Структурная геология и геокартирование

При геологических съемках 1:25 000 и мельче необходимо иметь аэрофотоматериалы.

Все геологические карты имеют единую номенклатуру, согласно международной разграфке. За основу принят лист масштаба 1:1000000. Вся территория земного шара разбита на секторы через 60. Всего 60 секторов. Они обозначены арабскими цифрами от 1 до 60 с запада на восток против часовой стрелки, начиная от 180 меридиана. На территорию России попадают 1, 2 и с 34?60 сектора.

Южные и северные границы листов определяются параллелями, проведенными через 40, начиная от экватора. Ряды обозначены заглавными буквами латинского алфавита от А до W ( в России - от К - Владивосток, Находка, Сочи, Грозный, Владикавказ до U -Северная Земля).

Примеры обозначения листа миллионного масштаба: О?40 (Пермь), N - 37 (Москва), т.е. в скобках всегда указывается наиболее крупный населенный пункт, имеющийся на листе.

Маршрутная съемка ведется по отдельным ходам - маршрутам, чаще по рекам. Полученные данные распространяются на всю полученную между маршрутными ходами площадь. Используются в основном только естественные обнажения.

Площадная съемка - площадь покрывается равномерной сетью точек наблюдения. Используются искусственные и естественные обнажения.

Маршрутно-площадная съемка - комбинация 1 и 2 вида съемок.

1. Маршруты вкрест простирания пород (метод пересечений) применяются при мелкомасштабной съемке и проводятся по редкой сети обнажений осадочных пород.

2. Маршруты по простиранию слоев применяются при более крупномасштабном картировании. При этом по простиранию прослеживают выделенные маркирующие (опорные) пласты, контакты различных пород, тектонические нарушения. При необходимости геологические границы вскрываются горными выработками. Этот метод более точный, но и более трудоемкий.

3. Метод оконтуривания обнажений. На карту наносятся все обнажения, а потом путем интерполяции проводятся все геологические границы. Метод применяется при съемке изверженных пород в условиях «пятнистой» обнаженности.

Рекогносцировочные (обзорные, установочные) маршруты проводятся в начале полевых работ. Посещаются все опорные геологические разрезы, производится знакомство со всеми видами пород района.

Увязочные маршруты проводятся в конце полевого периода с целью выделения непосредственно в поле всех спорных и недостаточно изученных вопросов.

Густота точек наблюдения зависит от сложности геологического строения района. Чем более сложное строение, тем больше должно быть точек наблюдения на 1 см2 площади карты. Точки наблюдения в пределах листа масштабов 1:200000 - 1:25 000 могут распределяться неравномерно. При съемке масштаба 1:10000 и крупнее качество точек наблюдения проверяется непосредственно в поле на участках съемки.

Они входят в комплекс геолого-съемочных работ и преследуют более узкую цель:

1. Структурная съемка;

2. Съемка древних структурных этажей;

3. Гидрогеологическая съемка;

4. Инженерно-геологическая;

5. Геоморфологическая;

6. Металлогеническая;

7. Геофизическая и др.

Выбор масштаба геологической съемки зависит от следующих факторов:

2) степени изученности геологического строения района (чем слабее изучен - тем мельче масштаб);

3) степени обнаженности и проходимости (чем сложнее рельеф, тем крупнее масштаб).

Основной геологической единицей при проведении геологических съемок является геологическая партия. Штаты партии зависят от объема работ и определяются при составлении проекта.

Съемка в высокогорных районах характеризуется хорошей обнаженностью, производится в основном методом пересечений по долинам. Опорные горизонты должны быть прослежены по простиранию, особенно при крупномасштабной съемке. Очень важно отбить контакты между слоями в отдельных обнажениях. Наибольшее внимание обращается на прирусловые части речных долин, где встречены наиболее свежие разрезы.

Съемка в равнинных районах. Это преимущественно участки платформы. Здесь рационально применение глубокого бурения и многочисленных горных выработок. Территория пересекает сеть маршрутов как по долинам рек, так и по водоразделам. Важны геоморфологические, гидрогеологические особенности и картирование четвертичных отложений.

