ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Ухтинский государственный технический университет
СТРУКТУРНАЯ ГЕОЛОГИЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЗАЛЕГАНИЯ НАКЛОННОГО СЛОЯ
Методические указания и задания
для выполнения лабораторной работы при подготовке дипломированных специалистов специальностей: 130306(МИГ), 130304 (ГНГ)
Ухта
2009
УДК 551.24(075)
М 62
Минова Н.П.
Структурная геология. Определение элементов залегания наклонного слоя [Текст]: метод. указания / Н.П. Минова. – Ухта: УГТУ, 2009. – 26 с.
Методические указания предназначены для студентов специальностей 130304 «Геология нефти и газа» и 130306 «Прикладная геохимия, петрология, минералогия » дневной формы обучения для помощи при СРС и выполнении лабораторной работы по дисциплине «Структурная геология»
В методических указаниях рассмотрены методы графического определения истинных элементов залегания слоя по данным бурения скважин и видимым наклонам в двух смежных стенках шурфа.
Содержание методических указаний соответствует рабочей учебной программе дисциплины «Структурная геология».
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию кафедрой М и ГГ (протокол №8 от 16.11.2009г.)
Рецензент доцент кафедры М и ГГ к. г.- м. н. Бакулина Л.П..
Редактор профессор кафедры М и ГГ к. г.- м. н. Плякин А.М
В методических указаниях учтены замечания рецензента и редактора.
План 2009., позиция
Подписано в печать Компьютерный набор.
Объем 26 с., тираж 100 экз. Заказ №
© Ухтинский государственный технический университет, 2009
169300, Республика Коми г. Ухта, ул. Первомайская, д. 13.
Отдел оперативной полиграфии УГТУ.
169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13.
Элементы залегания слоя
Ориентировка слоя в пространстве определяется с помощью элементов залегания, к которым относятся линия простирания, линия падения и угол падения слоя. Элементы залегания характеризуют положение поверхности относительно стран света и ее наклон к горизонтальной плоскости.
Л
иния
простирания
- это линия пересечения кровли или
подошвы слоя с горизонтальной плоскостью,
т.е. это любая горизонтальная линия,
лежащая в плоскости напластования
(см. рис. 1).
Линий простирания слоя можно провести
бесчисленное множество, они будут
отличаться абсолютными высотными
отметками. Линия простирания слоя
отражает протяженность слоя по сторонам
света. Положение концов линии простирания
относительно стран света определяется
их азимутами, которые измеряются в поле
горным компасом,
а на чертежах –
транспортиром.
Рис.1. Элементы залегания наклонного слоя
Азимут – это горизонтальный угол, отсчитываемый от северного конца меридиана до заданного направления по ходу часовой стрелки. Азимут может изменяться от 0º до 360º. Горизонтальный круг делят на четыре четверти. Северное направление (С) – это 0º или 360º, восточное (В) - 90º, южное (Ю) - 180º и западное (З) - 270º. Первая четверть северо-восточная (СВ) объединяет азимуты от 0º до 90º, вторая – юго-восточная (ЮВ) включает азимуты от 90º до 180º, третья - юго-западная (ЮЗ) – от 180º до 270º и четвертая северо-западная (СЗ) – от 270º до 360º. При указании азимута принято сначала записать четверть, а затем численное значение угла. Например: азимут направления - СВ 45. Знак градуса не записывается, чтобы не принять его ошибочно за ноль.
Азимуты, измеренные горным компасом, являются магнитными и часто значительно отличаются от истинных (географических) азимутов, отсчитываемых от северного конца географического меридиана. Это происходит по причине несовпадения на поверхности Земли точек географического полюса и магнитного. Для получения истинного азимута по замеренному в поле магнитному азимуту необходимо внести поправку на магнитное склонение.
