Построение геолого-географических разрезов

Перед составлением разреза необходимо выбрать линию, по которой он будет строиться. Разрезы должны давать представления о залегании пород, скрытых под земной поверхностью, и поэтому выбору направления разреза уделяется большое внимание. На геологической карте разрезы составляются по прямым линиям в направлениях, которые позволяют наиболее полно отобразить геологическое строение исследуемой территории (рис. 3.1). Как правило, они пересекают геологическую карту от рамки до рамки.

Количество разрезов зависит от сложности геологического строения территории. Если строение простое – можно обойтись одним разрезом, если сложное – выбирают несколько линий разрезов, ориентируя их таким образом, чтобы они пересекли участки с наиболее сложным геологическим строением. Это могут быть многофазовые интрузивные комплексы, разрывные нарушения, районы со сложной складчатостью и т. д. Кроме того, количество разрезов определяется еще одним правилом: все типы геологических тел, имеющиеся на карте, должны быть показаны на разрезах, для изображения их взаимоотношений с окружающими.

Линии разрезов предпочтительнее ориентировать перпендикулярно простиранию толщ горных пород и основных тектонических структур. В этом случае на разрезе будут показаны участки с разным геологическим строением, их взаимоотношения между собой, будут сохранены истинные углы наклона слоев горных пород и т. д. Разрезы, совпадающие с простиранием толщ, строятся крайне редко. При сложном геологическом строении, когда невозможно провести прямую линию вкрест простирания всех структур, допускается построение разрезов по ломаной линии.

Ломаные линии выбираются и в том случае, если необходимо на одном разрезе показать участки с разным геологическим строением, не попадающие на прямую линию. При построении разрезов большое значение имеют данные буровых скважин, поэтому линии разрезов следует направлять так, чтобы они пересекали скважины; если скважины лежат не на одной прямой, линия также может быть ломаной. Положение разреза показывают на геологической карте тонкими черными линиями. Точки пересечения линии разреза с рамкой карты и точки излома обозначают прописными буквами русского алфавита с цифровым индексом справа внизу. Например, A1–A2, Б1–Б2–Б3 и т. п. При построении разреза необходимо иметь в виду, что слева должны располагаться западный, северо-западный, юго-западный и южный концы разреза. Таким образом, ориентировка разреза соответствует проекции линии разреза на горизонтальную рамку карты; меридиональные разрезы «поворачивают» направо. Геологические разрезы вычерчиваются в определенном масштабе, поэтому прежде чем приступить к построению разреза, следует выбрать его вертикальный и горизонтальный масштабы. Горизонтальный масштаб всегда принимается равным масштабу карты. Выбор вертикального масштаба зависит от характера деформаций и мощностей стратиграфических подразделений (слоев) изображаемых на разрезе, а также цели построения разреза. При наклонном и складчатом залегании отложений, изображенных на карте, вертикальный масштаб разреза должен быть строго равен горизонтальному, т.е. масштабу карты. Для районов с горизонтальным залеганием слоев горных пород допускается увеличение вертикального масштаба разреза относительно горизонтального в следующих случаях. 1. Если слои малой мощности, важные в геологическом отношении, невозможно показать на разрезе в масштабе карты.

Запомни правило:

Самый маломощный слой, изображенный на разрезе, должен иметь мощность в выбранном масштабе не менее 1 мм.

При мелком масштабе карты и небольших мощностях пород это условие становится невыполнимым и приходится либо объединять на разрезе слои незначительной мощности, либо изменять его вертикальный масштаб. В последнем случае вертикальный масштаб увеличивают до значений, при которых самый маломощный слой можнт быть изображен полоской шириной 1 мм или более. Например, когда масштаб карты равен 1:50 000, а самый тонкий слой имеет мощность 10 м, то в масштабе карты он будет иметь на разрезе толщину всего 0,2 мм и его будет технически невозможно изобразить. Целесообразно выбрать масштаб 1:10 000 или 1:5 000, в первом случае слой на разрезе выразится полоской в 1 мм, во втором случае ширина полоски составит 2 мм. Необходимо избегать чрезмерного увеличения вертикального масштаба, так как это ведет к заметному увеличению крутизны склонов земной поверхности и искажению (увеличению) углов наклона слоев горных пород и разрывных нарушений на разрезе, а вместе с ними и к искажению представлений о геологическом строении территории. Разрез при этом утрачивает свое главное свойство – наглядность представления о геологическом строении на глубину. На практике допустимо увеличение вертикального масштаба разреза по сравнению с горизонтальным не более чем в 100 раз (1:2 000 при карте масштаба 1:200 000) для хозяйственно освоенных районов платформенного строения с практически горизонтальным залеганием пород. 2. Если на разрезе необходимо показать дополнительную информацию, часто не содержащуюся на геологической карте, например, различные сведения, связанные с полезными ископаемыми, инженерно-геологического содержания и т.д. Поэтому, как правило, инженерно-геологические разрезы имеют увеличенный вертикальный масштаб. Для частей района, различающихся степенью дислоцированности, могут быть составлены разрезы с разными вертикальными масштабами, в пункте смены масштаба на линии разреза и самом разрезе делается разрыв шириной 0,5 мм.

