количестве имеется петрографически совершенно чуждый и принесенный издалека материал. Характерна также своеобразная штриховатость и полированность отдельных валунов.
Непосредственно у внешнего края ледника многочисленные и не имеющие собственных долин ручейки и речки талых вод выносят и в пределах зандровых равнин переоткладывают переносимый ледником материал и конечноморенные накопления. Эти флювиогляциальные отложения представлены вначале несортированными
породами.
Несколько дальше это лучше отсортированные, преимущественно песчаные осадки. При дальнейшем удалении от ледника поверхностныйст ок постепенно приобретает упорядоченный характер, текучие воды локализуются в долинах, т.е. превращаются в реки, и флювиогляциальные отложения замещаются аллювиальными.
В пределах зандровых равнин в отдельных депрессиях и при наличии локальных подпоров образуются озера, где идет накопление лимногляциальных осадков. Они характеризуются более тонкозернистым составом, наличием тонкой горизонтальной слоистости. Типичным примером подобных образований являются ленточные глины.
Рис. 5.8.Область таяния ледника
Эоловые фации (фации пустынь)
Эоловые отложения образуются в результате выпадения из воздуха или путем волочения по поверхности земли песчаных и алевритовых частиц. Они занимают довольно небольшую часть общей массы ископаемых отложений, так как материал, отложенный ветром, в дальнейшем очень часто размывается и переотлагается водой. Крупные эоловые накопления формируются преимущественно в пустынях, в меньшей степени на низменных морских побережьях и по берегам рек в виде дюн.
Для эоловых отложений, в целом, характерна наилучшая среди других типов осадков отсортированность и окатанность зерен, проявляющаяся наиболее отчетливо в песчаных фракциях. Поверхность зерен становится либо блестящая полированная, либо рябая. Уменьшается количество легко истираемых минералов (гипса, роговой обманки, пироксенов, эпидота, полевых шпатов) и относительно возрастает число устойчивых к механическому воздействию минералов (кварца, гранатов, циркона, силлиманита, магнетита), практически отсутствуют слюды.
Лабораторная работа №6 Элементы залегания пластов
Цель: овладение навыками измерения элементов залегания слоя горным компасом, определения залегания слоев по геологическим картам
Оборудование: горный компас, макеты залегания слоев, набор учебных геологических карт, топографические карты.
51
Порядок работы
Задание 1. Ориентирование на местности с помощью горного компаса
1.1Изучите строение горного компаса.
1.2Ориентирование на местности при помощи горного компаса. Определение азимута. Определение превышения и расстояния.
Задание 2. Замеры элементов залегания слоя горным компасом
2.1Замеры элементов крутопадающего слоя
2.2Замеры элементов полого залегающих слоев
2.3Определение элементов вертикально падающих слоев
2.4Нанесение элементов залегания горных пород на карту
Порядок сдачи лабораторной работы
1)Устный отчет с демонстрацией на моделях приемов работы с горным компасом.
2)Предоставляется рабочая тетрадь и учебная топографическая карта, где обозначен абрис маршрута, указаны азимуты, расстояния и превышения между точками.
3)Предоставляются рабочая тетрадь и учебные геологические карты с обозначенными элементами залегания слоев.
Ориентирование на местности (определение сторон горизонта)
1.Открыть крышку, нажать и поворотом зафиксировать кнопку арретира стрелки.
2.С помощью круглого уровня установить корпус компаса в горизонтальное положение.
3.Вращая корпус компаса, совместить северный конец стрелки с заостренным концом, обозначающим север «N».
4.По соответствующим отметкам определить направление на восток — «Е», юг
—«S», запад — «W» .
Определение азимута
Азимут – угол в градусах между направлением на север и направлением на ориентир, измеренный по ходу часовой стрелки. Азимут определяется ориентированием компаса с помощью мушки и прорези, расположенных па корпусе, на предмет, выбранный в качестве ориентира на местности. Для осуществления возможности одновременно видеть ориентир и изображение шкалы со стрелкой необходимо крышку с зеркалом установить под углом (40-60°) к плоскости корпуса компаса.
Использование компаса в качестве эклиметра
1.Открыть крышку компаса так, чтобы на барабане крышки против метки на корпусе установился «0».
