Определение элементов залегания геологических тел, в частности наклонно залегающих слоев,

По пластовой и геологической карте

Исходная геологическая ситуация. На основе уже построенной геологической или пластовой карты, где не проставлены обозначения элементов залегания (в том числе и в случаях, когда они и не были визуально определены), требуется опре­делить элементы залегания слоя в конкретном месте или в точке.

Алгоритм

В первую очередь следует определить, как залегает выбранный слой - горизонтально, вертикально или наклонно. Для этого надо про­следить контуры слоя (поверхности кровли и подошвы) на земной поверхности - выявить соотношение гипсометрического положения поверхностей слоя (кровли и подошвы) относительно горизонталей, отображающих на карте особенности рельефа. В случаях когда слой, изображенный на карте, залегает горизонтально, линии, обозначающие выход кровли и подошвы, на карте проходят параллельно горизонталям рельефа или даже совпадают с ними (рис. 7). В данном случае не сложно определить истинную мощность слоя непосредственно по карте.

Вертикально залегающий слой на карте (рис. 8) отображается линейно в виде прямой полосы, ширина которой в целом соответ­ствует мощности слоя (в масштабе карты), если простирание слоя не изменяется, и в виде ломаной полосы, если простирание слоя из­меняется. У вертикально залегающего слоя можно измерить только простирание. Линии, отображающие выход кровли и подошвы, на карте линейно пересекают горизонтали рельефа.

Форма выхода наклонно залегающего слоя определяется со­отношением ряда факторов: характером микрорельефа земной поверхности (плоская, ступенчатая, линейно-эрозионная и т.д.) и наклоном элементов рельефа, значением угла и направлением па­дения слоя и его исходной мощностью. В случае наклонно залега­ющего слоя (рис. 9, а) рекомендуется выделить наиболее удобный, очевидно выраженный «пластовый треугольник» - контуры выхо­да слоя на земную поверхность в пределах долин рек и оврагов, что более желательно и предпочтительно для последующих по­строений, или в пределах водоразделов. Определив положение и ориентацию «пластовых треугольников», можно предварительно наметить азимут направления падения слоя. Вершина угла выхода слоя, лежащая в самой низкой части рельефа, показывает направ­ление его падения, а в самой высокой - направление его восста­ния. Направление погружения слоя, отображенного на рис. 9, а, северо-восточное. Именно в пределах «пластовых треугольников» наиболее удобно производить графические построения, необходи­мые для определения элементов залегания слоя.

В качестве примера проводимых построений и вычислений рассмотрим характеристику пространственно­го положения фрагмента слоя, представленного по серии рис. 9. Выход этого слоя простирается в субширотном направлении с северо-запада на юго-восток. Очертания фрагмента выхода слоя осложнены долиной водотока, ^истекающего с севера на юг, отчетливо образуют «пластовый треугольник», вершина которого находится в русле водотока и может быть интерпретирована как северо-восточное направление погружения этого слоя. 1ля определения элементов залегания этого наклонно залегающего слоя на карте выполняются следующие действия.

1. Находим две точки пересечения одной и той же поверхности слоя (кровли или подошвы) с одной и той
ж е горизонталью рельефа (рис. 9, а). Соединив эти две точки прямой линией, получим первую, исходную линию простирания - АБ.

