Геологические карты и разрезы

Геологическая карта строится на топографической основе и отображает с помощью условных знаков возраст, состав и условия залегания выступающих на земную поверхность горных пород.

Геологической картой принято называть карту, на которой удален покров четвертичных континентальных отложений.

Масштабы геологических карт весьма различны. Существуют мелкомасштабные геологические карты, имеющие масштабы от 1: 500 000 и мельче, среднемасштабные, имеющие масштабы 1: 100 000 и 1: 200 000; крупномасштабные – 1: 50 000 и 1: 25 000, составляемые для горнопромышленных областей и районов. К последней группе относятся детальные геологические карты, которые составляются для районов распространения тех или иных полезных ископаемых. Масштабы этих карт 1: 25 000 и крупнее.

Для указания состава, времени формирования и условий залегания горных пород на геологических картах применяются особые условные знаки, которые могут быть цветовыми, буквенными, цифровыми или наносятся в виде различных штрихов.

Цветовые знаки применяются для обозначения возраста осадочных и вулканических пород, а также состава интрузивных и новейших (неогеновых и четвертичных) вулканических пород. Каждая система обозначается определенным цветом и буквенным индексом (см. табл.3). Более дробные подразделения, отделы закрашиваются цветом соответствующей системы. При этом более древние подразделения имеют темный тон соответствующего цвета, а более молодые – светлый тон того же цвета. Например, отложения нижнего отдела меловой системы закрашиваются зеленым цветом, а верхнего отдела меловой системы – более светлым тоном того же зеленого цвета. Интенсивность раскраски древних подразделений подбирают так, чтобы на карте легко читалась топографическая основа.

Геологические границы на картах изображаются различными знаками. Установленные геологические границы даются сплошными тонкими черными линиями, предполагаемые – пунктиром (прерывистыми линиями), границы между различными по составу, но одновозрастными породами (фациальные) – точечными (пунктирными) линиями.

Рис. 10

Рис. 11

На стратиграфической колонке в возрастной последовательности снизу вверх от древних к молодым условной штриховкой нанесены дочетвертичные осадочные, вулканические и метаморфические породы, развитые на территории, изображенной на карте (рис.11). Интрузивные породы на колонке не изображаются. Породы на колонке расчленяются в соответствии с выделяемыми на карте стратиграфическими подразделениями. Слева от колонки указываются возраст пород (система, отдел, ярус) и индекс; справа – мощность (в метрах), характеристики пород. В этой же графе указываются все более мелкие стратиграфические подразделения, имеющиеся на карте (серии, свиты и т. д.), и встреченные в слоях окаменелости. Масштабы для построения колонок в зависимости от мощности пород могут быть различными. Общая высота не должна превышать 40-50 см, ширина граф 1-4 см. При колебаниях мощности в колонке изображается максимальное ее значение и цифрами указываются крайние пределы. Согласные границы на колонке изображаются прямыми линиями, параллельные несогласия – волнистыми, угловые несогласия – зубчатыми.

Геологические разрезы представляют собой изображение залегания пород на мысленно проведенной плоскости вертикального сечения земной коры от ее поверхности на ту или иную глубину.

Горизонтальный масштаб разрезов должен соответствовать масштабу карты. Увеличение вертикального масштаба допустимо только для районов с пологим или горизонтальным залеганием пород. Искажать вертикальный масштаб следует до значений, при которых мощность слоя, имеющего минимальное значение на разрезе, будет иметь ширину не менее 1 мм. на каждом разрезе должны быть показаны: гипсометрический профиль местности, линия уровня моря, шкала вертикального масштаба с делениями через 1 см (на обоих концах разреза) и буквенные обозначения, соответствующие указанным на карте. Буровые скважины показываются на разрезах черными сплошными линиями, если они попадают на линию разреза или располагаются вблизи нее, либо штриховыми линиями при проектировании их на плоскость разреза. Забой скважины ограничивается короткой горизонтальной линией в виде подсечки.

