93

Введение

1. Содержание и задачи курса.

Курс, называемый «Структурная геология и геокартирование» - базисный курс в геологических дисциплинах. Он состоит из двух самостоятельных и в то же время тесно связанных между собой дисциплин (отраслей геологии): структурной геологии и геокартирования. Курс знакомит с различными видами геологических структур и методами их полевых исследований, формами залегания горных пород, методикой составления геологических карт, геологических разрезов, стратиграфических колонок. Цель курса: научить читать готовые карты и разрезы.

Предмет имеет большое значение в практической работе и геологов, и геофизиков. Планирование и проведение геологосъемочных, геологопоисковых, геологоразведочных и геофизических работ невозможно без геологической карты. Карта – основной документ при постановке работ, а также и их основной результат.

Структурная геология и геологическое картирование: связь между ними и с другими геологическими дисциплинами

Структурная геология – раздел геотектоники. Она занимается изучением форм залегания горных пород, тектонических нарушений, закономерностями размещений и сочетания этих форм в земной коре. Частично она затрагивает вопросы причин и условий происхождения этих форм.

Геотектоника – отрасль геологической науки, изучающая строение и развитие земной коры. Структурная геология в этой отрасли определяется как описательная (морфологическая) тектоника.

Структурную геологию можно разделить на несколько разделов:

1. Изучение отдельных элементарных структур;

2. Изучение крупных структурных элементов;

3. Имитация природных процессов в лабораторных условиях.

Структурные формы несут информацию для геолога-разведчика:

Нефть и газ – в положительных солянокупольных структурах;

Жильные месторождения связаны с оруденениями и трещинами в горных породах;

Уголь – в слоистых толщах и т. д.

Основным методом структурной геологии является геологическое картирование.

Геологическое картирование (геологическая съемка, полевая геология) – комплекс исследований, предназначенных для изучения геологического строения, восстановления геологической истории района. Картирование занимается сбором геологических данных посредством геологических съемок, бурения, геофизических методов и изображением полученных данных на картах и разрезах.

Главный метод – геологическая съемка. В результате нее выделяются признаки полезных ископаемых и сами полезные ископаемые. Перспективные участки изучаются с помощью детальных геолого-съемочных и поисковых работ, а также бурением и геофизическими методами.

Структурная геология и геокартирование тесно связаны между собой и другими науками:

геолого-математическими науками: 1) топографией; 2) аэрометодами; 3) маркшейдерским делом; 4) геодезией; 5) математикой; 6) геофизикой;

Минералогическими науками с целью изучения вещественного состава горных пород: 1) петрографией; 2) минералогией; 3) геохимией; 4) кристаллографией; 5) физической химией; 6) химией;

Биологогеологическими науками, позволяющими устанавливать относительный возраст горных пород: 1) палеонтологией, 2) исторической геологией; 3) учением о фациях, 4) палеогеографией;

с циклом геотетконических наук, позволяющих разобраться в тектонике района и восстановить историю геологического развития: 1) тектоникой, 2)геоморфологией; 3) динамической геологией; 4) геофизикой.

Циклом геологоэкономических наук: 1) экономической геологией; 2) геологоразведочным делом; 3) учением о полезных ископаемых; 4) технологией обогащения руд.

Использование аэроснимков позволяет значительно повысить точность проведения геологических границ на карте и выявить многие детали геологического строения, не улавливаемые при обычной полевой работе.

Основные этапы формирования истории

отечественного геологического картирования

Историю можно разбить на 4 этапа:

1. Догеолкомовский – до 1882 г.;

2. Геолкомовский – 1882 – 1917 г;

3. Советский – 1917 – 1991;

4. Постсоветский – с 1991 г.

1 этап. Поиски и разработка слюды, драгоценных камней. Металлов, добыча соли и др. полезных ископаемых.

В 1584 г. в Московском государстве было создано первое централизованное управление «Приказ каменных дел». Появляются рудознатцы – первые знатоки в поисках руд. Им рассылались письменные инструкции, которые предписывали не только разыскивать руду, но и подробно описывать места находок и отмечать их на чертежах.

С начала XVII широко стал применяться горный компас.

