Построение выхода наклонно залегающего пласта

На дневную поверхность

Цель работы:

· освоить методику построения выхода пласта на дневную поверхность, пользуясь заложением пласта;

· научиться находить линию пересечения топографических поверхностей;

· закрепить правила выбора масштаба и оформления геологических чертежей.

Земная поверхность в большой части покрыта почвами и четвертичными отложениями, поэтому геологу приходится строить геологические границы на основании единичных разрозненных наблюдений и графических построений. При этом широкое распространение получил метод, который получил название метода заложения.

Заложение геологической граничной поверхности - это проекция на горизонтальную плоскость отрезка линии ее падения, заключенного между двумя линиями простирания, проведенными через интервалы, равные сечению стратоизогипс в масштабе карты (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Заложение

 

Другими словами, заложение, это проекция на горизонтальную плоскость расстояния между соседними стратоизогипсами.

Заложением часто пользуются и при работе с картами в изолиниях: топографическими, на которых в изолиниях (горизонталях) изображен рельеф земной поверхности, и структурными, на которых в изолиниях (изогипсах) показан подземный рельеф геологической граничной поверхности.

Величина заложения зависит от угла падения поверхности (рис. 1.20, А и Б), сечения стратоизогипс (рис. 1.20, А и В), масштаба изображения (рис. 1.20, А и Г). Его величина не зависит от рельефа земной поверхности (рис. 1.20, Д и Е).

Задача построения выхода пласта на земную поверхность сводится к установлению линии пересечения геологической граничной поверхности, заданной в элементах залегания, в одной из точек, с горизонталями рельефа.

Рис. 1.20. Связь величины заложений с различными факторами

Для горизонтальной и вертикальной поверхностей понятие заложения утрачивает смысл.

 

 

Исходные данные: на рис. 1.21 приведен фрагмент топографической основы с нанесенной на ней точкой выхода кровли пласта известняка. Построить выход пласта на дневную поверхность по данным: приведенным в таблице 1.13.

Таблица 1.13

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8
Азимут падения, град.	315	310	315	310	305	300	135	140
Угол падения, град	25	20	15	20	15	20	25	30
Истинная толщина, м	30	20	30	20	30	25	20	25
Вариант	9	10	11	12	13	14	15	16
Азимут падения, град.	145	150	155	135	140	145	150	155
Угол падения, град	35	40	45	7	7	10	10	7
Истинная толщина, м	20	25	20	20	25	30	20	25

Требуется построить линии выхода кровли и подошвы пласта на земную поверхность и закрасить общее поле его выхода, присвоив ему геологический возраст (например, триаса, нижней юры, средней юры, нижнего мела, палеогена и т.д.).

Методические указания

Геологические граничные поверхности (кровля и подошва наклонно залегающего пласта, плоскость наклонного разрывного нарушения) выходят на земную поверхность в тех точках, где их высотные отметки имеют одинаковые значения с горизонталями рельефа местности.

То есть, поверхности пересекаются там, где пересекаются их одновысотные изолинии. Следовательно, для построения выхода геологических границ на земную поверхность, кроме топографической карты, необходимо иметь их структурные карты (карты "подземного рельефа"). Причем сечение изогипс этих карт должно соответствовать сечению горизонталей топографической карты. Изображение геологических граничных поверхностей в изогипсах в данном случае проводится с помощью заложения.

Таким образом, задача построения выхода наклонно залегающего пласта на земную поверхность сводится к установлению линий пересечения его геологических граничных поверхностей, заданных элементами залегания в одной или в нескольких точках их выхода на поверхность с рельефом.

 

Рис. 1.21. Исходные данные для выполнения работы

Масштаб 1:2 000

1 – горизонтали рельефа, 2 – тальвег реки, 3 – точка наблюдения

Поэтому решение этой задачи проводится совмещением двух карт в изолиниях - топографической карты в горизонталях и структурной карты по кровле или подошве пласта в изогипсах.

Рассмотрим конкретный пример решения этой графической задачи. Решение проведем при следующих исходных данных: на рис. 1.22 дан топографический план местности масштаба 1:2000, основным элементом рельефа которого является долина реки, протекающей с северо-запада на юго-восток между двумя водораздельными возвышенностями. Сечение горизонталей рельефа карты равно 20 м.

