Методика построения геологических разрезов и карт

Геологические разрезы должны являться неотъемлемой частью средне- и крупномасштабных геологических карт, как рисунок, отображающий характер залегания горных пород на поверхности и на глубине. Составление геологических разрезов позволяет не только иллюстрировать строение участка земной коры, но также и изучать залегание пород и выявлять дополнительные структуры, уточнять представления о формах складчатых структур, их взаимо­отношениях, уяснять положение разрывных нарушений, которые на поверхности бывают незаметны.

Геологические разрезы обычно составляются по линиям через участки, наиболее важные для общей характеристики геологического строения.

Линия разреза должна наноситься на карту только после того, как последняя прочитана на том участке, для которого составляется разрез. При знакомстве с залеганием пород на изучаемом участке необходимо обратить внимание в первую очередь на определение типов тектонических нарушений: выделить участки горизонтального залегания, участки с моноклинальным залеганием пород, участки складчатого строения, участки распространения изверженных гор­ных пород и разрывных нарушений.

При построении геологических разрезов через складчатые формы залегания пород следует вначале определить комплексы пород, которыми слагаются структурные формы: определить наиболее древние породы и стратиграфическую последовательность всех ос­тальных пород до самых молодых отложений. Установить, какие возрастные горизонты в стратиграфическом разрезе отсутствуют, и причину их отсутствия на поверхности (размыв, перекрытие, вы­клинивание, дизъюнктивные нарушения). Нередко выявить причину отсутствия того или иного слоя или горизонта в стратиграфической последовательности бывает невозможно только по анализу участка построения разреза, в таком случае необходимо прочитать геологическую карту в смежных участках и по возможности установить причину отсутствия в разрезе этих слоев или горизонтов. Если отсутствующие на поверхности слои выходят на других сосед­них участках, то следует проследить их по простиранию и устано­вить, где и в результате чего они исчезают на карте.

При изображении разрывов на разрезах на профиль рельефа наносят точки выхода разрывов на поверхность. Затем показывают сместитель в соответствии с его направлением падения и углом падения. Если конкретных данных об ориентировке сместителя нет, то сместители обычно показываются вертикальными. При построении геологического разреза через структуры, нарушенные разрывами, последние на разрез наносятся первыми. По существу разрез делится разрывами на отдельные отрезки или блоки, в пределах которых горные породы изображаются без связи со смежными участками. В том случае, если сместитель пересекает один и тот же слой, или стратиграфический горизонт, то его изображение на разрезе на разных крыльях разрыва позволит определить амплитуду его смещения.

Если на геологической карте участка построения геологического разреза выделяются структурные этажи, т. е. комплексы слоев, отличающихся формами залегания и падением, тогда требуется опре­делить, какие породы входят в каждый структурный этаж и каковы соотношения в залегании между породами каждого комплекса. В складчатых формах необходимо определить расположение ан­тиклиналей и синклиналей, пользуясь таблицей условных возраст­ных обозначений горных пород. На карте следует проследить распо­ложение шарниров этих складок. Шарниры и осевые линии складок на геологической карте определяются по точкам максимумов пере­гибов слоев, в замковых частях периклинальных или центриклинальных окончаний складок. По ширине выходов слоев на крыльях складок и в их периклинальных и центриклинальных замыканиях необходимо определить типы складок, пересекаемых линией разреза, уточнить положение осевых поверхностей и определить направление падения слоев, относительную крутизну их наклона.

Если линия геологического разреза пересекает поверхность раз­рывного нарушения, то необходимо определить, к какому типу это нарушение по своей форме относится. Вертикальные сместители на геологических картах обычновыглядят в виде прямых линий, протягивающихся в определенном направлении независимо от пересекаемых ими форм рельефа. Крутопадающие сместители тоже на карте практически имеют след от пересечения рельефа местности в виде прямых линий. Только при очень пологом падении сместителей и несколько изрезанном, со значительными относительными превышениями точек рельефа, линии надвигов будут извилисты, и формы их целиком будут объясняться рельефом местности.