2.Ребро крышки направить на вершину измеряемого объекта.
3.Нажимая и отпуская кнопку арретира, освободить, а затем зафиксировать отвес
ипо шкале определить угол наклона.
4.Определив угол и зная одну из сторон прямоугольного треугольника, можно определить искомую высоту объекта или расстояние до него.
Определение азимута падения слоя
1.Приложить компас ребром к поверхности напластования слоя так, чтобы «север» на азимутальном лимбе был направлен в сторону наклона слоя.
2.Установив компас в горизонтальное положение с помощью уровня, разарретировав кнопкой стрелку компаса и дав ей успокоиться, взять отсчет со шкалы компаса (с точностью до 2°) по северному концу стрелки.
В некоторых случаях для удобства работы можно использовать крышку компаса, которая прикладывается ребром к поверхности напластования слоя при горизонтальном положении компаса.
52
Определение угла падения
Для определения угла падения слоя с точностью до 2° компас приложить боковой гранью к поверхности напластования по падению слоя так, чтобы отвес свободно перемещался по своей оси в пределах шкалы (от 0° до ±90°) , для чего использовать кнопку на нижней поверхности корпуса. Отсчет взять по шкале эклиметра после успокоения и фиксации отвеса путем отпускания кнопки.
Приемы определения элементов залегания слоев
а) крутопадающего слоя
Вначале выявляют положение линии падения и значение угла падения. Для этого на выбранной расчищенной плоскости слоя устанавливают горный компас вертикально (при вертикальном положении компаса отвес качается свободно), длинной стороной на ребро, отвесом вниз. Магнитная стрелка должна быть при этом закреплена (см. рис. 6.2). Удерживая компас в таком положении, вращают его по поверхности слоя. Наблюдая при вращении за показанием отвеса, замечают на полулимбе по клинометру наибольший отсчет. Это и будет истинный угол падения слоя а. В направлении длинной стороны компаса прочерчивают или мысленно проводят па плоскости слоя прямую АБ, которая покажет направление линии падения.
Для определения азимута падения компас поворачивают, не отрывая от линии АБ, до совмещения основания его с плоскостью слоя. Короткая сторона компаса в этот момент покажет направление линии простирания. Затем, не отрывая короткую сторону компаса от плоскости слоя, приводят его в горизонтальное положение.
Необходимо при замере азимута падения держать компас так, чтобысевер лимба (северная сторона компаса) был направлен в сторону падения слоя. Затем отпускают магнитную стрелку и по северному концу ее на лимбе компаса читают значение азимута падения. Поскольку азимут простирания будет отличаться от азимута падения на 90°, то его можно не измерять компасом, а вычислять, прибавив к величине азимута падения или отняв от нее 90°.
Например, если азимут падения СВ 30°, то азимут простирания будет ЮВ 120° и СЗ 300°. Из двух отсчетов берется тот, который находится в северных румбах (СЗ 300°), но записываются оба: СЗ 300° ЮВ 120°.
б) полого залегающего слоя
Сначала выявляют линию простирания слоя. Горный компас в вертикальном положении длинной стороной ставят на поверхность слоя и, поворачивая, находят такое его положение, при котором отвес показывает нуль на полулимбе. Необходимо следить за тем, чтобы компас оставался в строго вертикальном положении, а длинная сторона его совпадала бы с плоскостью слоя. При найденном нулевом отсчете клинометра длинная сторона компаса совпадает с линией простирания замеряемой плоскости слоя. В направлении простирания прочеркивают линию вдоль длинной стороны компаса.
Для нахождения линии падения компас кладут основанием на поверхность слоя, совмещая его короткую сторону с линией простирания; с длинной стороной компаса в этот момент совпадает линия падения. Замер азимута падения производится вышеописанным способом.
Азимут простирания вычисляется так же, как в случае крутопадающего слоя, но его можно измерить и непосредственно, для чего с линией простирания слоя совмещают длинную сторону компаса; при этом концы стрелок покажут отсчет двух азимутов простирания.
Для определения угла падениягорный компас снова приводят в вертикальное положение и прикладывают длинной стороной к найденной линии падения. Значение угла падения берется по отвесу компаса.
