Определение элементов залегания наклонно залегающих геологических границ.

Элементы залегания геологических границ (пластов, поверхностей напластования и несогласий, тектонических) не всегда удаётся замерить в обнажениях. Их можно определить: по видимым наклонам в обнажениях, шурфах и канавах; по данным бурения; по трём точкам выхода пласта на поверхность; методом пластовых треугольников; методом стратоизогипс.

1. Определение элементов залегания по видимым наклонам.Видимым наклономназывается падение поверхности слоя в любом направлении, не совпадающем с направлением наибольшего наклона. Линия пересечения поверхности обнажения или стенки шурфа с поверхностью напластования называетсялинией видимого наклона. Угол погружения линии видимого наклона равен углу между линией и её проекцией на горизонтальную плоскость.

Определить элементы залегания можно графическим геометрическим методом по двум замерам элементов залегания (азимут и угол погружения) линий видимого наклона в двух смежных плоскостях обнажения или стенках шурфа.

Рис. 1.29. Определение элементов залегания наклонного слоя в шурфе по двум смежным стенкам. Вверху – перспективное изображение. Внизу – геометрическое построение.

Например (рис. 1.29), есть два замера элементов залегания видимых наклонов, сделанных в смежных стенках шурфа: аз.пад. 245º45º, аз.пад. 135º30º. На ориентированном по странам света листе бумаги из произвольной точкиaнаносятся линииabиacпо направлениям, соответствующим азимутам падения линий видимых наклонов.

В точке aвосстанавливаются к этим линиям перпендикулярыadиaeодинаковой величины (ad = ae)и откладываются в точкахdиeсоответствующие углы до пересечения с линиями простирания. Через точкиf иqпроводится линия и к ней из точкиaвосстанавливается перпендикулярah. Затем, из точки a восстанавливается перпендикулярai(ai = ad = ae) и точкаi соединяется с точкойh. Уголahiявляется истинным углом падения, а направлениеah– азимутом истинного падения.

2.Гораздо проще можно определить истинные элементы залегания по замерам видимых уклонов, используя сетку Баумана (рис. 1.30) или стереографическую сетку Вульфа.

Рис. 1.30. Пример определения элементов залегания пласта по двум видимым замерам с помощью стереографической сетки Баумана.

3. Определение элементов залегания по выходу пласта на поверхность(рис. 1.31). На геологической карте с горизонталями нужно найти хотя бы две точки пересечения какой-либо горизонтали с одной и той же поверхностью слоя (кровлей или подошвой). Найденные точки соединяем прямой линией, которая будет линией простирания пласта и её высота будет равна высоте горизонтали. Далее, находим две новые точки пересечения вышележащей или нижележащей горизонтали с той же поверхностью слоя, соединяем их прямой линией и получаем вторую линию простирания с высотой равной отметке другой горизонтали. Затем проводим между ними перпендикулярную линию и помечаем стрелочкой направление падения – оно будет направлено в сторону более низкой отметки линии простирания. Через одну из точек пересечения её с линией простирания проводится линия в направлении «север-юг». По часовой стрелке от северного направления до направления линии падения транспортиром определяем азимут падения.

Для определения угла падения необходимо проделать следующие операции. От одного конца перпендикулярной линии между двумя линиями простирания в любую сторону откладывается в масштабе карты разница между высотными отметками двух этих линий, и эта точка соединяется с другим концом перпендикуляра. Угол между этой линией и линией падения будет углом падения слоя (границы).

3. Определение элементов залегания по трём точкам выхода пласта на поверхность или по данным трёх скважин (рис. 1.32).Три точки соединяются линиями. Получается треугольник, вершины которого имеют разные высотные отметки. Рёбра треугольника разбиваются на определенное количество частей, которое равно разнице между высотными отметками двух смежных точек (углов), разделенной на величину сечения горизонталей. Точки на рёбрах треугольника с равными высотными отметками соединяем линиями, и это будут линии простирания. И далее определяем азимут и угол падения пласта так, как это было описано в предыдущем пункте.

Рис. 1.31. Определение элементов залегания по линии выхода пласта на поверхность с помощью заложения. α – азимут линии простирания; β – азимут линии падения; φ – угол падения.

Рис. 1.32. Определение элементов залегания слоя по данным глубины залегания его в трёх вертикальных скважинах.

4. Определение элементов залегания по пластовым треугольникам. Линия выхода наклонного пласта на поверхность пересечённой местности, спроецированная на карты, изогнута таким образом, что образует сравнительно резко выраженные углы в самой низкой и в самой высокой точке рельефа. Если соединить стороны этих углов прямыми линиями, то получим треугольники, которые носят названиепластовых треугольников.

Рис. 1.33. Изменение формы пластовых треугольников в зависимости от угла падения пласта в плане (а) и на вертикальном разрезе (б).

Величина угла, указывающего на направление падения, в пластовых треугольниках зависит от наклона слоёв и формы рельефа. Чем круче залегают породы при одинаковом рельефе, тем больше угол (при вертикальном залегании граница будет прямолинейной), чем круче рельеф при одинаковом наклоне пласта, тем острее (меньше) угол (рис. 1.33).

Если угол наклона слоёв крученаклона поверхности рельефа, вершина угла, образованного изгибом слоя, направленная в сторону падения слоя, будет расположенавсамой низкой точке рельефа (рис. 1.34).

Рис. 1.34. Определение направления наклона пород по пластовым треугольникам в случае наклона слоёв круче поверхности рельефа.

Рис. 1.35. Определение направления наклона пород по пластовым треугольникам в случае наклона слоёв меньше угла наклона поверхности рельефа.

Если угол наклона слоёв положенаклона поверхности рельефа, вершина угла, образованного изгибом слоя, направленная в сторону падения слоя, будет расположена не в самой низкой точке, ана водоразделе (рис. 1.35).

5. Определение углов падения пластов по аэрофотоснимкамможно сделать с помощью вычисления превышений по разности продольных параллаксов. Выбирается пластовый треугольник и строится линия простирания, а через вершину треугольника – проекцию линии падения. Затем измеряется превышение между линией простирания и вершиной пластового треугольника и определяется угол наклона пласта обычным графическим методом. Определение превышений разности продольных параллаксов может быть использовано для вычисления по аэрофотоснимкам истинных мощностей слоёв и построения геологических разрезов.