ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ
 |
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,
МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу
Кафедра теоретичних основ геології
Н.В. Броніцька
СТРУКТУРНА ГЕОЛОГІЯ, ГЕОКАРТУВАННЯ
ДИСТАНЦІЙНІ МЕТОДИ
ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ
 |
УДК
ББК
П
Рецензент
Стельмах О.Р. кандидат геолого-мінералогічних наук, доцент кафедри теоретичних основ геології Івано-Франківського національного університету нафти і газу
Рекомендовано методичною радою університету
(протокол № від)
Н.В. Броніцька
П- Структурна геологія, геокартування та дистанційні методи: лабораторний практикум. - Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2013. -121 с.
МВ 02070855- -2013
Лабораторний практикум складений відповідно до робочої програми дисципліни "Структурна геологія, геокартування та дистанційні методи", та призначений для студентів напряму підготовки 6.040103 - "Геологія".
Наведені варіанти завдань з побудови геологічних карт і розрізів з горизонтальним і нахиленим заляганням шарів і методики їх побудови. Крім того наводяться варіанти маркшейдерських задач, виконання яких вимагає від студентів засвоєння теоретичного матеріалу.
Лабораторний практикум складений з використанням матеріалів Г.Н. Азроян
УДК
ББК
П
МВ 02070855- -2013
©Броніцька Н.В., 2013
©ІФНТУНГ, 2013
УДК
ББК
П
Рецензент
Стельмах О.Р. кандидат геолого-мінералогічних наук, доцент кафедри теоретичних основ геології Івано-Франківського національного університету нафти і газу
Рекомендовано методичною радою університету
(протокол № від)
Н.В. Броніцька
 |
П- Структурна геологія, геокартування та дистанційні методи: лабораторний практикум. - Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2013. -121 с.
МВ 02070855-2013
Лабораторний практикум складений відповідно до робочої програми дисципліни "Структурна геологія, геокартування та дистанційні методи", та призначений для студентів напряму підготовки 6.040103 - "Геологія".
Наведені варіанти завдань з побудови геологічних карт і розрізів з горизонтальним і нахиленим заляганням шарів і методики їх побудови. Крім того наводяться варіанти маркшейдерських задач, виконання яких вимагає від студентів засвоєння теоретичного матеріалу.
Лабораторний практикум складений з використанням матеріалів Г.Н. Азроян
УДК
ББК
МВ 02070855-2013
©Броніцька Н.В., 2013
©ІФНТУНГ, 2013
Відповідальний за випуск,
завідувач кафедри ТОГ О. Р. Стельмах
Член експертно - рецензійної
комісії університету В.А. СтаростінНормоконтролер Г.Я. Онуфрик
Інженер І категорії Л.З Костюк
| ЗМІСТ | |
| Вступ Лабораторна робота № 1. Ознайомлення із видами геологічної графіки. Геологічні карти, геологічні розрізи, літолого-стратиграфічні колонки. Умовні позначення геологічних карт. Масштаби геологічних карт. Лабораторна робота № 2. Елементи залягання шару. Горизонтальне і нахилене залягання шарів. Практичне засвоєння визначення елементів залягання шарів. Гірський компас, його будова та використання. Лабораторна робота № 3. Визначення дійсної товщини шарів в різних умовах. Визначення елементів залягання шару за трьома точками і двома видимими нахилами. Лабораторна робота № 4. Визначення елементів залягання шарів за геологічною картою. Побудова розрізу шарів, що залягають нахилено, по лінії вхрест простягання порід і в діагональному напрямку до залягання порід. Побудова розрізу горизонтально і нахилено залягаючих шарів із стратиграфічними горизонтами, що виклинюються. Лабораторна робота № 5. Побудова геологічних розрізів: а) за картою із простою складчастою будовою; б) за картою із складною геологічною будовою і розривними порушеннями; в) за картою із різновіковими складчастими комплексами; г) за картою з інтрузивними масивами Лабораторна робота № 6. Побудова тектонічної схеми з визначенням структурних поверхів і аналізом розривних порушень Лабораторна робота № 7. Аналіз і описання геологічної карти Лабораторна робота № 8. Ознайомлення із методикою проведення геологічної зйомки: підготовчі роботи, польові роботи, камеральні роботи. Побудова структурної карти. Перелік використаних джерел |
ЗАГАЛЬНІ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
Структурна геологія є складовою частиною геотектоніки - науки про будову, рухи та розвиток земної кори. Велике значення структурної геології та геологічного картування полягає в тому, що перед здійсненням пошуків, розвідки та розроблення будь-якого родовища необхідно попередньо вивчити його будову.
Геологічні дослідження форм залягання гірських порід разом з геофізичними дослідженнями дозволяють встановити глибинні структури Землі і передбачити подальші процеси їх розвитку.
Структурна геологія разом з іншими дисциплінами є науковою основою для проведення геологічної зйомки. Методи і прийоми структурної геології - це способи спостереження і інтерпретації; заміри і графічні зображення різних за віком і генезисом структурних форм залежно від їх морфологічних типів становлять головний зміст і методи геологічного картування.
Кінцевим результатом геологічної зйомки є геологічно карта певного району в тому чи іншому масштабі, яка дозволяє отримати відомості про будову певної частини земної кори.
Курс “Структурна геологія, геокартування та дистанційні методи” пов’язаний з іншими дисциплінами геологічного напрямку: основами топографії, петрографією, літологією, історичною геологією. Структурна геологія є частиною геотектоніки і застосування її методів у комплексі з іншими науковими геологічними напрямкамиє базою для розвитку вчення про корисні копалини. Крім того, що курс "Структурна геологія, геокартування та дистанційні методи" є базовим для підготовки студентів напрямку "Геологія", особливо важливим є вивчення цієї дисципліни, саме геологами - нафтовиками, оскільки поклади нафти і газу приурочені до певних геологічних структур.
При вивченні цієї дисципліни студенти опановують теоретичний матеріал і засвоюють практичні навички роботи із геологічною графікою. Також вони засвоюють методи і прийоми геологічної зйомки і вчаться складати геологічні карти і графіку на підставі аналізу фактичного матеріалу. Одним із найважливіших завдань вивчення курсу є навчання студентів вмінню використовувати набуті при вивченні суміжних дисциплін знання для аналізу будови територій, історії їх формування та розвитку, оцінки перспектив нафтогазоносності та рудоносності.