При записи азимутов падения и простирания, кроме угла (в градусах), записывается и азимутальная четверть, в которой находится этот угол, в буквенном
53
выражении (СВ, ЮВ, ЮЗ, СЗ). Запись элементов залегания следующая: аз.пад.
СЗ 320< 42; аз.пр. СВ 50.
Обозначение градусов не ставится, чтобы не спутать градус с нулем. Замеры и запись элементов залегания опрокинутых слоев производятся так же, как и нормально залегающих, только в записи добавляют, что залегание опрокинутое. Точное определение элементов залегания достигается многократными контрольными измерениями.
в) вертикально падающих слоев
При определении элементов залегания вертикально падающих слоев, даек, жил, плоскостей разрыва, трещин кливажа и т. п. следует измерять только азимут простирания. С этой целью компас в горизонтальном положении прикладывают длинной стороной к плоскости слоя, жилы или другого объекта. При этом концы стрелки покажут отсчеты азимута простирания слоя. Азимут падения в таком случае измерить невозможно, так как проекция линии падения на горизонтальную плоскость при вертикальном положении слоя выражается точкой.
Замеренные горным компасом азимуты являются магнитными и часто значительно отличаются от истинных (географических) в силу несовпадения магнитного и географического меридианов. Для получения «истинного азимута» вводится поправка на магнитное склонение, то есть на угол между направлениями магнитного меридиана и географического. Для каждой части земного шара величина магнитного склонения периодически изменяется и поэтому вычисляется, публикуется в специальных таблицах и указывается на детальных картах. Склонение магнитной стрелки бывает восточным и западным, а величина его колеблется от незначительных долей градуса до 10-13° и более. Поправки вводятся следующим образом: величина восточного склонения прибавляется к величине произведенного замера, а западного — вычитается из нее.
Например, склонение γ — В 7; замер магнитного азимута β — ЮВ 100; истинный азимут α = β + γ = 100 + + 7 = ЮВ 107 (рис. 6.6.I). Склонение γ — 3 10; замеренный азимут СВ 80; истинный азимут α = β - γ = 80-1 0 = СВ 70 (рис. 6.6 II).
Поправку на магнитное склонение можно внести перед работой с горным компасом, повернув лимб пулевым делением (или делением360°) по отношению к метке «север» C) на число делений, соответствующих магнитному склонению в данном районе: при восточном склонении – по ходу, при западном – против часовой стрелки. После этого показания азимутов, измеренные компасом, будут истинными по отношению к географическому меридиану (рис. 6.6).
Нанесение элементов залегания слоя на карту
На рис. 6.1 показано изображение элементов залегания слоя на геологической карте при различных условиях залегания слоев: горизонтальном (а), наклонном нормальном (б), опрокинутом (в) и вертикальном (г).
Рис. 6.1Условные знаки для изображения на геологической карте залегания слоев:
горизонтального (а), нормального (б), опрокинутого (б), вертикального (г)
54
Цифрой записывается значение угла падения. При этом длинная линия знака соответствует истинному простиранию слоя, а короткая – истинному направлению его падения. Элементы залегания слоя можно нанести на карту как при помощи транспортира, отсчитывая азимут относительно истинного меридиана (этот способ очень прост и здесь не рассматривается), так и при помощи горного компаса.
Для нанесения элементов залегания слоя на геологическую карту при помощи горного компаса необходимо выполнить следующие операции:
1)ориентировать карту по странам света, совместив север карты с северным концом магнитной стрелки и севером лимба компаса (рис. 6.2 (I));
2)оставляя карту неподвижной, вращают компас его длинной стороной около точки выхода слоя (точка А) так, чтобы северный конец стрелки показывал замеренный азимут падения, например СВ 50º (рис. 6.2 (II)). При таком положении по длинной стороне компаса пройдет горизонтальная проекция линии падения, а с короткой стороной совпадает линия простирания.
Значение угла падения записывается в углу знака элементов залегания слоя (рис.
6.2(II), аз.пад. СВ 50 < 60) . При нанесении элементов залегания на карту при помощи компаса, а не транспортира, следует иметь в виду, что лимб компаса должен быть повернут на соответствующую величину склонения в градусах, иначе на карту будут наноситься не истинные данные, а без поправок на магнитное склонение.
