenim pitanje pokretača dinamike u vanjskoj jezgri i srednjem 

plaštu. Prema tome temperatura na površini Zemlje i do stanovite dubine u kori ovisna je o Sunčevoj toplinskoj energiji, a 

dijelom o toplini koja dolazi iz unutrašnjosti Zemlje vulkanima i toplinskim strujama. 

Granica u tlu do koje dopire utjecaj Sunčevih zraka odlikuje se stalnošću temperature, koja se uglavnom podudara sa srednjom 

godišnjom temperaturom promatranog područja. Ta se granica naziva neutralni temperaturni sloj, a u različitim krajevima je u 

različitoj dubini. Uzrok je tome nejednaka provodljivost stijena za toplinu. Tako je provodljivost škriljavca dosta mala, vapnenca i 

efuziva nešto veća, zatim slijede mramori, granit i, rioliti, dolomiti, duniti i kvarciti itd. Na opservatoriju u Parizu u dubini od 28 m 

termometar posljednjih sto godina neprestano pokazuje 11,83 O C. Kod Moskve u dubini od 20 m temperatura je 4,2 O C. Od 

neutralnog sloja (koji se u umjerenom pojasu nalazi na prosječnoj dubini od 20 do 30m) temperatura raste prema dubini. Brže 

raste ako je toplinska vodljivost stijena veća, zatim ako postoji neki lokalan izvor toplinske energije zbog radioaktivnog 

raspadanja, oksidacijskih procesa, vulkanskih pojava i sl. Ocjenjuje se da temperatura u dubini od 20 km iznosi oko 600 O C, na 

100 km oko 1400 O C, na 500 km 1800 O C, a u dubini od 6370 km (dakle u središtu Zemlje) i > 5000 O C. Dubinski razmak u 

kojemu temperatura poraste za 1 O C naziva se geotermički stupanj. On u različitim krajevima pokazuje znatne razlike, a 

obično se kreće u okviru nekoliko desetaka metara. Najčešće se iskazuje u prosječnim vrijednostima (npr. za Evropu 32,3 m, za 

Aziju 27 m itd.). No, sve takve brojke počivaju na relativno malenom broju mjerenja u usporedbi s mogućom varijabilnošću na 

užim prostorima. Zato je ocjena geotermičkog stupnja važnija za pojedine regije i za uža područja, ako se žele iz toga izvući 

neki dodatni zaključci. Neki autori uzimaju kao geotermički stupanj (gradijent) porast temperature u nekoj određenoj 

dubinskoj razlici (npr. unutar 100 m). Linije koje spajaju sva mjesta iste temperature nazivamo geoizoterme. Energija se gubi 

isijavanjem i trošenjem na mehaničke radnje. Energija se troši i na stvaranje i razaranje gorja. Vulkani i potresi također 

oslobađaju dosta energije. I u kemijskim procesima kada se, usprkos vanjskim silama opseg povećava, troši se energija. 

Naprotiv, ako tlak uzrokuje smanjivanje obujma, energija se apsorbira te postaje latentna ili potencijalna. 

1.3.2.2. Vanjska Zemljina dinamika 

Na Zemljinu vanjsku dinamiku (egzodinamiku) znatno utječe njezin oblik, koji je posljedica njezine građe i sila koje na nju 

djeluju. Budući da Zemljina gravitacijska akceleracija djeluje prema njezinu središtu, a centrifugalna sila okomito na os rotacije, 

njihovom interakcijom Zemlja je poprimila svoj današnji oblik. Zemlja je po dužini koja spaja polove spljoštena, tako da njezin 

ekvatorijalni radijus iznosi 6378 km, a polarni 6357 km. No, ni takav oblik Zemlje nije stalan zbog plimskoga kolebanja u 

unutrašnjosti i promjene položaja polova. Svaka promjena izaziva lančane reakcije u dinamici Zemlje. 

28

1.3.3. Koncept tektonike ploča 

Razvoj teorije 

Američki znanstvenik, filozof i političar Benjamin Franklin (1782) postavio je hipotezu: "Zemljina kora je vjerojatno 

ljuska koja pluta na tekućoj unutrašnjosti. Dakle, površina Zemlje bi se mogla pomicati i razoriti pod utjecajem 

snažnih gibanja tekućina na kojima leži." Gotovo 200 godina kasnije taj znakoviti uvid jednog od najboljih znanstvenih 

mislilaca objedinjuje nekoliko ključnih koncepata teorije tektonike ploča. No, kako se razvila moderna teorija tektonike 

ploča? I što uzrokuje sva ta geološka zbivanja? 