Крім того, "Структурна геологія, геокартування та дистанційні методи" є базовою дисципліною для подальшого вивчення геологічних дисциплін нафтогазової спеціалізації.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1.
Ознайомлення із видами геологічної графіки. Геологічні карти, геологічні розрізи, літолого-стратиграфічні колонки. Умовні позначення геологічних карт. Масштаби геологічних карт
Мета роботи. При подальшому вивченні дисципліни студентам доводиться працювати з навчальними геологічними картами, а також самим складати геологічні карти, розрізи, схеми та ін. Студенти повинні засвоїти правила оформлення геологічної графіки згідно з вимогами стандарту, вивчити і навчитися використовувати умовні позначення при складанні і “читанні” геологічних карт.
Основні теоретичні положення
Геологічна карта являє собою графічне зображення будови земної поверхні і верхньої частини земної кори, виконане на топографічній основі певного масштабу за допомогою умовних позначень віку, складу і умов залягання відслонених на земній поверхні гірських порід.
Основою для побудови геологічних структур є горизонтальна, нахилена або вертикальна площина, на яку проеціюються форми геологічних тіл, що виходять на поверхню чи перебувають на глибині. Горизонтальною площиною є, звичайно, топооснова або інша умовна площина.
Залежно від геологічної інформації, нанесеній на картах, вони поділяються на такі види:
- петрографічні або літологічні, на яких вказаний склад порід;
- структурні або тектонічні, з нанесеними основними структурними елементами земної кори, деформаціями порід і умовами їх геологічного розвитку;
- четвертинних відкладів, що відображають континентальні типи сучасних утворень;
- геоморфологічні, з нанесеними основними елементами рельєфу земної поверхні, поділеними за походженням і часом утворення;
- карти корисних копалин, з нанесеними родовищами мінеральної сировини;
- гідрогеологічні, що характеризують розповсюдження, умови залягання та склад підземних вод.
Геологічні карти, залежно від завдання, складаються в різному масштабі. Згідно міжнародної номенклатури вони поділяються на такі типи:
- оглядові масштабів 1:2500000 і більш дрібномасштабні (1:50000000, 1:10000000, 1:7500000, 1:5000000);
- дрібномасштабні масштабів 1:1000000 та 1:5000000;
- крупно масштабні, що мають масштаб 1:50000 та 1:25000;
- детальні, складені в масштабах 1:10000, 1:5000, 1:2000.
Кожна геологічна карта повинна мати числовий і графічний масштаби. Числовий масштаб пишеться під назвою карти в верхній частині, а графічний і цифровий наносяться в нижній частині карти.
Назву карти пишуть великими буквами у верхній частині з зазначенням типу карти і адміністративною або географічною прив’язкою. Під назвою карти вказують цифровий масштаб. Ще нижче пишеться рік складання або видання карти.
У нижній лівій частині під картою повинні бути прізвища авторів карти, або установи, що склала карту.
Найголовнішим елементом кожної карти є таблиця умовних позначень (легенда), що розташовується праворуч від карти, або в нижній частині. Залежно від типу геологічної карти вона може складатися з вікових, стратиграфічних, літологічних, структурно-тектонічних та інших знаків.
Вік порід на карті вказують різними кольорами, буквеними і цифровими знаками, що відповідають світовій індексації. Генезис порід вказують за допомогою спеціальних індексів, що ставлять перед індексом віку порід (індекси ставлять прямим шрифтом латинськими буквами).
Для магматичних порід застосовують умовні позначення у вигляді яскравих кольорових позначень і прописних букв грецького алфавіту.
Для карт, де вказують склад порід (в т.ч. літологічних і петрографічних) застосовують штрихові знаки, що визначають склад порід у вигляді крапок, штрихів, ліній, косих і прямих цеглинок та ін.
Вікові і петрографічні структурні знаки таблиці умовних позначень необхідно розташовувати в строгому порядку: всі вікові знаки – від молодих до давніх, а кольорові – в квадратиках або прямокутниках розміром 0,8x1,5 або 1x2,2 см, розташованих стовпчиками або рядами ізольовано один від одного. Ліворуч від кольорового знака або всередині нього ставлять віковий індекс, праворуч вік утворення, а досить часто і коротка характеристика породи.
Ліворуч від геологічної карти наводиться стратиграфічна колонка. У стратиграфічній колонці вказують вікову послідовність порід, їх коротку характеристику, товщину кожного виділеного шару, горизонту або іншого стратиграфічного підрозділу (світи, ярусу, відділу системи або системи). У стратиграфічній колонці породи розрізу зазвичай вказують штриховими літологічними знаками. Ліворуч від стратиграфічної колонки вказують геохронологічні підрозділи відкладів (відділи і яруси, групи і системи, а також буквено-цифровий індекс). Товщини відкладів фіксуються в умовному масштабі, звичайно більш крупному, ніж масштаб геологічної карти (масштаб не вказується). В останній графі описують породи, їх характерні ознаки, включення, а також викопну фауну і флору.
Узгоджені межі між породами в колонці наносяться суцільними лініями, а перерви в осадонакопиченні і кутові неузгодження відповідно хвилястою і ламаною лініями. У колонці повинні бути вказані всі породи розрізу, що виходять на поверхню, а також встановлені свердловинами або іншими гірськими виробками.
Геологічний розріз наводиться в нижній частині геологічної карти. Це проекція гірських порід, що залягають на поверхні і на глибині, на умовну вертикальну площину, проведену вздовж лінії розрізу (в масштабі карти).
Напрямок геологічного розрізу показується на геологічній карті лінією, що являє собою відрізок прямої, що обмежена штрихами і має буквене позначення (А-Б, В-Г, Д-Е і т.д.).
Будувати розріз слід так, щоби при меридіональному або відхиленому на схід напрямку, південь розміщався ліворуч. При широтному, або субширотному напрямку лінії розрізу, ліворуч повинен знаходитись захід, тобто ми дивимось на розрізи в першому випадку зі сходу, а в другому – з півдня.