Рис. 6.2 Нанесение элементов залегания слоев на карту при помощи горного компаса:
I – ориентировка карты; II – нанесение линии падения и простирания (с поправкой на склонение)
Теоретическая часть
Форма и положение геологических тел в пространстве свидетельствует о том, что они являются результатом, во-первых, процессов, связанных с их первоначальным образованием и, во-вторых, всех затронувших их позднейших процессов. В соответствии с этим выделяются первичные структуры, возникающие при образовании породы, и вторичные структуры, обусловленные последующей деформацией.
Для точной характеристики геологической структуры необходимо иметь представление о залегании слоев, т.е. о положении их в пространстве относительно сторон света и поверхности Земли. Для решения этой задачи существует понятие об элементах залегания слоя (или любой наклонной плоскости – сброса, надвига, стенки трещин, жил, поверхности интрузивного тела и т.д.), которыми являются простирание, падение и угол падения.
6.1 Элементы залегания пластов
Ориентировка слоев в пространстве определяется элементами залегания, в которые входят понятия о линии простирания, линии падения и угле падения. Линией простирания называется линия пересечения поверхности слоя с горизонтальной плоскостью, т.е. горизонтальная линия на поверхности слоя.
Линией падения называется линия, перпендикулярная к линии простирания, лежащая на поверхности слоя и направленная в сторону падения. Линия падения образует с горизонтальной плоскостью некоторый угол.
55
Углом падения называется двугранный угол, заключенный между линией падения и проекцией ее на горизонтальную плоскость.
Рис. 6.3 Элементы залегания слоя (I) и их соотношение в плане (II)
а-б – линия простирания, в-г – линия падения слоя, в-д – линия восстания слоя; α – угол падения, α1 и α2 – азимут простирания, β – азимут падения
Положение линии простирания и линии падения в пространстве определяется их азимутами. Азимутом простирания называется угол между направлением на север и направлением линии простирания. Азимутом падения называется угол между северным направлением и проекцией линии падения на горизонтальную плоскость.
Элементы залегания измеряются с помощью горного компаса (рис. 6.4).
Рис. 6.4Устройство горного компаса 1 – основание компаса, 2 – лимб, 3 – отвес (клинометр),
4 – стопорный зажим отвеса,
5 – магнитная стрелка,
6 – пружина, удерживающая покровное стекло, 7 – стопорный зажим магнитной стрелки.
От обычного (туристического) компаса горный компас отличается тем, что лимб его градуирован не по часовой стрелке, а в обратном направлении. Кроме того, в горном компасе есть небольшой отвес – клинометр, позволяющий измерять углы в вертикальной плоскости – углы падения. Магнитная стрелка компаса и отвес с помощью специальных стопорных зажимов могут приводиться в неподвижное состояние, что способствует продлению срока службы прибора.
56
Рис. 6.5Измерение горным компасом элементов залегания слоя
Пластинка компаса в горизонтальном (Г) и вертикальном (В) положениях (угол наклона отсчитывается по отвесу)
Для определения азимута простирания компас в горизонтальном положении прикладывают длинным ребром к поверхности слоя (рис. 6.5) и берут отсчет на лимбе против того конца стрелки, который находится в пределах северных румбов. Для определения азимута падения компас прикладывают коротким ребром к поверхности слоя так, чтобы север на лимбе был направлен в сторону падения, и берут отсчет против северного конца стрелки. Угол падения измеряют, прикладывая компас длинным ребром к линии падения. Отсчет берут против зубца отвеса по дополнительной шкале на дне коробки компаса, градуированной от 0 до 90 ° в обе стороны от нулевой точки.
Запись результатов измерения элементов залегания производят с указанием начальных букв стран света, значок градуса обычно не ставится. Запись замера элементов залегания при этом имеет следующий вид: аз.прост.СВ 25; аз. пад. ЮВ 115< 35. В практике нередко измеряют лишь азимут и угол падения, так как азимут простирания может быть найден путем прибавления или вычитания от значения азимута падения 90°. Запись в этом случае выглядит так: аз.пад. ЮВ 115<35.
