Для того чтобы представить себе, как залегают коренные породы под наносами и как проходят границы между различными породами, на топографической карте намечают маршруты, идя по которым можно встретить наибольшее количество естественных обнажений коренных пород. Следуя по маршруту, каждое встреченное обнажение тщательно изучают и отмечают на топографической карте под определенным номером. Под этим же номером описывают обнажение в полевой книжке. При этом обязательно указывают, какими породами сложено обнажение, последовательность их залегания, мощность, элементы залегания. В районах, где естественных обнажений недостаточно, для вскрытия коренных пород проходят горные выработки (канавы, шурфы) и буровые скважины.
В результате полевых работ на топографическую карту наносят сотни точек, в которых известно, какие породы залегают под наносами и каковы элементы их залегания. Зная элементы залегания коренных пород в каждой отмеченной точке, можно, пользуясь определенными методами графических построений, провести границы распространения различных пород под наносами, т. е. построить геологическую карту.
В процессе геологической съемки ведется разностороннее изучение пород, слагающих район, и условий их залегания. На основании этого судят о той геологической обстановке, в которой образовались эти породы. Выводы о геологическом строении и геологической истории района обобщаются в геологическом отчете.
После составления геологической карты делают выводы о геологической и геохимической обстановке формирования различных пород в пределах данного района и намечают на геологической карте участки, в которых возможно наличие месторождений того или иного полезного ископаемого. На этих участках и организуют поиски месторождений. Таким образом, геологическая съемка предшествует поискам или проводится одновременно с ними. Геологическая съемка продолжается и на всех последующих этапах геологического изучения открытых месторождений полезных ископаемых, в результате чего геологическая карта детализируется и уточняется.
7.2 Геологические карты, индексы и условные обозначения
Геологическая карта представляет собой графическое изображение на топографической карте геологического строения какого-либо участка земной коры.
На геологической карте четвертичные отложения обычно не показывают, изображают лишь коренные породы. Однако для придания карте рельефности четвертичные отложения отображаются по долинам рек; кроме того, этим подчеркивается, что здесь преобладают процессы интенсивного осадконакопления. Сохраняются четвертичные отложения и в районах, геологическое строение которых недостаточно изучено для того, чтобы можно было судить о коренных породах, залегающих под покровными образованиями. На геологической карте условными знаками (раскраской, штриховкой, буквенными индексами и т. п.) показывают распространение различных коренных пород и разрывных тектонических нарушений. По форме границ на карте судят о геологических структурах, условиях залегания и соотношениях пород, о поведении пластов на глубине и других особенностях геологического строения территории.
Существует множество разновидностей геологических карт.
1) Геолого-стратиграфические (или геологические в собственном смысле слова), на которых толщи коренных пород выделены по стратиграфическому, т. е. по возрастному признаку.
2) Литолого-стратиграфические, отображающие как вещественный состав, так и возраст пород.
3) Структурно-тектонические, отображающие тектоническое строение данной территории.
4) Гидрогеологические карты, показывающие распределение подземных вод в горных породах.
5) Карты полезных ископаемых, отображающие распределение полезных ископаемых в пределах данной территории.
В зависимости от масштаба геологические карты подразделяются на мелкомасштабные (мельче 1 : 500 000), среднемасштабные (1 : 200 000, 1 : 100 000) и крупномасштабные (крупнее 1 : 50 000). Мелкомасштабные карты схематичны. Чем крупнее масштаб геологической карты, тем детальнее разделены породы по возрасту и составу, точнее оконтурены границы между ними. В тех случаях, когда из-за малой мощности пласты полезного ископаемого нельзя отобразить на карте в масштабе, их изображают в виде тонких линий.
Индексы -- это буквенные и цифровые обозначения толщ различного возраста. Индексы облегчают чтение геологической карты. В качестве индекса для системы берется первая прописная буква латинского названия системы. Отдел обозначают подстрочной цифрой 1, 2, 3. Обычно в системах выделяют по три отдела, но некоторые системы имеют только два отдела. Для обозначения яруса или свиты к отделу дописывают две строчные буквы латинского названия данного подразделения. Например: силурийская система S, верхний отдел S2, лудловский ярус S2ld.
Выделение пород различного возраста на картах производится раскраской. Приняты следующие стандартные цвета и индексы для обозначений пород различного возраста.
Четвертичная система (Q) -- бледные тона желтоватого цвета.