Схема оформлення геологічної карти з додатками у вигляді стратиграфічної колонки, умовних позначень і розрізів наводиться на рисунку 1.1.
Хід виконання роботи
Перед лабораторною роботою студенти самостійно знайомляться з теоретичними відомостями щодо видів геологічної графіки і правилами її оформлення за літературою [1, с.13-24], [2, с.5-30], [3, с.16-27] та ін.
В зошит з лабораторних робіт крім основних теоретичних відомостей вони заносять та штрихові умовні позначення осадових, магматичних і метаморфічних порід, індексацію магматичних порід та четвертинних утворень (рисунок 1.1).
ОСАдОвІ ПОРОДИ
ефуЗИВНІ, ВУЛКАНОГЕННО-ОСАДОві породи
ІНТРУЗИВНІ ПОРОДИ
Рисунок 1.1 – Умовні позначення гірських порід
ОСАДОВІ ПОРОДИ
1 – глиби; 2 – валуни, галечники; 3 - щебінь; 4 - гравій; 5 – дресва; 6 – піски; 7 - алеврити; 8 – глини; 9 – гальковий конгломерат; 10 – глибові брекчії; 11 – гравеліти; 12 – пісковики; 13 – алевроліти; 14 – аргіліти; 15 – вапняки; 16 – доломіти;17 – мергель; 18 – фосфорити; 19 – трепели, діатоміти; 20 – опоки; 21 – радіолярити і яшми; 22 – гіпси; 23 – ангідрити; 24 – кам’яна сіль; 25 – кам’яно-магнезіальні солі; 26 – торф; 27 – пласти вугілля; 28 – лінзи вугілля; 29 – пісковики крупнозернисті; 30 – пісковики середньо- і дрібнозернисті; 31 – боксити; 32 – вапняковисті туфи; 33 – вапняки оолітові; 34 – вапняки піщанисті; 35 – вапняки органогенні; 36 – леси, лесовидні суглинки; 37 – стрічкові глини; 38 – суглинки; 39 – супіски; 40 – кора вивітрювання та її вік.
ЕФУЗИВНІ І ВУЛКАНОГЕННО-ОСАДОЧНІ ПОРОДИ
1 – базальти; 2 – андезити; 3 – дацити; 4 – ріоліти; 5 – трахіти; 6 – фоноліти; 7 – пікрити; 8 – рихлі (тефра); 9 – зцементовані (туфи); 10 – ефузивно-уламкові; 11 – вулканічний пісок (псамітова тефра) андезитового складу; 12 – лапілієвий туф ріолітового складу; 13 – алевритовий туф кислого складу; 14 – агломератова туфолава андезитового складу; 15,16 – пірокласто-осадові (15 – рихлі, 16 - зцементовані); 17,18 – осадово-пірокластичні (17 рихлі, 18 – зцементовані); 19 – пісок з туфогенним матеріалом в цементі; 20 – валунний туфоконгломерат; 21 – туфопісковик; 22 – псамітовий незцементований туфіт; 23 – пелітовий туфіт.
ІНТРУЗИВНІ ПОРОДИ
1 – перідотити; 2 – дуніти; 3 – габро; 4 – діорити; 5 – граніти; 6 – гранодіорити; 7 – сієніти; 8 – нефелінові сієніти; 9 – анортозити; 10 – габро-діорити; 11 – граніт-порфіри.
На лабораторній роботі студенти працюють з геологічною графікою і, використовуючи теоретичні знання, описують графіку за схемою:
1 вид геологічної карти;
2 масштабність карти;
3 і нформативність:
а) комплекси яких порід беруть участь в будові території;
б) вік порід;
в) характер залягання порід.
ГЕОЛОГІЧНІ КАРТИ ТА ЇХ ЗМІСТ. ОСНОВНІ ПРАВИЛА ЧИТАННЯ КАРТ
Карта є неодмінним додатком до геологічних звітів і проектів. Складається вона за результатами геологічної зйомки, що виконується із застосуванням сучасних і досконалих методів досліджень. На геологічній карті за допомогою буквених, цифрових, кольорових та штрихових умовних позначень наносять:
1 поля розповсюдження осадових, магматичних і метаморфічних порід, що поділені за віком і складом;
2 змінені первинні породи;
3 площі розповсюдження кір вивітрювання із зазначенням їх віку і генетичного типу;
4 площі розповсюдження техногенних порід;
5 основні тіла корисних копалин, вміщуючі породи, сприятливі для їх локалізації;
6 границі між геологічними об'єктами, поділені за ступінню їх достовірності;
7 розривні порушення, що виділяються за значимістю і ступенем достовірності.
8 бурові свердловини і гірські виробки;
9 місця виходів викопних органічних решток і пункти, в яких встановлений ізотопний вік порід або мінералів.
Ліворуч від карти знаходиться стратиграфічна колонка, в якій у віковій послідовності вказані всі дочетвертинні відклади, що відомі на даній території у відслоненнях, а також вскриті свердловинами і гірськими виробками. В колонці зазначені тільки осадові і метаморфічні породи. Узгоджені границі між різновіковими комплексами порід зображаються тонкими прямими лініями, неузгоджені – хвилястими. Якщо породи певного віку відкладались без перерви в осадконакопиченні, але не на всій території, границя в колонці буде наноситись частково прямою, а частково хвилястою лінією.
Магматичні породи в стратиграфічну колонку не заносяться.
Праворуч від геологічної карти знаходяться умовні позначення (легенда), де у віковій послідовності наносять осадові і метаморфічні породи, магматичні породи, розривні порушення та ін. Геологічний розріз, розташований під картою, дає уявлення про глибинну будову території.
Таким чином, на карті нанесений великий об’єм геологічної інформації, яку можна “читати”; вміючи користуватися умовними позначеннями.
Хід виконання роботи
За завданням викладача, студенти аналізують геологічні карти і, застосовуючи умовні позначення встановлюють:
1 Вік осадових порід, що приймають участь в будові даної території.
2 Ступінь метаморфізму в древніх породах, якщо такі є.на даній території.