Строить геологический разрез приходится с учетом или без учета рельефа. Когда рельеф плоский без больших относительных превы­шений и линия намечаемого разреза проходит через складчатые и разрывные формы, то при построении разреза не приходится учи­тывать рельеф местности. При мелком масштабе разреза превышения точек в рельефе с амплитудой в 50 и даже 100 м не будут выражены на топографическом профиле.

Более сложно прочитать геологическую карту и построить геоло­гический разрез, если на карте рельеф местности не отображен горизонталями. На геологических картах мелкого масштаба, осо­бенно на обзорных геологических картах, рельеф отображается от­дельными высотными отметками, расположением рек и их притоков. Линии разрезов через складчатые формы обычно наносятся на картах вкрест простирания слоев, так как на разрезах, составленных по падению пород, отображаются истинные углы наклона пород и истинные мощности слоев. Геологические разрезы, составленные по линиям, отклоняющимся от направлений падения слоев, показы­вают искаженные углы падения пород и измененные мощности. При построении учебного геологического разреза необходимо учесть, что условно принимается мощность каждого в отдельности складчатого слоя неизменяющейся. Поэтому если один и тот же слой выходит на дневную поверхность в нескольких участках и слагает различные крылья складок, имея разную ширину полос выхода, то это объяс­няется только различными углами падения слоя. Расширение полосы выхода слоя на карте объясняется уменьшением угла падения, а сужение полосы выхода слоя обусловливается увеличением угла его падения. При вертикальном расположении слоя ширина полосы его выхода будет равна истинной мощности слоя. Это необходимо иметь ввиду при определении относительных углов падения слоев на разрезах через складчатые формы залегания пород.

Форма контроля знаний: проверка рисунков, схем.

Лабораторная работа № 19 (2 часа)

Тема: Построение геологических разрезов и карт (продолжение)

Цель работы: Научиться строить геологические разрезы и карты.

Необходимые материалы и приборы: геологические карты, опорный разрез, горный компас, фактический материал, миллиметровая бумага, линейка, транспортир, треугольник, цветные карандаши, ручка.

Ход работы:

Техника построения геологического разреза заключается в следующем:

1. На геологической карте по выбранному направлению наносится линия разреза необходимой длины. Длина линии должна строго отвечать длине составляемого разреза.

Линия разреза ограничивается с обеих сторон штрихами. На концах линии у ограничивающих штрихов проставляют условные значки наименования линии разреза (буквы, римские цифры).

2. Построение геологического разреза следует начать с построения топографического профиля, горизонтальный и вертикальный масштабы которого должны соответствовать масштабу карты. При складчатом залегании пород увеличение или уменьшение вертикального масштаба по сравнению с горизонтальным производить не сле­дует, так как при этом на разрезе не только формы рельефа местности, но и показанные затем складки будут искаженными. Если топографический профиль строится по карте с отдельными высотными отметками, то, учитывая относительные превышения точек рельефа, расположенных по линии разреза, и формы рельефа, выявленные по расположению рек и водоразделов, пересекаемых разрезом, следует построить схематический топографический профиль в масштабе карты.

В случае плоского равнинного рельефа местности, когда на топо­графическом профиле относительные превышения точек рельефа составляют небольшие величины и практически кривая рельефа на разрезе будет горизонтальной линией (обычно при построении разрезов по мелкомасштабной карте или при плоском рельефе), то следует за линию топографического профиля принять горизон­тальную прямую.

Построение геологического разреза следует производить на от­дельном листе бумаги, размеры которого должны быть шире длины линии разреза и значительно выше высоты разреза, или на том же листе, где размещена карта, но ниже ее.

Линия топографического профиля должна быть расположена налисте с тем расчетом, чтобы сверху было достаточно места для написания заголовка геологического разреза, а снизу — для напи­сания и построения линейного графического масштаба, условных обозначений, подписи исполнителя разреза и даты построения разреза.

