11. Геологические карты их виды, содержание и применение. Чтение геологических карт.

Картография – наука о картах как особом способе изображения действительности их создания и использовании.

Таким образом, картография существует в трех формах:

- наука об отображении и познании явлений природы и общества посредством карт;

- область техники и технологии создания и использования картографических произведений;

- отрасль производства, выпускающая картографическую продукцию (карты, атласы, глобусы и т.д.).

В связи с развитием компьютеризации предпринимают попытки расширить представления о картографии и включить в ее интересы не только создание электронных карт, но и формирование баз и банков цифровой картографической информации. Но, так или иначе, во всех определениях подчеркивается, что картография – это область науки, техники и производства, иногда добавляют – и искусства, а также то, что она имеет дело не только с созданием, но и с использованием карт.

Виды картографирования:

1. По объекту – астрономическое, планетное и земное, внутриземное – картографирование суши и океанов.

2. По методу – наземное, аэрокосмическое и подводное.

3. По масштабу – крупно-, средне- и мелкомасштабное.

4. По уровню обобщения – аналитическое, комплексное и синтетическое.

5. По степени автоматизации – ручное, автоматизированное и автоматическое.

6. По оперативности – базовое и оперативное.

Термин «карта» появился в средние века, в эпоху Возрождения, до этого употреблялись слова «tabula» и «descriptionis» (изображение). Этот термин происходит от латинского «charta» (лист, бумага), производного от греческого χαρτηξ (хартес – бумага из папируса)

В России изначально карта называлась «чертежом», что означало изображение местности чертами, черчением, и лишь в эпоху Петра I появился сперва термин «ландкарты», а потом – «карта». Интересно, что в Толковом словаре В.Даля (1881 г.) карта определяется именно как «чертеж какой-либо части земли, моря, твердии небесной».

Сейчас слово «карта» используется во многих языках мира (французском, немецком, итальянском, португальском, голландском, шведском, датском, греческом, турецком). Но не менее распространен термин, производный от латинского слова «тарра», что означало кусок полотна (английский, испанский, польский, чешский, словацкий).

Международный Многоязычный словарь технических терминов картографии (1973) дает следующее определение карты: «Уменьшенное, обобщенное изображение поверхности Земли, других небесных тел или небесной сферы, постоянное по математическому закону на плоскости и показывающее посредствам условных знаков размещения и свойства объектов, связанных с этими поверхностями».

Наиболее общее и традиционное определение таково:

Карта – это математически определенное, уменьшенное, генерализованное изображение поверхности Земли, другого небесного тела или космического пространства, показывающее расположение или спроецированные на них объекты в принятой системе условных знаков.

Классификация карт – это система, представляющая совокупность карт, подразделяемых (упорядоченных) по какому-либо избранному признаку.

Классификации необходимы для инвентаризации и хранения карт, составления списка и каталогов, научной систематизации и поиска карт, создания банков данных и картографических информационно-справочных систем.

В качестве основания для классификации допустимо избрать любое свойство карты: масштаб, тематику, эпоху создания, язык, способ графического оформления и издания карты и т.п.

Классификация карт по масштабу и пространственному охвату.

По масштабу карты делят на четыре основные группы:

- планы – 1:5000 и крупнее

- крупномасштабные – 1:10000 – 1:200000

- среднемасштабные – от 1:200000 до 1:1000000 включительно

- Мелкомасштабные – мельче 1:1000000

Такое деление принято в России для географических карт, однако оно не универсально. В такой большой стране, как наша, мелкомасштабные карты охватывают регионы или их части среднемасштабные – области, а крупномасштабные – районы, города, или городские районы.

В других странах иначе.

По пространственному охвату в качестве наиболее крупного подразделения выделяют карты Солнечной системы и звездного неба, затем карты планет, в том числе Земли. Далее идут карты крупнейших планетарных структур – для Земли это карты разные разветвления классификации:

- по административно-территориальному делению

- по природным регионам

- по экологическим регионам

- по естественно-историческим областям

Вариант классификации карт по пространственному охвату:

- Солнечной системы

- планеты (Земли)

- полушарий

- материков и океанов

- стран

- республик, областей и других административных единиц

- промышленных и сельскохозяйственных районов

- отдельных (локальных) территорий (заповедников, туристических, курортных районов и т.п.)

- населенных пунктов (городов, поселков)

- городских районов и т.д.

Карты океанов подразделяют далее карты морей, заливов, проливов, гаваней.