Разрезы составляются, раскрашиваются и индексируются в полном соответствии с геологической картой. Для каждого листа геологической карты обычно дается 1 – 3 разреза. Все геологические границы на разрезах (согласные, несогласные и др.) указываются одним знаком в виде сплошных черных тонких линий. Глубина разреза обусловливается теми данными, которыми располагает составитель. Слева на чертеже разреза располагают З, СЗ, ЮЗ и Ю, а справа – В, СВ, ЮВ и С.

Следует обратить внимание на зарамочное оформление средне-, крупномасштабных и детальных геологических карт. Обычно геологическая карта, стратиграфическая колонка и геологические разрезы монтируются на одном листе. Геологическая карта помещается на середине листа так, чтобы северная рамка карты находилась в верхней его части. Над северной рамкой карты помещается заголовок, в котором указывают название карты, район и числовой масштаб. Год составления карты располагают над северной рамкой слева. Автор – составитель карты – указывается слева под рамкой карты. В середине под рамкой карты указывается числовой и линейный горизонтальный масштабы и сечение горизонталей (смотри рис. 10) . Справа от восточной рамки карты помещаются условные обозначения, а слева от западной рамки – стратиграфическая колонка. Геологические разрезы помещают внизу под южной рамкой карты. Условные обозначения составляются в следующем порядке. Вначале указываются в стратиграфической последовательности (от молодых к более древним) осадочные, вулканогенные и метаморфические породы; далее в той же возрастной последовательности размещаются условные знаки для интрузивных и жильных образований; ниже следуют все прочие условные обозначения (геологические границы, элементы залегания слоев и пр.).

Рассмотрим пример построения геологической карты с горизонтальным залеганием пород. В расположении геолога для изучения участка имеется топографическая карта масштаба 1:25 000 с сечениями рельефа горизонталей через 10 м (смотри рис. 10). В наиболее высокой точке участка, для которого составлялась карта, пробурена скважина, вскрывшая следующий разрез горных пород:

Слой 1. Четвертичные породы – суглинки, супесь. На глубине от нуля

до 2 м.

Слой 2. Верхний неоген – рыхлые галечники с прослоями крупнозернистых

Песков. На глубине (интервал керна) от 2 до 37 м.

Слой 3. Нижний неоген – слоистые светлые кварцевые пески. На глубине

(интервал керна) от 37 до 52 м.

Слой 4. Верхний палеоген – бурые тонкослоистые глины. На глубине

(интервал керна) от 52 до 67 м.

Слой 5. Средний палеоген – серые слоистые песчанистые мергели; под

мергелями залегают крупнозернистые пески с обломками темно-

серых известняков. На глубине (интервал керна) от 67 до 87 м.

Слой 6. Верхний мел – темно-серые пористые грубослоистые известняки.

На глубине (интервал керна) от 87 до 115 м.

Находим абсолютные отметки каждого слоя из стратиграфических подразделений. Для этого из абсолютной высоты устья скважины, равной в нашем примере 132 м, вычтем значение глубины до подошвы стратиграфических подразделений, установленных по керну скважины. Абсолютная отметка подошвы верхнего неогена составит: 132 – 37 = 95 м, для подошвы нижнего неогена: 132 – 52 = 80 м, для подошвы верхнего палеогена: 132 – 67 = 65 м, для подошвы среднего палеогена:132 – 87 = 45 м. Кроме перечисленных пород, на участке развиты аллювиальные отложения мощностью до 10 м, указанные на геологической карте.

Вычислив абсолютные отметки подошвы каждого из стратиграфических подразделений, нанесем границы на топографическую карту, воспользовавшись для определения положения границ высотными отметками проведенных на карте горизонталей. Границы слоев пород будут совпадать с соответствующими по высоте горизонталями. Промежуточные горизонтали следует наносить путем интерполяции. Границы между стратиграфическими подразделениями на карте согласные; исключение составляет граница несогласного налегания отложений среднего палеогена на верхнемеловые известняки. Все границы проводим сплошными тонкими черными линиями. Нанесем на карту штриховые условные обозначения, расставив индексы, и геологическая карта готова.