Съемка в горно-таежных районах (Сибирь). Большие трудности в ориентировке по топографической карте из-за большой залесенности. Необходимо все время с помощью компаса вести глазомерную съемку и делать точную привязку обнажений. Трудности создаются мощными толщами элювиально-делювиальных отложений, перекрывающими коренные породы. Это вызывает необходимость применения горных и буровых работ. Большую помощь оказывают аэронаблюдения.

Съемка в полупустынных и пустынных районах большей частью довольно проста. Районы характеризуются хорошей обнаженностью. Формы рельефа здесь часто зависят от геологического строения, поэтому важны геоморфологические наблюдения.

Геологическая карта - уменьшенная в определенном масштабе вертикальная проекция на горизонтальную плоскость выходов горных пород, разделенных по возрасту составу, на ней показаны условия залегания горных пород и разрывные нарушения.

Хотя геологическая карта изображает породы, выходящие на земную поверхность, она должна давать представление о строении земной коры на большой глубине, давать информацию о том, какие породы какой последовательности и на какой глубине встретит буровая скважина, заданная в любой точке.

На одной геологической карте невозможно отобразить все особенности геологического строения района. Для этого составляются геологические карты разных типов:

1. Собственно геологическая (литолого-стратиграфическая) карта. Отображает общее геологическое строение, порядок напластования пород, их возраст и в некоторой мере - тектоническое строение района.

2. Литолого-петрографическая карта показывает расположение различных пород по их минеральному и петрографическому составу.

3. Структурно-тектоническая отображает тектоническое строение при помощи условных знаков, цветовых индексов или стратоизогипс.

Добайкальская складчатость - розовый цвет;

4. Карта четвертичных отложений. На ней изображается генезис, возраст и состав четвертичных отложений и континентальных неогеновых образований. Дочетвертичные отложения на этой карте показываются одним цветом без подразделения по возрасту и составу.

5. Фациально-палеогеографическая карта показывает фациальные особенности и условия накопления отложений на данном участке.

6. Геоморфологическая карта показывает распространение определенных типов рельефа с учетом их происхождения и возраста. Используются цветовые и буквенно-цифровые знаки.

7. Гидрогеологическая карта дает представление о закономерностях распространения подземных вод в зависимости от геологического строения. Составляется на основе упрощенной геологической карты. Горные породы объединяются в комплексы по степени водоносности, химическому составу и происхождению подземных вод возрасту, глубине залегания и т.д.

8. Инженерно-геологическая карта. На ней условными знаками показаны физико-химические свойства горных пород: пористость, проницаемость, устойчивость и т.д.

9. Геофизическая карта. На ней фиксируется распределение пород с различными физическими свойствами (магнитность, упругость, электропроводность, плотность и др.)

10. Карта полезных ископаемых. На ней отображается распределение полезных ископаемых, их характеристика и запасы.

11. Карты закономерностей размещения и прогноза полезных ископаемых строятся по отдельных видам минерального сырья на геологической или тектонической основе. На них показано распределение данного вида или комплекса полезных ископаемых и отмечены перспективные участки.

Обзорные карты - мельче 1:1 000 000, составляются на основе обобщения геологических данных более крупномасштабных съемок. На них изображаются основные черты геологического строения крупных регионов, государств, континентов, земного шара.

Мелкомасштабные: 1:1 000 000 и 1: 500 000 - дают представление о геологическом строении и закономерностях размещения всех полезных ископаемых регионов и областей. Топооснова их сильно упрощена, сохранены основные реки, крупные населенные пункты.

Среднемасштабные: 1:200 000 и 1:100 000 - передают основные черты геологического строения областей, дается прогнозная оценка территории, выделяются перспективные площади. Они сопровождаются стратиграфическими колонками, разрезами и пояснительными записками.

Крупномаштабные: 1:50 000 и 1:25 000 -служат для перспективной оценки площадей на конкретные виды полезных ископаемых, подробно изображают геологическое строение районов. Они составляются на точных топоосновах, сопровождаются стратиграфической колонкой и разрезами. К ним прилагается объяснительная записка для смежных листов со сходными чертами строения.

