Рис.3.8. Определение элементов залегания наклонного слоя

По линии выхода на поверхность с помощью изогипс:

а – линия выхода геологической

границы в плане;

б – разрез по линии падения

Изогипсами (стратоизогипсами) называют линии, соединяющие точки равных абсолютных отметок поверхности геологических тел, т.е. это линии простирания тела, имеющие фиксированные высотные отметки, соответствующие обычно отметкам горизонталей рельефа. Если простирание поверхности меняется, то изогипсы имеют вид кривых линий; при выдержанном простирании – это прямые линии.

Следовательно, для определения азимута простирания слоя необходимо на топографической карте найти не менее двух точек пересечения однотипных геологических границ слоя (подошвы или кровли) с одной и той же горизонталью рельефа.

Например, на карте 3.8, а точки пересечения геологической границы с горизонталями 220 и 240 м позволяют провести две изогипсы (линии простирания) с отметками 220 и 240 м, ориентировка которых относительно географического меридиана (линии север-юг) дает азимут простирания слоя α.

Если для определения азимута простирания достаточно одной изогипсы, то для определения азимута и угла падения слоя необходимо иметь не менее двух изогипс одной и той же геологической границы с разными высотными отметками. Если к изогипсам восстановить перпендикуляр, направленный от изогипсы с большей отметкой в сторону изогипсы с меньшей отметкой, то получим проекцию линии падения слоя на горизонтальную плоскость (m-n), ориентировка которой относительно географического меридиана (линии север-юг) дает азимут падения слоя β.

Расстояние между двумя соседними изогипсами, равное проекции отрезка линии падения на горизонтальную плоскость m-n, обозначается как заложение изогипс b данного слоя. Расстояние между этими же изогипсами в вертикальном разрезе, равное разности их высотных отметок, обозначается как сечение изогипс h данного слоя. Обычно оно принимается равным сечению горизонталей рельефа.

Построив разрез по линии падения слоя, увидим, что отношение сечения изогипс к их заложению будет равно тангенсу угла наклона падения слоя φ:

h/b=tg φ.

Следовательно, угол падения можно определить по формуле

φ = arctg h/b.

Из приведенных формул следует, что величина заложения изогипс зависит от величины их сечения и угла падения слоя: чем положе падение слоя, тем больше заложение изогипс.

Можно определить угол падения слоя и графическим способом, измерив его транспортиром на разрезе по линии падения (рис. 3.8, б).

3. Способы определения мощности наклонно залегающих геологических тел

Для наклонно залегающих геологических тел определяются разные виды мощности: истинная и видимая, полная и неполная, горизонтальная и вертикальная (рис. 3.9).

	Рис.3.9. Виды мощности наклонного слоя: Мист – истинная; Мг – горизонтальная; Мв – вертикальная; Мнеп – неполная видимая; Мвид – видимая

Истинная мощность наклонно залегающих геологических тел (толщина слоя или расстояние между подошвой и кровлей в нормальном сечении, перпендикулярном слоистости) может быть определена разными способами в зависимости от условий залегания, направления падения слоя относительно наклона рельефа.

Чаще всего применяются графическиий, аналитический и комплексный графически-аналитический способы.

Графический способ заключается в составлении геологического разреза вкрест простирания слоя, т.е. по линии его падения, и измерении в разрезе мощности с учетом масштаба карты и разреза.

Аналитический способ базируется на известных соотношениях истинной и видимой мощностей, горизонтальной и вертикальной мощностей, ширины выхода, угла падения слоя и угла наклона рельефа , направления падения слоя относительно склона рельефа. Вывод этих соотношений имеется во всех учебниках по структурной геологии, в связи с чем нет смысла их повторять. Основные соотношения видны на рис. 3.9 и могут быть выражены в виде простейших формул:

М_ист = M_г Sin φ,

М_ист = M_в Соs φ,

М_ист = M_вид Sin (φ-),

М_ист = M_вид Sin (-φ),

М_ист = M_вид Sin (φ+).

Комплексный графически-аналитический способ основан на использовании метода изогипс (рис. 3.10). С этой целью на топографической основе необходимо найти изогипсы подошвы и кровли слоя, горизонтальную или вертикальную видимую мощность его.

Горизонтальная видимая мощность слоя М_г определяется как расстояние между одноименными изогипсами кровли и подошвы, т.е. между изогипсами подошвы и кровли с одинаковыми высотными отметками. Например, измерив на карте (см. рис.3.10) расстояние между изогипсами кровли и подошвы слоя с отметками 170 м, получим горизонтальную мощность. Затем по формуле зависимости истинной мощности М_ист от горизонтальной M_г рассчитываем истинную мощность с учетом угла падения слоя φ.

Рис.3.10. Определение мощности слоя способом изогипс:

в – заложение изогипс,

170п – изогипса подошвы

с отметкой 170 м,

170к – изогипса кровли

с отметкой 170 м.

Вертикальная видимая мощность слоя М_в определяется как разность гипсометрических отметок изогипс подошвы и кровли слоя, совмещенных вдоль одной прямой. Затем по формуле зависимости истиной мощности М_ист от вертикальной M_в рассчитывается истинная мощность с учетом угла падения слоя φ.

Если не известны отметки какой-либо поверхности слоя (подошвы или кровли), т.е. для слоев, срезанных несогласием, для самых молодых и самых древних пластов, выходящих на поверхность, то определяется лишь видимая, а не полная истинная мощность. При этом истинная мощность должна быть больше видимой, что и отражается в стратиграфической колонке соответствующим знаком >.

Неполная видимая мощность самых молодых (перекрывающих данный слой) пород находится через неполную вертикальную мощность этих пород. Последняя равна максимальной разности высотных отметок рельефа в области выхода перекрывающей толщи и отметок самых удаленных от выхода исходного слоя изогипс его кровли, проходящих через эти точки рельефа. Так, на рис. 3.11, а максимальная отметка рельефа в области выхода перекрывающей толщи составляет 160 м, а минимальная отметка изогипсы кровли исходного слоя - 0 м, следовательно, неполная вертикальная мощность перекрывающей толщи будет равна 160 м. Неполная истинная мощность перекрывающей толщи с учетом угла падения исходного слоя 53⁰ определяется по формуле

М_ист = M_в*Соs φ = 160*Соs 53⁰ = 160*0,60 = 96 м.