3 Ділянки з горизонтальним, моноклінальним і складчастим заляганням порід; вік порід, що приймають участь в будові товщ з різним характером залягання.
4 Характер залягання магматичних порід (інтрузивних і ефузивних), їх вік, склад, форму тіл, площу;
5 З чим пов’язана відслоненість давніх порід на даній території (процеси вивітрювання, робота річок, тектонічні процеси);
6 Розповсюдженість розривних порушень.
7 Захист лабораторної роботи проводиться на основі аналізу правильності описання карти.
Контрольні запитання
1 Як визначити по геологічній карті характер залягання порід?
2 З якого виду додатків до геологічної карти можна визначити ступінь метаморфізму?
3 Як порахувати площу геологічного тіла по карті?
4 Як визначити ступінь денудації рельєфу?
5 Які фактори впливають на швидкість денудаційних процесів?
6 У якому з графічних додатків до карти можна побачити наявність кутового чи стратиграфічного неузгодження?
7 У якому з додатків до геологічної карти наводиться найбільш детальна характеристика осадових порід?
8 Як порахувати приблизну площу геологічного об"єкта?
9 Як визначається простягання геологічних структур?
Лабораторна робота №2
Елементи залягання шару. Горизонтальне і нахилене залягання шарів. Практичне засвоєння визначення елементів залягання шарів. Гірський компас, його будова та використання
1. Горизонтальне залягання шарів
При горизонтальному заляганні шарів поверхні нашарування приблизно паралельні одна до одної і горизонтальні. Ідеально горизонтальне нашарування в земній корі зустрічається рідко; до горизонтального умовно відносять і таке залягання шарів, коли кут падіння не перевищує 1-2°.
На геологічній карті горизонтальне залягання визначається за такою ознакою: геологічні границі утворюють замкнуті контури і проходять паралельно двом сусіднім горизонталям, або співпадають з ними.
На ділянках з більшими абсолютними відмітками спостерігаються більш молоді породи; чим більш розчленований рельєф, тим більша кількість шарів давніх порід виходить на поверхню. Встановити товщину шарів можна за різницею абсолютних відміток покрівлі і підошви, а знаючи послідовність шарів і їх товщину можна скласти стратиграфічну колонку. При геологічній зйомці, маючи топографічну основу, на яку наносять пункти спостережень з наступною прив’язкою до вікових підрозділів, геологічні границі після встановлення їх абсолютних відміток проводяться на карті як вже зазначалося вище: вони будуть проходити по контуру певних горизонталей, або в проміжку між двома сусідніми горизонталями.
При побудові геологічного розрізу, який є неодмінним додатком до геологічної карти, треба пам’ятати: єдиний випадок, коли можна міняти вертикальний масштаб щодо масштабу карти, це горизонтальне залягання шарів. При необхідності, його можна збільшувати (“розтягувати” зображення по вертикалі), не міняючи горизонтального масштабу. Величину збільшення вибирають таким чином, щоб в розрізі шар з мінімальною товщиною був не тонший 1 мм, але відмінність між горизонтальним і вертикальним масштабами не допускається більшою ніж в 20 разів.
Розріз розташовується знизу під південною рамкою карти, горизонтальний масштаб відповідає масштабу карти, а вертикальний може бути змінений.
Спочатку використовується масштабна лінійка, довжина якої відповідає довжині розрізу, орієнтована таким чином, щоб ліворуч знаходились західні, північно-західні, південно-західні та південні кінці розрізу, а праворуч – східні, північно-східні, південно-східні та північні напрямки. Для кожного розрізу вище нього посередині розташовується надпис “РОЗРІЗ ПО ЛІНІЇ А-Б” (проставляються букви слов’янського алфавіту). Праворуч і ліворуч розріз обмежується шкалою лінійного вертикального масштабу з поділками через 0,5 см, цифрами через 1 см і одиницями вимірювання; напрямки (А-Б, В-Г і т.д.) проставляються безпосередньо над вертикальними лініями. Після цього на розрізі викреслюється гіпсометричний рівень (профіль) і лінія рівня моря, якщо 0 попадає на шкалу висот. На рівні відповідних абсолютних відміток проводять границі шарів, які являють собою горизонтальні лінії, проведені від руки. Кожний шар зафарбовується у відповідний до геохронологічної таблиці колір і індексується у повній відповідності до геологічної карти. Під розрізами вказують горизонтальний та вертикальний масштаби.
Хід виконання роботи
Студенти перекреслюють з рисунку 3.1 топографічну основу на формат А3. Горизонталі і абсолютні відмітки наносяться коричневим кольором, а річки – синім або блакитним. На топооснові будується геологічна карта з горизонтальним заляганням шарів згідно відповідного варіанту (таблиця 3.1). Над картою розташовуються підписи "Геологічно карта з горизонтальним заляганням шарів", рік і масштаб. Шари на карті зафарбовуються у кольори, що відповідають віку порід і індексуються. До карти додаються умовні позначення, складені у відповідності до вимог стандарту. Після побудови карти викладач наносить на ній лінію розрізу; вздовж цієї лінії студенти будують геологічний розріз, який розташовується під геологічною картою і оформляється згідно вимог. Ліворуч від геологічної карти розташовується стратиграфічна колонка в певному масштабі.
Побудови і підписи виконуються чорною тушшю, шари порід зафарбовують згідно віку порід олівцями.
Таблиця 3.1 - Варіанти для побудови геологічних карт
| №№ варіантів | Точка відслонення | Відслонена підошва | №№ варіантів | Точка відслонення | Відслонена підошва |
| А Б В Г А Б В Г А Б В Г А Б В | нижній ордовик середній девон середній карбон верхня перм нижній тріас середній тріас верхня перм нижній карбон верхній девон верхня крейда верхній кембрій нижній ордовик середній тріас нижній карбон верхній девон | Г А Б В Г А Б В Г А Б В Г А Б | нижній тріас нижній ордовик середній девон середній карбон верхня перм нижній тріас середній тріас верхня перм нижній карбон верхній девон верхня крейда верхній кембрій нижній ордовик середній тріас нижній карбон |
Рисунок 3.1 - Топографічна основа для побудови карти з горизонтальним заляганням порід
Розріз відкладів і їх товщина
1 Нижній кембрій. Мармуризовані вапняки, світло-сірі - більше 55 м.