1.3.3.1. Alfred Wegener i pomicanje kontinenata 

Podudaranje kontinentalnih granica. Engleski filozof Sir Francis Bacon bio je među prvima koji je primijetio da bi se vanjski 

rubovi kontinenata mogli spojiti poput slagalice. Bacon je o tome pisao 1620., odmah nakon što je vidio nove zemljovide nastale 

na temelju spoznaja iz brojnih ekspedicijskih putovnja, koja su se događala kroz 16. stoljeće. Taj koncept se periodično vraćao 

u sljedeća tri stoljeća. Gotovo 300 godina kasnije Wegener je kombinirao kontinente dok ih nije spojio i tako dobio hipotetski 

superkontinent Pangeu. 

U današnje vrijeme preciznim računalnim spajanjima potvrđene su Baconove i Wegenerove hipoteze te se jasno vidi kako bi se 

ponovo ujedinjeni kontinenti dobro uklapali u cjelinu. Primjerice, kad bi se spojili rubovi Južne Amerike i Afrike, Južna Amerika 

se gotovo savršeno uklapa u nišu koju tvori zapadna obala Afrike (v. sl. 1.3.3.1). 

Početkom 20-og stoljeća njemački geofizičar i meteorolog Alfred Wegener (1880.-1930.) postavio je kontroverznu hipotezu 

koja je dovela do nastanka revolucionarne teorije tektonike ploča. Unatoč podsmjehivanju tadašnjih vodećih geologa, Wegener 

je pretpostavio da kontinenti plutaju na gustoj unutrašnjosti Zemlje te da periodično dolazi do njihovog pucanja i međusobnog 

udaljivanja. Tvrdio je da su svi kontinenti prije oko 200 milijuna godina bili ujedinjeni kao superkontinent kojeg je on nazvao 

Pangea ("Svezemlja"; sl. 1.3.3.1-2). Wegener je pretpostavio da je Pangea pokrivala oko 40 % Zemljine površine, pretežno na 

južnoj hemisferi. Dok je postojala Pangea, današnje područje New York Cityja nalazilo se na sparnim tropskim regijama u blizini 

ekvatora, a veći dio istočne Afrike, Australije i Indije ležali su ispod debelog leda u blizini Južnog pola. Pangea je bila okružena 

ogromnim oceanom kojeg je Wegener nazvao Panthalassa (prem grčkoj boginji mora). U dugom vremenskom periodu koji je 

započeo prije oko 180 milijuna godina Pangea se raspala tvoreći nekoliko kontinenata koji su migrirali u sve regije Zemljine 

kugle. Wegener je tu pojavu nazvao pomicanjem kontinenata. Svoju teoriju potkrijepio je oblicima rubova kontinenata (sl. 

1.3.3.1), obrascima rasprostranjenosti živućih životinja, sličnostima između daleko udaljenih fosila i stijena te dokazima o 

nekadašnjim klimatskim uvjetima, za razliku od aktualnih uvjeta. 

Staništa živućih životinja. Ispitivanja obrasca rasprostranjenosti određenih današnjih životinjskih vrsta pomogla su potvrditi 

Wegneru da su danas razdvojene kontinentalne mase nekada tvorile jedinstveni superkontinent. Primjetio je, primjerice, 

neobičnu faunu Australije, jedinog kontinenta kojem su svojstveni klokani i koale. 

29

Wegener je pretpostavio da je taj kontinent davno činio dio velike jedinstvene kontinentalne mase na južnoj hemisferi, koji se 

odvojio prije oko 40 milijuna godina. Tako udaljavajući se kao izolirani kontinent pogodovao je razvoju karakteristčne faune te 

su nastale jedinstvene životinje koje vidimo danas. 

Staništa izumrlih životinja. Wegener je također istražio fosilne ostatke rijetkih izumrlih oblika života (sl. 1.3.3.3). Fosilni ostaci 

Mesosaurusa, malog gmaza koji je živio prije 240 milijuna godina, pronađeni su samo u Brazilu i Južnoj Africi između kojih se 

danas nalazi 5000 km širok južni dio Atlantskog oceana. 

Slika 1.3.3.1. Rani prikazi podudaranja kontinentalnih granica Južne Amerike i Afrike koje je prvi zamijetio Sir Francis Bacon 1620. 

Francuski naturalist Antonio Snider-Pelligrini skicirao je taj prikaz 1858. za svoj rad La Création et ses Mystères Dévoiles u kojem 

navodi da biblijska priča o potopu Noine Arke bila odgovorna za pomicanje kontinenata. 

Slika 1.3.3.2. Rekonstrukcija zamišljenog superkontinenta Pangee s današnjim granicama i imenima kontinenata za lakšu 

usporedbu. Takva konfiguracija datira iz vremena otprilike prije 225 milijuna godina. 

