Часть 3

11. Лабораторные работы по структурной геологии

Геология - интересная наука, в ней много неизвестного, тайного, неизученного. Людям всегда было интересно заглянуть в глубь Земли. «Велико есть дело достигать во глубину земную разумом, куда рукам и оку досягнуть возбраняет натура, и вечной ночью помраченные вещи и деяния выводить на солнечную ясность» - так писал великий сын русского народа, основоположник российских наук и первого университета в России М.В. Ломоносов. В своей работе «О слоях земных» (1763г.) он отмечал: «Напрасно многие думают, что все как видим, творцом создано; будто не токмо горы, долы и воды, но и разные роды минералов произошли вместе со светом; и потому де не надобно исследовать причины, для чего они внутренними свойствами и положением мест разняться. Таковы рассуждения весьма вредны приращению всех наук, следовательно, и натуральному знанию земного шара, а особливо искусству рудного дела. Хотя оным умникам и легко быть философами, выуча три слова: бог так сотворил; и сие дав в ответ вместо всех причин».

С тех пор человек узнал многое о Земле и ее недрах. Пробурены скважины глубиной до 10 -12 км, придуманы приборы, изучающие строение Земли без бурения, написаны тысячи книг о полезных ископаемых и методах их поисков.

Учеба – это чтение учебника с целью запоминания, повторение прочитанного, проверка степени запоминания по вопросам самоконтроля по каждой теме, практические и лабораторные, самостоятельные и аудиторные занятия, выполнение домашних заданий, упражнений, контрольных работ. Можно составить краткий конспект прочитанного, словарь терминов, определений. Для занятий в домашних условиях в квартире нужно организовывать уединенное рабочее место с рабочим столом, учебниками, пособиями и т.д. Здесь будут царствовать науки, совершаться таинства ежедневной учебы студента.

Наличие в распоряжении студента учебной программы по дисциплине, календарного графика учебных занятий, вопросов для самоконтроля по каждой теме и методического пособия значительно облегчает труд студента и дисциплинирует его. Не следует забывать, что соблюдение графиков, систематические занятия и дисциплина – это основа Вашего успеха в любой сфере деятельности. Систематические занятия дадут вам знания и уверенность в себе.

В процессе обучения важную роль играют лабораторные (практические) занятия. Такие занятия лучше запоминаются, поскольку при выполнении лабораторной работы участвуют не только слуховая, но и зрительная память. Один китайский философ утверждал, что один грамм практики дороже тонны теории.

Цель лабораторных занятий: научиться работать с фактическим материалом бурения скважин и лабораторных исследований. Научиться строить карты и профили по цифровым данным, то есть придать цифрам наглядный вид, научиться геологически интерпретировать построенные карты, и профили.

1. Работа с геологическими картами. Построение геологических профилей и стратиграфической колонки.

Геологическая карта – это модель геологического строения верхней части земной коры. На ней изображены слои горных пород, интрузивные массивы и разрывные нарушения, выходящие на дневную поверхность.

Построение профильных разрезов производится на основе геологической карты. Линия профиля обычно задается вкрест простирания слоев, от одного края карты до ее другого края, ориентируется так, чтобы слева был запад, справа восток. Профиль – это вертикальный разрез Земли вдоль плоскости, строится в том же масштабе, что и масштаб геологической карты.

А Б

Рис. 69.Профильный разрез по линии А – Б. Масштаб 1 : 100000.

Работа начинается с изготовления полоски миллиметровой (или клетчатой) бумаги шириной 10 – 12 см. Сверху записывается заголовок: геологический профиль по линии АБ. Под заголовком пишется масштаб, а под масштабом – фамилия и инициалы составителя. После этого обозначаются границы профиля вертикальными линиями слева и справа от одного края до другого края карты. На левой вертикальной линии строится шкала высот рельефа в масштабе. Масштаб карты всегда пишется в сантиметрах. Например, масштаб 1:10000 означает, что один сантиметр карты соответствует 10000 сантиметрам на местности. Сантиметры переводим в метры: для этого зачеркиваем два нуля. Остается 100 метров, т.е. 1 сантиметр карты соответствует 100 метрам на местности.

Заготовку со шкалой высот прикладываем к линии профиля на карте и строим линию рельефа по отметкам горизонталей, пересекающихся с линией профиля, обозначенной на карте. Затем на линию рельефа переносим по перпендикуляру точки пересечения слоев с линией профиля на карте. По найденным точкам, от линии рельефа вниз проводим границы слоев по их углам падения, обозначенным на карте. Угол падения замеривается и показывается по отношению к горизонту с помощью транспортира.

В том случае, если угол падения слоя на карте не обозначен, то нужно найти этот угол, построив на карте две линии простирания этого слоя по точкам пересечения его с горизонталями рельефа (рис.32). Каждой линии простирания присваивается отметка горизонтали с которой пересекается граница слоя. Линия падения слоя будет ориентирована перпендикулярно к линиям простирания и направлена в сторону от линии с большей отметкой, к линии с меньшей отметкой. Для определения угла падения слоя на линии падения строим прямоугольный треугольник, одним из катетов которого будет «заложение», вторым катетом – превышение одной горизонтали над другой в масштабе карты. Замериваем угол, образованный гипотенузой и линией падения. Это угол и будет углом падения слоя.