2 Верхній кембрій. Глинисті сланці темно-сірі тонкоплитчасті – 21 м.
3 Нижній ордовик. Пісковики дрібнозернисті зеленкувато-сірі – 33 м.
4 Середній ордовик. Вапняки світло-сірі з прошарками рожевих туфів – 21 м.
5 Нижній девон. Пісковики грубозернисті, в підошві гравеліти і гравеліто-пісковики – 27 м.
6 Середній девон. Перешарування пісковиків і гравелітів – 37 м.
7 Верхній девон. Пісковики середньозернисті світло-сірого кольору, в покрівлі – алевроліти – 23 м.
8 Нижній карбон. Алевроліти і аргіліти з прошарками і лінзами вугілля – 30 м.
9 Середній карбон. Пісковики з прошарками гравелітів світло-бурого кольору – 27 м.
10 Верхня перм. Ритмічне перешарування алевролітів і аргілітів – 40 м.
11 Нижній тріас. Масивні світло-сірі мергелі – 25 м.
12 Середній тріас. Пелітоморфні світло-жовті вапняки – 19 м.
13 Нижня крейда. Білі і кремові кріноїдно-моховаткові вапняки – 28 м.
14 Верхня крейда. Перешарування пісковиків і алевролітів, у покрівлі - гравеліто-пісковики – 19 м.
15 Міоцен. Крупнокристалічні гіпси і ангідрити сірого і світло-сірого кольору – 15 м.
16 Пліоцен. Глини з прошарками і лінзами солі - більше 35 м.
Контрольні запитання
1 Яка ознака горизонтального залягання шарів?
2 Як встановити абсолютні відмітки геологічних границь при горизонтальному заляганні?
3 Яке залягання умовно відноситься до горизонтального?
4 Чим потрібно керуватися, змінюючи вертикальний масштаб при побудові геологічного розрізу?
5 Як обирається напрямок геологічного розрізу?
6 Послідовність побудови геологічного розрізу?
7 Що таке альтитуда?
8 На яких ділянках залягають більш молоді породи?
9 На яких ділянках відслонюються більш давні породи?
10 Як змінюється вік порід, що відслонюються за течією річки?
2.Елементи залягання шарів
Первинним заляганням шарів осадових гірських порід є горизонтальне, або близьке до нього. Внаслідок тектонічних процесів шари піддаються різного роду дислокаціям з утворенням монокліналей, складчастих і розірваних порушеннями комплексів гірських порід.
Нахилене (моноклінальне) залягання найпростіша форма тектонічних дислокацій; характеризується нахилом товщі шарів в одному напрямку з приблизно однаковими кутами падіння.
Лінія простягання – це лінія перетину покрівлі або підошви шару з будь-якою горизонтальною площиною, тобто це будь-яка горизонтальна лінія на поверхні нашарування. На поверхні шару можна провести безліч таких ліній.
Лінія падіння – це лінія, яка перпендикулярна до лінії простягання, лежить на поверхні нашарування і орієнтована у бік його максимального нахилу. Вона вказує напрямок нахилу шару відносно горизонтальної площини. Протилежною до лінії падіння є лінія повстання.
Кут падіння – це кут між лінією падіння і її проекцією на горизонтальну площину. Цей кут не може бути більше 90°.
Положення лінії простягання у просторі визначається її азимутом, а лінії падіння – азимутом і кутом падіння.
 |
Азимут простягання – це правий векторіальний кут між північним напрямком дійсного меридіану і лінією простягання. Оскільки лінія простягання має два напрямки, то азимут простягання може бути виражений двома значеннями, що відрізняються на 180° (a1 та a2 на рисунку 4.1).
Рисунок 4.1 - Співвідношення елементів залягання в плані; a1; a2 – азимути лінії падіння; b – азимут лінії падіння
Азимут падіння – це правий векторіальний кут між північним напрямком дійсного меридіану і проекцією лінії падіння на горизонтальну площину (b на рисунку 4.1). азимут падіння шару відрізняється на 90° від азимуту лінії
Ці параметри заміряються на відслоненнях гірським компасом, який дозволяє досить точно встановити елементи залягання шару одразу в азимутальних напрямках.
При замірах елементів залягання треба враховувати наскільки великий кут падіння породи; якщо кут падіння не перевищує 10°, тоді заміри починають із встановлення положення лінії простягання. У випадку, коли кут падіння більше 10°, спочатку встановлюють положення лінії падіння.
Характеристику елементів залягання, будову гірського компасу і роботу з ним студенти вивчають самостійно за літературою [1, с.124-130], [2, с.110-118] [3, с.70-75] та ін.
Хід виконання роботи
Перед лабораторною роботою студенти самостійно вивчають теоретичну частину: елементи залягання, будову компасу, а на лабораторній роботі вчаться працювати з компасом на моделях шарів породи. При можливості можна це вивчати на природному полігоні.
Крім того, студенти повинні на геологічних картах вміти “прочитати” характер залягання шарів: горизонтальне, звичайне нахилене, вертикальне і перекинуте.
Контрольні запитання
1 Чим описується положення шару породи?
2 Які Ви знаєте елементи залягання?
3 Що таке лінія падіння? Скільки ліній падіння можна провести на поверхні шару?
4 Що таке лінія простягання? Скільки вона має напрямків?
5 Що таке кут падіння?
6 Яке співвідношення між азимутальними напрямками падіння і простягання?
7 Які особливості будови гірського компасу?
8 Що таке азимутальний напрямок?
9 Який порядок роботи з компасом, при незначному куті падіння шару?
10 Який порядок роботи з.компасом при значному куті падіння шару?
11 Як прив’язати заміряні елементи залягання до геологічної карти?
12 Якими позначками позначене на карті нахилене залягання?