Slika 1.3.3.3. Rasprostranjenost Mesosaurusa i Lystrosaurusa kad su kontinenti južne hemisfere bili spojeni kao dio Pangee. Fosilni 

ostaci tih gmazova datiraju iz razdoblja Perma (Mesosaurus) i Trijasa (Lysrtosaurus) (prije oko 260 do 230 milijuna godina). 

Lystrosaurus, gmaz veličine ovce, živio je na području koje danas čine Antarktika, Afrika, Madagaskar i Indija. Ni jedna od 

spomenutih vrsta nisu bili plivači na duge relacije, nego su jednostavno prelazili do točaka gdje ih nalazimo danas. To je bilo, dakako, 

mnogo ranije nego što su se kopnene mase razdvojile i stvorile korito za Indijski i Atlantski ocean. Sve tri slike preuzete su iz 

Chernicoff & Whitney (2007). 

30

Slika 1.3.3.4. (a) Glacijalni debris (odlomci, kršje) na rubu 

ledenjaka Reid (Glacijalna plaža u nacionalnom parku – 

Aljaska.). Debris je u prednjem planu, lijevo od strmog ruba 

glacijalnog toka. (b) Glacijalni debris iz područja Dwyka, Cape 

Province - Južna Afrika. 

Slika 1.3.3.5. (a) Glacijalne brazde na površini stijena. (b) 

Obrasci brazdanja kakvi se danas pojavljuju na razdvojenim 

kontinentima južne hemisfere. Brazde su naizgled orijentirane 

proizvoljno. (c) Obrazac brazdanja kojeg bi imala Pangea 

ponovnim spajanjem kontinenata južne hemisfere koji 

zauzimaju južni pol. Brazde tvore sustavni uzorak, koji liči na 

kotač bicikla, tj. obrazac koji prikazuje pomicanje ledenjaka iz 

središta prema van. (preuzeto iz Chernicoff & Whitney, 2007). 

Skeletna struktura Mesosaurusa i sastav depozita u kojima su pronađeni ostaci pokazuju da plivali u plitkim rijekama i 

estuarijima (dio rijeke koji se uljeva u more). Oni vjerojatno nisu, odnosno nisu mogli preplivati velike udaljenosti u otvorenom 

oceanu. Paleontolozi iz toga zaključuju da je Mesosaurus živio na tada jedinstvenoj kontinentalnoj ploči. Jednostavno se kretao 

između područja koja danas tvore Afriku i Južnu Ameriku prije njihova odvajanja. Slična objašnjenja se odnose i na pronalazak 

fosilnih ostataka jedne druge prehistorijske životinje – Lystrosaurusa – na područijima Antarktike, Afrike, Madagaskara i Indije. 

Sličnost stijena. Na sjevernoj hemisferi 390 milijuna godina stare stijene planina na istoku Sjeverne Amerike imaju neobično 

sličan mineralni sastav, strukturu i fosilni sadržaj kao i jednako stare stijene na istoku Grenlanda, u zapadnoj Europi, kao i 

zapadnoj Africi (sl. 1.3.3.6-a). Wegener je zaključio da bi u slučaju da su Sjeverna Amerika, Afrika i Europa bile spojene u 

prošlosti morao postojati kontinuirani planinski lanac od Alabame pa sve do Skandinavije (sl. 1.3.3.6-b). Island bi činio jedan dio 

slagalice za Wegenera, koji nedostaje, jer ne tvori dio tog lanca. No, danas se zna da je Island nastao iznad srednjeatlantskog 

rasjeda tek prije nekih 60 milijuna godina, dugo nakon što se Pangea raspala i oblikovala zasebne kontinente Europe i Sjeverne 

Amerike. 

31

Slika 1.3.3.6 (a) Današnji položaj kontinenata sjeverne 

hemisfere koji okružuju Atlantski ocean. (b) Njihov položaj 

prije raspadanja kad su tvorili dio Pangaee. Obratite 

pažnju na nepostojanje Islanda u toj rekonstrukciji – Island 

je nastao zbog vulkanskih erupcija na srednjeatlantskom 

rasjedu, tek nakon raspadanja Pangaee (preuzeto iz 

Chernicoff & Whitney, 2007). 

Drevni klimatski uvjeti. U svojoj nakani da dokaže da su se kontinenti razdvojili Wegener je istaknuo i geološke dokaze 

nekadašnjih klimatskih uvjeta koji su različiti od današnjih na određenim lokacijama. Primjerice, kako ledenjaci polako 

putuju za sobom povlače kamenje, šljunak i pijesak i tako kad se otapaju, zaostaju nakupine debrisa (blokova, odlomaka i 

kršja) svih veličina (sl. 1.3.3.4-a). Šljunkoviti materijal prikazan na slici 1.3.3.4-b je glacijalni debris pronađen na vrućoj, 

suhoj zapadnoj obali Južne Afrike. Njegova prisutnost svjedoči o tome da je Južna Afrika prije oko 250 milijuna godina bila 

