9.2.3 Деятельное описание обнажений

Изучение и описание обнажений – это наиболее ответственная часть геологических исследований. Навыки их проведения приобретаются далеко не сразу. Поэтому студент – практикант должен прежде всего усвоит последовательность, в котором следует проводить изучение обнажений.

Рекомендуется следующий план их изучения:

1. Привязка и определение размеров обажения

2. Осмотр

3. Тектоническая характеристика

4. Выделение и описание слоев

5. Отбор и документация образцов

6. Измерение мощностей

7. Измерение элементов залегания

8. Составления эскиза обнажения.

Привязка и определение размеров обнажения.

Перед началом описания необходимо установить границы обнажения. Далее приступают к его привязке.

Во время практики топографическая привязка всех объектов наблюдения ведется полуинструментально с помощью компаса и мерной ленты (рулетки). Расстояния, особенно значительные, могут измеряться шагами, а высота – с использованием высоты до уровня глаз. Поэтому перед началом полевых работ каждый студент должен замерить среднюю длину своей пары шагов и высоту до уровня глаз и сделать об этом запись в полевом дневнике.

При документации крупных обнажений, контуры которых на карте могут быть изображены в масштабе, лучше всего привязывать одну из крайних точек. В этих случаях в дневнике на левой стороне желательно приводить абрис привязки. Для небольших обнажений привязываемой точки является их центр.

Привязку осуществляют к местным предметам, которые изображены на карте или хорошо опознаются на аэрофотоснимках. Для этого необходимо измерить расстояние от пункта привязки и определить азимут на изучаемый объект. В качестве пунктов привязки используются тригопункты, железнодорожные и автодорожные мосты, железнодорожные туннели, устья рек, плотины и т.п. Нельзя в качестве пунктов привязки использовать местные предметы, которые отсутствуют на карте или не видны на аэрофотоснимке.

В случаях , когда объект изучения совпадает с каким - либо характерным элементом местности, который хорошо опознается на карте или на аэрофотоснимке ( например, обрыв, скала, резкий изгиб реки и т.п. ), привязку можно осуществлять по ситуации. Однако в любом случае в дневнике должна быть сделана запись о расстоянии и об азимуте от ближайшего пункта привязки.

Привязка может осуществляться также способом засечек. Для этого с помощью компаса определяют три азимута от хорошо опознаваемых ориентиров, а затем проводят на карте линии в направлении замеренных азимутов и определяют место положение объекта.

Определение размеров обнажения (длины, высоты) обычно производится с помощью рулетки. Высота, кроме того, может измеряться путем последовательного визирования стороны компаса при вертикальном положении клинометра от одной точки к другой. Для определения общей высоты обнажения количество замеров умножается на высоту до уровня глаз.

Угол склона рельефа определяется с помощью клинометра компаса. С этой целью один из студентов становится у подножия обнажения, а его напарник – на вершине. Первый студент визирует сторону компаса при его вертикальном положении в глаза второму и делает отсчет по клинометру. Если студенты резко отличаются по росту, необходимо вести соответствующую поправку. В тех случаях, когда угол склона в пределах обнажения резко изменяются, измерение делаются по участкам. В дальнейшем по результатам замеров углов склона и высоты строятся геоморфологический профиль обнажения.

Задокументированное обнажение обязательно должно быть отмечено соответствующим знаком на карте фактического материала.

Осмотр обнажения.

Перед систематическим изучением и описанием обнажения необходимо сделать его предварительный осмотр. При этом оценивается характер напластования горных пород, фиксируется выветренные и закрытые осыпи или задернованные участки. Закрытые участки обнажений при необходимости расчищаются лопатой. Оценивается фациальная выдержанность пластов и отдельных его частей. Обращается внимание на органические остатки, литологические образования, минеральные включения и др. При этом так же осматриваются обломки, из которых состоит осыпь. В осыпи часто удается обнаружить геологический материал, который затем может быть найден и в обнажении. В ряде случаев находки из осыпи берутся в качестве образцов, но при этом обязательно делается пометка, что образец взят из осыпи обнажении. При предварительном осмотре студент прикидывает как он будет описывать обнажения, выделять пласты и т.д.

