§ 29. Изображение моноклинально залегающего слоя на геологической карте и построение разреза

На геологической карте наклонные пласты изображаются в виде полос, границы которых расположены под углом к горизон­талям и рекам. Форма и ширина этих полос зависят от рельефа и угла наклона пласта.

При горизонтальной поверхности земли (β=0) границы моноклинально залегающих пластов совпадают с линией простира­ния и образуют строго параллельные полосы (см. рис. 42).

При неровном (пересеченном) рельефе границы выхода пласта на поверхность изгибаются, причем, чем меньше угол падения пласта, тем большее влияние на конфигурацию выходов оказывает рельеф (рис. 47).

Рис. 47. Изображение моноклинального слоя на геологической карте и порядок построе­ния разреза.

1- относительно пологое падение; 11 - более крутое падение слоя (штриховка)

При величине α порядка 5-7° границы пластов еще почти параллельны горизонталям; при больших углах паде­ния они резко не согласуются с горизонталями и, наконец, при вертикальном залегании рельеф совершенно не оказывает вли­яния на контуры выхода пласта. При любом рельефе границы выхода вертикального пласта прямолинейны по простиранию, так как здесь а₂ = m (см. рис. 43, 1-111, крайние колонки справа; см. рис. 44, V и рис. 48, 11).

Рис. 48. Примеры выражения различных типов залегания пласта на карте и в разрезе, По В. Н. Веберу.

l - горизонтальное залегание; l 1 - вертикальное залегание; l l l - наклонное залега­ние; l V - антиклинальная складка; V - синклинальная складка; V l - сброс; V ll -надвиг; V l l1 - опрокинутая складка (сбоку даны меридиональные разрезы).

l - маркирующий слой; 2 - линии разрывных нарушений (в плане); 3 - края линий геологических разрезов; 4 - элементы залегания пласта и сместителя

Элементы залегания пласта, если они не указаны, определяют по соотношению границы пласта с горизонталями рельефа, поль­зуясь следующим способом. Соединяют точки пересечения границы пласта (кровли или подошвы) с какой-либо одной горизонталью прямой линией. Эта прямая и есть линия простирания. Перпен­дикуляр к ней, опущенный из точки пересечения той же границы пласта с другой горизонталью, дает линию падения, которая одновременно является и заложением стратоизогипс пласта в дан­ном высотном интервале (рис. 49).

б

Рис. 49. Определение азимута и угла падения поверхности пласта по горизонталям рельефа.

а - рельеф и пласт (жирная линия) наклонены в одну сторону; б – рельеф и пласт наклонены в разные стороны. По А. Е. Михайлову, с изменениями

Направление падения наклонных пластов определяют по воз­расту и рельефу. При определении падения по возрасту слоев руководствуются правилам: наклонно залегающие пласты (как и крылья складок) обычно наклонены в сторону более молодых пород. Исключение составляют перевернутые или опрокинутые моноклинальные пласты (или крылья складок) - тогда будут обратные взаимоотношения. Но случаи перевертывания (опро­кидывания) в общем редки. Легко определяется падение и по рельефу, если поверхность Земли хоть в какой-то степени расчленена. Изгибы выхода наклонного слоя имеют форму латинской буквы v, образуя и в долинах рек (или оврагов, балок), и на водо­разделах так называемые пластовые треугольники (см. рис. 47, 48). В общем случае, т. е. когда угол падения слоя больше угла на­клона рельефа, в понижениях рельефа границы наклонного слоя изгибаются в сторону его падения и слой здесь падает к основа­нию буквы v (рис. 49, а). В относительно редких случаях, когда угол падения слоя меньше угла наклона рельефа, будут обратные отношения.

На карте с горизонталями рассмотренное правило проявляется так. В общем случае (при α > β), если изгибы пластов имеют' направление, обратное изгибам горизонталей, то пласты накло­нены в сторону падения рельефа (см. рис. 48, 111 и 49 а); при со­гласном изгибе пластов и горизонталей пласты наклонены в сто­рону, противоположную падению склона (см. рис. 49, б). В более редких случаях при α < β - наоборот.

Заметим, что горизонтали рельефа в долинах рек и на водо­разделах также изгибаются в форме латинской буквы v. Напра­вление наклона рельефа удобнее всего устанавливать в пони­жениях (по течению рек) - здесь горизонтали всегда изгибаются в сторону, противоположную наклону рельефа (течению реки). Иначе говоря, поверхность рельефа здесь наклонена от основания буквы v к ее расширению.

Угол падения пласта определяют графическим путем или по формуле

tgα = h/b, где α - угол падения пласта; h - сечение горизонталей (и пла­ста); b - заложение пласта.

Величину заложения определяют по карте, измеряя (и пере­считывая по масштабу) проложение между двумя линиями его простирания, т. е. его стратоизогипсами, отличающимися по своей высоте на величину сечения горизонталей рельефа (см. рис. 49). Нетрудно видеть, что эта задача как раз обратная той, которую мы выполняли, когда находили горизонтали пласта при постро­ении выхода его на поверхность (см. § 28).

Если не имеют таблиц тригонометрических функций, угол α определяют графическим путем, путем построения прямоуголь­ного треугольника с катетами, равными h и Ь.

По формуле тангенса, заменив b на l, находят и угол β (см. рис. 45).

Элементы залегания слоя на геологической карте показывают штриховым условным знаком, в котором длинная линия указы­вает на простирание, короткая - на падение, а цифра - на угол падения (см. рис. 3, з, и).

Геологический разрез по карте при наклонном залегании слоев строят, руководствуясь общими правилами (см. § 9).

Сначала строят топографический профиль. На нулевой линии откладывают точки пересечения границ пластов с линией разреза на карте. Затем эти точки с нулевой линии проектируют на линию топографического профиля. Через одну из таких точек на линии профиля проводят вспомогательную горизонтальную линию, па­раллельную нулевой (см. рис. 47). В этой точке от горизонтальной линии откладывают угол падения в соответствующем показанию штрихового условного знака направлении (обычно в сторону более молодых пород). Из соседних точек на линии топографиче­ского профиля проводят линии, параллельные первой, - это и есть границы пластов. Получив, таким образом, остов разреза, его затем достраивают и оформляют (раскрашивают, если нужно - штрихуют; проставляют индексы, знаки ориентировки и т. д.).

Если на карте элементы залегания не указаны штриховым знаком, то их определяют способом, описанным выше. Разрезы наклонно залегающих слоев, как правило, строят в одном и том же горизонтальном и вертикальном масштабе. В виде исключения от этого правила иногда приходится отступать, когда, например, линия разреза пересекает несколько комплексов пород, одни из которых лежат полого или горизонтально и слои в нем имеют малые мощности. В таких случаях вертикальный масштаб, по сравнению с горизонтальным, преувеличивают (т. е. принимают его более крупным). Углы падения при этом искажаются (увели­чиваются) и тем больше, чем больше относительное увеличение вертикального масштаба, как это видно на таблице - приложе­нии 1. Если, к примеру, истинный угол падения (см. верхнюю цифровую строку таблицы) равен 300, а преувеличение вертикаль­ного масштаба принято двукратное, то на разрезе нужно отложить уже не 30, а 50° (см. вторую строку цифр). Угол падения исказится (уменьшится) и при неперпендикулярном пересечении простирания слоев линией разреза (см. рис. 42), поскольку такой угол будет видимым углом падения (см. § 26). В этом случае также вводится соответствующая поправка (см. приложение 2).

Г л а в а IX

СКЛАДЧАТЫЕ НАРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД