геологический разрез

.2. Построение геологического разреза и стратиграфической колонки к участку геологической карты

Задание 1. Изучить фрагмент геологической карты и построенные к ней геологический разрез и стратиграфическую колонку (рис.92,93,94). Проанализировать историю геологического развития данной территории.

Задание 2. Построить геологический разрез через фрагмент геологической карты на топографической основе на участок с горизонтальным залеганием слоев (рис.95) и стратиграфическую колонку к нему. Восстановить историю геологического развития территории.

Задание 3. Построить геологические разрезы по заданным направлениям по геологической карте (без топографической основы) на участок с горизонтальным залеганием слоев (рис. 96).

Задание 4. По данным бурения (табл.12) cоставить геологическую карту на топографической основе на участок с горизонтальным залеганием слоев (рис.97).

Задание 5. По данным бурения составить геологическую карту на топографической основе на участок с горизонтальным залеганием слоев, осложненный разломом (рис.98).

Задание 6. Построить геологический разрез по заданному направлению по геологической карте на участок со складчатым залеганием слоев (рис.99).

Задание 7. Построить геологические разрезы через фрагменты геологических карт (без топографической основы) на участки с примерно горизонтальной поверхностью рельефа (рис.100).

Задание 8. Построить геологические разрезы через фрагменты геологических карт на участки с неровной поверхностью рельефа (рис.101).

Задание 9. Построить геологический разрез по заданному направлению по геологической карте на участок со складчатым залеганием пород и расчлененным рельефом (рис.92) и стратиграфическую колонку к нему. Восстановить основные этапы развития территории.

 

Теоретическая часть

Средне-, крупномасштабные и детальные геологические карты обычно сопровождаются геологическими разрезами и стратиграфической колонкой.

Осадочные, вулканические и метаморфические горные породы обычно залегают слоями, или пластами. Слоем называется более или менее однородный, первично обособленный осадок (или горная порода), ограниченный поверхностью наслоения. Помимо термина «слой», в практике часто употребляется термин «пласт», который обычно применяется по отношению к полезным ископаемым, например к углю, известняку и т.д. Пласт может заключать в себе несколько слоев. Однородность слоев может быть выражена в составе, окраске, текстурных признаках, присутствии одинаковых включений или окаменелостей. Когда говорят о слоистых толщах, подразумевают чередование слоев. Переход от одного слоя к другому может быть резким или постепенным. Поверхности, разграничивающие слои или пласты, обычно бывают неровными. Они носят название поверхностей наслоения. Верхняя из них называется кровлей слоя, нижняя – подошвой. Расстояние между кровлей и подошвой слоя (или пласта) характеризует его мощность.

Различают три вида мощностей: истинную, видимую и неполную (рис.82). Истинной мощностью называется кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой. Любое другое расстояние между кровлей и подошвой представляет собой видимую мощность. Если измеряют расстояние от кровли или от подошвы слоя (или пласта) до любой поверхности, находящейся внутри слоя (или пласта), говорят о неполной его мощности. При горизонтальном залегании и выровненном рельефе земной поверхности для определения мощности пород проводятся выработки или бурятся скважины. Если рельеф неровный, то истинную мощность горизонтального слоя можно получить путем вычисления: установив тем или иным способом абсолютные высотные отметки кровли и подошвы пласта, вычисляют разность между ними, которая и будет составлять истинную мощность (187м-163м=14м) (рис.82). Можно определить также истинную мощность, измерив предварительно видимую мощность (расстояние по склону между кровлей и подошвой) и угол наклона склона. Истинная мощность будет равна видимой мощности, умноженной на синус угла наклона склона (h= a sinα). Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой слоя на геологической карте называется шириной выхода слоя.

Рис. 82. Мощность пласта и ее определение

А – различные виды мощности слоя (пласта): аа – истинная, бб, вв – видимая, гг, дд – неполная; Б – определение мощности горизонтально залегающего слоя: h- истинная мощность; а – видимая мощность; б – ширина выхода слоя;  α – угол наклона поверхности; цифры – абсолютные отметки кровли и подошвы слоя.