Классификация карт по пространственному охвату (по территории) чаще всего используется в картохранилищах и библиотеках.

Классификация карт по содержанию

В этой классификации прежде всего выделяют три большие группы:

- общегеографические карты

- тематические карты

- специальные карты

Общегеографические карты. Эти карты отображают совокупность элементов местности, имеют универсальное многоцелевое применение при изучении территории, ориентированы на ней, решении научно-практических задач. На общегеографических картах показу всех элементов уделяют равное внимание, изображая все объекты видимые на местности. Дальнейшая классификация общегеографических карт почти полностью совпадает с их делением по масштабу:

- топографические – в масштабах 1:100000 и крупнее

- обзорно-топографические – в масштабе 1:200000 – 1:1000000

- обзорные – мельче 1:1000000

Тематические карты. Это наиболее обширная и разнообразная категория карт природных и общественных (социальных и экономических) явлений, их сочетаний и комплексов. Содержание карт определяется той или иной конкретной темой.

Группа карт природы охватывает карты литосферы, гидросферы, атмосферы, педосферы и биосферы. Они подразделяются на следующие крупные блоки:

- тектонические и неотектонические

- литолого-стратиграфические

- четвертичных отложений

- гидрогеологические

- полезных ископаемых

- сейсмичности и вулканизма

- охраны геологической среды

- структурно-геологического районирования

Чтение геологических карт заключается в получении информа­ ции о геологическом строении изображенной на карте террито­ рии. Каким образом можно получить такую информацию, мы раз­ берем на примере геологической карты, представленной на рис. 4.5. Но прежде чем приступить к чтению этой карты, остановимся на некоторых замечаниях общего характера. Первое, что следует сделать при изучении любой геологичес­ кой карты, — это определить, каково залегание слоев горных по­ род на данной территории. При ненарушенном, горизонтальном залегании границы меж­ ду слоями разного возраста (согласные стратиграфические грани­ цы) располагаются на карте параллельно или почти параллельно горизонталям рельефа, нигде не пересекая их. Это легко понять, если вспомнить, что горизонтали являются линиями пересечения поверхности рельефа с горизонтальными плоскостями. Но подо­ шва и кровля горизонтально залегающих слоев также являются горизонтальными плоскостями, следовательно, линии их пересе- 147 чения с рельефом должны быть параллельны горизонталям (см. рис. 4.1). При горизонтальном залегании слоев ширина их выходов в плане, т. е. на геологической карте, зависит от крутизны релье­ фа. При одной и той же толщине (истинной мощности) слоя его ширина на карте тем больше, чем положе рельеф, что хорошо видно на приведенной схематической зарисовке. Любое нарушенное залегание слоев, моноклинальное или склад­ чатое, на карте легко узнается по пересечению стратиграфически­ ми границами горизонталей рельефа. Моноклинали на геологических картах образуют своеобразные структурные рисунки, конфигурация которых зависит как от угла залегания пород, так и от степени расчлененности рельефа. В об­ щем виде моноклинально залегающие слои на карту проектиру­ ются в виде полос пород разного возраста, сменяющих одна дру­ гую от древних к все более молодым в сторону падения слоистос­ ти. Если слои залегают круто (вертикально или почти вертикаль­ но), соответствующие им на карте полосы тянутся прямолиней­ но, вне зависимости от степени расчлененности рельефа. Анало­ гичный структурный рисунок получается и при пологом залега­ нии слоев и выровненном, практически субгоризонтальном рель­ ефе. Более сложные структурные рисунки моноклинального зале­ гания слоев образуются на картах при пологом залегании слоис­ тости и резко расчлененном рельефе. В этом случае проектирую­ щиеся на карту слои пород разного возраста изгибаются по рель­ ефу; их выходы на поверхность (видимая мощность) становятся шире или уже в зависимости от крутизны склонов и направления падения слоев (в сторону падения склона или под него). Иногда на геологических картах можно видеть фрагменты мо­ ноклиналей, в которых возраст пород сменяющих друг друга сло­ ев удревняется в сторону падения слоистости (рис. 4.6). В этом слу­ чае говорят об опрокинутом моноклинальном залегании пород (в отличие от нормального, рассмотренного выше). Частным