При предварительном осмотре внимание следует уделить тектоническому строению обнажения, так как от этого зависит последовательность описания. В обнажении могут быть встречены:

-горизонтальное или близкое к горизонтальному залегание;

-моноклинальное залегание;

-пласты, смятые в простую (с пологими углами падения крыльев), антиклинальную или синклинальную складки;

-разрывные нарушения;

-изоклинальные складки;

-«моноклинальное» залегание, представленное опрокинутым крылом складки;

-сложные складчато–разрывные структуры.

Геолог в любом складчатом районе, описывающий обнажения, каждый раз должен решать задачу – как залегают пласты: нормально или находятся в опрокинутом положении. Для решения этой довольно не простой задачи приходится использовать различные признаки.

Характер залегания горных пород может быть установлен по представленной ориентировке фаунистических остатков, по характеру поверхностей размыва, по изменению гранулометрического состава терригенного материала, по форме вулканических бомб и т.д. Так, при нормальном залегании колониальные кораллы и другие прикрепленные формы в большинстве случаев должны как бы «расти» вверх, а при опрокинутом – вниз. Если встречена поверхность размыва, то при нормальном залегании слоев кора выветривания всегда находится снизу, а базальные конгломераты – сверху. Обратное положение возможно только при опрокинутом залегании. При постепенных переходах слоев в терригенных породах в случае нормального залегания грубо обломочные породы обычно находятся снизу, а мелкообломочные – сверху.

Разобравшись в тектоническом строении обнажения, студент решает: откуда и в каком направлении он будет описывать обнажение. На практике могут встретиться различные случаи.

При моноклинальном залегании описание производится, начиная с наиболее древних пластов, то есть снизу вверх. Все представленные в обнажении пласты в этом случае в дальнейшем будут объединены в одну литолого-стратиграфическую колонку.

При складчатом залегании описание производится на участке, где стратиграфический разрез представлен с наибольшей полнотой. Можно сделать два описания – на каждом из крыльев в отдельности, но в любом случае должно быть обращено внимание на описание складчатой структуры в целом.

При опрокинутом залегании пластов описание производится также от более древних к более молодым. Но в этом случае молодые пласты будут находиться под древними пластами. На стратиграфической колонке, разумеется, древние пласты располагаются в нижней, а молодые – в верхней части колонки.

При сложном строении обнажения, когда оно разбито дизъюнктивными нарушениями, описание ведется по отдельным тектоническим блокам.

Выделение и описание слоев.

Выделение слоев при исследовании обнажений ведется по литологическому составу, текстурно-структурным особенностям, цвету, наличию или отсутствию органических и минеральных включений и т.д. В зависимости от поставленных задач, масштаба исследования, а так же характера слоистости описание обнажений может вестись с различной степенью детальности.

Наиболее детально описываются слои при составлении опорного стратиграфического разреза. После того, как опорный разрез составлен, описания могут производиться с меньшей детальностью. Важно, чтобы особенности опорного разреза были по возможности выявлены и прослежены по все картируемойплощади.

Мощность слоев, выделяемых при документации обнажений, зависит от характера слоистости. В Пермском районе в крупно- и массивно- слоистых карбонатных породах, характеризующихся значительным однообразием, выделение тонких слоев затруднительно. Обычно приходится довольствоваться выделением слоев мощностью 1-5 м. В отчетливо слоистых терригенных породах в ряде случаев достаточно уверенно могут быть выделены слои мощностью в 1 см. и менее. Однако не следует увлекаться выделением слишком тонких слойков, если не решается какая-либо специальная задача (например, изучение ритмичности слоенакопления). С учетом принятого на практике масштаба съемки оптимальным является выделение слоев мощностью от нескольких десятков сантиметров до 1-2 м. Встречающиеся мелкие слойки внутри слоя могут быть описаны как прослои, для которых, помимо литологического состава, необходимо указать, в какой части слоя они находятся, сколько их, какова их мощность, какие изменения в них наблюдаются и т.д.