Азимутальные замеры, выполненные горным компасом, дают углы между магнитным меридианом и определяемым направлением, т.е. магнитным меридианом и определяемым направлением, т.е. магнитные азимуты. Для получения истинного азимута необходимо вводить поправку на величину магнитного склонения, обусловленного несовпадением магнитного и географического полюсов. Величина
магнитного склонения указывается на географических картах. В случае восточного магнитного склонения поправки к значению магнитного азимута прибавляются, в случае
западного магнитного склонения –
вычитаются из него.
Рис. 6.6 Схема, поясняющая введение поправки на магнитное склонение:
I – в случае восточного; II— в случае западного склонения; α – истинный азимут, β – магнитный азимут; γ – магнитное склонение
57
Основное правило пользования горным компасом:
при производстве замера азимута направляют компас северной стороной на визируемый предмет, совмещая длинную сторону пластинки компаса (то есть его линию С-Ю) с направлением измеряемой линии, и непосредственно берут на лимбе отсчет по северному концу магнитной стрелки компаса.
Отличия горного компаса от туристического:
1)деления на большом (круглом) лимбе нанесены против часовой стрелки, и в обратном порядке обозначены восток и запад; то есть справа от севера – запад, а слева
— восток. Это сделано для того, чтобы сразу по показанию северного конца магнитной стрелки прочесть азимут измеряемого направления;
2)для замера угла падения слоя имеются клинометр (отвес) и полулимб с делениями от 0° до 90° в обе стороны;
3)основание горного компаса имеет прямоугольную форму, длинная сторона которой параллельна воображаемой линии, соединяющей на лимбе С-Ю (0°-180°) .
Лабораторная работа №7 Формы залегания горных пород
Цель: изучение элементов залегания горных пород, овладение навыками чтения геологических карт
Оборудование: горный компас, набор учебных геологических карт, макеты залегания горных пород, приложения VII (А – Б)
Порядок работы
Задания выполняются студентами индивидуально в соответствии с указанным преподавателем вариантом
Задание 1. Изучение горизонтального залегания пластов
1.1Определите истинную, видимую и неполную мощности слоя.
1.2Установите характер соотношения толщ горных пород: согласное или несогласное
1.3В случае выявления несогласного залегания определите вид несогласия.
1.4По учебной геологической карте и разрезу установите признаки горизонтального залегания слоев.
Задание 2. Изучение наклонного залегания слоев
2.1На макете при помощи горного компаса определите элементы залегания слоев: линию простирания, азимут простирания, линию падения, азимут падения, угол падения слоя
2.2По учебной геологической карте и разрезу выявите признаки, указывающие на наклонное залегание слоев.
Задание 3. Изучение складчатого залегания слоев
3.1На макете определите элементы строения складок: замок, ядро, крылья, угол падения крыла, угол складки, осевая поверхность, шарнир, ось складки.
3.2По геологической карте и разрезу установите антиклинальные и синклинальные складки.
3.3Определите морфологические типы складок, представленные на разрезе.
3.4Определите наличие флексуры. Задание 4. Изучение разрывных нарушений
4.1По предложенной геологической карте определите наличие разрывов со смещением.
4.2По геологической карте и разрезу установите типы разрывных нарушений: сброс, взброс, грабен, горст, сдвиг, надвиг, шарьяж.
4.3Внимательно прочитайте геологическую карту. Определите, имеются ли разрывные нарушения, осложняющие складчатые формы.
58
Порядок сдачи лабораторной работы
1.Предоставляется рабочая тетрадь с выполненными заданиями.
2.Устный отчет с демонстрацией выполненных заданий.
3.Тестовое задание по теме «Формы залегания горных пород»
Теоретическая часть
7.1 Первичные структуры залегания горных пород
Первичные структуры горных пород, особенности залегания и взаимоотношения образуемых геологических тел зависят от условий их формирования. Осадочные, вулканические и глубинные магматические породы обладают существенными различными формами залегания.
7.1.1 Структуры осадочных пород
Первичной структурной формой для осадочных пород является слой.
Слоем называется геологическое тело плоской формы большой протяженности, ограниченное двумя приблизительно параллельными плоскостями, обладающее более или менее однородным составом.