Истинная мощность h = 187м – 163м = 14м  или h= sin α

Соотношения между слоями, или пластами, могут быть двух видов. В первом случае каждая вышележащая толща без каких-либо следов перерыва в накоплении осадков налегает на подстилающие породы, образуя согласное залегание слоев. Во втором случае между вышележащей и подстилающей ее толщами стратиграфическая последовательность прерывается, образуя стратиграфические несогласия (рис.83). Наблюдающееся при этом выпадение тех или иных пород из разреза обычно связывается с прекращением осадкообразования, вызываемого положительными вертикальными движениями земной коры, при которых наступает разрушение и размыв ранее образовавшихся пород или просто не образуются осадки. Особенно важны так называемые угловые несогласия, выражающиеся в том, что поверхность несогласия срезает под углом различные горизонты относительно более древней толщи и располагается более или менее параллельно слоям верхней молодой толщи.

 

Рис. 83. Стратиграфическое и угловое несогласия: а₁, а₂, а₃, а₄, - углы несогласия; аб – поверхность несогласия

Для определения положения в пространстве наклонного слоя, трещины или какой-либо иной поверхности, т.е. для их ориентировки, введено понятие об элементах залегания. Элементы залегания характеризуют положение поверхности по отношению к странам света и угол ее наклона. Для слоя такими поверхностями являются его кровля или подошва. К элементам залегания относятся простирание, падение и угол падения.

Под простиранием понимается азимут линии простирания, т.е. горизонтальной линии, лежащей в плоскости наслоения (линии пересечения подошвы или кровли слоя с горизонтальной поверхностью). Таких линий в плоскости слоя можно провести множество; отличаться они будут только абсолютными высотными отметками (рис. 84).

Падением называется азимут проекции линии падения на горизонтальную плоскость. Линия падения - это линия наибольшего наклона плоскости, она направлена вниз по наклону склона, перпендикулярна к линии простирания.

Угол падения – это угол между наклонной плоскостью (поверхностью напластования или трещиной) и горизонтальной плоскостью.

Рис. 84. Элементы залегания и порядок замеров их горным компасом: АА₁ – линия простирания, ББ₁ – линия падения, α - угол падения

Для определения элементов залегания пользуются горным компасом. Горный компас имеет три особенности по сравнению с обыкновенным, заключающиеся в следующем:

1. Деления на кольцевом лимбе (кольцо с делениями), вдоль которого передвигаются концы магнитной стрелки, идут справа налево, т. е. против часовой стрелки. Также в обратном порядке располагаются буквы, обозначающие восток и запад — первый стоит слева от севера, второй — справа. Это сделано для того, чтобы по показанию северного конца магнитной стрелки можно было сразу прочесть азимут искомого направления. На рис. 85 видны результаты измерения азимута вектора ОА обычным и горным компасами. Для определения азимута любым компасом последний располагают горизонтально так, чтобы его сторона, на которой обозначены «север» и «0°», была направлена в искомом направлении. Отпускают магнитную стрелку и берут показания по ее северному концу. На обычном компасе в приведенном примере стрелка показывает ЮЗ 210°, что не соответствует азимуту вектора ОА. Чтобы получить его с помощью показаний обычного компаса, надо произвести некоторый расчет: 360°—210°= 150°, соответственно румб ЮВ. Стрелка на горном компасе сразу показывает искомый азимут.

Рис. 85. Измерение азимута: а) стрелка С – направление на север, стрелка ОА – направление, азимут которого определяется – ЮВ 150º; б) показания северного конца стрелки обычного компаса ЮЗ 210º; в – показания северного конца стрелки горного компаса ЮВ 150º

2. В центре горного компаса подвешен отвес. Шкала, по которой производится отсчет его отклонения от 0°, нанесена на дне коробки компаса (от 0° в обе стороны до 90°). При вертикальном положении компаса, когда длинное ребро его подставки стоит на горизонтальной поверхности, отвес показывает 0°. Если это ребро стоит на наклонной поверхности, отвес показывает угол наклона последней.