Магнитным склонением (γ) называется угол между магнитным и географическим меридианами в данной точке земной поверхности. В каждой точке поверхности земного шара свое значение магнитного склонения, которое с течением времени (из-за дрейфа магнитных полюсов) изменяется. Магнитное склонение местности вычисляется и публикуется в специальных таблицах и указывается на детальных картах. Величина магнитного склонения изменяется от долей градуса до десятков градусов.
Склонение магнитной стрелки может быть восточным и западным (см. рис. 2). Склонение считается положительным, если северный конец магнитной стрелки отклоняется к востоку от географического меридиана, и отрицательным – если к западу. В полевых условиях компасом обычно измеряются магнитные азимуты, а при работе с картой или чертежом используют истинные или географические азимуты. Поправка на магнитное склонение местности вносится следующим образом: к магнитному азимуту прибавляется величина восточного магнитного склонения и вычитается западного магнитного склонения. Например, при восточном склонении (γв = 10º) замеренный магнитный азимут составил 120º. Истинный азимут будет равен:
Аз ист. (α) = Аз маг. (β) + γв = 120º +10º = 130º.
Рис. 2. Соотношение истинного и магнитного азимута:
А – при восточном склонении; Б – при западном склонении;
γ – магнитное склонение; α – истинный азимут; β – магнитный азимут.
Азимут линии простирания (азимут простирания) – это горизонтальный угол, отсчитываемый от северного конца географического меридиана до концов линии простирания
Так как линия простирания имеет два противоположенных направления, то и азимут простирания слоя может быть выражен двумя значениями, отличающимися на 180°. Эти значения записываются через дробь: в числителе указывается северная азимутальная четверть (северо-западное или северо-восточное направление), а в знаменателе – южная (юго-западное или юго-восточное направление). Обычно записывают азимут только северного конца линии простирания, например: аз. пр. СЗ 320.
Падение слоя – наклон его к горизонтальной плоскости – характеризуется азимутом линии падения и углом падения слоя.
Линия падения – это линия, перпендикулярная к линии простирания, лежащая на плоскости наслоения (кровле или подошве слоя) и ориентированная в сторону его наклона. Линия падения указывает направление максимального наклона слоя к горизонту. Ориентировка линии падения слоя относительно стран света характеризуется азимутом падения слоя.
Азимутом падения слоя называется правый горизонтальный угол, между северным направлением истинного меридиана и проекцией линии падения на горизонтальную плоскость. Падение слоя, в отличие от простирания, характеризуется одним азимутом. Направление, противоположное падению, называется восстанием слоя. Азимут падения слоя отличается от азимутов простирания слоя на 90º. Зная азимут падения слоя, всегда можно вычислить азимуты его простирания. Зная же только азимут простирания слоя, вычислить его падение нельзя, так как слой может падать от линии простирания в двух противоположных направлениях. В маршрутах обычно измеряется только азимут падения слоя.
Угол падения слоя – это двугранный угол между плоскостью наслоения и горизонтальной плоскостью. Он измеряется вертикальным линейным углом, образованным линией падения слоя и ее проекцией на горизонтальную плоскость. Угол падения слоя может изменяться от 0º до 90º.
1.Определение элементов залегания слоя по данным бурения 3-х скважин
Истинные элементы залегания слоя можно определить, зная глубину залегания кровли или подошвы этого слоя в трех скважинах, не лежащих на одной прямой. Если все три скважины будут находиться на одной прямой линии, которая может оказаться линией простирания или падения слоя, то определить элементы залегания слоя будет невозможно.
Рассмотрим следующий пример. Три вертикальные скважины вскрыли один и тот же слой на разных глубинах. В скважине 1 с абсолютной высотой (альтитудой) устья 490 м кровля изучаемого слоя вскрыта на глубине 450 м. В скважине 2, имеющей альтитуду 530 м, кровля этого слоя залегает на глубине 550 м, а в скважине 3 (альтитуда 520 м) кровля слоя установлена на глубине 460 м.
Последовательность выполнения работы
1.1. Построение плана расположения скважин
В заданиях для выполнения этой работы указаны азимуты направлений и расстояния от скважины №1 до скважин №2 и №3.
