Общие сведения о геологической карте

Среди геологических карт принято выделять обязательные и специальные карты. К обязательным картам относятся карты: геологическая карта (ГК), карта четвертичных отложений (КЧО), карта полезных ископаемых и закономерностей их размещения (КПИ). К специальным картам – тектоническая, геоморфологическая, гидрогеологическая, геохимическая и др.

Специальные карты имеют более узкое назначение по сравнению с основной геологической картой и отражают лишь отдельные черты геологического строения района. Они составляются после проведения специальных съемок, использующих различные методы и технические средства.

Геологическая карта (основная в серии обязательных карт) – это уменьшенная в определенном масштабе картина пе­ресечения геологического строения того или иного района (небольшого участка или целого региона) с поверхностью его рельефа. Геологическую карту можно сравнить с цветной фотографией этой территории, сделанной с большой высо­ты, при условии, что нам удалось убрать («снять») с поверхности не только всю растительность и следы хозяйственной деятельности человека, но и весь покров рыхлых четвертичных отложений, скрывающих коренные горные породы. Геологические карты составляются в процесе проведения геологической съёмки разного масштаба.

Различают мелкомасштабные

(1:500 000 и мельче) геологические карты, среднемасштабные (1:200 000 и 1:100 000), крупномассштабные ( 1:50 000 и 1:25 000) и детальные (1:10 000 и крупнее). К зарамочному оформлению геологичкеской карты (рис.147) и расположению ее элементов (рис.148) предьявляют определенные требования, которые изложены в инструкциях по проведению геологических съёмок и оформлению геологических карт.[1] На рис. 149, А представлена блок-диаграмма (объемное изображение в трех­мерном пространстве) геологического строения некоторого условного paйонa с неровным волнистым рельефом поверхности, а на рис. 149,Б - геологическая карта (вид сверху) этой поверхности.

В общем случае главным и обязательным содержанием любой геологиче­ской карты являются границы геологических тел: подошвы и кровля стратигра­фических подразделений (систем, отделов, ярусов, свит или просто толщ оса­дочных горных пород вплоть до отдельных пластов), потоков и покровов эффузивов, метаморфических комплексов, интрузивных тел (штоков, даек) и др. Обязательным элементом геологических карт (в случае их наличия) являются дизьюнктивы. Все тела стратифицированных осадочных, эффузивных и метаморфических (если последние образовались за счет осадочных и эффузивных пород и возможноих стратиграфическое pасчленение) пород раскрашиваются в зависимости от их возраста в соответствии с Международной геохронологической шкалой (МГШ*), а интрузивные тела - в зависимости от их химического состава (см. приложение 3).

Примечание

В России в 2013 года принята своя «Общая стратиграфическая шкала России -2013» ( см. приложение 5 )

Кроме цвета возраст геологических тел обозначается еще и индексами_г прелставляющими собой начальные буквы латинизированных названий периодов MГШ, например. D - девонский, К - меловой. Цифры 1,2,3, стоящие возле буквенного индекса внизу справа обозначают эпохи данного периода: D₁ - pаннедевонская, К₂ - позднемеловая. К возрастным индексам интрузивных тел сле­ва добавляются греческие буквы, обозначающие группу магматических тел по химизму: -yD - граниты девонского, ξР - сиениты пермского возраста.

В процессе обучения Вы часто будете работать с не раскрашенными кар­тами, на которых, таким образом, возраст будет обозначен только индексами.

Очень важными для понимания тектонической структуры района и, прежде всего, его складчатого строения являются элементы залегания (с которыми Вы познакомились при изучении темы «Горный компас») слоистости осадочных толщ и любых плоскостных и линейных элементов текстуры эффузивных и ин­трузивных тел.