Лабораторна робота №3
Визначення дійсної товщини шарів в різних умовах. Визначення елементів залягання шару за трьома точками і двома видимими нахилами
Мета роботи. У деяких випадках безпосередньо на відслонені неможливо заміряти елементи залягання; в такому випадку їх визначають шляхом графічних побудов. На лабораторній роботі студенти повинні засвоїти два методи визначення елементів залягання: 1) за трьома точками, що не лежать на одній прямій (в площині покрівлі або підошви пласта); 2) визначення за двома суміжними вертикальними стінками в шурфі або природному відслоненні.
1.ВИЗНАЧЕННЯ ДІЙСНОЇ ТОВЩИНИ ШАРУ В
РІЗНИХ УМОВАХ
Безпосередньо на відслоненнях корінних порід під час геологічної зйомки можна замірювати відстань від покрівлі до підошви шару, при цьому для одновікового шару на різних відслоненнях ця відстань буде різною.
Таким чином, при витриманій дійсній товщині шару, ширина його виходу на відслоненні і на карті залежить від кута падіння шару, форми земної поверхні (характеру рельєфу) і напрямку падіння шару по відношенню до напрямку нахилу поверхні рельєфу.
Товщини шару розрізняють:
- дійсну – найкоротша відстань від покрівлі до підошви;
- видиму – найкоротша відстань; заміряна на зрізі шару рельєфом;
- вертикальну – відстань від покрівлі до підошви у вертикальному напрямку;
- горизонтальну – відстань від покрівлі до підошви у горизонтальному напрямку.
Не слід плутати горизонтальну товщину з шириною виходу шару; тобто з проекцією видимої товщини на горизонтальну площину (на геологічних картах показана саме ширина виходу шару).
Крім того слід пам’ятати, що верхній шар, який піддався ерозії (розмиву) має практично завжди неповну товщину.
На відслоненні дійсну товщину шару можна визначити шляхом безпосереднього заміру рулеткою відстані від покрівлі до підошви у зрізах за падінням (рисунок 6.1).
Знаючи кут падіння і ширину виходу (або горизонтальну товщину), дійсну товщину можна обчислити за формулою:
. (6.1)
Якщо відома вертикальна товщина:
. (6.2)
Складніше обчислювати дійсну товщину, якщо безпосередньо на відслоненні заміряють тільки відстань по схилу (видима товщина), а поверхня зрізу проходить не горизонтально, а теж нахилено.
Рисунок 6.1- Співвідношення в розрізі дійсної, горизонтальної, вертикальної, видимої товщин і ширини виходу
З варіантами обчислень студенти знайомляться самостійно за літературою [1. с.133-135]; [2, с.80-83] та ін.
Хід виконання роботи
Згідно варіанту, студенти креслять у зошиті характер залягання шару відносно рельєфу і визначають дійсну товщину шару породи.
Таблиця 6.1 - Варіанти для визначення дійсної товщини нахилено залягаючого шару в різних умовах.
| № варіанту | Шар породи і рельєф нахилені в різні боки | Шар породи і рельєф нахилені в один бік | ||||
| Видима товщина, м | Кут падіння шару | Кут нахилу рельєфу | Видима товщина, м | Кут падіння шару | Кут нахилу рельєфу | |
Контрольні запитання
1 Що таке дійсна товщина шару породи?
2 Які Ви знаєте товщини для нахиленого шару породи?
3 Яку товщину шару можна встановити за даними буріння свердловин?
4 Чим відрізняється горизонтальна товщина від ширини виходу шару?
5 Що таке неповна товщина?
6 У яких випадках дійсна товщина співпадає із шириною виходу шару на денну поверхню?
7 Чому дорівнює неповна товщина?
8 У яких випадках дійсна товщина співпадає з видимою?
2.Визначення елементів залягання шару за трьома точками і двома видимими нахилами
Якщо положення шару (або поверхні нашарування), що залягає нахилено, зафіксоване на місцевості в трьох відслоненнях, але елементи залягання в жодному з них неможливо заміряти, або шар породи не виходить на поверхню, але вскритий трьома свердловинами на тих чи інших глибинах, елементи залягання встановлюють графічним способом [2, с.102-112], [3, с.75-89].
Точки, де зафіксований шар, наносять на геологічну карту (або в заданому масштабі на лист паперу, орієнтований згідно сторін світу), обчислюють абсолютні відмітки покрівлі або підошви (як різницю між абсолютною відміткою гирла свердловини і глибиною покрівлі або підошви). Якщо у всіх трьох свердловинах відмітки покрівлі різні, то задача зводиться до знаходження четвертої точки з відміткою рівною середній по висоті свердловини. Точку 4 знаходять на прямій що з’єднує свердловини з мінімальною (т. 2) і максимальною (т. 1) відмітками покрівлі шару поділом прямої на пропорційні відрізки (рисунок 5.1). Максимальна відмітка т. 1=200 м, т. 2=130 м. Якщо пропорційно поділити пряму, що з’єднує т. 1 і т. 2, то можна знайти абсолютну відмітку, аналогічну абсолютній відмітці т. 3, що займає проміжне положення (150 м). З’єднуємо ці точки і отримуємо лінію простягання. Перпендикуляр, проведений до лінії простягання з т. 1, вкаже напрямок падіння шару, що направлений в бік меншої відмітки т. 4.
Щоб знайти кут падіння відкладають в масштабі карти на лінії простягання в будь-який бік від точки перетину її лінією падіння відрізок, що дорівнює різниці висотних відміток покрівлі шару в точках 1 і 3 і отриману точку 5 з’єднують з точкою 1.
В нашому прикладі приймаємо масштаб 1:1000; відповідно: 200 м-150 м=50 м, що дорівнює 5 см.
Цей відрізок відкладаємо праворуч від т. 4, знаходимо положення т. 5, яку, в свою чергу, з’єднуємо з т. 1. Кут 4-1-5 (a) буде кутом падіння: його величину, а також азимути падіння і простягання заміряємо транспортиром або гірським компасом.
Рисунок 5.1 - Побудови при визначенні елементів залягання шару за трьома точками
При визначенні елементів шару у шурфі за двома 7 суміжними стінками користуються видимими кутами падіння (a1 і a2) і видимими азимутами падіння цих кутів, або азимутами простягання стінок шурфу (рисунок 5.2).