Прежде чем строить разрез, выберем его направление на геологической карте. При горизонтальном залегании пород разрез обычно направляют через самую высокую и низкую точки рельефа, так как при такой ориентировке на нем будут изображены все подразделения стратиграфического разреза, обнаженные на поверхности. Далее выбирают вертикальный масштаб. При этом придерживаются следующего правила: самый маломощный слой, изображенный на разрезе, должен иметь толщину не менее 1 мм в выбранном масштабе. В нашем примере вертикальный масштаб 1 : 5000, то есть в 1 см- 50 м. Построение разреза начинают с вычерчивания профиля рельефа. Для этого на листе бумаги проводят несколько горизонтальных параллельных линий, расстояние между которыми должно быть равно сечению рельефа горизонталями, взятому в масштабе карты. В нашем примере горизонтали секут рельеф через 10 м, что в масштабе 1 : 5000 составит 2 мм. Линейки ограничиваются вертикальными линиями, располагающимися на расстоянии, соответствующем длине разреза. У вертикальных линеек (с обеих сторон разреза) цифрами указываются высоты, соответствующие высотам горинталей на топографической карте, пересекаемых линий разреза. Далее измеряют на карте расстояния по линии разреза до пересечения с горизонталями и переносят эти расстояния на линейки, имеющие те же высотные отметки, Полученные точки соединяют плавной кривой, которая и будет представлять собой профиль рельефа.

Вычертив кривую рельефа поверхности Земли по линии разреза, переносят на нее все точки пересечения линии разреза с геологическими границами, пользуясь для этой цели либо циркулем-измерителем, либо отдельной узкой полоской бумаги (лучше миллиметровой). Найдя точки выхода геологических границ на поверхности рельефа, проводим горизонтальные линии между стратиграфическими комплексами, помня при этом, что все геологические границы на разрезах проводятся одинаково тонкими сплошными линиями. На концах разреза ставятся буквы А и Б, а на самом разрезе – индексы и наносится условная штриховка для пород.

Задание:

1.Ответьте на следующие вопросы:

1.1 Какой из признаков принимается для проведения границ на геологической карте?

1.2 Какие из признаков отражаются на геологической карте и каким образом?

1.3 Какие из признаков отражаются на геологическом разрезе и каким образом?

2. Построить геологический разрез (по линии, проходящей по диагонали геологической карты).

Лабораторная работа №8

Элементы залегания

Все формы тектонических нарушений первоначального залегания горных пород делятся на три типа: наклонное, складчатое, или так называемое пликативное, характерное изгибами слоев без разрыва их сплошности, и разрывное, дизъюктивное, в котором слои или массивы пород в результате образования в них разрывов теряют свою сплошность.

Простейшим видом тектонических нарушений является наклонное залегание слоев, частным случаем которого может быть моноклинальное залегание. Моноклинально залегающими называются слои в пределах некоторого участка, наклоненные строго в одну сторону и имеющие постоянный угол падения.

Для точной характеристики геологической структуры необходимо иметь представление о залегании слоев, то есть положении их в пространстве относительно стран света и горизонтальной поверхности Земли. С этой целью введено понятие об элементах залегания слоя (или любой наклонной плоскости), которыми являются простирание, падение и угол падения.

Простирание – это протяженность слоя на горизонтальной поверхности Земли. Простирание слоя определяется ориентировкой его линии простирания, то есть азимутом простирания слоя.

Линия простирания слоя – любая горизонтальная линия, лежащая в плоскости наслоения, то есть линия пересечения подошвы или кровли слоя с горизонтальной плоскостью. Таких линий в плоскости слоя можно провести несколько; отличаются они абсолютными высотными отметками (рис.12, I, линии аб, а₁б₁, а₂б₂).

В тех случаях, когда слой плоский, линия простирания представляет собой прямую линию. Если слой изгибается по простиранию, то соответственно будет изгибаться и линия простирания. В этом случае простирание в каждой точке будет разным, оно может быть измерено по касательной, проведенной в точке радиуса перегиба ее.