Концы топографической кривой, а соответственно и разреза следует ограничить вертикальными прямыми, опущенными к основанию разреза.

На топографическом профиле должны быть проставлены обозна­чения линии разреза. На вертикальных линиях, ограничивающих топографический профиль, следует построить вертикальные мас­штабные линейки с обозначением делений относительно абсолютного гипсометрического нуля (уровня моря).

3. Построив топографический профиль или проведя горизонталь­ную линию поверхности плоского рельефа, необходимо на него нанести точки выходов границ между различными стратиграфиче­скими подразделениями, полученные от пересечения геологических границ линией разреза. Для этого, пользуясь циркулем-измерите­лем, необходимо перенести с карты напрофиль последовательно от одной из начальных точек линии разреза ширину полос выхода слоев на поверхность, или точки выхода слоев на поверхность, или точки выхода сместителей разрывных нарушений. Каждый раз ши­рину выхода пород или положение других точек необходимо замерять циркулем все время от одной начальной точки разреза, а не от преды­дущей точки выхода. Этим достигается большая точность построения разреза.

Нанесение на линию профиля точек выхода слоев и сместителей нарушений можно производить и другим способом, нанося сначала расстояния между точками с линии разреза на карте на узкую по­лоску бумаги, а затем перенося эти отметки на кривую топографи­ческого профиля. Можно также все необходимые точки с линии раз­реза карты перенести на край листа бумаги, накотором построен топографический профиль, путем прикладывания его вдоль линии разреза, а затем эти точки с края листа бумаги проектировать на линию топографического профиля. При этом необходимо иметь в виду, чтобы крайние точки линии разреза карты и крайние точки топогра­фического профиля совпадали между собой.

Между точками выхода слоев на графике полезно проставлять для лучшей ориентировки возрастные индексы пород, особенно в тех случаях, когда по линии разреза выходит большое количество слоев и с различным падением.

4. В качестве вспомогательных данных для построенияразреза также полезно нанести на топографическую кривую точки выхода осевых поверхностей складок, отмечая осевуюповерхность антикли­нальной складки скобкой уголком вверх,а синклинальной складки — скобкой уголком вниз. Построениеразреза, т. е. нанесение границ слоев и линий разрывных структур, следует начинать с тех участ­ков, где лучше всего выявляютсяформы складок и где имеются на карте данные о падении слоев. Пользуясь элементами залеганияпород на геологическомразрезе, показывают соответствующиенаклоны границ слоев,но так, чтобы мощность каждогов отдельности слоя не менялась вразличных участках paзреза.

На тех участках разреза, на которых нетданных об углах паде­ния слоев, следует наклон их показывать,исходя из мощности слоев, выявленной на участках разреза,с конкретными данными об углах падения слоев. Падение слоев в складках на участках, где отсутствуют элементы залегания, подбирается по ширине выхода слоя и истинной мощности его, определенной по разрезу на участке с данными о падении.

Определив мощность слоя и зная ширину выхода слоя, довольно просто и точно можно определить угол падения слоя. Для этого из точки кровли слоя книзу на разрезе необходимо провести радиусом истинной мощности слоя полуокружность, а из точки подошвы этого же слоя — касательную к полу­окружности. Затем из точки выхода кровли проводят парал­лельную линию к подошве слоя и получают таким образом изображение слоя в разрезе соответствующей мощности и истин­ного падения.

Линии разрывных нарушений (сместители) на геологи­ческом разрезе следует наносить первыми, до показа залегания слоев, более толстой линией, чем границы слоев. Можно пока­зать их линиями красного цвета. Обычно сместители разрыв­ных нарушений показываются на разрезах крутонаклонными или вертикальными, если для иного их изображения нет дру­гих конкретных данных.

Складчатые формы с эродированными частями, особенно расположенными по обе стороны от разрывных нарушений, необходимо реставрировать на разрезе, показав пунктиром воз­душные части структур.