Мощный подъем горной и металлургической промышленности России связан с началом XVII в эпоху правления Петра I. В 1770 г. утвержден Приказ рудокопных дел. В 1726 году создана Санкт-Петербуржская Академия Наук.

Роль М. В. Ломоносова. Им написана сводка правил по поискам месторождений полезных ископаемых и создана первая схематическая карта Европейской части России с обозначением на ней месторождений полезных ископаемых.

В 1774 г. в Петербурге открыто Высшее горное училище, преобразованное затем в Горный институт.

В это же время возникает ряд геологических обществ, появляются первые выпуски горного журнала, где публикуются статьи о геологическом картировании. Одной из первых геологических карт является рукописная карта м-ба 1:120 000, составленная Д. Лебедевым и М. Ивановым 1789-1794 гг. для Восточного Забайкалья.

В XIX в. появляются более совершенные карты, в основе их лежит стратиграфический принцип определения относительного возраста пород.

В 1845 г. английский геолог Р.И.Мурчиссон составил геологическую карту Европейской части России и Урала м-ба 140 верст в 1 дюйме.

Второй этап. В 1882 г. создан Геологический комитет. Это было вызвано бурным развитием капитализма в России (строительство промышленных предприятий, ж/Д и т. д.). Первым председателем Геолкома был А. П. Карпинский. Основной задачей геолкома было составление десятиверстной (1:420 000) геологической карты Европейской части России, однако до 1917 г. работа была выполнена только на 10%.

В 1875 г. создан Международный геологический конгресс, первая сессия его состоялась в 1878 г. В это время в России существовала геологическая школа: А. П. Карпинский, А. А. Иностранцев, С. Н. Никитин, Ф. И. Чернышев, А. П. Павлов, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, В И. Вернадский, позднее – И. В. Мушкетов, В. А. Обручев и др.

Видное место в общегеологических работах этого периода занимает геологическая карта Европейской части России масштаба 1: 2.520 000 (60 вест в одной дюйме), построенная А. К. Карпинским;

А. П. Павловым составлена карта Поволжья, он первым указал на Жигулевскую дислокацию;

Е. С. Федоровым – карта Урала;

И. В. Мушкетовым и В. Н. Вебером – карта Туркестана;

В. А. Обручев изучал геологическое строение Восточной Сибири и Средней Азии.

В целом второй период характеризуется стихийностью, внеплановостью, исследования проводились в основном в виде путешествий.

Советский период. Большой размах геологических работ и плановое их проведение. Разрабатываются и широко применяются новые методы картирования: геофизические, геохимические, аэросъемка и др. К 1937 году накоплен большой геологический материал, Советскому Союзу предложено провести у себя 17 сессию геологического конгресса. На нем была продемонстрирована первая сводная геол. карта СССР м-ба 1:5 000 000 под ред. Д. В. Наливкина. В 1941 г. под его же редакцией выходит карта м-ба 1:2 500 000, которая была уточнена и дополнена в изданиях 1956 и 1962 гг.

В советский период осуществлена геологическая съемка всей территории СССР м-ба 1:1 000 000, а в отдельных регионах – 1:500 000. Многие перспективные на пол. Ископаемые районы закартированы в м-бе 1:200 000. Издается множество геологических журналов, где печатаются материалы и по геокартированию. Наиболее выдающиеся советские геологи: А. Д. Архангельский, И. М. Губкин, В. А. Обручев, Д. В. Наливкин, Н. С. Шатский, В. В. Белоусов и др.

На 1 января 1918 г. геологической съемкой всех масштабов было покрыто только 30 % общей территории России.

За 20 лет советской власти территория СССР была покрыты геол. съемкой на 50 %, в. т.ч. средне- и крупномасштабной – на 10 %.

После Великой Отечественной войны проведен ряд организационных и методических мероприятий. Строго регламентированы масштабы геол. съемок. Изданы инструкции по организации и проведению геологосъемочных работ в м-бе 1:200 000 (1955 г.) и 1:50 000 (1956 г.), а также инструкции по подготовки и изданию геол. карты м-ба 1:200 000 (1956) и 1:50 000 (1962). Определены требования к геол. картами, введены единые условные знаки и т.д.

В настоящее время средне- и крупномасштабной геол. съемкой покрыто более 75 % территории России и бывшего СССР.

Тема 2.