Рисунок 5.2 - Вигляд нахиленого шару на стінках гірської виробки
Після заміру цих доступних елементів залягання, наносимо на лист ватману, орієнтовано згідно сторін світу лінії ав і ас за напрямками, що відповідають простяганню стінок шурфу. В точці “а” встановлюємо перпендикуляри до цих ліній і на них відкладають однакові відрізки довільної довжини ad і ае. При точках “d” і “е” будуть кути, додаткові до видимих кутів нахилу шару і отримують точки f i g.
Так, в нашому прикладі (рисунок 5.2) видимі кути становлять: a1=45° (Пд-Зх стінка шурфу з азимутом простягання 245°) і a2=60° (Пд-Сх стінка шурфу з азимутом простягання 135°). Додаткові кути відповідно становлять 
=90°-45°=45° і 
=90°-60°=30°.
Лінія fg буде лінією простягання, а перпендикуляр до неї ah – проекцією лінії падіння на горизонтальну площину (азимут визначаємо транспортиром або гірським компасом), в нашому випадку він дорівнює 178° Пд. Сх.
На лінії ah, як на катеті, будують трикутник ahi, в якому аі=ае=ad. Кут ahi=a, тобто дійсному куту падіння 68°. (дивись рисунок 5.3).
Рисунок 5.3 - Побудови для визначення елементів залягання нахиленого шару за двома видимими нахилами
Хід виконання роботи
За завданням викладача, згідно отриманого варіанту студенти за допомогою відповідних побудов виконують дві роботи.
1 Визначення елементів залягання для нахиленого шару за трьома точками.
В таблиці 5.1 наводяться дані по трьох свердловинах, що мають координатну прив’язку; наводиться абсолютна відмітка гирла свердловини і глибина, на якій зустрінута покрівля шару. На листі А4 наносяться точки, що відповідають координатам свердловин і абсолютні відмітки поверхні шару. Графічним методом треба встановити азимути простягання і падіння та кут падіння. Масштаб прийняти 1:1000.
Таблиця 5.1 - Варіанти визначення елементів залягання шару за трьома точками
| № варі- антів | № свер- дло- вин | Координати | Абсолютна відмітка гирла свер- дловини, м | Глибина залягання покрівлі, м | |
| Х | Y | ||||
2 Визначення елементів залягання для шару, що залягає нахилено в шурфі за двома видимими нахилами границь. Робота виконується на форматі А4.
Таблиця 5.2 - Варіанти для визначення елементів залягання нахиленого шару за двома видимими нахилами
| № варіанту | І стінка | ІІ стінка | |||
| Азимут простя- гання | Видимий кут падіння, | Азимут простя-гання | Видимий кут падіння, a2 | ||
Контрольні запитання
1 Чому крім глибини свердловини слід враховувати абсолютну відмітку гирла свердловини?
2 Чому у першу чергу при побудовах встановлюється положення лінії простягання?
3 За якою ознакою проводиться лінія простягання при побудовах?
4 Чому при визначенні елементів залягання за двома видимими нахилами не має значення масштаб, у якому виконується креслення?
5 Чи може бути кут падіння шару менше видимих нахилів його?
6 Яке практичне застосування у геології нафтових і газових родовищ має метод визначення елементів залягання за трьома точками?
Таблиця 7.1 - Варіанти завдань для визначення дійсної товщини шарів методом ламаного ходу
| Точка стояння | Точка візування | Азимут ходу в град. | Відстань по схилу, м | Кут нахилу місцевості, j град | Геологічні дані |
| ВАРІАНТ №1 | |||||
| +25 +15 -10 +12 -8 +20 +8 -11 | В 20 м від т.1 – покрівля алевролітів. Азимут падіння – 85°, кут – 25°. В т.2 – покрівля мергелів. В т.3 – покрівля аргілітів. В т.4 – покрівля вапняків, далі – пісковики. В 15 м від т.5 – покрівля пісковиків. Азимут падіння 90°, кут 26°. В 15 м від т.6 – покрівля алевролітів. В т.7 – покрівля аргілітів. В т.8 – покрівля окремнілих вапняків, далі пісковик. | ||||
| ВАРІАНТ №2 | |||||
| +28 | В 15 м від т.1 – покрівля конгломератів, далі – гравеліти. Азимут падіння – 303°, кут – 40°. | ||||
Продовження таблиці 7.1
| +28 -13 +5 +11 +22 +9 -12 - | В 15 м від т.1 – покрівля конгломератів, далі – гравеліти. Азимут падіння – 303°, кут – 40°. В т.2 – підошва пісковиків. В т.3 – підошва алевролітів. Азимут падіння – 303°, кут – 39°. В т.4 і далі 17 м глинисті сланці, далі до т.5 – мергелі. В т.5 – підошва вапняків. Азимут падіння – 305°, кут – 39°. В т.6 підошва пісковиків. Азимут падіння – 303°, кут – 40°. В т.7 і далі 8 м алевроліти, до т.8 – пісковики. Між т.8 і т.9 – аргіліти. Азимут падіння – 304°, кут – 39°. | ||||
| ВАРІАНТ №3 | |||||
| +30 +20 | В т.1 і далі вапняки. Азимут падіння – 69°, кут – 18°. В т. 2 – підошва, а в 15 м покрівля |
Продовження таблиці 7.1
| -12 +30 +15 -15 -16 +19 | мергелів. В т.3 – покрівля аргілітів. Азимут падіння – 69°, кут – 19°. В т.4 – покрівля алевролітів. В т.5 – покрівля пісковиків. В т.6 – покрівля гравелітів. В т.7 – покрівля пісковиків. В 10 м від т8 – покрівля аргілітів, далі – вапняки. | ||||