В точке А на абсолютной отметке 200 м обнажается кровля маркирующего пласта толщиной 10 м. Элементы его залегания: ЮВ 135 Ð 50 (рис. 1.22, А).

Работа выполняется в следующей последовательности:

Нахождение заложения.

· В свободной части листа миллиметровки провести горизонтальную линию АА. Она будет следом пересечения вертикальной плоскости, в которой лежит линия падения, с горизонтальной плоскостью (рис. 1.22, Б). · При точке А вниз от линии АА отложить угол падения пласта a, равный 50° и провести линию АБ, которая будет кровлей пласта, т.е. проекцией ее поверхности на вертикальную плоскость.

· Из точки А восстановить вниз перпендикуляр АС.

· Вдоль линии АС через интервалы, равные величине сечения горизонталей топографической карты (20 м), взятые в ее масштабе (1:1000), т.е. через 2,0 см провести еще ряд горизонтальных линий (на рисунке проведены еще две линии.

Эти линии пересекают плоскость кровли пласта в точках, расположенных на равных расстояниях друг от друга. Абсолютные отметки их будут увеличиваться вверх по восстанию пласта.

Рис.1.22. Построение выхода пласта на дневную поверхность

Проведенные линии являются проекциями на вертикальную плоскость следов пересечения горизонтальных плоскостей, проведенных через линии простирания, с плоскостью кровли пласта.

· Из этих точек опустить перпендикуляры на горизонтальную линию СС. Отрезки, заключенные между ними (а), равны между собой (т.к. угол падения пласта не изменяется по его падению), и являются заложением пласта.

1. Определение выхода кровли пласта на земную поверхность.

· На топографической основе в точке А (выхода кровли пласта на земную поверхность) продолжить линию простирания влево и вправо, пересекая все горизонтали рельефа. Эта линия будет иметь абсолютную отметку 200 м.

· Вверх и вниз от нее провести ряд параллельных линий на расстоянии, равном величине заложения (прерывистые линии на рис. 1.22, А). Эти линии будут линиями простирания, и, одновременно - стратоизогипсами этой поверхности.

· Вверх по восстанию пласта их абсолютные отметки будут увеличиваться, а вниз - уменьшаться на величину сечения горизонталей рельефа (20 м). Их следует подписать с левой стороны чертежа.

Пересечения одноименных (одновысотных) горизонталей рельефа и изогипс кровли пласта указывают точки ее выхода на земную поверхность (их можно пометить крестиками карандашом).

· Соединить эти точки плавной кривой. В результате получим линию выхода на земную поверхность кровли пласта.

2. Определение выхода подошвы пласта на земную поверхность.

Для нахождения выхода на земную поверхность подошвы пласта необходимо определить величину ее смещения (Х) относительно кровли, т.е. относительное смещение одноименных изогипс этих граничных поверхностей.

· Для этого от кровли пласта (линии АБ на рис. 1.22, Б) по перпендикуляру к ней отложить отрезок, равный толщине пласта (Т) в масштабе топографической основы (10 м в масштабе 1:1000 равно 1 см), и через полученную точку провести линию А₁Б₁, параллельную кровле пласта. Эта линия будет подошвой пласта. Отрезок Х покажет смещение подошвы относительно кровли.

· Этот отрезок необходимо отложить от точки А в направлении восстания слоя. Линия, проведенная через точку А₁ параллельно линии простирания, проходящей через точку А будет линией простирания (изогипсой) подошвы пласта с абсолютной отметкой 200 м.

· По обе стороны от нее, на расстоянии, равном величине заложения " а ", и параллельно ей провести ряд сплошных линий, которые будут соответствовать изогипсам подошвы.

· Подписать их абсолютные отметки с правой стороны чертежа.

· Через точки пересечения изогипс подошвы пласта с одноименными горизонталями рельефа проводим плавную линию, которая будет выходом на земную поверхность подошвы пласта.

Взаимное положение кровли и подошвы пласта с рельефом может быть различным. Это обусловлено условиями залегания (падения) пласта относительно наклона рельефа, и взаимоотношениями их углов наклона (рис. 1.23, 1.24 и 1.25).