5. Строя геологический разрез, необходимо тщательно анали­зировать геологическую карту, точно переносить выходы границ на кривую рельефа и показывать их тонкими четкими пря­мыми линиями, в замковых частях делая плавные их перегибы. Иногда линия геологического разреза пересекает широкое поле выхода одного слоя, смятого в несколько складок, и не пересекает выходящие по соседству в ядрах этих складок более древние или более молодые породы. Построение таких складок на разрезе необходимо делать, показывая изгибы в подошве слоя, определяя положение осевых поверхностей, по изгибам слоев в ядрах мелких, соседних с линией разреза, складках, правильно отображая выдержанную мощность слоя. Если на геологической карте по линии разреза наблю­дается несогласное залегание молодых породах верхнего струк­турного этажа на относительно более древних породах нижнего структурного этажа, а по линии разреза не выходят на по­верхность породы нижнего структурного этажа, то, показав залегание молодых пород, необходимо отразить на разрезе и расположение слоев нижнего структурного этажа. Расположе­ние границ слоев нижнего структурного этажа выявляется пу­тем как бы «просвечивания» перекрывающего комплекса пород и предположительного проведения границ на участке между точками выхода.

Мощность несогласно горизонтально залегающих слоев показывается на геологическом разрезе в масштабе карты, если разрез строится по карте с горизонталями или с высотными отметками. Мелкомасштабная геологическая карта, на которой иногда не бывает даже указаний на относительные превышения точек рельефа местности, не позволяет определять точно мощность гори­зонтально залегающих пород. На схематическом разрезе, состав­ляемом по такой карте, мощность слоев можно показывать про­извольно, исходя из анализа форм рельефа и границ выходов слоев, но так, чтобы выделялись все слои, прослеживаемые на карте по линии разреза.

6. Оформление геологического разреза производится так же, как это указано при составлении разрезов через районы горизонталь­ного и пологонаклонного (моноклинального) залегания.

На листе бумаги выше разреза делается надпись названия раз­реза с указанием, по какой карте и линии он составлен, там же указывается численный масштаб разреза (только горизонтальный, так как вертикальный должен быть равен горизонтальному).

Ниже разреза размещаются графический линейный масштаб и таблица условных обозначений, состоящая только из тех знаков карты, которые применялись при составлении разреза.

Условные возрастные знаки должны располагаться в строгой воз­растной последовательности, начиная со знаков наиболее моло­дых горных пород; все буквенные и цифровые индексы должны быть пояснены: например, если у знака ставится индекс C₁, следует пояснить этот индекс словами: «нижний отдел каменноуголь­ной системы».

Условные знаки на геологическом разрезе для каждого страти­графического подразделения должны быть те же, что и на геоло­гической карте. Если на карте слои имеют штриховые обозначения и возрастные индексы, то и на разрезе должны быть штриховые обо­значения и возрастные индексы.

При составлении геологического разреза в учебных целях по­лезно делать выкопировку с геологической карты в виде узкой полосы карты (шириной в 3—4 см с нанесенной на нее линией раз­реза). Выкопировку следует располагать на том же листе бумаги, где помещается разрез, но выше или ниже разреза. На выкопировке с карты, кроме штриховых знаков, можно сделать соответствующую геохронологической шкале раскраску слоев цветными карандашами или красками. Тогда цветные обозначения необходимо ввести и в та­блицу условных знаков и сделать на разрезе. Ниже таблицы условных знаков в правом углу чертежа пишется, кто составил разрез, и про­ставляется дата его составления. Для самостоятельной работы по чтению геологической карты и составлению геологических разре­зов рекомендуется использовать карту, на которой не­обходимо предварительно раскрасить все геологические образова­ния (слои) цветными карандашами или красками согласно общепри­нятой геохронологической (стратиграфической) шкале.

Форма контроля знаний: проверка разрезов и карт.

Дата добавления: 2014-11-16