Неогеновая система (N)--светло-желтый (лимонный) цвет.
Палеогеновая система (P) -- бледно-оранжевый цвет.
Меловая система (К) -- яркий травянисто-зеленый цвет.
Юрская система (J) -- голубой цвет.
Триасовая система (Т) -- фиолетовый цвет.
Пермская система (Р) -- темный оранжевый цвет.
Каменноугольная система (С) -- серый цвет.
Девонская система (D) -- коричневый цвет.
Силурийская система (S) -- светлый серо-зеленый цвет.
Ордовикская система (О) --серо-зеленый цвет.
Кембрийская система (C) -- темный серо-зеленыйцвет.
Протерозойская группа (Pt) -- розовый цвет.
Архейская группа (Аr) -- темно-розовый цвет.
Эффузивные породы обычно датируют как возрастное подразделение.
Состав интрузивных магматических пород показывают цветом и обозначают греческими буквами. Кислые и средние интрузивные породы ( ) раскрашивают красным, основные ( ) темно-зеленым, ультраосновные ( ) густо-фиолетовым цветом.
Выделение отделов и ярусов одной и той же геологической системы достигается на геологической карте различной густотой окраски. Более древние подразделения закрашиваются темными тонами.
Для обозначения различных пород приняты специальные условные знаки (известняки, доломиты, соли, песчаники, аргиллиты, граниты и т.д.).
7.3 Основные правила чтения геологических карт
Для правильного понимания геологического строения местности, изображенной на геологической карте, всегда следует помнить, что карта представляет собой горизонтальную проекцию границ распространения различных пород и разрывных нарушений. Поэтому линии, проведенные на карте, и площади распространения различных пород не являются совершенно тождественными уменьшенными изображениями этих же линий и площадей на местности.
7.3.1 Горизонтально залегающий пласт
В случае, если пласт залегает горизонтально и рельеф местности равнинный, нерасчлененный, на геологической карте будет изображен самый верхний пласт толщи в виде площади, закрашенной одним цветом, соответствующим возрасту пласта (рис. 7.1).
Рис. 7.1. Изображение на геологической карте горизонтально залегающих пластов в условиях горизонтального рельефа
АБВГ -- горизонтальная поверхность местности; А1Б1В1Г1 -- проекция поверхности АБВГ на горизонтальную плоскость (геологическая карта); 1, 2, 3 -- горизонтально залегающие пласты разного состава
Если рельеф расчленен долинами или оврагами, пересекающими горизонтально залегающие пласты, на дневной поверхности обнажаются все пласты, пересеченные этими формами рельефа. На геологической карте выходы пластов изобразятся в виде полос, границы которых параллельны горизонталям (рис. 7.2). Каждая полоса будет окрашена в цвет, соответствующий возрасту пласта, который она изображает. Чем меньше крутизна склонов поверхностного рельефа, тем больше ширина выхода пласта на карте.
Рис. 7.2. Изображение на геологической карте горизонтально залегающих пластов в условиях пересеченного рельефа
АБВГ -- пересеченная поверхность местности; A1Б1B1Г1 --проекция поверхности АБВГ на горизонтальную плоскость; 1--1 и 2--2 -- сечения поверхности АБВГ горизонтальными плоскостями; 1'--1', 2'--2'-- соответствующие этим сечениям горизонтали; 3--3, 4--4 и 3'--3', 4'--4' -- граничные линии и их проекции на карте
7.3.2 Наклонно залегающий пласт
Очертания границ выхода наклонно залегающего пласта зависят от соотношения угла падения пласта и наклона поверхности склона, направлений падения пласта и склона, формы поверхностного рельефа. Если пласт падает в сторону, обратную направлению уклона местности, то изгибы граничных линий выхода пласта на карте будут направлены в ту же сторону, что и изгибы горизонталей. То же будет наблюдаться, если пласт и склон падают в одну сторону, но наклон пласта положе, чем поверхность склона.
Если пласт падает в ту же сторону, что и склон рельефа, но наклон его больше, чем наклон поверхности склона, граничные линии пласта на карте будут изгибаться в сторону, обратную изгибам горизонталей (рис. 7.3).