Кроме перечисленного на геологических картах также могут быть показаны:

- литалогический состав осадочных толщ и петрографический состав эффузивных и интрузивных тел (мо­жет быть показан различными сочетаниями линейных, штриховых и точечных знаков см. приложение 3). При этом по воз­можности стремятся условные знаки сделать похожими на реальные текстуры и структуры горных пород. Например, галечники и конгломераты - кружочки, а пески и песчаники - точки, при этом точки песков и кружочки галечников, как рыхлых пород, располагают беспорядочно, а у сцементированных галечников и конгломератов - рядами; крупнозернистые граниты - крупные крестики, мелко-зернистые граниты - крестики в два-три раза меньше и т.п.;

- маркирующие горизонты и дайки (цветные линии), рудопроявления и месторождения полезных ископаемых (внемасштабные знаки - разноцветные кружочки и другие простые геометрические фигуры );

- места находок палеонтологических остатков (стилизованные рисунки раковины или листиков) и многое другое (приложение I, 4);

- сохранены гидросеть, горизонтали рельефа и его абсолютные отметки.

В заключение подчеркнем, что геологическая карта - венец работы геолога и одновременно отпрвной пункт для дальнейших исследований. Ее составление требует от геолога широкой эрудиции и настоящего творчества.

Геологическая карта сопровождается геологическим разрезом, стратигра­фической колонкой, геохронологическон шкалой и условными обозначениями «суть и правила построения которых рассмотрены ниже).

Анализ геологических карт

В общем случае анализ («чтение») геологической карты имеет цель установить следующее:

1. Разобраться в возрастной последовательности осадочных, эффузивных толщ и стратифицированных метаморфических комплексов - что древнее, что моложе и определить их относительный геологический возраст.

2. Разобраться во взаимоотношениях этих толщ - согласное или несоглас­ное залегание, в последнем случае указать тип несогласия - параллельное или угловое.

3. Охарактеризовать складки. Определить тип - антиклинальные, синклинальные; их количество; форму в поперечном сечении - прямые, косые, опроки­нутые; с горизонтальными или наклонными осями, их простирание и направление погружения осей относительно стран света.

4. Определить форму (тип) интрузивных теп, их размеры и положение в пространстве - относительно стран света и вертикальные или наклонные, разобраться во взаимоотношениях иx с вмещающими горными породами - соглас­ные или секущие, и какие толщивмещающих пород интрузивное тело рвет, а какие уже нет и, таким образом, установить возраст интрузий.

5. Решить дизъюнктивы, т.е. определить тип - взброс, сброс, сдвиг, какой (no странам света) блок поднят, какой опушен или сдвинут; определить амплитуду дизьюнктива и его возраст (принцип определения возраста тот же, что и для интрузивных тел).

В конечном итоге, в результате анализа геологической карты должна быть установлена временная последовательность всех геологических событии - нако­пления осадочных толщ, перерывов и несогласий в осадконакоплении, форми­рования складок, внедрения интрузий и т.д., т е восстановлена история геологического развития района.

При анализе геологических карт нужно пользоваться следующими основ­ными правилами:

• При горизонтальном залегании стратифицированных толщ их границы на геологических картах параллелельны горизонталям рельефа. В нашем простей­шем случае отсутствия на исходных картах горизонталей такие толщи узнаются по залеганию в виде пятен с одинаковыми абсолютными отметками подошв Как правило, это самые молодые толщи, перекрывающие сверху все остальные более древние породы ( толщи «Нижняя» и «Верхняя» на рис.149).

• При складчатом залегании стратифицированных толщ (в пределах одно­го складчатого комплекса) выходы этих толщ на карте выглядят в виде серии параллельных полос, прямолинейных в случае складок с горизонтальными осями и изогнутых, если оси складок наклонные Количество полос одной и той же толщи зависит от количества складок - если толща обнажается только в осевых частях складок количество ее полос будет равно количеству складок, если на крыльях - количество полос будет на одну больше, чем складок. Ширина полос одной и той же толщи может меняться, увеличиваясь при уменьшении угла падения пластов и уменьшаясь при увеличении этого угла

• Относительный геологический возраст толщ, какая из двух смежных толщ является более молодой, перекрывающей, а какая - более древней, под­стилающей в единой складчатой структуре, определяется по одному из наиболее важных правил геологического анализа: более древние толщи обнажаютсявядрах (центральных, осевых, замковых частях) антиклинальных складок, самые молодые - в центральных замковых частях (мульдах) синклиналей. Иными сло­вами, двигаясь or осевой зоны антиклинали к осевой зоне синклинали, мы пере­секаем все более молодые толщи и наоборот.