случа­ ем опрокинутого моноклинального залегания слоев являются под­ вернутые крылья опрокинутых складок. При опрокинутом залега­ нии слоев горных пород на геологических картах ставятся специ­ альные знаки элементов залегания, как это показано на рис. 4.6. Складчатое залегание от моноклинального отличается лишь тем, что моноклинали, соответствующие крыльям складок, на геоло­ гических картах располагаются зеркально симметрично относи­ тельно одной центральной полосы пород самого молодого либо самого древнего возраста (рис. 4.7). Эта центральная полоса по­ род соответствует проекции ядра складки на земную поверхность. В том случае, когда центральная полоса сложена «молодыми» по­ родами и ее симметрично окружают слои со все более древним возрастом, мы имеем дело с синклинальной складкой. В антикли­ налях, наоборот, в ядре обнажаются древние породы, а на крыль- 148 Рис. 4.6. Моноклинали, представляющие собой фрагменты крыльев складки: А — нормальная моноклиналь; Б — опрокинутая моноклиналь; С — знак, приме­ няемый для обозначения опрокинутого залегания слоев на геологических картах ях они симметрично сменяются все более молодыми. Поскольку крылья складок являются частным случаем моноклиналей, к ним применимы все замечания относительно соотношения крутизны наклона слоев и расчлененности рельефа, которые были рассмот­ рены для моноклиналей. Некоторую полезную информацию относительно изображения на геологических картах складчатого залегания пород можно по­ лучить, если вернуться к разде­ лу, посвященному описанию складок. Проекции сместителей раз­ рывных нарушений изображают­ ся на картах толстыми черными линиями. Если сместители кру­ тые — эти линии прямолиней­ ны, вне зависимости от расчле­ ненности рельефа. Если же сме­ стители пологие, а рельеф мес­ тности контрастный — линии разрывов на картах изгибаются в соответствии с перегибами ре­ льефа. Такую ситуацию легко промоделировать с помощью Рис. 4.7. Пример складчатого зале- проекции на плоскость стола гания слоев. вертикального и полого наклон- Вокруг полос пород позднекембрий- ского и позднеордовикского возраста зеркально симметрично располагаются полосы пород средне- и раннеордовик- ского возрастов. Фрагмент геологичес­ кой карты, представленной на рис. 4.5 150 ного разреза полукруглого бато­ на хлеба. В первом случае разрез спроектируется прямой линией, во втором — проекция разреза окажется изогнутой. Рис. 4.8. Поперечные сбросы синклинальной (а) и антиклинальной (б) складок с горизонтальными шарнирами: А — положение блоков до сбросов (передние верхние части блоков удалены); Б — положение блоков после перемещений и денудации приподнятых крыльев В результате смещения крыльев по разрыву и последующей эро­ зии контуры слоев, лежащих по разные стороны сместителя, не совпадают друг с другом. Например, в сбросе, прошедшем вкрест простирания осевой поверхности синклинальной складки, в под­ нятом крыле расстояние между одновозрастными слоями на кры­ льях складки меньше, чем в опущенном (рис. 4.8, а). В антикли­ нальной складке картина обратная (рис. 4.8, б). При моноклиналь­ ном залегании слоев сброс, прошедший по простиранию слоев, может привести либо к удваиванию разреза (рис. 4.9, а) либо к выпадению из разреза части слоев (рис. 4.9, б). Изучая на карте соотношения слоев по разные стороны сместителя, в некоторых случаях можно судить о направлении перемещений блоков и об амплитуде смещений. Однако разнообразные комбинации залега­ ния слоев и сместителей разрывов, а также различные направле­ ния и амплитуды смещений приводят к разнообразным, часто сложным, структурным результатам. Рис. 4.9. Сбросы, идущие по простиранию моноклинально залегающих слоев: А — стадия до перемещения блоков; Б — стадия после перемещения блоков и денудации приподнятых крыльев 151 Параллельные стратиграфические несогласия на геологических картах распознаются по выпадению из непрерывного стратигра­ фического разреза какой-либо части возрастных подразделений. При этом контуры разновозрастных слоев, так же как и проекция поверхности несогласия, располагаются более или менее парал­ лельно, нигде не пересекаясь. При угловом стратиграфическом несогласии проекция поверхности несогласия пересекает грани­ цы слоев, подстилающих ее, и идет более или менее параллельно слоям, лежащим выше. Объемы согласно залегающих пород, рас­ полагающиеся между границами угловых стратиграфических