Рис. 7.3. Изображение на геологической карте наклонно залегающего пласта с крутым падением
АБВГ - пересеченная поверхность местности; А1Б1В1Г1 - проекция поверхности АБВГ на горизонтальную плоскость (изображение на карте) 1, 2, 3, 4 и 1', 2', 3', 4' - горизонтальные сечения поверхности АБВГ и соответствующие им горизонтали; абвгдеж и иклз - выходы наклонных плоскостей напластования пласта на дневную поверхность; а1б1в1г1д1е1ж1 и и1к1л1з1 - проекции выходов плоскостей напластования абвгдеж и иклз на горизонтальную плоскость; I, II, III и Iа, IIа - линии простирания почвы и кровли пласта; I', II', III' и Iа', IIа' - проекции линий простирания пласта на карте; - угол падения пласта
Для того, чтобы по геологической карте определить направление простирания, падения и величину угла падения пласта, поступают следующим образом.
Находят направление простирания пласта, для чего отыскивают точки пересечения одной из граничных линий (кровли или почвы) с какойнибудь горизонталью, например, с горизонталью 700 м (рис.7.4). Линия кровли пласта пересечет эту горизонталь в точках А и А1. Эти точки располагаются на одном и том же уровне, следовательно, линия, проведенная через эти точки на поверхности пласта, будет являться горизонтальной линией, т.е. линией простирания. Измерив по карте угол между линией простирания и направлением на север, получим азимут простирания пласта. В нашем примере он равен СВ 40°.
Рис. 7.4. Определение элементов залегания пласта по геологической карте АА1, ВВ1 - линии простирания пласта; угол СОА1 - азимут простирания пласта; OD - линия падения пласта; угол СD1ОAD - азимут падения пласта; угол D1DO - угол падения пласта
1) Определяют направление падения пласта, для чего находят еще какую-нибудь линию простирания, например проходящую через высотную отметку 500 м. На поверхности пласта можно провести сколько угодно горизонтальных линий, т.е. линий простирания, расположенных на разных высотных отметках. Другая линия пройдет через точки В и В1. Линия простирания АА1 имеет большую высотную отметку, чем линия ВВ1, следовательно, пласт падает по направлению от линии АА1 к линии ВВ1. Линия падения перпендикулярна линии простирания, поэтому построив перпендикуляр к линии
АА1 в сторону линии ВВ1, получим направление падения (OD). Азимут падения пласта для нашего примера равен СЗ 310°, он отсчитывается в градусах от северного направления по ходу часовой стрелки до заданного направления.
2) Для определения угла падения пласта на карте строят прямоугольный треугольник, одним катетом которого является расстояние между линиями простирания АА1 и ВВ1, т. е. прямая OD, другим катетом -- разность высотных отметок этих линий (700 - 500 = 200 м), отложенная в масштабе карты (OD1). Соединив точки D и D1, получим треугольник. Измерив острый угол, прилежащий к катету, являющемуся расстоянием между линиями простирания АА1 и ВВ1, получим угол падения пласта ODD1, равный 55о. Элементы залегания пластов обозначаются значком, приведенным в верхней части карты.
7.3.3 Вертикально залегающие пласты
Очертания границ выхода на поверхность вертикально залегающих пластов при любом рельефе изобразятся на геологической карте в виде прямых линий (рис. 7.5). Если плоскости напластования имеют вид не плоских, а криволинейных поверхностей, то их выход будет изображаться в виде кривых линий. Ширина выхода вертикально залегающего пласта на геологической карте соответствует его истинной мощности в масштабе карты.
Рис. 7.5. Изображение на геологической карте вертикально залегающего пласта
Условные обозначения те же, что и на рисунках 7.1 - 7.3.
Рис. 7.6. Блок--диаграмма, поясняющая изображение антиклинальных и синклинальных складок на геологической карте
7.3.4 Складки
В условиях горизонтального рельефа антиклинальные и синклинальные складки на геологической карте имеют вид замкнутых концентрических полос, соответствующих выходам пластов различного возраста (рис. 7.6). Антиклинальные и синклинальные складки, таким образом, изображаются аналогично. Разница заключается лишь в том, что у антиклинальной складки в центральной части располагаются более древние породы, а на периферии более молодые; у синклинальных складок в центральной части находятся более молодые, а на периферии - древние породы. Кроме того, падение пластов у антиклинальной складки направлено от оси в противоположные стороны, у синклинальной же наоборот -- к оси.
В условиях расчлененного рельефа изображение антиклинальных и синклинальных складок на геологической карте в принципе не отличается от описанного. При расчлененном рельефе будет лишь более сложное очертание граничных линий пластов, которые приобретают вид зигзагообразных или волнообразных линий.