Детальные: 1:10 000, 1:5 000, 1:2 000 и 1:1000 составляются для площади, на которой обнаружены полезные ископаемые или возводятся гидротехнические, промышленные и гражданские сооружения на стадиях поисково-оценочных и разведочных работ

Условные знаки и индексы (легенда) применяются для обозначения на геологической карте состава и возраста горных пород, их происхождения, условий залегания. Существуют цветовые, штриховые знаки, буквенные и цифровые обозначения. Знаки делятся на масштабные и внемасштабные.

Цветовые обозначения применяются для обозначения осадочных, вулканогенных и метаморфических пород. При изображении интрузивных пород цвет применяется для указания их состава.

Историю геологического развития какого-либо участка можно понять по соотношению слоев между собой. Границы между слоями могут быть параллельные и непараллельные.

Параллельность границ может наблюдаться в случае:

1) первичного (ненарушенного) согласного залегания, когда слои лежат горизонтально, стратиграфическая последовательность наслоения не нарушена;

2) нарушенного согласного залегания, когда слои лежат наклонно или смяты в складки, но стратиграфическая последовательность сохранена.

Первичная непараллельность слоев при согласном залегании возникает при первично-наклонном залегании, обусловленном особенностями накопления осадка, например, при косой слоистости или на склонах рифовых массивов и др.

Несогласное залегание формируется в случае перерыва в осадконакоплении. Любое несогласие является стратиграфическим, т.к. представляет собой перерыв в нормальной стратиграфической колонке. Подобный перерыв обусловлен размывом ранее отложенного осадка. Размыв связан с тектоническими движениями и перемещениями береговой линии водного бассейна (трансгрессии и регрессии моря).

По величине угла несогласия выделяются параллельное, угловое и географическое несогласие.

Параллельное несогласие выражается стратиграфическим перерывом между сериями слоев, залегающими выше и ниже поверхности несогласия параллельно друг другу. Поверхность несогласия отчетливо выражена в результате денудации нижнего слоя. Часть на нем отлагается базальный конгломерат. Такое несогласие называют денудационным или эрозионным (явным).

Если поверхность несогласия слабо выражена, то его называют скрытым несогласием.

Угловое несогласие выражается перерывом между двумя комплексами слоев, имеющими различный угол наклона. Его еще называют структурным несогласием. При его образовании нижняя серия слоев в результате тектонических движений преобразуется в складки или в наклонные слои. Затем происходит перерыв в осадконакоплении, денудация нижней серии и накопление осадков на их размытой поверхности. Контакт между сериями обычно выражен резко.

Географическое несогласие - угловое несогласие с углом менее 10.

Структурный ярус - комплекс пород, характеризующийся отсутствием крупных перерывов в осадконакоплении, единым характером форм залегания и тектоники и специфическими формациями

Структурный этаж - структурно-тектонический комплекс ? крупный элемент земной коры, который охватывает несколько циклов осадконакопления. В него входят несколько структурных ярусов, охваченных общими тектоническими движениями.

Крупный структурный ярус или этаж формируется в результате проявления складкообразования, при которых первоначально горизонтальные слои сминаются в складки, образуются разрывные нарушения, происходит активная интрузивная и эффузивная деятельности. После денудации смятой в складки (дислоцированной) серии пород и погружения ее ниже уровня моря, начинается образование второго этажа с горизонтальным положением слоев. Эти слои в последствии тоже могут быть смяты в складки. Процесс складкообразования верхнего структурного этажа отражается и на породах нижнего этажа в виде разломов, интрузий, сопровождающих складкообразование. В общем случае структурные этажи (ярусы) связываются с докембрийским - каледонским, герцинским, киммерийским и альпийским циклами складчатости. Ярусы разделяются резким угловым несогласием, однако внутри каждого структурного яруса могут быть перерывы в отложении осадков и менее выраженные угловые несогласия.

По площади распространения выделяют региональные и местные несогласия.