не­ согласий, называются структурными ярусами, или структурными этажами. Теперь, если мы обратимся к геологической карте, изобра­ женной на рис. 4.5, мы увидим, что территория, на которую со­ ставлена карта, имеет сложное строение. Большая часть карты за­ нята складками, причем складки, в которые смяты породы, раз­ личаются одни от других по морфологии, размерам, ориентиров­ ке осевых поверхностей. По этим показателям в пределах рассмат­ риваемого листа можно выделить три системы складок. В самых древних породах района, породах рифейского возрас­ та, развиты относительно мелкие, тесно сжатые линейные склад­ ки с субмеридиональным простиранием осевых поверхностей. Углы падения пород на крыльях складок имеют порядок 75°. Породы этого возраста выходят на поверхность в ядре линейной анти­ клинальной складки с СЗ—ЮВ простиранием осевой поверхнос­ ти. В пределах карты в такие складки смяты породы кембрийского и ордовикского возрастов. В отличие от складок, развитых в поро­ дах рифея, эти складки гораздо более крупные по размерам и имеют другую пространственную ориентировку. Кроме того, они более открытые: породы на их крыльях имеют углы падения по­ рядка 45 — 50°. Между породами рифея и кембрия проходит гра­ ница углового несогласия. В нижнем левом углу карты наблюдается еще один тип скла­ док, в которые смяты породы девонского, каменноугольного и пермского возрастов. Эти складки мульдообразные, с пологим порядка 10—15° наклоном крыльев. Фрагменты крыла такой склад­ ки наблюдаются и в верхнем правом углу карты. Цепочки мульд имеют приблизительно ту же ориентировку, что и осевые повер­ хности складок кембрийско-ордовикских пород. Между породами ордовика и девона также отмечается поверхность углового несог­ ласия. Наконец, в правом верхнем углу карты располагаются гори­ зонтально залегающие породы неогена. Граница подошвы этих пород параллельна горизонтали. Породы неогенового возраста перекрывают породы каменноугольного и девонского возрастов с резким угловым несогласием. 152 Таким образом, в строении территории, изображенной на кар­ те, выделяются четыре структурных этажа: рифейский, нижнепа­ леозойский (кембрий, ордовик), средне-, верхнепалеозойский (де­ вон — пермь) и кайнозойский (неоген). Между породами этих этажей отмечаются перерывы в осадконакоплении и угловые не­ согласия. Помимо осадочных пород, в строении района принимают уча­ стие интрузивные образования кислого состава — граниты проте­ розойского и позднеордовикского возрастов. Протерозойский воз­ раст гранитов устанавливается потому, что они прорывают поро­ ды рифейского структурного этажа, но перекрываются породами кембрия. Видимо, эти граниты внедрились в конце рифея. По- зднеордовикский возраст гранитов крупного интрузивного тела устанавливается условно. Эти граниты прорывают породы кемб­ рия, нижнего и среднего ордовика. Следовательно, время их вне­ дрения по крайней мере постсреднеордовикское. С другой сторо­ ны, на карте отмечаются два разрывных нарушения СВ—ЮЗ про­ стирания. Эти разрывы секут породы нижнепалеозойского струк­ турного этажа и перекрываются породами следующего структур­ ного этажа, следовательно, они образовались до среднедевонско- го времени: видимо, в начале раннего девона. Но один из этих разрывов сечет и интрузии. Следовательно, вероятное время вне­ дрения интрузивных пород — поздний ордовик. По соотношению выходов пород на крыльях разрывов можно утверждать, что перемещения блоков по разрывам осуществля­ лись в вертикальном направлении, т.е. разрывы являются сбросо- взбросами. Северо-восточное крыло разрыва, расположенного в верхнем левом углу карты, приподнято относительно юго-запад­ ного, так как в этом крыле в ядре антиклинальной складки обна­ жаются породы более древнего возраста. Следовательно, здесь мы имеем дело с более глубоким эрозионным срезом (рис. 4.10, а). По разрыву, расположенному в правом нижнем углу карты, относи­ тельно приподнятым является юго-восточное крыло, так как в Рис. 4.10. Блок-диаграммы разрывных нарушений, изображенных на гео­ логической карте (см. рис. 4.5) 153 этом крыле, в ядре антиклинали, выход пород раннеордовикского возраста шире, чем в северо-западном (рис. 4.10, б). В общем, в пределах всей карты центральный блок опушен по разрывам отно­ сительно северо-западного и юго-восточного блоков. Как уже отме­ чалось ранее, такая разрывная структура называется грабеном.