В строении слоя выделяются следующие элементы: 1) подошва слоя – нижняя его граница; 2) кровля слоя – верхняя граница; 3) мощность слоя – расстояние по нормали от кровли до подошвы (рис. 7.1).
Рис. 7.1 Элементы слоя к – кровля, п – подошва, м – мощность.
Разнородные слои показаны различными значками
Рис. 7.2. Изменения мощности слоя |
Рис. 7.3 Типы слоистости |
а – раздув, |
а – параллельная, б – волнистая, в – |
б – пережим, |
линзовидная, г – косая слоистость |
в – выклинивание, |
Разные значки обозначают различные |
г – замещение слоя |
породы |
|
59 |
Различают видимую и неполную мощность слоя. Мощность части слоя, доступная наблюдению, называется видимой мощностью. Неполная мощность – это расстояние по перпендикуляру к поверхности наслоения от кровли или подошвы до любой точки слоя. Изменения мощности слоя, имеющие плавный характер, могут представлять раздувы, пережим, выклинивания, замещения (рис. 7.2).
Слой является не только элементарной структурной формой, но и обладает мощностью, т.е. его образование занимает некоторый отрезок времени. В связи с этим слой является элементарной стратиграфической – временнóй единицей. Каждый слой, как правило, отличается от подстилающих и перекрывающих пород составом слагающих его осадков, что связано с изменением условий их накопления.
В процессе формирования слои осадочных горных пород имеют преимущественно горизонтальное залегание, значительно реже они слабо наклонены, обычно под углом не более 1 – 2°. При горизонтальном залегании абсолютные высоты границ между слоями в принципе одинаковы, и выходы слоев на дневную поверхность повторяют в плане контуры рельефа (приложение VII – А).
Слоистость – чередование слоев представляет собой проявление первичной неоднородности осадка. Сочетания слоев, связанных единством условий или времени образования, образуют пачки, толщи, свиты (рис. 7.3).
Характер перехода от одного слоя к другому позволяет судить о физикохимических изменениях среды, которые произошли при отложении осадка. Этот переход может быть резким или постепенным, незаметным. В тех случаях, когда в пределах слоя наблюдается постепенный переход от грубозернистых осадков в основании до токнозернистых в верхней его части, говорят о градационной слоистости. Закономерно повторяющееся чередование слоев, отличающихся по составу или структуре, называется ритмичной слоистостью.
При изучении слоистости следует обращать внимание на форму, мощность и взаимоотношения слоев. Особенности слоистости отражают характер движения той среды, в которой происходит накопление осадков.
7.1.2 Согласное и несогласное залегание слоистых толщ
Если отложение осадков в данной области продолжалось длительное время, испытывая лишь незначительные колебания энергии транспортирующего агента, слои могут различаться структурой и составом, будучи связаны постепенными переходами. При этом слои, образующие непрерывную последовательность, обычно параллельны между собой. Такое соотношение толщ горных пород называют согласным.
Согласное залегание отражает непрерывность процесса накопления осадков.
В ряде случаев между вышележащими и подстилающими слоями стратиграфическая последовательность нарушается, и отложения тех или иных стратиграфических горизонтов отсутствуют. Такие взаимоотношения являются результатом перерыва осадконакопления и создают несогласное залегание пород.
Перерыв осадконакопления может быть как кратковременным, так и весьма длительным. Различают несколько видов несогласного залегания толщ (рис. 7.4).
Параллельное несогласие выражается перерывом среди слоев, залегающих изначально параллельно. Обе серии слоев, выше или ниже поверхности несогласия, располагаются параллельно друг другу. К признаку несогласия в этом случае обычно относится то, что они существенно отличаются по составу пород и заключенным в них окаменелостям. Поверхность несогласия выражена более или менее резко. Эта поверхность представляет собой древний рельеф со следами размыва и выветривания. Иногда в основании молодых отложений располагаются базальные конгломераты, содержащие обломки подстилающих пород (рис. 7.4, а).
Параллельное несогласие, выраженное нерезко, называют скрытым несогласием. Угловое несогласие проявляется в налегании относительно молодого
стратиграфического комплекса на уже дислоцированные, наклонно залегающие более
60