pod ledom (to je procijenjena starost depozita). Ledena prošlost te regije bila bi jedino logična u slučaju da se južna Afrika 

nekada nalazila u blizini Zemljinih zaleđenih polova. U slučaju Južne Afrike predpostavlja se da je zauzimala područje koje 

sad zauzima ledeni kontinent Antarktika. Daljnji dokaz kontinentalnog pomicanja čine drevne stijene koje se nalaze u 

toplim klimatskim regijama Indije, Australije, Afrike i Južne Amerike na kojima se uočava karakterističan obrazac poredanih 

ogrebotina i brazda (sl. 1.3.3.5). Takve ogrebotine nastaju kad ledenjaci povlače različita onečišćenja po površini stijena. 

Stoga je logično da su se te tople regije nekada morale nalaziti u hladnijim, glacijalnim klimatskim uvjetima. Sličnim 

razmišljanjima objašnjava se i pronalaženje ugljena u danas hladnijim klimatskim regijama. Ugljen se oblikuje nakon što se 

obilno nakupljene močvarne vegetacije u vlažnom i toplom okruženju zatrpaju, komprimiraju i zagrijavaju. Kad u 

Spitsbergenu u Norveškoj pronađemo greben koji sadrži sloj ugljena okruženog kilometrima leda, jasno nam je da se 

ugljen morao oblikovati drugdje u tropskim močvarama te da je naknadno prešao veliku udaljenost do hladnog sjevera kao 

dio putujućeg kontinenta. 

32

Osnovni koncept tektonike ploča može se rezimirati u četiri točke. 

• Zemljina litosfera (tj. kora s vanjskim plaštom) sastavljena je od krutih masivnih stijena, koje nazivamo pločama 

(sl.1.3.3.8 - 1.3.3.12). 

• Ploče se pomiču sporo, reda veličine nekoliko cm/god. Glavni pokretač tektonskih ploča su konvekcijska strujanja u 

astenosferi (sl. 1.3.3.7;1.3.3.12). 

• Većina značajnih geoloških aktivnosti (potresi, vulkani) javlja se u područjima granica ploča (sl. 1.3.3.9_1 i 1.3.3.10). 

• Unutrašnji dijelovi ploča, s geološkog stajališta, relativno miruju. U njima su potresi mnogo rijeđi i slabijeg intenziteta, a 

rijeđe su i pojave vulkana, nego na granicama ploča. 

Slika 1.3.3.7. Načini transmisije 

(prijenosa) topline. Ovi fenomeni, 

uočeni u puno većem mjerilu, odgovorni 

su za mnoge geološke procese 

(Chernicoff & Whitney, 2007). 

a) Provodljivost (kondukcija) topline obuhvaća prijelaz termalne energije od atoma do susjednog atoma. Kako slijedi: atomi u vrućem dijelu 

čavla, koji je direktno u plamenu, vibriraju veoma brzo. Podalje od izvora topline atomi vibriraju sporije. Na kraju čavla, čelik je hladan, atomi 

vibriraju neznatno. Eventualno toplina može biti provedena po cijeloj dužini. 

b) Konvekcija je prijenos strujanja putem nekog fluida, strujanjem u mediju. Zato se juha najprije zagrije na dnu lonca na plamenu. Kada se 

dalje zagrijava, ona ekspandira (jer postaje rijeđa) i penje se, a hladnija (gušća) juha odozgo tone na dno. Pokreće se strujanje prikazano na slici 

(topli fluid se diže nagore, hladni fluid tone prema dole). Kada topla juha stigne na vrh, ona se susreće sa relativno hladnijim zrakom, smanjuje 

volumen, radi toga postaje gušća i hladi se. Ohlađena ponovno tone na dno, iznova bude zagrijana i počinje se opet uzdizati prema površini. 

c) Radijacija (isijavanje) ima za posljedicuprijenos topline od toplog objekta u njegovo hladnije okruženje. Topli radijator zagrijava hladni zrak u 

njegovom okruženju. 

33

Slika 1.3.3.8. Precizno spajanje kontinenatalnih ploča koje okružuju Atlantski ocean pomoću računalnog programa (iz The Origin of 

the Oceans, Sir Edward Bullard, objavljeno 1969.). Zbog toga što rubovi kontinenata koji se nalaze ispod razine mora (obojeni 

tamnije) tvore stvarne granice kontinenata, njihovo spajanje je mnogo preciznije. Jedina mjesta gdje se čini da se ploče preklapaju 

obilježena su geološkim materijalima koji su se odlagali nakon razaranja Pangee. Takva točnost podudaranja vanjskih rubova jedan 

je od glavnih dokaza koji je doveo do prihvaćanja teorije tektonike ploča. 