| ВАРІАНТ №4 | |||||
| +18 -20 -15 -15 +10 +15 +10 | В т.1 і далі аргіліти. Азимут падіння – 90°, кут – 40°. В 5 м від т.2 – підошва алевролітів. В т.3 – підошва пісковиків. В т.4 – підошва гравелітів. В 12 м від т.5 – підошва вапняків. Азимут падіння – 93°, кут – 41°. В т.6 – підошва мергелів. В т.7 і далі – підошва окремнілих глин. |
Продовження таблиці 7.1
| ВАРІАНТ №5 | |||||
| +20 +13 -10 +15 -18 -6 +24 | В 15 м від т.1 – покрівля гравелітів, далі – пісковики. В т.3 – покрівля пісковиків. Азимут падіння – 32°, кут – 36°. В 22 м від т.3 – покрівля алевролітів. Азимут падіння – 34°, кут – 37°. В 10 м від т.4 – покрівля глинистих сланців. В т.6 – покрівля мергелів. В т.7 і далі – алевроліти. Азимут падіння – 34°, кут – 38°. В т.8 і далі – конгломерати. Азимут падіння – 33°, кут – 37°. | ||||
| ВАРІАНТ №6 | |||||
| +12 +20 +20 -18 | В т.1 – покрівля вапняків. Азимут падіння – 7°, кут – 35°. В 4 м від т.2 – покрівля мергелів. В 7 м від т.3 – покрівля алевролітів. В т.4 – покрівля пісковиків. Азимут падіння – 9°, кут – 33°. |
Продовження таблиці 7.1
| - +18 +12 | В 5 м від т. 6 – покрівля гравелітів. В т.7 – підошва гравелітів. Азимут падіння – 10°, кут – 35°. В т.8 – підошва окремнілих вапняків. | ||||
| ВАРІАНТ №7 | |||||
| +16 -5 -3 +13 +20 -8 -11 +9 | В т.1 – підошва пісковиків. Азимут падіння – 340°, кут – 31°. В т.2 – підошва алевролітів. В 15 м від т.2 – підошва мергелів. Між 3 і 4 точками – мергелі з прошарками аргілітів. Азимут падіння – 342°, кут – 32°. В т.4 і далі 10 м – вапняки органогенні, далі – гравеліти. В інтервалі 0-16 м – гравеліти, далі – пісковики. В т.6 і далі – алевроліти. В т.7 і далі – аргіліти. В т.8 – підошва вапняків. |
Продовження таблиці 7.1
| ВАРІАНТ №8 | |||||
| +20 +28 -12 +15 -8 +22 -7 +10 | В т.2 – покрівля конгломератів. Азимут падіння – 255°, кут – 26°. В 20 м від т.2 – покрівля гравелітів. Азимут падіння – 255°, кут – 27°. В т.3 – покрівля пісковиків. В т.4 – покрівля алевролітів. Азимут падіння – 256°, кут – 27°. В т.5 – покрівля андезитів. В т.6 – покрівля мергелів. Азимут падіння – 254°, кут – 26°. В 10 м від т.7 – покрівля базальтів, далі – глинисті сланці. В 15 м від т.8 – підошва алевролітів. Азимут падіння – 255°, кут – 26°. | ||||
| ВАРІАНТ №9 | |||||
| +38 +28 -15 | В т.1 і далі – пісковики. Азимут падіння – 72°, кут – 25°. В т.2 – підошва, а в 19 м – покрівля алевролітів. В т.3 – покрівля вапняків. Азимут |
Продовження таблиці 7.1
| +31 +13 -11 -15 +19 | падіння – 73°, кут – 21°. В т.4 – покрівля мергелів. Азимут падіння – 73°, кут – 25°. В т.5 – покрівля вапняків. В т.6 – покрівля гравелітів. Азимут падіння – 72°, кут – 23°. В т.7 – покрівля пісковиків. Азимут падіння – 73°, кут – 252°. В 10 м від т.8 – покрівля аргілітів, далі – вапняки. | ||||
| ВАРІАНТ №10 | |||||
| +10 +8 +5 +20 -5 +10 +18 | В 10 м від т.2 – покрівля пісковиків. В т.3 – покрівля аргілітів. В т.4 – покрівля вапняків. Азимут падіння – 54°, кут – 32°. В 5 м від т.5 – покрівля конгломератів. Алевроліти. В т.7 – покрівля алевролітів. Азимут падіння – 55°, кут – 34°. В т.8 – покрівля мергелів., |
Продовження таблиці 7.1
| -5 | В т.9 – покрівля аргілітів. | ||||
| ВАРІАНТ №11 | |||||
| +20 +18 -12 +20 -10 +22 -7 +10 | В т.2 – покрівля конгломератів. Азимут падіння – 300°, кут – 26°. В 15 м від т.2 – покрівля пісковиків. В т.3 – покрівля алевролітів. В т.4 – покрівля аргілітів. Азимут падіння – 290°, кут – 27°. В т.5 – покрівля ангідритів. В т.6 – покрівля мергелів. В 10 м від т.7 – покрівля вапняків, далі – гравеліти. В 10 м від т.9 – підошва алевролітів. | ||||
| ВАРІАНТ №12 | |||||
| +25 -13 +5 +11 | В 15 м від т.1 – покрівля конгломератів, далі – гравеліти. Азимут падіння – 303°, кут – 40°. В т.2 – підошва пісковиків. В т.3 – підошва алевролітів. Азимут падіння – 303°, кут – 39°. В т.4 і далі 17 м – глинисті сланці, |
Продовження таблиці 7.1
| +28 +9 -15 - | потім – мергелі. В т.5 – підошва вапняків. В т.6 – підошва пісковиків. В т.7 і далі 10 м – алевроліти, потім – аргіліти. Між т.8 і 9 – гравеліти. | ||||
| ВАРІАНТ №13 | |||||
| +22 -20 +20 - -18 +18 +12 - | В т.1 – покрівля вапняків. Азимут падіння –187°, кут – 30°. В 8 м від т.2 – покрівля мергелів. В 17 м від т.3 – покрівля пісковиків. В т.4 – покрівля алевролітів. Азимут падіння – 9°, кут – 30°. В 5 м від т.6 – покрівля гравелітів. В т.7 – підошва гравелітів. Азимут падіння – 10°, кут – 31°. В т.8 – підошва окремнілих вапняків. В т.9 і далі – аргіліти. |
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4
Визначення елементів залягання шарів по геологічній карті. Побудова розрізу шарів, що залягають нахилено, по лінії вхрест простягання порід і в діагональному напрямку до залягання п