3. Горный компас укреплен на прямоугольной подставке таким образом, что диаметр 0°—180° (С — Ю) параллелен длинным ее сторонам.

Замеры элементов залегания

Определение простирания наклонной поверхности (слоя, трещины и др.):

1.  Компас длинным ребром ставят на поверхность слоя или трещины вертикально, отвесом вниз. По свободным колебаниям (дрожанию) отвеса определяют его вертикальность. Подбирают такое положение компаса, когда отвес стоит на нуле; тогда ребро, опирающееся на поверхность, указывает линию простирания АА₁ (см. рис. 84,а). Оба конца линии простирания равноценны и указывают на два противоположных направления, в которых поверхность простирается.

2.. Компас приводят в горизонтальное положение, длинное его ребро прикладывают к линии простирания (рис. 84,6), освобождают магнитную стрелку — ее северный конец указывает азимут линии простирания или простирание. Необходимо следить, чтобы компас находился в горизонтальном положении, при котором оба конца освобожденной магнитной стрелки находятся на уровне кольцевого лимба. В некоторых•системах компасов для этой цели на подставке помещается уровень. Какая бы длинная сторона подставки компаса не совмещалась при этом с линией простирания, отсчет, взятый по северному концу стрелки, даст азимут линии простирания — разница между полученными отсчетами будет равна 180°.

Определение падения и угла падения:

1. Компас ставят вертикально длинным ребром на поверхность вниз по уклону. Отыскивают такое положение компаса, при котором отвес дает наибольшее показание, тогда длинное ребро, на которое опирается компас, совпадает с линией падения ББ₁ (рис. 84,в).

2. Компас прикладывают к поверхности так, чтобы одно из длинных ребер подставки совпадало с линией падения, а 0° на кольцевом лимбе (или буква, обозначающая север) был направлен вниз по уклону, т. е. в сторону, в которую направлена линия падения. Приподнимают нижнее короткое ребро подставки компаса, вращая весь компас вокруг верхнего короткого ребра (не двигая его) до горизонтального положения, т. е. до совмещения длинного ребра подставки с проекцией линии падения в этой плоскости (рис. 84,г). Освобожденная магнитная стрелка в этом случае покажет северным концом азимут проекции линии падения на горизонтальную плоскость, или падение поверхности.

Определение угла падения производится одновременно с нахождением линии падения, ибо максимальное отклонение отвеса показывает искомый угол (см. рис. 84, в).

При записи простирания и падения кроме азимута (в градусах), записывается и четверть (румб), к которой принадлежит этот угол, в буквенном выражении (СВ, ЮВ, ЮЗ, СЗ). При цифровом выражении угла значок градусов не ставится, чтобы не смешать его с нулем.

Полная запись элементов залегания такова:

Пр ЮЗ 225 ПД ЮВ 135<30.

В случае правильно произведенных замеров разность между падением и простиранием должна равняться 90°. В случае значительного отклонения (>5°) от этой величины замеры следует повторить.

Часто запись дается сокращенной: Пд ЮВ 135<30. Этого достаточно, так как простирание можно получить, прибавив (или отняв) к падению 90°.

Полученные замеры наносят на карту с помощью значка, у которого длинная черточка (около 0,5 см) соответствует простиранию, перпендикуляр к ней, отходящий от ее середины в виде более короткой черточки или стрелки, направляется в сторону падения. Угол падения обозначается цифрами, располагающимися у конца линии, обозначающей падение (рис. 86).

 

 

Рис. 86. Условные знаки для изображения элементов залегания на геологической карте: I - горизонтальное залегание, II - нормальное, III – перевернутое (опрокинутое), IV – вертикальное

Геологические разрезы показывают строение земной коры в вертикальном сечении от поверхности на ту или иную глубину по определенной линии. Они могут составляться по геологической карте, данным буровых скважин, геофизическим или каким-либо иным материалам.