Slika 1.3.3.9_1 Zemljine tektonske ploče. Ploče se kontinuirano relativno pomiču, jedna u odnosu na drugu. Zapaža se povezanost 

granica ploča, pojava jakih potresa i glavnih vulkana (preuzeto iz McKinney & Schoch, 2003). 

34

Razlikuju se tri osnovna tipa dinamičnih granica ploča. 

1. Divergentne granice ploča, na kojima se ploče međusobno razdvajaju i udaljavaju (slike: 1.3.3.9_2, 1.3.3.13, 1.3.3.14, 

1.3.3.15, 1.3.3.16 i 1.3.3.17). To je i mjesto prirasta (stvaranja) nove oceanske kore (v. sl. 1.3.3.10 – starost dna 

oceana). 

2. Konvergentne granice ploča, na kojima se jedna ploča kreće prema drugoj i podvlači (subducira) se pod nju (sllike: 

1.3.3.9_2, 1.3.3.14, 1.3.3.18), ili se s njom sudara (kolizija). 

3. Transformne granice ploča, gdje se ploče pomiču (klize) subparalelno, jedna pored druge u suprotnim smjerovima 

(sllike: 1.3.3.9_2, 1.3.3.19, 1.3.3.20). 

Slika 1.3.3.9._2 Svjetski zemljovid na kojem su prikazane tektonske ploče. Strelice pokazuju sadašnji smjer 

međusobnog kretanja ploča. Obratite pažnju na to da su neke ploče, primjerice Sjevernoamerička, sastavljene i od 

kontinentalne i od oceanske litosfere. Pacifičku ploču gotovo u potpunosti čini oceanska litosfera. 

35

GLAVNE TEKTONSKE PLOČE EPICENTRI POTRESA 

STAROST DNA OCEANA http://virga.sfsu.edu/courses/geol103/labs/new/tectonics/tectest.html VULKANI 

Slika 1.3.3.10. Večina značajnih geoloških aktivnosti (potresi, vulkani) javlja se na granicama tektonskih ploča. 

Najstarija dna oceana nalaze se u graničnoj zoni kontinenata, a najmlađe stijene nalaze se u središnjim dijelovima 

oceana (oceanski hrptovi). Najmlađa kora (starost je u milijunima godina) označava njezin recentni prirast. 

36

Konvekcijska strujanja (engl. convection – 

konvekcija - prenošenje topline putem strujanja 

nekog fluida) u astenosferi osnovni su uzročnik 

globalnih tektonskih procesa – TEKTONIKE 

PLOČA. 

Slika 1.3.3.11. Zemljina kora (http://quake.wr.usgs.gov/research/structure/CrustalStructure/index.html) debljine prosječno oko 40 

km u područjima kontinenata, i 10-12 km ispod oceana, koja s vanjskim plaštom tvori litosferu, sastoji se od čvrstih masivnih stijena 

koje izgrađuju ploče. Ploče leže na plastičnom (vrućem i mekom) «sloju» astenosfere. 

Slika 1.3.3.12. Konvekcijska strujanja u astenosferi glavni su pokretač tektonskih ploča. Na mjestima gdje se uzlazne struje iz 

astenosfere uzdignu pod litosferu javljaju se «vruće točke», pa se litosfera ovdje može razmekšati i dijelom taliti, a ohlađene 

konvekcijske struje u zoni «vruće točke» izazivaju snažna vlačna naprezanja u litosferi. To izaziva pucanje (kidanje) litosfere i 

intruziju magme u nastale pukotine. Na taj način, u zonama divergencije nastaje nova oceanska kora. Donji dio slike 1.3.3.10, kao 

detalj - preuzet iz Chernicoff & Whitney (2007). 

37

Slika 1.3.3.13. Osnovni tipovi granica tektonskih ploča. 

Slika 1.3.3.14. Mehanizam nastanka tektonskih ploča. Konvekcijska 

strujanja u astenosferi glavni su pokretač tektonskih ploča. Osobito u 

području oceana, na mjestima gdje se uzlazne struje iz astenosfere 

uzdignu pod litosferu javljaju se «vruće točke», pa se litosfera ovdje 

može razmekšati i dijelom taliti, a ohlađene konvekcijske struje u zoni 

«vruće točke» izazivaju snažna vlačna naprezanja u litosferi. To 

izaziva pucanje litosfere i intruziju magme u nastale pukotine. Na taj 

način, u zonama divergencije nastaje nova oceanska kora. Paralelno s 

tim procesom dolazi do podvlačenja (subdukcije) oceanske ploče pod 

kontinentalnu ploču, pa oceanska ploča u zoni podvlačenja 

(subdukcije) zaranja u astenosferu i postupno bude pretaljena. Pri 

podvlačenju oceanske kore pod kontinentalnu dolazi do snažnog trenja 

na granici tih ploča, koja izazivaju akumulaciju velikih naprezanja, koja 

se postupno oslobađaju uz skokovite pomake i lomove čvrstog stjenovitog 

materijala. Popratna pojava su vulkanske aktivnosti i jaki potresi. 