В том случае, если на карте отсутствуют горизонтали рельефа, линия рельефа на профиле изображается в виде горизонтальной прямой линии. Слои изображаются вниз от этой линии по углам падения, обозначенным на карте. Если линия профиля проходит косо по отношению к линии простирания слоев, то слои на профиле изображаются с поправкой на углы падения (табл. 15). Если профиль проходит вдоль линии простирания слоев, то слои на профиле будут изображаться горизонтально.

На геологических картах часто изображаются складчатые толщи, несогласно перекрытые слоями осадочных пород более молодого возраста. В таких случаях осадочная толща расчленяется на структурные этажи и подэтажи, отделенные друг от друга перерывами осадконакопления. Каждый из них имеет не только другой возраст, но и другой тип строения: тип складок, углы и азимуты падения слоев, степень метаморфизма пород и др. Чем древнее структурный этаж, тем сложнее он построен. Возраст стратиграфического этажа определяется по возрасту эпохи складчатости: каледонский, герцинский и тд.

Работа с геологической картой завершается построением стратиграфической колонки (рис.69) и кратким геологическим описанием. При построении стратиграфической колонки мощности отдельных слоев (систем, отделов, ярусов, свит) замериваются на геологическом профиле. Перерывы осадконакопления на стратиграфической колонке показываются волнистой линией, возраст – индексами, состав пород – штриховкой, мощность – цифрами.

Таблица 15

Поправки угла падения при пересечениях, не перпендикулярных к простиранию пластов

Истинный угол падения, град.	Угол между простиранием и линией пересечения
	800	700	600	500	400	300	200	100
10	9о51/	9о24/	8о41/	7о41/	6о28/	5о02/	3о27/	1о45/
20	19о43/	18о53/	17о30/	15о35/	13о10/	10о19/	7о06/	3о37/
30	29о37/	28о29/	26о34/	23о51/	20о21/	16о06/	11о10/	5о44/
40	39о34/	38о15/	36о00/	32о44/	28о20/	22о26/	16о00/	8о17/
50	49о34/	48о14/	45о54/	42о23/	37о27/	32о47/	22о11/	11о41/
60	59о37/	58о28/	56о19/	53о00/	48о04/	40о54/	30о29/	16о44/
70	69о43/	68о49/	67о12/	64о35/	60о29/	53о67/	43о13/	25о30/

Интрузивные массивы, изображенные на геологической карте, различаются по возрасту. Возраст их определяется по типу контакта с окружающими породами. Если на контакте образовались видоизмененные горные породы (роговики), то контакт будет определяться как интрузивный (секущий). На геологическом профиле линия контакта будет изображаться с крутым наклоном под вмещающие породы. Если интрузивный массив перекрыт осадочными породами более молодого возраста с несогласием, тогда контактная линия изображается параллельно слоистости вышележащих пород.

Группа	Система	Отдел	Ярус	Свита		Мощность, м.		Характеристика пород
Кайнозой	Неоген	Миоцен		Майкопская			500	Переслаивание темно-серых, черных глин, алевролитов и песчаников
	Палеоген	Олигоцен

Рис.69. Стандартная схема стратиграфической колонки

Разрывные нарушения на геологическом профиле, так же как и на геологической карте, изображается красными линиями. Чаще – это разломы сбросового типа, ориентированные вертикально. Их возраст определяется по возрасту нарушенных и не нарушенных пород: если слои юрского возраста рассечены разломом, то возраст его будет послеюрским. Если разлом не нарушает их (сверху перекрыт слоями юрского возраста), то возраст разлома будет доюрским. Наклонные разломы на геологической карте изображаются со штрихами, направленными в сторону падения плоскости разлома. Угол наклона указывается цифрами красного цвета.

Геологическое описание карты начинается с выделения разновозрастных структурных этажей, отделенных друг от друга перерывами осадконакопления. Их описание ведется в последовательности снизу – вверх: от древних пород к молодым. Каждый структурный этаж (первый, второй, третий) характеризуется:

1. по возрасту: перечисляется возраст отложений, участвующих в их строении;

2. по типу строения: складчатое, наклонное, горизонтальное;

3. дается характеристика складок, начиная с самых крупных антиклиналей, в ядрах которых находятся самые древние отложения. Указываются направления простирания складок, ширина, длина, тип (линейный, брахиморфный), количество антиклиналей, синклиналей, их возраст (эпоха складчатости).

Если на карте изображены интрузивные массивы, дается их характеристика по форме, размеру (батолит, шток, дайка), по возрасту (последовательности внедрения), по размеру (длина, ширина, площадь), по составу пород. Если на карте изображены разрывные нарушении, дается их характеристика, начиная с самых крупных (структурообразующих) разломов:

1. по типу (сброс, взброс, надвиг, сдвиг);

2. по направлению смещения блоков: какой блок опустился, какой поднялся;

3. по ориентировке в пространстве (системы разломов);

4. по возрасту.