Азимут линии простирания – это горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления географического меридиана по ходу часовой стрелки до линии простирания. Азимут простирания может меняться от 0 до 360⁰. Так как линия простирания, как и любая линия, имеет два взаимно противоположных направления, то и азимут простирания может быть выражен двумя значениями, отличающимися на 180⁰ (рис.12 II, α₁ и α₂).

Падение слоя – определяется двумя показателями: направлением падения и углом падения. Направление падения слоя (или любой плоскости) характеризуется ориентировкой его наклона по отношению к странам света и определяется азимутом линии падения.

Линия падения слоя - (рис.12 I, линия вг) – это линия наибольшего наклона подошвы или кровли слоя (линия наибольшего ската), перпендикулярная к линии простирания, лежащая на плоскости наслоения и направленная в сторону ее наклона. Из определений следует, что в плоскости выдержанно падающего слоя можно провести произвольное число линий простирания и падения, но все линии простирания будут параллельны между собой; параллельны между собой и все линии падения.

I

Рис.12

Другая линия, лежащая в плоскости наслоения и перпендикулярная к линии простирания, но направленная вверх, в сторону, обратную линии падения, - линия восстания слоя (рис. 12, I, линия вд).

Азимут линии падения (или просто азимут падения) – это правый векторный горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления географического меридиана до проекции линии падения на горизонтальную плоскость (рис.12, II, угол β). Азимут падения может меняться в зависимости от положения слоя в пределах от 0 до 360⁰ и иметь в отличие от простирания только одно значение.

Так как линии простирания и падения взаимно перпендикулярны, то азимуты их отличаются на 90⁰. Следовательно, определив азимут падения, можно вычислить азимут простирания, вычитая или прибавляя 90⁰ к значению азимута падения. Нельзя проделать обратную операцию – из простирания получить азимут падения. Если для простирания безразлично, по какому концу линии мы будем его ориентировать, то есть разница в азимуте на 180⁰ не изменяет положение в пространстве линии простирания, то для направления падения это не безразлично. Ошибиться на 180⁰ здесь недопустимо, так как это будет направление, обратное падению слоя.

Для полной характеристики залегания слоя необходимо определить также угол наклона по отношению к горизонтальной поверхности, то есть угол падения.

Угол падения – это двугранный угол между плоскостью наслоения и горизонтальной плоскостью или вертикальный угол (рис.12, I, угол α) между линией падения (вг) и ее проекцией (ве) на горизонтальную плоскость. Угол падения может изменяться в пределах от 0 до 90⁰. При опрокинутом залегании слоев угол падения все равно составляется линией падения и ее проекцией на горизонтальную плоскость и не может превышать 90⁰.

Горный компас.

При геологической съемке элементы залегания слоя замеряются горным компасом (рис. 13). Горный компас состоит из магнитной стрелки 5 и

Рис.13 Горный компас: 1 – пластинка; 2 – лимб; 3 – клинометр; 4 – винт, закрепляющий клинометр; 5 – стрелка; 6 – стекло, укрепленное кольцевой пружиной; 7 – арретир; 8- полулимб.

большого лимба (круга) 2, необходимых для замеров азимутов, а также из клинометра 3 и полулимба 8 для замеров угла падения слоя. Горный компас монтируется на прямоугольной пластинке 1, имеющей длину 9-11 см и ширину 7-8 см. В середине пластинки прикреплен лимб, разделенный на 360⁰. Градуировка лимба произведена против часовой стрелки. Лимб устанавливается таким образом, чтобы линия, соединяющая север – юг, была параллельна длинной стороне пластинки компаса. В центре лимба в пластинку ввертывается игла, на которую насажена магнитная стрелка. В стрелку в медной оправе вделана втулка из твердого минерала (агата или рубина). Втулка сообщает стрелке свободное вращение на игле. Хорошо намагниченная и правильно отрегулированная стрелка быстро успокаивается и принимает горизонтальное неподвижное положение, обращаясь северным концом к северному магнитному полюсу. Северный конец стрелки покрыт черной или синей краской. Под стрелкой на иглу надевается просторное кольцо, укрепленное на конце рычага (арретира) 7, которым можно поднимать магнитную стрелку с иглы и закреплять ее в «нерабочем» положении, прижимая к стеклу компаса для того, чтобы конец иглы не изнашивался.