• При согласном залегании толщ и залегании их друг на друге с параллель­ным несогласием их полосы па геологической карте даже при самой сложной складчатой структуре остаются параллельными друг другу и не пересекаются. При угловом несогласии более молодая толща как пятно перекрывает сверху подстилающие породы, скрывая под собой их геологические границы.

• Относительный геологический возраст интрузивных тел и дизъюнктивов, в общем случае, всегда моложе возраста вмещающих пород, которые прорыва­ются и метаморфизуются интрузивным телом или рассекаются дизъюнктивом, и древнее возраста толщ, которые перекрывают эти интрузивные тела и дизь юнктивы.

Пользуясь этими правилами, а также помня все, что было усвоено при изу­чении тем «Складки и дизьюнкгивы» и«Горный компас» (раздел «Элементы залегания»), проанализируем в качестве примера исходную геологическую карту (рис 148, Б) по вышеуказанным пунктам.

1. При первом же взгляде на исходную блок-диаграмму и ее геологическую каргу (рис.149) видно, что основу геологического строения данного района со­ставляют толщи осадочных пород - песчаников, алевролитов, аргиллитов и из­вестняков. Полосы этих пород вытянуты в северо-западном направлении и встречаются неоднократно, что дает нам право утверждать (при условии, что мы пренебрегаем неровностями рельефа и считаем его плоским и горизонтальным), что эти толщи смяты в складки, простирающиеся (вытянутые) на северо- запад.

2. Теперь разберемся в складчатой структуре, т.е. выясним сколько здесь складок и какие из них антиклинали, а какие синклинали, а также установим возрастную последовательность осадочных толщ. По имеющимся на полосах известняков элементам залегания видно, что эти известняки смяты в антиклинальную складку. В ядре складки обнажаются (выходят на поверхность рельефа) глинистые сланцы. Следовательно, они являются самыми древним из пород, участвующих в строении этой антиклинали, а залегающие на них известняки - более молодые.

При движении от полосы известняков, обнажающихся на северо-восточном крыле складки, далее на северо-восток вкрест (поперек) простирания складки выходим на полосу аргиллитов. Известняки, судя по стоящему на них элементу залегания, погружаются («падают») под аргиллиты. Следовательно, последние моложе известняков

Eще дальше к северу-востоку располагается полоса песчаников. имеющих те же элементы залегания, что и известняки. Следовательно, песчаники так же. как и известняки, падают на северо-восток. Получается что они моложе аргиллитов и древнее расположенных еще северо-восточнее алевролитов, под которые они погружаются.

Далее (внимание!) - после пересечения полосы алевролитов мы снова попадаем в полосу песчаников, которые, как было только что показано, древнее алевролитов, Это свидетельствует (при отсутствии дизьюнктивов) о том, что мы пересекли осевую линию синклинальной складки, замковая часть которой сложена алевролитами, а крылья - более древними песчаниками. Это подтверждается и элементом залегания на северо-восточном крыле синклинали, свидетельствующем о том, что песчаники в этом месте падают уже на юго-запад под углом 30°. .

Таким образом, из сказанного выше следует, что рассмотренные толщи имеют, возрастную последовательность от древних к молодым: сланцы, известняки, аргиллиты, песчаники, алевролиты и смяты в две складки - антиклиналь и расположенную северо-восточнее синклиналь.