На геологической карте разрезы составляются по прямым линиям в направлениях, которые дают наиболее полное представление о залегании пород, слагающих изображенную на карте территорию. При необходимости разрезы могут составляться и по ломаной линии. У концов линии разреза на карте ставят цифры (I - I) или буквы (А – Б), как на рис 87. Такие же буквы ставятся на концах разреза. При наличии опорных скважин разрезы следует проводить через них.

 Вертикальный и горизонтальный масштабы разрезов в большинстве случаев должны быть одинаковыми, равными масштабу карты. Для районов с горизонтальным или пологим залеганием пород допускается увеличение вертикального масштаба, как правило, не более чем в 10-20 раз. Это делается для того, чтобы на разрезе можно было изобразить слои малой мощности. При этом придерживаются следующего правила: самый маломощный слой, изображенный на разрезе, должен иметь толщину не менее 1 мм в выбранном масштабе. Искажение вертикального масштаба при наклонном залегании слоев не допускается, так как это ведет к изменению наклона слоев, что вызывает изменение общей морфологии структуры форм, а, следовательно, дает неверное представление об общей структуре. Если поверхность, через которую проходит линия разреза, не горизонтальная, то по выбранной линии строится топографический профиль (рис.87). Располагается он так, чтобы конец линии, имеющий западные румбы (запад, северо-запад, юго-запад), находился слева, а конец с восточными румбами (восток, северо-восток, юго-восток) – справа. Если разрез протягивается в меридиональном направлении, север располагается справа, юг – слева.

Топографический профиль ограничивается у концов вертикальными масштабными линейками. На нем проводится линия нулевой абсолютной высоты (при больших высотах – линия какой-либо другой высоты).

На топографический профиль переносятся геологические данные, т. е. границы между стратиграфическими подразделениями, разрывы, границы интрузивных тел. Построение собственно геологического профиля заключается в соединении линиями разрозненных выходов на поверхность слоев с учетом общего характера их залегания (горизонтальное, моноклинальное, складчатое). Если имеются данные об элементах залегания слоев и их мощности, разрез строится с их учетом (см. ниже). Если же таковых сведений не имеется, то построение будет схематичным. Наклон слоев подбирается в этом случае так, чтобы на протяжении всего разреза истинная мощность каждого слоя оставалась постоянной. Все геологические границы на разрезах (согласные, несогласные и др.) указываются одним знаком в виде сплошных линий.

При построении разреза надо постоянно следить за стратиграфической последовательностью слоев, ни в коем случае не допуская ее нарушения (более древние породы должны лежать под более молодыми). При складчатом залегании слоев проще начинать построение с ядер синклинальных складок, прослеживая от них в стороны более древние слои.

Каждый слой закрашивается или заштриховывается так же, как на геологической карте. На каждом изолированном выходе слоя ставится индекс; если индекс не помещается на слое, его выносят в сторону.

Условные обозначения на разрезе должны точно соответствовать геологической карте.

Геологические карта и разрез часто сопровождаются стратиграфической колонкой. На стратиграфической колонке в возрастной последовательности от древних к молодым условной штриховкой показываются осадочные, вулканические и метаморфические породы, распространенные на территории, изображенной на карте (рис.94). Интрузивные породы на колонке не изображаются. Породы на колонке расчленяются в соответствии с выделяемыми на карте стратиграфическими подразделениями. Слева от колонки указываются: возраст пород (эратема, система, отдел, ярус) и индекс; справа – мощность, состав породы и встреченные в слоях окаменелости. Масштабы для построения колонок в зависимости от мощности пород  могут быть различными. Общая их высота обычно не превышает 40-50 см, обычная ширина граф 2-4 см. При колебаниях мощности в колонке приводится среднее ее значение, и цифрами указываются крайние пределы. Согласные границы на колонке изображаются прямыми линиями, несогласные – волнистыми. Древние породы располагаются внизу колонки, более молодые – вверху, над древними.