38

Slika 1.3.3.15. Cijepanje (pucanje) 

ploča i divergencija. Konvekcijska 

strujanja u astenosferi - ispod ploče 

(lijevo-gore) dovode do razvlačenja u 

suprotnim smjerovima. Na ploču 

djeluju vlačna naprezanja i ona puca 

(lijevo-sredina). Kako se fragmenti 

ploče nastavljaju gibati (divergiraju) u 

smjeru jedan od drugog, otopljeni 

materijal iz plašta (astenosfere) ulazi 

u prazninu te se stvrdnjava uzduž 

rubova ploča (lijevo-dolje) oblikujući 

novu oceansku koru koja se prekriva 

vodom te oblikuje novi ocean. 

Slika 1.3.3.16. Rascjep V-oblika u 

sjevero-istočnoj Africi – ograđen 

Crvenim morem i Adenskim zaljevom 

– najbolji je postojeći primjer na 

Zemlji, koji svjedoči o kidanju ploča. 

Umetnuta slika prikazuje istočni 

Mediteran gore lijevo i zone cijepanja 

u području Crvenog mora i Adenskog 

zaliva. 

Slika 1.3.3.17. Divergentne zone – 

mjesta gdje ploče rastu (desno-dolje) 

dodavanjem novih vulkanskih stijena 

(stvara se nova oceanska kora uzduž 

srednjeoceanskog hrpta) – protežu 

se u dužinu od 65000 kilometara, 

uglavnom po Zemljanim podmorjima. 

Ovdje se divergencijom između 

Južne Amerike i Afrike oblikovao 

bazen južnog Atlantskog oceana. 

Iz Chernicoff & Whitney (2007) 

39

Slika 1.3.3.18. Subdukcija (podvlačenje) oceanske 

ploče (gore-lijevo). Konvergirajući ploče pritišću i 

drobe jedna drugu i sudaraju se (kolizija) pri čemu 

obično jedna ploča tone, odnosno podilazi (subducira) 

pod drugu 

Slika 1.3.3.19. Sudaranje kontinenata (gore-desno). 

(1) Dvije kontinentalne ploče konvergiraju, a 

oceanska litosfera između njih subducira. (2) 

Oceanska litosfera koja se nalazi između potpuno je 

subducirana, a dvije kontinentalne ploče se sudaraju i 

uzdižu jer ni jedna nije dovoljno gusta da subducira. 

Rezultat sudara je planinski lanac sastavljen od 

visoko deformiranih stijena. Gubitkom subducirane 

ploče i sudarom dviju kontinetalnih ploča prestaje 

vulkanska aktivnost te ostaje jedna zadebljana ploča. 

Slika 1.3.3.20. Transformna kretnja (dolje-lijevo). 

Gdje ili kad se Zemljine ploče gibaju jedna pored 

druge u suprotnim smjerovima dolazi do trenja na 

njihovim rubovima, ali se ploče niti ne dižu, niti 

spuštaju. 

Slika 1.3.3.21. Plantaža naranča uz transformnu 

granicu ploča (San Andreas) s drvoredima 

pomaknutim zbog gibanja ploča (dolje–desno). Dok 

god se pomiču ploče uzduž aktivne transformne 

granice, brkat će se raspored uredno zasađenog 

voćnjaka. 

Sve slike preuzete iz Chernicoff & Whitney (2007). 

Sukladno prikazu na slici 1.3.3.13. (osnovni tipovi granica tektonskih ploča), formirana je i recentna (današnja) morfologija 

morskoga dna u svim svjetskim morima. Na slikama 1.3.3.22 i 1.3.3.23 prikazana je ta topografija, koja izravno dokazuje 

uzročno-posljedičnu vezu tektonike ploča i recentnog reljefa, tj. utemeljenost osnovnih teoretskih postavki Wegenera. 

40

Slika 13.3.22. Dolje-lijevo. Penetrirajući zvučni valovi 

oblikovali su ovaj V-profil (brazdu) podmorskog kanjona 

uz zapadnu obalu Afrike. Kanjon je dubok oko 3000 m i 

širok oko 10 km (iz Chernicoff & Whitney, 2007). 

Slika 1.3.3.23. Desno (gore i dolje). Ove karte, koje 

prikazuju raznolikost topografije morskog dna, izrađene 

su prema prikupljenim satelitskim podacima o 

uzdignutosti površine mora (iz Chernicoff & Whitney, 

2007). Pozitivne gravitacijske anomalije uzrokovane 

tijelima kao što su podmorski planinski lanaci privlače 

velike količine vode uzrokujući uzdizanje oceanske 

razine (svijetlo plava područja); obrnuto, negativne 

gravitacijske anomalije uzrokovane ulekninama temeljne 

stijene snizuju površinu oceana (tamnoplava 

područja). 