Разрез удобнее вначале построить на миллиметровке, а уже затем при необходимости перенести на ватман. Подготовленная для построения разреза миллиметровка сгибается по длине так, чтобы меньшая (верхняя) часть была шириной не более 20 мм (рис. 3.2.). На широкой (нижней) части полосы бумаги обозначают начало и конец разреза, шкалу высот и нулевую линию. Положение шкал высот выбирается так, чтобы на широкой части бумаги поместился весь разрез; при этом над верхней отметкой должно оставаться не более 20 мм. Подготовив, таким образом, бумагу, ее местом сгиба прикладывают к линии разреза на геологической карте, следя за ориентировкой разреза. Буквы, нанесенные на миллиметровку, должны совпадать с буквами на концах разреза или точками его перелома на геологической карте. Затем разными знаками (сплошной линией, пунктирной, точками и т.д.) с карты переносят точки пересечения линии разреза с: горизонталями, указав их гипсометрические отметки, бровками и другими элементами рельефа; разрывными нарушениями (с указанием направления и угла падения плоскости сместителя, относительного перемещения крыльев); геологическими границами, указав индексы возраста геологических тел между ними; осями складок (обычно их отмечают удлиненными линиями со стрелками, указывающими направление наклона оси; например, антиклинали – сплошными, синклинали – пунктиром или другим типом линий); буровыми скважинами и горными выработками (в случае их расположения не на линии разреза, но вблизи нее – показываются пунктирными линиями). Целесообразно указать номер скважины или выработки и гипсометрическую отметку устья.

. Построение гипсометрического профиля

Линия гипсометрического профиля должна быть расположена на листе миллиметровки с таким расчетом, чтобы сверху было достаточно места для написания заголовка геологического разреза, отображения точек перелома линии разреза и пересечения с другими разрезами, а снизу – для написания масштаба, условных обозначений, подписи исполнителя разреза и даты построения разреза. Концы гипсометрической кривой, а соответственно и разреза должны ограничиваться предварительно построенными вертикальными прямыми линиями, опущенными к основанию разреза – вертикальными масштабными линейками с обозначением высотных делений. Через их нулевые высотные отметки должна быть проведена горизонтальная («нулевая») линия уровня моря. Для высокогорных районов допускается проведение горизонтальной линии через другие высотные отметки, попадающие на разрез.

Построение разреза при горизонтальном залегании слоев

Горизонтальное залегание слоистых толщ определяется общим горизонтальным или близким к нему расположением поверхностей наслоения (границ слоя), при условии, что каждый вышележащий слой более молодой, чем нижележащий.

Если слоистые отложения имеют горизонтальное залегание в условиях выровненного рельефа местности, то на поверхности будет обнажен только один самый верхний слой. В условиях пересеченного, изрезанного долинами рек и оврагов рельефа самые молодые отложения обнажаются на водоразделах, более древние – на склонах долин, а наиболее древние – в днищах. Граница (кровля или подошва) любого слоя, залегающего горизонтально, всегда имеет одинаковые абсолютные отметки. На рис. 3.4. видно, что ширина выходов пластов на дневную поверхность зависит от мощности слоя и характера рельефа местности. При одинаковой мощности слоя, чем положе рельеф, тем больше ширина выхода горизонтально лежащего слоя на поверхность и наоборот. Горизонтально залегающие слои на геологической карте, таким образом, можно узнать по следующим признакам:

а) границы между слоями повторяют элементы рельефа;

б) границы слоев совпадают с горизонталями рельефа или располагаются параллельно им;

в) границы одновозрастных слоев имеют одинаковые гипсометрические отметки;

г) наиболее древние слои располагаются в понижениях рельефа, а наиболее молодые – на возвышенностях и водоразделах..

Построение разреза при наклонном залегании слоев

При наклонном (или моноклинальном) залегании слои наклонены в одном направлении, при этом слои могут иметь как одинаковые, так и несколько отличающиеся ориентировки наклона и величины угла наклона, которые изменяются как от слоя к слою, так и по простиранию слоя.