Планы описания наиболее распространенных на полигоне практики горных пород приведены в полевых дневниках. При документации обнажений студенты по возможности должны придерживаться этого плана.

Измерение мощностей пластов.

При описании обнажений нужно стремиться сразу же определить истинную мощность пластов. Если мощность невелика, ее определяют в один прием, устанавливая рулетку или размеченную на деления рукоятку молотка перпендикулярно кровле (подошве) пласта. При значительной мощности пласта его истинная мощность определяется путем ступенчатого перемещения мерного инструмента, также перпендикулярно поверхностям напластования, и измерения при этом отдельных частей пласта. Для получения общей мощности частные определения суммируются.

В достаточно крупных обнажениях мощность пласта определяется в двух-трех и более местах. При точных определениях удается подметить латеральное изменение мощности. Данные об этом заносятся в полевой дневник, а при необходимости составляется схема изменения мощности пласта в обнажении или в группе обнажений.

Если истинную мощность на обнажении измерить нельзя, применяют косвенные методы ее определения:

• По ширине выхода, замеренной в направлении истинного падения;

• По ширине выхода, замеренной в произвольном направлении (по формуле П.М. Леонтовского);

• Путем измерения вертикальной мощности с использованием клинометра компаса;

• Путем определения ширины выхода пласта на карте или аэрофотоснимке.

Все указанные способы определения истинной мощности достаточно просты и должны быть усвоены еще при изучении теоретической части курса.

Измерение элементов залегания.

При полевом изучении обнажений геолог определяет элементы залегания поверхностей напластования, контактовых поверхностей напластования, поверхностей сбрасывателей, тектонических трещин и т.д. Кроме того, при проведении специальных структурных исследований производятся измерения ориентировки галек, гравийных и песчаных зерен, различных в породах и т.д.

Для определения элементов залегания геологической поверхности на ней выбираются или расчищается площадка размером не менее 20 x 20 см. компас приводится в рабочее состояние. Вначале производится определение истинного угла падения. Для этого компас, находящийся в вертикальном положении, прикладывается ребром к измеряемой площадке и несколько раз поворачивается по ней в обе стороны на угол 20 – 30 градусов. В результате такой манипуляции с помощью клинометра находится максимальный угол, который и является истинным углом падения. Одновременно находится и направление падения измеряемой поверхности, которое совпадает с плоскостью истинного угла падения. Для определения азимута падения компас поворачивается вокруг ребра падения и кладется на площадку, а затем приподнимается до горизонтального положения. В этом положении по северному концу магнитной стрелки берется отсчет азимута падения. Если «0» компаса направлен в сторону воздымания поверхности, отсчета изменяется на 180 градусов или, что то же самое, берется по южному концу стрелки.

Для надежности замер на площадке повторяют два - три раза. В одном обнажении следует определять элементы залегания нескольких поверхностей. Результаты определения азимута и угла падения записываются в полевом дневнике. Рекомендуется пользоваться сокращенной формой записи, например: Аз. пад. СВ 327.

Составление эскиза обнажения.

Эскиз обнажения составляется после его описания. Можно зарисовать обнажение, изобразив его фронтальную часть, или сделать мысленный разрез в плоскости падения.

В первом случае точно в принятом масштабе изображаются контур обнажения и, по возможности, окружающая ситуация: не обнаженный склон вокруг обнажения, часть реки, близко стоящее строение и т.п. Однако не следует увлекаться изображением мелких деталей окружающей обстановки, так как они мешают пониманию геологических особенностей обнажения. С особой тщательностью изображают поверхности напластованиея, поверхности несогласий, разломов, дайки и другие геологические границы. На эскизе условными знаками должны быть показаны литологические особенности пластов, их номера, места отбора образцов, проб и т.п. Для быстроты и точности изображения обнажение может быть разбито на квадраты. С этой целью заранее готовят сетки размером 15x20 см. с квадратными ячейками 1x1 или 2x2 см. Каркас такой сетки делается из жесткой проволоки, а сетка – из темных ниток или тонкой проволоки.