Региональное несогласие проявляется на огромных территориях и вызывается общим для больших площадей вертикальными положительными движениями земной коры. Примеры региональных несогласий: на Восточно-Европейской платформе между J и К2; на Урале - между PZ1 и PZ2 ; МZ и Q; в Средней Азии - между MZ и Q. Местное несогласие проявляется на незначительных площадях.

По уловиям осадконакопления несогласия делятся на истинные и внутриформационные.

Истинные несогласия возникают вследствие вертикальных движений земной коры.

Внутриформационные - в результате размыва, происходящего одновременно с накоплением осадка. Основную роль в их образовании играют донные морские течения.

Виды поверхностей несогласия по степени расчленения рельефа древней серии: 1) сглаженная; 2) неровная; 3) очень неровная. Пример: поверхность артинских рифовых известняков (Р1) к моменту отложения ангидритов кунгурского яруса имела амплитуды колебания высот до 700 м.

Облекание - плащеобразное перекрытие поверхности размыва древних пород. Выступы и понижения поверхности несогласия отражаются в строении несогласно залегающей серии пород.

Прилегание. При резких очертаниях рельефа поверхности несогласия происходит постепенное заполнение пониженных участков. Прилегание может быть параллельное и несогласное. Прилегание широко развито среди прибрежных морских отложений и среди аллювиальных отложений.

Поверхность несогласия обладает рядом признаков, по которым ее можно отличить от обычных границ между слоями:

1) В строении поверхности несогласия наблюдаются многочисленные неровности в виде вымоин и выступов;

2) угловое несогласие между сериями различного возраста;

3) резкий возрастной разрыв между фауной в сериях пород. Это критерий особенно важен для платформенных областей, где угловые несогласия крайне редки, а литологический состав может быть очень близким.

4) резкое различие в степени метаморфизма двух соприкасающихся свит и в насыщености жильными образованиями;

5) присутствие базальных конгломератов, залегающих в основании верхней серии. Эти конгломераты плохо сортированы и содержат гальку нижележащих отложений;

6) резкий переход от морских отложений к континентальным и наоборот;

7) следы физического и химического выветривания на поверхности несогласий.

Изучение несогласий важно для восстановления истории тектонических движений Они фиксируют критические, переломные моменты в направлении вертикальных тектонических движений земной коры.

Горизонтальным залеганием горных пород (слоев) называют такое залегание, когда поверхности напластования слоев характеризуются горизонтальным или близким к нему расположением (угол падения слоев не более 10).

Идеально горизонтальных поверхностей напластования в природе не существует. Горизонтальное залегание можно выделить лишь на относительно небольших территориях. Уже в процессе осадконакопления слои приобретают некоторый наклон, увеличивающийся в результате колебательных движений земной коры. Наклон таких слабонаклонных поверхностей напластования составляет 1 - 20. Такой угол наклона не устанавливается замером горным компасом. Подобный наклон может быть обнаружен лишь при картировании региональных площадей.

Образования первичных углов наклона поверхностей напластования может быть вызвано:

1) Неравномерными вертикальными движениями в процессе осадконакопления;

2) в результате неодинаковой скорости накопления осадка на различных участках;

3) неравномерным уплотнением осадков при диагенезе;

4) неровностями поверхностей напластования.

Горизонтальное залегание характерно для молодых (Q) отложений, а также для более древних пород, образовавшихся в платформенных условиях (на Восточно-Европейской, Сибирской, Западно-Сибирской платформах и др.).

При горизонтальном залегании каждый нижележащий слой является более древним, чем нижележащий. Исключение составляют четвертичные аллювиальные накопления эрозионно-аккумулятивных террас. Более древние эрозионно-аккумулятивные террасы приподняты над молодыми террасами, гипсометрически (в рельефе) выше располагаются более древние отложения.

При горизонтальном залегании пород и нерасчлененном рельефе на поверхность земли будет выходить только один пласт, занимающий самое верхнее положение в комплексе горизонтально залегающих пород. На карте будет изображено сплошное поле, закрашенное одним цветом, соответствующим верхнему пласту.

Если рельеф расчлененный, то при размыве рекой обнажатся породы нижних пластов. Их выходы будут приурочены к наиболее низким отметкам рельефа.