Шкала полулимба градуируется на пластинке компаса и представляет собой половину окружности, на которой нанесены деления от 0 до 90⁰ в обе стороны, то есть соответственно возможному изменению углов падения слоя. Начало счета делений (нуль0 расположено против середины длинной стороны пластинки компаса, а концы (90⁰) – против С и Ю большого лимба. Для отсчетов углов падения служит клинометр (отвес), надетый на иглу ниже кольца, поддерживающего стрелку компаса. В нижней, расширенной части отвеса прорезано окошечко, внизу которого выступает короткий заостренный зубец, расположенный точно по оси отвеса. При вертикальном положении компаса и совмещении его длинной стороны с горизонтом зубец отвеса укажет 0⁰; при вертикальном направлении длинной стороны компаса – 90⁰. Точность замера угла падения компасом, снабженным клинометром, колеблется от 1 до 3⁰. Закрепление отвеса производится рычажком 4. Коробка лимба покрывается стеклом, укрепленным кольцевой пружиной 6.

Градуировка большого лимба против часовой стрелки и соответственная перестановка стран света сделаны из соображения ускорения и упрощения производства замеров азимутов. Любое заданное направление обычным компасом определяется при совмещении севера лимба с северным концом магнитной стрелки. Горный же компас дает возможность непосредственно определить направление линии, с которой при измерениях совмещается длинная сторона компаса. Таким образом, здесь с линией С-Ю компаса совмещается не меридиан, а любая другая линия, азимут которой требуется определить. Допустим, что направление линии, которую мы должны определить, СЗ 300⁰. Работая обыкновенным компасом, совмещаем С лимба с северным концом стрелки (рис.14, I). Визируя на заданный предмет, видим, что определяемая линия проходит через деление СЗ 300⁰.

Когда же при замерах азимута этой линии совместили с ней длинную сторону компаса (деления нанесены на лимбе по ходу часовой стрелки), северный конец стрелки покажет отчет СВ 60⁰ (рис. 14, II), что не соответствует действительному азимуту. Истинное направление линии в этом случае надо вычислять. Приложим к линии того же направления длинную сторону горного компаса, лимб которого градуирован против часовой стрелки (рис. 14, III). Северный конец стрелки непосредственно покажет отсчет СЗ 300⁰, что точно соответствует заданному условию.

Из этого примера следует основное правило пользования горным компасом: при производстве замера азимута заданного направления совмещают длинную сторону пластинки компаса (то есть его линию С – Ю) с направлением измеряемой линии и берут на лимбе отсчет по северному концу магнитной стрелки компаса.

Задание.

Произвести замеры элементов залегания слоя горным компасом.

Для замера элементов залегания слоя горным компасом необходимо, прежде всего, выбрать наиболее ровную площадку, совпадающую со слоистостью. Определить элементы залегания можно двумя способами.

Рис.14

Первый способ применяют обычно при замерах элементов залегания крутопадающего слоя. Вначале определяют положение линии падения и значение угла падения. Для этого на выбранной расчищенной плоскости слоя устанавливают горный компас вертикально, длинной стороной его на ребро, отвесом вниз. Вертикальное положение определяется по свободному качанию отвеса. Магнитная стрелка должна быть при этом закреплена (рис.15, I). Удерживая компас в таком положении, вращают его около точки А по поверхности слоя. Наблюдая при вращении за показанием отвеса, замечают на полулимбе по клинометру наибольшее значение угла. Это и будет истинный угол падения слоя α. В направлении длинной стороны компаса прочерчивают или мысленно проводят на 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. Вращая компас вокруг этой линии, приводят его в горизонтальное положение (рис.15, II). Необходимо при замере азимута падения держать компас так, чтобы север лимба (северная сторона компаса) был направлен в сторону падения слоя. Затем отпускают магнитную стрелку и по северному ее концу на лимбе компаса читают значение азимута падения. Поскольку азимут простирания будет отличаться от азимута падения на 90⁰, то его можно не измерять компасом, а вычислить, прибавив к величине азимута падения или отняв от нее 90⁰.