Геологические карты. Типы, масштабы карт

Основой при проведении геол. съемки и построении геологической карты является топографическая карта. Обычно топооснова берется в 2 раза крупнее масштаба съемки (например 1:25 000 при геосъемке 1:50 000). На ней составляется предварительная геологическая карта, а окончательная карта строится в заданном масштабе. Топооснова – упрощенная топографическая карта, с которой сняты лишние подробности (растительный покров, заболоченность и др.).

Сечение горизонталей

Масштаб	Равнина	Горы
1:100 000	10 –20 м	50 – 100 м
1:50 000	5-10 м	25-50м
1:25 000	2 – 5 м	10 –25 м
1:10 000	1 – 5 м	5 – 25 м

При геол. съемках 1:25 000 и мельче необходимо иметь аэрофотоматериалы.

Все геологические карты имеют единую номенклатуру, согласно международной разграфке. За основу принят лист масштаба 1:1 000 000. Вся территория земного шара разбита на секторы через 6⁰. Всего 60 секторов. Они обозначены арабскими цифрами от 1 до 60 с запада на восток против часовой стрелки, начиная от 180 меридиана. На территорию России попадают 1, 2 и с 34-60 сектора.

Южные и северные границы листов определяются паралелями, проведеными через 4⁰, начиная от экватора. Ряды обозначны заглавными буквами латинского алфавита от А до W ( в России – от К – Владивосток, Находка, Сочи, Грозный, Владикавказ до U –Сев. Земля).

Обозначение листа миллионного масштаба: О-40 (Пермь), N – 37 (Москва), т.е. в скобках всегда указывается наиболее крупный населенный пункт, имеющийся на листе.

Для получения более крупного масштаба используются листы миллионного масштаба.

1:500 000	1:300 000	1:200 000
N – 37 – Г (4 части)	IV –N –37 (9 частей)	N – 37 – XIX (36 частей)

1:100 000 – деление на 144 части, обозначение арабскими цифрами: N -37 –120

Следующий более крупный масштаб получается путем деления листа м-ба 1:100 000 на 4 части и обозначение арабскими цифрами - см. В. Н. Павлинов, «Структурная геология и геокартирование», с. 26-30.

Типы съемок и карт

Основное требование, предъявляемое к геологической съемке – ее кондиционность, т.е. соответствие стандарту и способность ее выявить основные данные о геологическом строении района. Кондиционность определяется:

1. соблюдением требований в отношении подробностей стратиграфического и литологического расчленения толщ;

2. точностью нанесения геологических границ на геологическую карту;

3. обоснованностью фактическим материалом, т.е. количеством и расположением маршрутов на местности, количеством обнажений, полнотой сбора образцов и проб;

4. поисковым эффектом проведенных работ, т.е. выявлением перспектив района в отношении полезных ископаемых;

5. полнотой комплексных наблюдений и наличием данных для составления кроме геологической карты еще и тектонической, геоморфологической и др. карт;

6. обоснованностью геологических выводов.

1. Мелкомасштабная съемка (1:1 000 000 и 1:500 000 и мельче) дает представление о геологии отдельных регионов (Урал, Донбасс, Тянь-Шань и т.д.).

• Маршруты проводятся по разреженной съемке обычно вкрест простирания горных пород,

• привязка обнажений - глазомерная.

2. Среднемасштабная (1:200 000 и 1:100 000) позволяет разобраться в геологическом строении отдельных областей, краев. Дает оценку перспектив района по каждому виду обнаруженных полезных ископаемых.

-Маршрутно-площадная съемка, маршруты по более густой сети + прослеживание геологических границ по простиранию,

- привязка обнажений – глазомерная и полуинструментальная.

3. Крупномасштабная (1:50 000 и 1:25 000) дает детальную характеристику геологического строения конкретных участков, дает перспективную оценку на выявление месторождений полезных ископаемых и определение развития дальнейших детальных поисков.

Съемка - площадная,

• прослеживание геологических границ по простиранию и отчасти оконтуривание обнажений, иногда применение бурения горных пород,

• способ привязки – полуинструменальный и инструментальный.