Положение наклонного слоя в пространстве характеризуется элементами залегания: линией простирания, линией падения и углом падения. Линия простирания – это линия пересечения поверхности слоя с горизонтальной плоскостью или, другими словами, любая горизонтальная линия на поверхности слоя является линией простирания данного слоя. Линия падения – это направление наибольшего наклона слоя. Положение линии простирания и линии падения в пространстве определяется их азимутами8 и отличается на 900. Угол падения – это угол наклона пласта относительно горизонта. При горизонтальном залегании, как отмечалось ранее, каждый вышележащий слой моложе подстилающего, а кровля любого слоя расположена выше его подошвы. Такие взаимоотношения разновозрастных слоев и их границ указывают на нормальное залегание слоев. При повороте слоев в интервале от 00 до 900 нормальное залегание слоев сохранится. При повороте на большие углы относительно более древние слои станут располагаться над более молодыми, а их подошва – выше кровли, слои окажутся в опрокинутом залегании. Недоучет характера залегания слоев при построении разрезов приводит к многочисленным ошибкам в отображении стратиграфической последовательности слоев в разрезе, структурных форм и т.п.

Положение границ (форма выхода) наклонного слоя на поверхности Земли зависит от его мощности, угла падения и форм рельефа. При прочих равных условиях, чем больше мощность слоя, тем шире выход его на поверхности; чем круче наклон слоя, тем уже полоса его выходов, вплоть до истинной мощности при вертикальном падении. В районах с пересеченным рельефом границы выхода наклонного слоя сравнительно резко изгибаются в

Направление падения слоев определяется по ориентировке вершин пластовых треугольников в долинах оврагов. Особенно хорошо пластовые треугольники вычитываются в изгибах границы, разделяющей палеогеновые и неогеновые отложения в северо-западной части карты. Угол наклона слоев можно оценить по вытянутости пластовых треугольников в оврагах и острым углам пересечения горизонталей геологическими границами.

Наклонное залегание слоев на геологической карте отображается с помощью специального знака «элементы залегания слоев», длинная сторона которого отвечает линии простирания слоя, короткая – линии падения, угол падения слоя написан рядом со знаком

Но даже при отсутствии таких знаков наклонно залегающие слои можно увидеть на геологической карте благодаря следующим признакам:

а) полосовидный рисунок геологической карты, обусловленный последовательно сменяющими друг друга выходами пород различного возраста;

б) границы слоев приблизительно параллельны, изогнуты и пересекают горизонтали рельефа под острыми углами; при одинаковой расчлененности рельефа, чем круче залегают слои, тем менее криволинейны их границы на карте и тем большее количество горизонталей пересекают;

в) наличие пластовых треугольников.

Запомни правило:

При нормальном залегании слои наклонены в сторону более молодых отложений.

Построение на разрезе наклонно залегающих слоев начинается с выноса на топографический профиль точек, отвечающих границам слоев, как описано выше. Далее на топографическом профиле из точек пересечения линии разреза с геологическими границами с помощью транспортира откладываются истинные углы падения. При изображении наклонно залегающих слоев на разрезах необходимо учитывать ориентировку линии разреза относительно линии падения и линии простирания слоев, соотношения горизонтального и вертикального масштабов разреза, углы падения слоев, мощности слоев и форму рельефа. На геологических разрезах, построенных под прямым углом к линии простирания, отображаются истинные углы залегания пород и истинные мощности слоев. Геологические разрезы, составленные по линиям, отклоняющимся от направлений падения слоев, показывают искаженные углы падения пород и измененные мощности. При этом в разрезах, направление которых совпадает с направлением линии простирания, слои имеют горизонтальное положение. При косом направлении разреза относительно линии простирания угол наклона слоев на разрезе будет иметь промежуточное значение между 0° и истинным углом падения. Мощность слоев на таких разрезах окажется больше истинной.

Построение разреза при складчатом залегании слоев

Слоистые толщи под действием тектонических сил (пластических деформаций горных пород) часто приобретают волнообразные изгибы, которые называются складками. Складчатое залегание слоев на геологической карте отличается следующими характерными признаками:

а) в рисунке карты складки отображаются в виде узких изогнутых, эллипсоидно-кольцевых и зигзагообразных полос, отвечающих выходам разновозрастных слоев, границы их не согласуются с гидрографической сетью и секут горизонтали;

б) преобладают полосы, симметрично повторяющиеся относительно одной непарной полосы; при этом непарные полосы отвечают ядрам складок (ядра антиклинальных складок сложены древними породами, ядра синклинальных – молодыми), симметрично повторяющиеся полосы – крыльям складок;

в) знаки элементов залегания слоев расположены таким образом, что показывают направления падения слоев в разные стороны: на крыльях синклинальных складок навстречу друг другу, антиклинальных – в противоположные стороны.

Дополнительными (косвенными) признаками являются:

а) многочисленные разрывные нарушения;

б) наличие многочисленных интрузивных тел.