Для выяснения стратиграфического положения пластов относительно друг друга по карте составляют геологический разрез. Линию разреза выбирают так, чтобы она пересекла возможно большее количество различных пластов, изображенных на карте. Такая линия при горизонтальном залегании проходит через самые низкие и самые высокие отметки рельефа. В этом случае обнажается почти весь стратиграфический разрез.

На геологической карте с топогоризонталями границы горизонтальных слоев изображаются линиями выхода, идущими строго по горизонталям или повторяя их.

На картах без горизонталей при хорошей расчлененности рельефа горизонтальные слои изображаются в виде полос, концентрически охватывающих возвышенность. В оврагах и долинах эти полосы вытянуты вдоль склонов. Более молодые слои слагают высокие части рельефа, а более древние ? низкие отметки.

На аэрофотоснимках (АФС) горизонтальное залегание фиксируется в виде концентрических полос различного тона, огибающих формы рельефа. Это подчеркивается растительностью.

Структурный знак горизонтального залегания +.

Истинная мощность при горизонтальном залегании определяется как разность между абсолютными отметками кровли и подошвы пласта. Непосредственное измерение истинной мощности можно провести в горизонтальных горных выработках или скважинах.

Мист= Мверт.

При выходе горизонтального слоя в обнажении истинную его мощность можно вычислить через ширину выхода (видимую мощность), замеренную по перпендикуляру к кровле и подошве.

Виды мощностей:

1) истинная - кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой пласта;

2) вертикальная (нормальная)- расстояние между кровлей и подошвой по вертикали;

3) горизонтальная - расстояние между кровлей и подошвой в горизонтальном направлении, перпендикулярном к простиранию;

4) видимая - кратчайшее расстояние от кровли до подошвы на срезе слоя рельефом (в обнажении);

5) неполная - мощность слоя без его верхней размытой части;

6) ширина выхода - проекция видимой мощности на горизонтальную плоскость (карту).

Ширина выхода горизонтального слоя на земную поверхность зависит от крутизны склона. Она прямо пропорциональна мощности пород и обратно пропорциональна крутизне склона. Если рельеф плоский, то слой может занимать большие территории.

Картирование горизонтально залегающих пластов производится маршрутами по долинам крупных рек снизу вверх против течения. При этом фиксируется разрез снизу вверх, от более древних пород к молодым. С помощью боковых ходов (от главного маршрута) выявляется распространение отдельных пластов.

Рифы, фации, компенсированное осадконакопление

Фация (по Д. В. Наливкину) - слой или пласт, обладающие на всем своем протяжении одинаковым литологическим составом и заключающим в себе одинаковую флору и фауну.

По другим авторам - фация - определенная обстановка осадконакопления.

По Л. Б. Рухину фация - вещественное выражение условий формирования осадков (состав, структура, текстура).

Фация определяется с одной стороны, совокупностью условий накопления осадочных пород, с другой - характером пород.

Фации имеют различное распространение по пощади (от нескольких десятков м2 (устричные отмели) до миллионов км2 (морские известковые илы).

1) большие площади распространения;

2) правильная слоистость пород;

3) значительная мощность осадков (до сотен метров);

4) преобладание песчаных и карбонатных пород;

5) наличие остатков морской фауны.

Лагунные фации- переходные от морских к континентальным

1) небольшая площадь распространения;

2) правильная и неправильная слоистость;

3) весьма большая площадь распространения (сотни и тысячи м2)

4) преобладание глинистых и песчаных осадков, наряду с которыми часто присутствуют породы химического происхождения (гипс, соли, уголь и известняки небольшой мощности);

5) наличие остатков различной фауны (от нормальной морской до пресноводной и даже наземной)

Континентальные фации

1) значительная площадь распространения;

2) неправильная слоистость;

3) небольшая мощность отложений;

4) преобладание грубообломочных пород и глин с прослоями угля и солей;

5) наличие остатков пресноводной и наземной фауны.

На поверхностях напластования могут быть следы ряби, иероглифы, трещины усыхания, линии прибоя, отпечатки дождевых капель и града, следы бегания и ползнания животных, следы пузырьков газа.