Если рельеф и пласт имеют наклон в разные стороны (рис. 1.23), или в одну сторону, но угол склона рельефа (b) больше падения пласта (a), (рис. 1.24), граница подошвы слоя окажется гипсометрически ниже границы кровли. При одинаковом направлении наклона рельефа и пласта, но большем угле его падения (a), по сравнению с углом склона (b) земной поверхности (рис. 1.25), подошва окажется гипсометрически выше кровли.

Рис. 1.23. Соотношение кровли и подошвы пласта с рельефом. Пласт и рельеф падают в разные стороны

1 – маркирующий пласт, 2 – поверхность земли, 3 – стратоизогипсы: а – кровли, б – подошвы пласта, 4 – горизонтали рельефа.

Сверху – геологический разрез по линии АБ, снизу – геологическая карта

 

Рис. 1.24. Соотношение кровли и подошвы пласта с рельефом. Пласт и рельеф падают в одну и ту же сторону, но рельеф круче залегания пласта

1 – маркирующий пласт, 2 – поверхность земли, 3 – стратоизогипсы: а – кровли, б – подошвы пласта, 4 – горизонтали рельефа.

Сверху – геологический разрез по линии АБ, снизу – геологическая карта

 

 

 

Рис. 1.25. Соотношение кровли и подошвы пласта с рельефом. Пласт и рельеф падают в одну сторону, но рельеф положе пласта

1 – маркирующий пласт, 2 – поверхность земли, 3 – стратоизогипсы: а – кровли, б – подошвы пласта, 4 – горизонтали рельефа.

Сверху – геологический разрез по линии АБ, снизу – геологическая карта

Задачи и упражнения

1.1. На рис. 1.26 изображены различные формы залегания маркирующего слоя (выделено черным). Покажите залегание маркирующего горизонта с помощью знаков элементов залегания.

1.2. На рис. 1.27 приведен фрагмент геологической карты. Поставьте элементы залегания закартированного слоя.

 

 

Рис. 1.27

1.3. На рис. 1.28 приведен фрагмент топографической основы. В т.н. А закартирована кровля горизонтально залегающего пласта толщиной 30 м.Определить абсолютную отметку подошвы пласта на южном и западном склонах холма и нарисовать пыход этого пласта на дневную поверхность.

Рис. 1.28. Фрагмент топографической основы (к заданиям 1.3 и 1.4). Масштаб 1:2000

1.4. В точке наблюдений А (рис. 1.28) закартирована подошва пласта. Мощностью (толщиной) М.

На какой абсолютной отметке будет встречена кровля пласта, если М = 10 м, 20 м, 50 м и 100 м?

При какой минимальной толщине пласта кровля не может быть откартирована?

1.5. На рис. 1.29 изображен фрагмент топографической основы. В т.н. А закартирована кровля горизонтально залегающего пласта толщиной 30 м. Определить абсолютную отметку подошвы пласта и изобразить выход этого пласта на дневную поверхность.

Рис. 1.29. Фрагмент  топографической основы (к заданиям 1.5 и 1.6) Масштаб 1:2000	Рис. 1.30. Фрагмент топографической основы (к заданию 1.7) Масштаб 1:2000

1.6. В точке наблюдений А (рис. 1.29) закартирована подошва пласта. Мощностью (толщиной) М.

На какой абсолютной отметке будет встречена кровля пласта: если М = 10 м, 20 м, 40 м и 70 м?

При какой минимальной толщине пласта кровля не может быть откартирована?

 

1.7. В точках А и Б (рис. 1.30) встречены кровля и подошва горизонтально залегающего пласта.

Протрассировать геологические границы. Определить толщину пласта. Определить, на какой глубине будут встречены кровля и подошва пласта в скважине 1.

 

1.8. Рельеф горизонтален. В точке П обнажается подошва пласта (рис. 1.31). В какой (в каких) точках можно обнаружить кровлю пласта?

 

Рис. 1.31. Фрагмент основы (к заданию 1.8) Масштаб 1:2000

 

 

1.9. Рельеф горизонтален. В точке П обнажается подошва пласта (рис. 1.32). В какой (в каких) точках можно обнаружить кровлю пласта?