Работа выполняется на ориентированном по сторонам света листе белой бумаги формата А4 (или миллиметровки) простым карандашом. Масштаб чертежа и положение первой скважины выбираются студентом самостоятельно так, чтобы расстояние между скважинами на рисунке были не менее 5 см, и рисунок располагался в центре листа бумаги. Скважины обозначаются на плане кружками диаметром 2-3 мм. Слева от кружка в числителе дроби записывается номер скважины, а в знаменателе – абсолютная отметка изучаемой поверхности.
Для рассматриваемого примера план расположения скважин в масштабе 1: 5000 приведен на рисунке 3.
Э
лементы
залегания слоя:
Азимут простирания (γ1 и γ2) СЗ 282/ЮВ 102;
Азимут падения (β) СВ 12;
Угол падения (α) 15
Рис.3. Определение элементов залегания слоя по данным бурения скважин
1.2. Вычисление абсолютных отметок кровли слоя
В заданиях приводятся альтитуды (Alt) скважин и глубины (Гл.), на которых в скважинах вскрыта кровля изучаемого слоя. Так как глубина залегания поверхности в скважине измеряется от дневной поверхности Земли и, следовательно, зависит от рельефа этой поверхности, то для определения элементов залегания слоя используются значения абсолютных отметок, которые определяются относительно уровня Мирового океана - поверхности практически горизонтальной. Значение высотной отметки уровня Мирового океана принимается за ноль.
Для определения абсолютной отметки (А.о.) кровли в скважине необходимо из значения альтитуды скважины вычесть глубину, на которой в этой скважине встречена кровля слоя: А.о. = Alt − Гл.
Для рассматриваемого примера получаем следующие значения А.о.
в скв. 490 м – 450 м = 40 м; в скв.2 530 м – 550 м = −20 м;
в скв.3 520 м – 460 м = 60 м.
Полученные значения абсолютных отметок кровли слоя в скважинах подписываем в знаменателе дроби под номером скважины на плане.
Нахождение линии простирания и линии падения слоя
Зная, что линия простирания слоя это горизонтальная линия, надо найти на кровле слоя две точки с одинаковыми абсолютными отметками. Линия, проходящая через эти точки, будет линией простирания слоя.
В нашем примере кровля слоя во всех трех скважинах имеет разные значения абсолютных отметок. Будем считать, что слой на этом участке залегает моноклинально. В интервале между минимальной (-20 м в скв. №2) и максимальной (60 м в скв. №3) высотными отметками кровли слоя можно путем линейной интерполяции найти точку, в которой слой имеет отметку, равную промежуточной величине (40 м в скв. №1). Для этого соединим скважины №2 и №3 на плане линией (рис. 3), на которой путем интерполяции найдем точку, в которой кровля слоя имеет отметку 40 м. Найденную точку с отметкой 40 м соединим со скважиной №1, в которой кровля слоя также имеет отметку 40 м. Линия, соединяющая скважину №1 с точкой 40 м, и будет проекцией линии простирания слоя на горизонтальную плоскость, так как это горизонтальная линия и лежит она на кровле слоя. Линию простирания на рисунке подписать.
Нам известно, что перпендикуляр к линии простирания, лежащий в плоскости слоя и направленный в сторону уменьшения абсолютных отметок слоя, является линией падения слоя. Для построения проекции линии падения слоя на горизонтальную плоскость достаточно опустить на найденную линию простирания слоя перпендикуляр из скважины №2 или №3. Для увеличения точности измерения углов проведем линию падения из скважины №2, для которой превышение над линией простирания больше (рис 3). Направление падения слоя определяется направлением уменьшения абсолютных отметок слоя вдоль линии падения слоя. В рассматриваемом примере слой падает от линии простирания с высотной отметкой 40 м в направлении скважины №2, где высотная отметка кровли слоя равна -20 м. Линию падения АБ продолжить за скважину, поставить стрелку по направлению падения слоя и надписать.