4. Специализированная – местная, детальная съемка (1:10 000 и крупнее). Назначение: детальная характеристика геологического строения отдельных месторождений полезных ископаемых с применением поисковых разведочных работ или на площадях возведения гидротехнических и промышленных сооружений.

• Съемка – площадная,

• исследования – прослеживание границ и оконтуривание использованием разведочных данных,

• привязка инструментальная.

Виды геологических съемок

Маршрутная съемка ведется по отдельных ходам – маршрутам, чаще по рекам. Полученные данные распространяются на всю полученную между маршрутными ходами площадь. Используются в основном только естественные обнажения.

Площадная съемка – площадь покрывается равномерной сетью точек наблюдения. Используются искусственные и естественные обнажения.

Маршрутно-площадная – комбинация 1 и 2 вида съемок.

Виды маршрутов при геологической съемке

1. Маршруты вкрест простирания пород (метод пересечений) применяются при мелкомасштабной съемке и проводятся по редкой сети обнажений осадочных пород.

2. Маршруты по простиранию слоев. Применяются в более крупномасштабном картировании. При этом по простиранию прослеживают выделенные маркирующие (опорные) пласты, контакты различных пород, тектонические нарушения. При необходимости геологические границы вскрываются горными выработками. Этот метод более точный, но и более трудоемкий.

3. Метод оконтуривания обнажений. На карту наносятся все обнажения, а потом путем интерполяции проводятся все геологические границы. Метод применяется при съемке изверженных пород в условиях «пятнистой» обнаженности.

Рис.

Рекогносцировочные (обзорные, установочные) маршруты проводятся в начале полевых работ. Посещаются все опорные геологические разрезы, производится знакомство со всеми видами пород района.

Увязочные маршруты проводятся в конце полевого периода с целью выделения непосредственно в поле всех спорных и недостаточно изученных вопросов.

Густота точек наблюдения зависит от сложности геологического строения района. Чем более сложное строение, тем больше должно быть точек наблюдения на 1 см² площади карты. Точки наблюдения в пределах листа м-бов 1:200 000 – 1:25 000 могут распределяться неравномерно. При съемке м-ба 1:10 000 и крупнее качество точек наблюдения проверяется непосредственно в поле на участках съемки.

Специальные съемки

Они входят в комплекс геолого-съемочных работ и преследуют более узкую цель:

1. Структурная съемка;

2. Съемка древних структурных этажей;

3. Гидрогеологическая съемка;

4. Инженерно-геологическая;

5. Геоморфологическая;

6. Металлогеническая;

7. Геофизическая и др.

Выбор масштаба геологической съемки зависит от следующих факторов:

1) сложности геологического строения или условий залегания горных пород (чем сложнее – тем более крупный масштаб);

2) степени изученности геологического строения района (чем слабее изучен – тем мельче масштаб);

3) степени обнаженности и проходимости (чем сложнее рельеф, тем крупнее масштаб).

Основной геологической единицей при проведении геологических съемок является геологическая партия. Штаты партии зависят от объема работ и определяются при составлении проекта.

Особенности геологической съемки в различных районах

Съемка в высокогорных районах характеризуется хорошей обнаженностью, производится в основном методом пересечений по долинам. Опорные горизонты должны быть прослежены по простиранию, особенно при крупномасштабной съемке. Очень важно отбить контакты между слоями в отдельных обнажениях. Наибольшее внимание обращается на прирусловые части речных долин, где встречены наиболее свежие разрезы.

Съемка в равнинных районах. Это преимущественно участки платформы. Здесь рационально применение глубокого бурения и многочисленных горных выработок. Территория пересекает сеть маршрутов как по долинам рек, так и по водоразделам. Важны геоморфологические, гидрогеологические особенности и картирование четвертичных отложений.

Съемка в горно-таежных районах (Сибирь). Большие трудности в ориентировке по топокарте из-за большой залесенности. Необходимо все время с помощью компаса вести глазомерную съемку и делать точную привязку обнажений. Трудности создаются мощными толщами элювиально-делювиальных отложений, перекрывающими коренные породы. Это вызывает необходимость применения горных и буровых работ. Большую помощь оказывают аэронаблюдения.

Съемка в полупустынных и пустынных районах большей частью довольно проста. Районы характеризуются хорошей обнаженностью. Формы рельефа здесь часто зависят от геологического строения, поэтому важны геоморфологические наблюдения.