2. Следующим шагом является нахождение дополнительной (или дополнительных) линии простирания
(рис. 9, б) - линии ВГ. Из свойств линий простирания известно, в частности, что они должны быть строго
параллельны и сечение линий простирания совпадает с сечением горизонталей (для удобства графических построений). Прослеживая выход слоя по бортам долины водотока, отмечаем точки пересечения кровли с горизонталями по обоим бортам одновременно. В данном случае выбираем точки пересечения горизонталей 50 и 70 м. При этом каждая из линий простирания несет значение, определяемое в соответствии со значением горизонталей, по которым эта линия отображена в точке пересечения с подошвой (кровлей) слоя. Так, линия АБ несет гипсометрическое значение 50 м, а линия ВГ - 70 м. Для проверки правильности отображения линий простирания можно провести полученные линии простирания по всей карте. Везде, где есть пересечение подо­швы слоя и горизонтали с отметкой 50 и 70 м соответственно, должны быть прорисованы линии простирания. Гипсометрическое значение этих линий простирания можно подписать у кромки карты. Учитывая погруже­ние слоя в северо-восточном направлении и гипсометрическое положение поверхностей слоя (определяемое по одной линии простирания, пересекающей обе поверхности слоя), устанавливаем, что подошвой является южная, нижняя поверхность слоя, расположенная гипсометрически ниже (рис. 9, д). Принципиально дополни­тельную линию простирания можно отобразить на любом расстоянии (глубине) от исходной линии, но следует помнить, какова в этом случае разница между выбранными линиями простирания. Дальнейшие построения можно выполнять как непосредственно на карте в пределах «пластового треугольника», так и на полях карты, где есть пространство для отображения графики.

Часто при выполнении задачи на этой стадии производятся следующие ошибочные действия. Первое - одна линия простирания проводится по кровле слоя, а другая - по его подошве одновременно. Второе - оши­бочно определяется значение горизонталей - линией простирания соединяются отметки пересечения поверх­ности слоя с горизонталями, имеющими разные высотные отметки (80 и 70 м).

3. От линии с максимальным значением гипсометрической отметки (ВГ - 70 м) в любом удобном для по­строения месте с помощью линейки и транспортира отображаем линию, перпендикулярную обеим линиям простирания (рис. 9, в). Линия ЕД - это проекция линии падения.

4. При определении гипсометрических отметок линий простирания (АБ - 50 м, ВГ - 70 м) становится очевидным, что поверхность слоя погружается в направлении от линии простирания с большим значением гипсометрической отметки к линии простирания с меньшим значением (при положительных значениях гипсо­метрических отметок). Направление падения поверхности слоя показывается стрелкой (рис. 9, в).

5. Для определения угла падения слоя необходимо отобразить линию падения, которая погружена, нахо­дится в плоскости кровли и располагается под проекцией линии падения. Необходимо как бы вывернуть - ото­бразить эту линию в горизонтальной плоскости карты. Для этого потребуется знать масштаб карты, помнить о значении сечения линий простирания и о направлении падения слоя.

С целью отображения линии падения разницу значений абсолютных отметок линий простирания (70 м и 50 м) переводим в масштаб карты. Поскольку разница составляет 20 м, а масштаб карты 1:5000, это означает, что необходимый отрезок (разница в глубине залегания слоя между выбранными линиями про­стирания, выраженная в масштабе) составляет 4 мм. Пояснение: в 1 см - 50, в 1 мм - 5 м, а 20 м в этом масштабе - 4 мм. Через полученную отметку на линии простирания ВГ в 4 мм от проекции линии падения в любую сторону от проекции линии падения (точка К) прорисовывается линия падения (ДК), основание которой располагается в месте соединения исходной линии простирания (АБ) и проекции линии падения ДЕ (рис. 9, г).

6. Из точки пересечения проекции линии падения (ДЕ) с любой из линий простирания проводим линию,
означающую условное отображение линии северного меридиана для данной карты (рис. 9, д). На данном чертеже это линия СЕ.

Переходим к измерению значений элементов залегания поверхности слоя - с помощью транспортира.

7. Правый векториальный угол между линией северного меридиана (СЕ) и линией простирания (ВГ) соответствует значению азимута простирания (рис. 9, г).

8. Правый векториальный угол между линией северного меридиана (СЕ) и проекцией линии падения (ДЕ) соответствует значению азимута падения (рис. 9, ж).

9. Значение угла, заключенного между линией падения (ДК) и проекцией линии падения (ДЕ), соответству­ет истинному углу падения (рис. 9, з).

Полученные значения элементов залегания слоя записываются на полях карты.

Обычно, вместе с определением элементов пространственного положения слоя производятся вычисления или построения по определению мощности (толщины) слоя - как вертикальной, так и истинной.