Рис.15

Например, если азимут падения СВ 30⁰, то азимут простирания будет ЮВ 120 – СЗ 300⁰. Из двух отсчетов берется тот, который находится в северной половине (СЗ 300⁰).

Второй способ замера элементов залегания рекомендуется при пологом залегании слоя. В этом случае сначала определяют не линию падения, а линию простирания слоя. Горный компас в вертикальном положении длинной стороны ставят на поверхность слоя и, поворачивая вокруг точки А, находят такое его положение, при котором отвес показывает нуль на полулимбе (рис.15, III). Необходимо следить за тем, чтобы компас оставался в строго вертикальном положении, длинная сторона его совпадала бы с плоскостью слоя. В этом случае длинная сторона компаса совпадает с линией простирания замеряемой плоскости слоя. В направлении простирания прочерчивают линию вдоль длинной стороны компаса (АВ). Для нахождения линии падения кладут компас основанием на поверхность слоя, совмещая короткую сторону его с линией простирания. Замер азимута падения производится вышеописанным способом (рис.15, II). Азимут простирания вычисляется так же, как в случае крутопадающего слоя. Азимут простирания можно измерить и непосредственно, для чего с линией простирания слоя совмещают длинную сторону компаса; при этом концы стрелки покажут отсчет двух азимутов простирания слоя (рис.15, IV). Для определения угла падения горный компас снова приводят в вертикальное положение и прикладывают длинной стороной к найденной линии падения. Значение угла падения берется по отвесу компаса.

42; аз. пр. СВ 50

При записи азимутов падения и простирания, кроме угла (в градусах), записывается и азимутальная четверть, в которой находится этот угол, в буквенном выражении (СВ, ЮВ, ЮЗ, СЗ). Запись элементов залегания следующая:

Аз. пад. СЗ 320

Нанесение элементов залегания на карту:

		Линия простирания

Условные знаки для изображения элементов залегания на геологической карте:

Горизонтальное Нормальное Опрокинутое Вертикальное

залегание

Рис.16

На геологической карте наклонно залегающие слои выглядят в виде ряда полос выходов слоев различной ширины (что зависит от мощности, угла наклона слоев и рельефа местности), в возрастной последовательности сменяющих по падению или восстанию друг друга. При нормальном наклонном залегании слои падают в сторону расположения более молодых отложений, при опрокинутом – наоборот.

Библиографический список

1. Ананьев Р.П. Инженерная геология и гидрогеология. -М.: В. Ш., 1980.

(Учебник)

2. Толстой М.П. и др. Геология и гидрогеология. -М.: Недра, 1988. (Учебник)

3. Фролов А.Ф. Инженерная геология. -М., Недра, 1990. (Учебник)

4. Кирюхин В.А. и др. Общая геология. - М.: Изд. МГУ, 1988. (Учебник)

5. Якушева А.Ф. Хайн В.Е. Славин В.И Общая геология. - М.: Изд. МГУ,

1988. (Учебник)

6. Алексеев Г.В. и др. Инженерная геология, гидрогеология, механика

грунтов. Иваново, 1992. (Уч. пособие)

7. СП II-I05-97. Инженерно - геологические изыскания для строи­тельства.

Часть I «Общие пра­вила производства работ». –М.: ПНИИС, 1998

Оглавление

Лабораторная работа №1.Методы определения минералов   Лабораторная работа №2.Макроскопическое определение породообразующих минералов   Лабораторная работа №3.Полевые методы описания магматических горных пород Лабораторная работа №4.Полевые методы определения осадочных горных пород   Лабораторная работа №5.Полевые методы определения метаморфических горных пород   Лабораторная работа №6.Строение земной коры.   Лабораторная работа №7.Геологические карты и разрезы.   Лабораторная работа №8.Элементы залегания.   Библиографический список