Геологические карты

Геологическая карта – уменьшенная в определенном масштабе вертикальная проекция на горизонтальную плоскость выходов горных пород, разделенных по возрасту составу, на ней показаны условия залегания горных пород и разрывные нарушения.

Хотя геологическая карта изображает породы, выходящие на земную поверхность, она должна давать представление о строении земной коры на большой глубине, давать информацию о том, какие породы какой последовательности и на какой глубине встретит буровая скважина, заданная в любой точке.

Трудность составления геологической карты в том, что коренные породы обычно перекрыты мощным чехлом четвертичных отложений. Поэтому рыхлые отложений любой мощности на геологической карте не показываются. Четвертичные отложения показываются лишь там, где они имеют мощность десятки и сотни метров и возраст непосредственно подстилающих их пород неизвестен, или в долинах рек, особенно на поймах.

На одной геологической карте невозможно отобразить все особенности геологического строения района. Для этого составляются геологические карты разных типов: (см. учебник А. Е.Михайлова «Геологическое картирование», с. 15 –19).

1. Собственно геологическая (литолого-стратиграфическая) карта. Отображает общее геологическое строение, порядок напластования пород, их возраст и в некоторой мере - тектоническое строение района.

2. Литолого-петрографическая карта показывает расположение различных пород по их минеральному и петрографическому составу.

3. Структурно-тектоническая – отображает тектоническое строение при помощи условных знаков, цветовых индексов или стратоизогипс.

Добайкальская складчатость - розовый;

Байкальская складчатость – фиолетовый:

Каледонская – сиреневый:

Герцинская – коричневый:

Тихоокеанская – зеленый;

Альпийская – желтый.

4. Карта четвертичных отложений. На ней изображается генезис, возраст и состав четвертичных отложений и континентальных неогеновых образований.

ДоQ отложения показываются одним цветом без подразделения по возрасту и составу.

5. Фациально-палеогеографическая карта показывает фациальные особенности и условия накопления отложений на данном участке.

6. Геоморфологическая карта показывает распространение определенных типов рельефа с учетом их происхождения и возраста. Используются цветовые и буквенно-цифровые знаки.

7. Гидрогеологическая карта дает представление о закономерностях распространения подземных вод в зависимости от геологического строения. Составляется на основе упрощенной геологической карты. Горные породы объединяются в комплексы по степени водоносности, химическому составу и происхождению подземных вод возрасту, глубине залегания и т.д.

8. Инженерно-геологическая. На ней условными знаками показаны физико-химические свойства горных пород: пористость, проницаемость, устойчивость и т.д.

9. Геофизическая карта. На ней фиксируется распределение пород с различными физическими свойствами (магнитность, упругость, электропроводность, плотность и др.)

10. Карта полезных ископаемых. На ней отображается распределение полезных ископаемых, их характеристика и запасы.

11. Карты закономерностей размещения и прогноза полезных ископаемых строятся по отдельных видам минерального сырья на геологической или тектонической основе. На них показано распределение данного вида или комплекса полезных ископаемых и отмечены перспективные участки.

Геологические карты, подобно геологическим съемкам, делятся по масштабу.

Масштабы карт – см. Михайлов, «Структурная геология и геокартирование», с. 18-19.

Обзорные карты – мельче 1:1 000 000, составляются на основе обобщения геологических данных более крупномасштабных съемок. Изображаются основные черты геологического строения крупных регионов, государств, континентов, земного шара.

Мелкомасштабные: 1:1 000 000 и 1: 500 000 – дают представление о геологическом строении и закономерностях размещения всех полезных ископаемых регионов и областей. Топооснова их сильно упрощена, сохранены основные реки, крупные населенные пункты.

Среднемасштабные: 1:200 000 и 1:100 000 – передают основные черты геологического строения областей, дается прогнозная оценка территории, выделяются перспективные площади. Они сопровождаются стратиграфическими колонками, разрезами и пояснительными записками.

Крупномаштабные: 1:50 000 и 1:25 000 –служат для перспективной оценки площадей на конкретные виды полезных ископаемых. Подробно изображают геологическое строение районов. Они составляются на точных топоосновах, сопровождаются стратиграфической колонкой и разрезами. Может содержаться объяснительная записка для смежных листов со сходными чертами строения.