41

1.3.3.2. Daljinska istraživanja pomaka 

Brzim napretkom tehnika daljinskog istraživanja pomoću satelitskih mjerenja, tijekom posljednjih 15-ak godina, omogućena 

su opažanja brzina vertikalnih pomaka odabranih točaka na površini Zemlje s točnošću reda veličine cm/god. Razvojem 

novih postupaka obrade satelitskih snimaka nedavno je razlučivost povećana na red veličine mm/god. Radi se o postupku 

satelitske radarske interferometrije (InSAR) kojim se na već postojećim satelitskim slikama odabranoga područja prati 

udaljenost unaprijed odabranih permanentnih objekata od satelita. Kako u arhivima međunarodnih agencija postoje 

potrebni satelitski snimci, otprilike od 1990. godine, to je danas moguće kartirati brzine vertikalnih pomaka na nekom 

području s, do nedavno, nezamislivom točnošću i prostornom gustoćom. Metoda je našla primjenu pri urbanom i 

prostornom planiranju jer se brzo i jeftino može dobiti kvalitetan pregled zona izdizanja, spuštanja, odrona, klizišta i sl. 

Zbog toga je ona već primijenjena u mnogim gradovima diljem Europe. Do sada su InSAR postupkom obrađeni gradovi u 

Češkoj, Finskoj, Grčkoj, Italiji, Njemačkoj, Portugalu, Španjolskoj, Švicarskoj Velikoj Britaniji, a ugovor su sklopili ili su pred 

sklapanjem i gradovi iz Danske, Luksemburga, Slovačke, Slovenije, Švedske... 

Slika 1.3.3.24. Interpolirana PSInSAR karta 900 km 2 površine grada Londona. Prikazana je prosječna brzina pomaka površine 

prema satelitu (crveno tone, plavo se izdiže). Preuzeto iz Ortolan i dr. (2008). 

Slika 1.3.3.25. Prostorni prikaz klizišta u Lihtenštajnu. Crvene točke tonu prosječnom brzinom ≈6 mm /god. Iz Ortolan i dr. (2008). 

42

Kao primjer mogućnosti koju nudi navedeni postupak, slika 1.3.3.24 prikazuje primjenu pri izučavanju izdizanja i spuštanja 

tla u Londonu, dok su slikom 1.3.3.25 prikazane mogućnosti kartiranja postojećih odrona i potencijalnih klizišta u 

Lihtenštajnu. Primjena PSInSAR (Permanent Scatterers InSAR) tehnologije nije skupa, a omogućava brzo i jednostavno 

prikupljanje relevantnih podataka za razvoj urbanih područja. Na slici 1.3.3.24 crveno područje (lijevo dolje) tone brzinom 3 

mm/god zbog snižavanja razina podzemne vode. Crvene linije iznad toga područja odgovaraju mjestima tunela za 

električne kablove i produžetka londonske podzemne željeznice. Plavo područje u sredini slike pokazuje izdizanje od oko 2 

mm/god do kojega je došlo zbog povrata podzemnih voda u vodonosnik tijekom posljednjih 30-ak godina, kada naglo 

prestaje crpljenje zbog zatvaranja pivovara te tiskarske i papirne industrije. Tako visoka preciznost rezultata mjerenja bez 

daljnjega su bitno unaprijedila znanstvena promišljanja i ubrzala razvoj znanstvene misli. Načelna tehnologija GPSmjerenja 

(Global Positioning System) objašnjena je na slikama 1.3.3.26-28. 

Slika 1.3.3.26. Određivanje brzina ploča (Chernicoff & Whitney, 2007). (a) Ako se obje ploče gibaju i nemamo fiksnu referentnu 

točku u odnosu na koju možemo mjeriti pomicanje, ne možemo utvrditi apsolutnu brzinu ni za jednu od njih. Promijenjena 

udaljenost između ploča koje se gibaju odražava samo njihovo međusobno relativno gibanje. Ovdje znamo za dva grada koji se 

razmiču ali ne znamo sa sigurnošću koliko tog kretanja dolazi od ploče A, a koliko od B. (b) Korištenjem fiksnih referentnih točki 

koje se ne nalaze na pločama koje se pomiču – ovdje je to satelit – možemo odrediti apsolutne brzine ploča. 

Slika 1.3.3.27. Satelit LAGEOS. Brojni reflektori na površini odbijaju natrag laserske emisije te se određuje vrijeme putovanja 

zrake. Promjene tih vremena omogućuju geolozima mjerenje apsolutnih gibanja ploča (Chernicoff & Whitney, 2007). 