3. Теперь обратимся к северо-востоку исходной блок-диаграммы и ее геологическойкарты. Здесь на поверхности обнажаются конгломераты и глины. Они как нашлепка сверху перекрывают вышерассмотренные смятые в складки толщи, т.к. граница между песчаниками и алевролитами скрывается под подошвой конгломератов. Таким образом, конгломераты явно моложе всех вышерассмотренных толщ. В свою очередь глины, судя по стоящим на них элементам залегания, полого падают на север и северо-восток. На конгломератах элементов залегания нет, но они полукольцом окружают поле глин, их подошва параллельна подошве глин, следовательно, обе толщи залегают параллельно и конгломераты падают под глины, которые, таким образом, моложе конгломератов Это хоро­шо видно на блок-диаграмме.

4. Настало время определить возраст всех осадочных толш, выбрав нужный индекс из следующего набора (составленного в беспорядке!): ранний - средний ордовик – О_1-2, пермь - Р, средний девон – D₂, поздняя юра – J₃, поздний протерозой - PR₂, средний - поздний карбон (срсдне - позднекаменноугольный) – C₂;. кембрий G, ранняя юра – J₁, поздний девон – D₃. Согласно Международной Геохронологнческой Шкале (МГШ) в этом наборе индексов относительного геологического возраста самым древним является позднепротерозойский). Это и будет возраст глинистых сланцев, обнажающихся в ядре антиклинали. Далее следовательно известняки имеют кембрийский возраст, аргиллиты - ранне средне-ордовикский, песчаники - средне девонский, а алевролиты - позднедевонский. С другой стороны, сама, молодая толща глин, обнажающаяся на северо-востоке района, имеет позднеюрский возраст, а подстилающие ее конгломераты – раннеюрский.

Таким образом, в описываемом районе все осадочные толщи образуют два комплекса - нижний, смятый в складки северо-западного простирания с возрас­том от позднего протерозоя до позднего девона и верхний слабодислоцированный, сложенный породами юрского возраста

2. Теперь разберемся во взаимоотношениях толщ. Вышеотмеченное залегание юрских конгломератов и глин в виде пятна - нашлепки, перекрывающего более древние смятые в складки толщи, а также прорывающую эти толщи дай­ку, свидетельствует об угловом несогласии между юрскими и более древними толщами.

Внутри нижнего складчатого комплекса протерозойские, кембрийские и ордовикские породы залегают между собой согласно, т.к., при заданной детальности стратиграфического расчленения всего разреза осадочных толщ в этом районе до отделов, между этими тол щами нет перерывов в осадконакоплении, а границы этих толщ на геологической карге параллельны друг другу и нигде не пересекаются и не сливаются.

А вот девонские отложения лежат на подстилающих ордовикских с параллельным несогласием. Это следует из того, что подошва девонских отложений (она же - кровля ордовикских) и подошва верхнедевонских параллельны границам более древних толщ. Следовательно, структурного (углового) несогласия между ними нет. Но из стратиграфического разреза выпадают верхнеордовикские, силурийские и нижнедевонские отложения.

Рассуждая подобным образом, приходим к выводу, что верхнеюрские глины залегают на нижнеюрских конгломератах также с параллельным несогласи­ем

3. Охарактеризуем складки. Выше при анализе возрастных взаимоотноше­ний осадочных толщ было установлено, что в нижнем комплексе имеются две складки антиклинальная и расположенная северо-восточнее синклинальная. Обе складки по соотношению ширины и длины, а также учитывая их явное продолжение за пределы теологической карты, - линейные; разная ширина выходов известняков и аргилитов на крыльям антиклинали и песчаников на крыльях синклинали, а также разница в углах падения крыльев свидетельствует о том. что по форме в поперечном сечении – (это хорошо будет видно на геологических разрезах) обе складки - наклонные (косые), причем более крутопадающими являются их юго-западные крылья: замыкания границ между толщами на северо-западных частях складок свидетельствует о том, что оси этих складок наклонные и погружаются в северо-западном направлении.