1.10. Рельеф горизонтален. В точке П обнажается подошва пласта (рис. 1.33). В какой (в каких) точках можно обнаружить кровлю пласта?

Рис. 1.32. Фрагмент основы (к заданию1.9).

Масштаб 1:2000

Рис. 1.33. Фрагмент основы (к заданию 1.10).

Масштаб 1:2000

1.11. На рис. 1.34 изображены фрагменты топографических основ с выходом на дневную поверхность геологической границы.

Определить, на какой карте граница залегает более полого.

Рис. 1.34. Фрагмент топоосновы и геологическая граница

1.12. На рис. 1.35 изображены фрагменты топографических основ с выходом на дневную поверхность геологической границы.

Определить, как залегают на этих территориях закартированные геологические границы и обозначить специальным условным знаком.

Рис. 1.35. Фрагмент топоосновы и геологическая граница

1.13. На рис. 1.36 изображены фрагменты топографических основ с выходом на дневную поверхность геологической границы.

Определить, как залегают на этих территориях закартированные геологические границы и обозначить их залегание специальным условным знаком.

1.14. В точках наблюдений К и П обнажены кровля и подошва горизонтально залегающего пласта. Видимая толщина (расстояние между точками К и П) = l, угол наклона вдоль линии замера – β, в градусах.

Определить истинную толщину пласта при условиях, приведенных в таблице I.14.(заполнить таблицу)

Рис. 1.36 Фрагмент топоосновы и геологическая граница

 

Таблица I.14

b	Расстояние между кровлей и подошвой (l) в м
	5	10	30	45	60	80
10
20
40
50
90

1.15. Рельеф горизонтален. В точках 1 и 2 обнажаются подошвы пластов (рис. 1.37). Толщина пластов l. В какой (в каких) точках можно обнаружить кровлю пластов?

Рис. 1.37. Фрагмент топографической основы (к заданию 1.15)

1.16. На рис. 1.38 изображен план расположения скважин, вскрывших геологическую границу на абсолютных отметках, приведенных в таблице I.15. Определить элементы залегания геологической границы.

Таблица I.15

№ скв.	Абсолютная отметка геологической границы,
1	-30	-50	-10	0	20	50	100
2	100	-30	-10	20	0	-70	20
3	-30	0	40	10	-50	0	40

Рис. 1.38. План расположения скважин

1.17. В таблице I.16 приведены видимые мощности (толщины) пластов (l), элементы их залегания (Аз.пад и Ð пад), азимуты направления замера (φ), угол склона рельефа по направлению замера (γ).

Определить истинную толщину пласта.

Таблица I.16

№ пласта	L, м	Аз.пад, град	Ð пад, град	γ, град	φ, град
1	50	0	20	10	200
2	50	45	30	20	20
3	50	90	40	50	70
4	50	150	65	80	330
5	50	180	80	45	330
6	50	200	60	70	180
7	50	270	45	30	90
8	50	300	10	10	0

1.18. Вертикальная скважина встретила кровлю продуктивного пласта на отметке К, а подошву – на отметке П. Угол падения пласта – α.

Определить истинную толщину пласта при различных значениях параметров (табл. 1.17).

Таблица I.17

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9
К, м	15	23	0	-40	54	-126	5	-17	0
П, м	0	-14	-43	-80	0	-211	-28	-47	-76
α, град	0	20	35	45	50	70	23	25	30

1.19. Наклонная скважина со стволом, отклоняющимся от вертикали на угол γ (зенитный угол) пробурила кровлю горизонтального продуктивного пласта на глубине К м, а подошву – на глубине П. Определить истинную толщину продуктивного пласта по данным таблицы I.18.

Таблица I.18

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7
К, м	40	0	25	70	553	500	142
П, м	100	70	90	80	720	550	160
γ град	5	10	15	20	25	30	35

 

1.20. В точке наблюдения А (рис. 1.39) обнажается кровля пласта.

Постройте выход пласта на дневную поверхность, если его заложение равно l.

Рис. 1.39. Топооснова к заданию 1.21