Slika 1.3.3.28. Satelitski Global Positioning System (GPS) geolozima omogućuje lociranje promjena u određenim točkama na 

Zemljinoj površini potvrđujući da se ploče stvarno gibaju (Chernicoff & Whitney, 2007). 

43

Satelitskim mjerenjima dnevno su omogućena praćenja niza odabranih točaka na površini zemlje u apsolutnom 

prostornom koordinatnom sustavu. Tako se mogu pratiti pomaci tektonskih ploča, njihovi kratkotrajni i brzi pomaci 

uzrokovani naglim oslobađanjima nagomilanog stresa (potresima izazvanima kretanjima na rubovima ploča), progresija 

tsunami valova koji su posljedica nezaustavljivog prirodnog procesa: pomaci ploča → potresi → tsunami, itd. Na 

slikama 1.3.3.29-30 prikazani su rezultati mjerenja pomaka na granicama tektonskih ploča. 

Slika 1.3.3.29. Vruće točke i apsolutno gibanje ploča. Vruće točke, koje mogu proizvesti vulkane, obično se javljaju na divergentnim 

granicama ploča, ali mogu se pronaći i ispod unutrašnjosti ploča. Zbog toga što su vruće točke fiksirane u odnosu prema bržim pločama 

iznad njih, geolozi ih mogu koristiti kao referentne točke kako bi odredili apsolutne brzine tektonskih ploča. Vruće točke nastaju u velikoj 

dubini Zemljine unutrašnjosti – možda na dubini granice između jezgre i plašta. Tako duboko smještene vruće točke podržavaju 

vulkanizam na određenim lokacijama unutar ploče. Navirući vrući materijal također upravlja divergentnim kretanjem u zonama pucanja i na 

oceanskim divergentnim granicama. Iz Chernicoff & Whitney (2007). 

44

Slika 1.3.3.30. Smjerovi i stupnjevi pomicanja Zemljinih ploča izračunati na temelju morskih magnetskih anomalija, razdvajaju 

stijene uzduž transformnih rasjeda i udaljenost otoka u odnosu na vruće točke. (iz Chernicoff & Whitney, 2007). 

45

Slika 1.3.3.31. Na slici je prikazano pomicanje i formiranje kontinenata kroz posljednjih 240 milijuna godina (preuzeto iz McKinney & Schoch, 

2003); (a) Zemlja prije oko 240 milijuna godina. Wegener je predpostavio da kontinenti plutaju na gustoj unutrašnjosti Zemlje te da periodično 

dolazi do njihovog pucanja i međusobnog udaljivanja. Tvrdio je da su svi kontinenti prije oko 200 milijuna godina bili ujedinjeni kao superkontinent 

kojeg je on nazvao Pangea ("Svezemlja“). Wegener je pretpostavio da je Pangea pokrivala oko 40 % Zemljine površine, pretežno na južnoj 

hemisferi. Dok je postojala Pangea, današnje područje New York Cityja nalazilo se na sparnim tropskim regijama u blizini ekvatora, a veći dio 

istočne Afrike, Australije i Indije ležali su ispod debelog leda u blizini Južnog pola. Pangea je bila okružena ogromnim oceanom kojeg je 

Wegener nazvao Panthalassa (prem grčkoj boginji mora). U dugom vremenskom periodu koji je započeo prije oko 180 milijuna godina Pangea 

se raspala tvoreći više kontinenata koji su migrirali u sve regije Zemljine kugle. Wegener je tu pojavu nazvao pomicanjem kontinenata. (b) 

Zemlja prije oko 70 milijuna godina. (c) Suvremena Zemlja. 

Slika 1.3.3.32. Predviđeni položaji Zemljinih kontinenata za 100 milijuna godina. Ti položaji predpostavljaju da će brzina ploča i njihov smjer 

ostati isti kao što su danas. Obratite pažnju na mogućnost sudaranja (kolizije) Afrike i Europe (uz gubitak Mediteranskog mora) te Australije i 

Indonezije, kao i kretanje zapadne Kalifornije prema Aljasci, uzduž kontinentalne transformne granice ploča (iz Chernicoff & Whitney, 2007). 

46

Poznavanje mehanizama prošlih (slika 

1.3.3.31) i recentnih kretanja, te veličina, 

brzina i smjerova pomaka ploča (slike 

1.3.3.29-30) daju osnovu za procjenu 

hipotetskih položaja kontinenata za cca 

100 milijuna godina (slika 1.3.3.32). 

Na slici 1.3.3.33. daje se skraćeni prikaz 

osnove tektonike ploča. 

Slika 1.3.3.33. Prikaz osnova tektonike 

ploča (iz Chernicoff & Whitney, 2007) 

47

InÅ¾enjerska geologija I dio

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?