Возраст складчатости определяется тем, что в нижнем складчатом комплексе в строении складок участвуют позднедевонские алевролиты. В свою очередь, складчатый комплекс прорван диоритовой интрузией средне-поздне-каменноугольного (как будет показано ниже) возраста.Следовательно, возраст складчатости -раннекаменноугольный

Юрские толши, судя по полукруглой форме в плане и небольшим углом падения крыльев, смяты в брахисинклинальную складку, ось которой (в преде­лах карты) погружается на северо-восток. Возраст этой складчатости –послеюрский.

4. Перейдем к анализy интрузивных комплексов. На анализируемой геологической карте показаны два интрузивных тела: одно сложено диоритами, другое - диорит-порфиритами. Диоритовое тело имеет цилиндрическую форму (это хорошо видно на блок-диаграмме) с неровными, но, в общем, вертикальными ограничениями, резко пересекающим и слоистость вмещающих пород. Следовательно, это несогласное, секущее тело – шток. Выходы тела диорит-порфиритов и на геологической карте и на вертикальной стенке блок-диаграммы имеют вид полос, также резко пересекающих слоистость вмещающих осадочных толщ. Следовательно, это плитообразнос тело – дайка.

Ниже будет показано, что диоритовый шток залегает вертикально, а дайка наклонно с падением на запад.

Диориты явно моложе складчатого комплекса. На геологической карте видно, что они прорывают смятые в складки толщи с возрастом от позднего протерозоя до среднего девона. Далее внимание! - важное рассуждение - непосредственного контакта между гранитами и верхнедевонскими алевролитами нет, но поскольку алевролиты на среднедевонских песчаниках залегают согласно и входят в состав нижнего складчатого комплекса, а диориты прорывают этот комплекс в целом, они моложе и верхнедевонских алевролитов. Таким образом мы установили нижний возрастной предел диоритового интрузива.

Верхний возрастной предел диоритов определяется тем, что их обломки встречаются в гальках юрских конгломератов, следовательно они древнее юры. и тем, что они прорываются дайкой диорит-порфирита, следовательно, они древнее и последней.

Возраст дайки диорит-порфиритов определяется тем. что она рвет диориты и, следовательно, моложе их (нижний возрастной предел), и перекрывается юрскими конгломератами и, таким образом, древнее последних (верхний воз­растной предел).

Из приложенных к геологической карте возрастных индексов осталось только два: средний - поздний карбон и пермь. Следовательно, диоритовая интрузия имеет средне - позлнекамениоугольный возраст, а диорит-порфиритовая дайка – пермский.

При составлении индексов интрузивных образованийнужно (см приложе­ние.2) для диоритового штока справа от буквы возраста проставить индекс диоритов - получится δС, соответственно, дам дайки диорит-порфирит получится индекс δπР

5. Охарактеризуем дизъюнктив. рассекающий толщи нижнею складчатого комплекса и диабазову дайку.

По отношению к простиранию складок он диагональный, наличие у него цемент залегания говорит о том, что он наклонный, падающий на юго-восток, а большой угол падения - 80^е позволяет отнести этот дизъюнктив к крутопадаюшим; направление падения дизъюнктива указывает на юго-восточный висячий бок (крыло, блок), соответственно, горные породы, непосредственно примыкающие к дизъюнкт иву с севера-запада, составляют лежачий бок Ширина антиклинальной складки в юго-восточном висячем боку больше, чем в лежачем (это лучше всего видно по границе между сланцами и известняками), следова­тельно, юго-восточный висячий блок поднят по плоскости дизъюнктива. Таким образом этот дизъюнктив – взброс. Амплитуда взброса составляет 170 м (см рис. 153).

Возраст взброса определяется тем, что он рассекает дайку диабаза, следовательно, он моложе дайки, для которой мы установили пермский возраст. Таким образом, дизьонктив - послепермский (нижний возрастной предел). Верхний возрастной предел для этого дизьюнктива установить нельзя т.к. неизвестны его взаимоотношения с более молодыми юрскими толщами.