Перед построением геологического разреза в области развития складчатых структур необходимо установить по геологической карте возраст всех отложений, смятых в складки; определить наиболее древние породы и стратиграфическую последовательность всех остальных пород до самых молодых отложений; выявить отсутствующие возрастные горизонты и определить причину их отсутствия (размыв, перекрытие, выклинивание, разрывные нарушения). Нередко выявить причину отсутствия того или иного слоя в стратиграфической последовательности только по анализу участка построения разреза нельзя, в таком случае необходимо проанализировать геологическую карту в смежных участках. Если отсутствующие на поверхности слои выходят на соседних участках, то следует проследить их по простиранию и установить, где и в результате чего они исчезают на карте.

При построении разрезов через складчатые структуры направления разрезов следует выбирать так, чтобы они были ориентированы вкрест простирания осей складок. При ориентировке разреза под углом к линии простирания пород, составляющих складки, в значения угла их наклона на разрезе вводятся соответствующие поправки (приложение 6, таблица 1). Последовательность построения разрезов при складчатом залегании слоев отражена в приложении 7 и в кратком виде изложена ниже. После стандартных операций по подготовке миллиметровки и выноса на нее всех имеющихся на карте данных строится гипсометрический профиль (приложение 7, разрезы Б, В, Г), на который наносятся точки пересечения на карте линии разреза с геологическими границами и положение осей складок (приложение 7, разрез Д). Для того, чтобы определить, какие складки пересекаются линией разреза, необходимо проанализировать геологическую карту на участках, расположенных по обе стороны от линии разреза. Характер складки (антиклинальная, синклинальная) определяется по возрасту пород на крыльях и в ядре и направлениям наклона слоев на крыльях. Шарниры и оси складок на карте определяются по точкам перегибов слоев в замковых частях периклинальных или центриклинальных замыканий (окончаний) складок. По ширине выходов слоев на крыльях складок и в их замыканиях необходимо уяснить морфологические типы складок, пересекаемых линией разреза, уточнить положение осевых поверхностей и определить направление падения крыльев, относительную крутизну их наклона. Положение осевой поверхности складки с учетом возможного ее наклона на разрезе показывается вспомогательными линиями (например, антиклинали – штрих-пунктирными, синклинали – пунктирными) и отвечает биссектрисам углов, образуемых крыльями складок. Эти линии нужны для построения складок и после окончательной редакции разреза стираются. Построение складок начинается с того, что из нанесенных на гипсометрический профиль точек выхода геологических границ вниз от профиля проводятся наклонные линии произвольной длины (будущие границы слоев), их угол наклона соответствует углам падения слоев. Угол откладывается при помощи транспортира от условной горизонтальной линии, пересекающей гипсометрический профиль в точке выхода границы слоя. Для дальнейших построений бывает удобно заранее показать намечаемые границы слоев не только ниже профиля, но и выше его, как бы восстанавливая складку.

Разрез участка со складчатым залеганием слоев

Построение таких складок на разрезе необходимо делать, показывая изгибы в подошве слоя, определяя положение осевых поверхностей по изгибам (окончаниям) в ядрах мелких, соседних с линией разреза складках, учитывая выдержанную мощность слоя

. Особенности изображения интрузий на разрезе

Интрузивные тела, выражающиеся в масштабе карты, показываются на разрезе в виде площадных объектов, ограниченных черными линиями с толщиной, равной толщине прочих геологических границ, и закрашиваются цветом преобладающей породы или семейства пород. Не выражающиеся в масштабе тела показываются цветными линиями, цвет которых соответствует составу пород. На разрезах также отображаются ареалы и зоны контактово-измененных пород. Ореолы контактовых изменений («горячие контакты») показываются вдоль границ интрузивного тела в поле развития вмещающих пород и отражают ее более молодой по сравнению с ними возраст. Границы интрузивных тел выносятся на профиль рельефа аналогично прочим геологическим границам. Наклон поверхности интрузии может быть указан на карте или определен по прототектоническим элементам (структуры течения, полосчатость, трещиноватость), по соотношению зон измененных приконтактовых пород (при более пологих границах ширина зон увеличивается), а также по взаимоотношению границ массива с горизонталями рельефа

Границы между интрузивными массивами или между интрузивами и вмещающими породами должны отражать их пространственные (согласные, несогласные) и возрастные соотношения и указывать на активный контакт более поздней интрузии.

К согласным интрузивным телам, форма которых в той ли иной степени повторяет характер залегания вмещающих их пород, относятся лополиты, лакколиты, факолиты, силлы. Особенность изображения согласных интрузивов на геологической карте и разрезах состоит в том, что их контакты приблизительно параллельны границам вмещающих пород. Для правильного отображения согласной интрузии на разрезе необходимо установить ее тип, что возможно при детальном анализе карты.