Составление эскиза в профильном варианте значительно проще. При его построении вначале вычерчивается профиль по данным замеров морфометрии обнажения, показываются обнаженные и задернованные участки, а затем условными знаками изображаются геологические ситуации.

При выборе масштаба изображения руководствуются необходимостью того, чтобы эскиз с учетом полей и соответствующих надписей полностью входил на страницу полевого дневника. На эскизе обязательно должны быть указаны масштаб, ориентировка, фамилия составителя и дата.

При составлении эскизов обнажений, имеющих небольшую высоту, но значительную протяженность (например, вдоль железнодорожных выемок). Можно использовать способ, применяемый при документации канав. Для этого через определенные интервалы (1-10 м.) вдоль обнажения выставляются пикеты. Около пикетов замеряется высота обнажения и по этим данным вырисовывается его контур. По линиям, мысленно проведенным на обнажении около пикетов, фиксируются все геологические границы, которые одновременно изображаются и на эскизе. В дальнейшем зафиксированные и прослеженные в соседних пикетах геологические элементы соединяются. Такие эскизы обычно выполняются на отдельных листах миллиметровой бумаги.

Отбор образцов горных пород.

Отбор образцов обычно производится по одному из каждого пласта или каждой разновидности горных пород, встреченных в обнажении. Важно, чтобы образец был представительным, то есть обладал типичными для данного слоя свойствами. Все образцы должны быть свежими, за исключением образцов, иллюстрирующих выветривание горных пород. Форма и размер образца в зависимости от цели отбора могут быть различными. Однако чаще всего ему стремятся придать форму параллелепипеда размером 12x9x6 см. Острые режущие края следует обкалывать.

Далеко не безразлично, особенно для пород, имеющих слоистую или сланцеватую текстуру, как ориентирован образец по отношению к текстурным элементам. Образец нужно выкалывать таким образом, чтобы наилучшим образом были видны особенности породы, которую он представляет.

К каждому образцу непосредственно на месте его отбора необходимо приложить этикетку, на которой должны быть указаны: бригада, номер образца, номер слоя, номер обнажения, его местоположение, краткая характеристика образца, дата взятия и подпись (разборчиво) геолога, отобравшего образец. В нумерации образцов рекомендуется выдерживать следующую систему. В числителе указывается номер обнажения, в знаменателе – номер слоя, из которого взят образец. Например, обр. 10/5 означает, что образец отобран из десятого обнажения, из слоя №5. Если из слоя отобрано несколько образцов, то их обычно обозначают буквами а, б, в и т.д. Номер образца необходимо указать также и в полевом дневнике. Это рекомендуется делать на левой стороне дневника, против описания того слоя, из которого взят образец.

Образец вместе с этикеткой, согнутой несколько раз, помещают в мешочек и в таком виде переносят в камеральное помещение. Ни в коем случае нельзя класть в один мешочек несколько не завернутых в бумагу образцов.

Составление стратиграфической колонки обнажения.

Разобравшись в особенностях геологического строения обнажения и проведя полное описание слоев, приступают к составлению стратиграфической колонки. На колонке указывается номер обнажения и его краткая привязка. Обычное содержание вертикальных колонок: стратиграфическая принадлежность слоев (система, отдел, ярус, горизонт и т.д., индекс, номер слоя), литологическая колонка, истинная мощность слоев, краткое описание горной породы и органических остатков. Ля изображения горных пород используются принятые на практике единые условные обозначения. Для вновь встреченных пород применяются произвольные обозначения, которые указываются под стратиграфической колонкой.

Внизу указываются фамилия автора документа и дата составления. При составлении колонки слои должны изображаться в нормальной стратиграфической последовательности, то есть внизу – более древние, а вверху – более молодые.