Детальные: 1:10 000, 1:5 000, 1:2 000 и 1:1000 составляются для площади, на которой обнаружены полезные ископаемые или возводятся гидротехнические, промышленные и гражданские сооружения на стадиях поисково-оценочных и разведочных работ

Условные знаки геологических карт

Условные знаки и индексы (легенда) применяются для обозначения на геологической карте состава и возраста горных пород, их происхождения, условий залегания. Существуют цветовые, штриховые знаки, буквенные и цифровые обозначения. Знаки делятся на масштабные и внемасштабные.

Цветовые обозначения применяются для обозначения осадочных, вулканогенных и метаморфических пород. При изображении интрузивных пород цвет применяется для указания их состава.

Группа	Система		Цвет
PZ	Кембрий		Сине-зеленый
	Ордовик		Т-зеленый
	Силур		Серо-зеленый
	Девон		Коричневый
	Карбон		Серый
	Пермь		Оранжево-коричневый
MZ	Триас		Фиолетовый
	Юра		Синий
	Мел		Ярко-зеленый
KZ	Палеоген		Оранжево-желтый
	Неоген		Ярко-желтый
	Антропоген (Q)		Серовато-желтый
AR	Архей		Сиренево-розовый

Древние подразделения закрашиваются всегда более густым (темным цветом).

Штриховые знаки для обозначения состава пород и для отображения вторичных изменений г. п.

Остановимся на геохронологической шкале, дающей взаимоотношение временных и стратиграфических подразделений горных пород:

Временные	Стратиграфические
Акрон	Акротема AR, PR
Эон	Эонотема
Эра	Группа (эратема)
Период	Система
Эпоха	Отдел
Век	Ярус
Время	Горизонт, свита и т.д.
Пора	Толща

Для обозначения возраста и происхождения горных пород применяются индексы, состоящие из заглавных (прописных, строчных) латинских букв и арабских цифр:

Местные подразделения - комплексы, серии, свиты, горизонты, пачки. Названия им приписываются справа к названиям систем, отделов и ярусов.

Нерасчлененные отложения, охватывающие два смежных стратиграфических подразделения, обозначаются так:

Полностью обе системы Частично Переходные от

Условные обозначения магматических пород

		Индекс	Цвет	Название	Индекс	Цвет
Кислые	Гранит		Красный (малиновый)	Липарит
Умеренно кислые			Малиновый	Дацит
Средние	Диорит		Зеленый	Андезит
Основные	Габбро		Синий	Базальт
У/основные	Гипербазиты		Фиолетовый
Средне-умеренно-щелочные	Сиенит		Красновато-оранж	Трахит

Все перечисленные индексы ставятся при стратиграфическом обозначении:

Внемасштабные знаки – маркирующие горизонты, дайки, силлы, жилы, геологические границы, разрывные нарушения, структурные знаки, пункты палеонтологических находок, определения абс. возраста пород, геологоразведочные выработки и др.

Геологические границы

При согласном залегании – обозначение – тонкая черная линия, при несогласном – черная линия с точечным пунктиром, наносимого со стороны более молодых пород:

Границы интрузивных тел – черная линия;

Тектонические нарушения - красная линия.

Внешнее оформление геологической карты:

Верху – название карты, численный масштаб;

Слева – стратиграфическая колонка;

Справа – условные обозначения (сверху вниз);

Внизу – линейный масштаб и необходимое количество геологических разрезов.

Сводная стратиграфическая колонка помещается на планшетах карт м-ба 1:200 000 и крупнее. Она отображает последовательность, возраст, литологический состав и мощность горных пород (осадочных, вулканогенных и магматических). Q отложения и интрузивные породвы не приводятся. Общая длина колонки не более 40 – 50 см. при колебании мощностей приводится наибольшая мощность, а цифрами указываются пределы. Согласное залегание – сплошная линия, несогласное – волнистая, если взаимоотношения между толщами неясны - пробел.

Геологические разрезы помещают на картах при любых масштабах, начиная с 1:1000 000. Разрез показывает последовательность, возраст, мощности г.п., формы их залегания, характер залегания интрузивных пород, рудных залежей и т. д.