2.2. Геологические карты с наклонным залеганием слоев

Нарушения первичных (горизонтальных) форм залегания пород, связанные с тектоническими движениями, могут привести к возникновению наклона слоев в одном направлении на больших территориях. Такая форма залегания называется моноклинальной.

Главным признаком наклонного залегания слоев на геологических картах является пересечение геологических границ с горизонталями рельефа дневной поверхности, поскольку одна и та же поверхность слоя в разных участках местности при наклонном залегании находится на разных абсолютных отметках.

В случае отсутствия на карте горизонталей признаком наклонного залегания слоев являются изгибы их выходов в долинах и на водоразделах (пластовые фигуры – треугольники и другие). В редких случаях, когда наклонные слои выходят на горизонтальную дневную поверхность, их геологические границы на картах имеют вид прямых линий. При этом слои наклонены в сторону более молодых отложений.

Положение наклонного слоя (или серии слоев) в пространстве относительно стран света и горизонтальной поверхности определяется элементами залегания: простиранием, падением и углом падения слоев.

Простирание слоя определяется ориентировкой линии простирания относительно меридиана, т.е. азимутом простирания слоя.

Линия простирания - это любая горизонтальная линия, лежащая в плоскости напластования, т.е. линия пересечения подошвы или кровли слоя с горизонтальной плоскостью (аб, а₁б₁ на рис.7).

Рис. 7

Азимут линии простирания (азимут простирания) отсчитывается по ходу часовой стрелки от северного направления географического меридиана до линии простирания и может меняться от 0 до 360°. Так как любая линия простирания имеет два взаимно противоположных направления, то и азимут простирания может быть выражен двумя значениями, отличающимися на 180° (α₁ и α₂ на рис.7).

Падение слоя определяется двумя показателями: направлением падения и углом падения.

Направление падения слоя определяется азимутом линии падения.

Линия падения - это линия, перпендикулярная к линии простирания, лежащая в плоскости наслоения и направленная в сторону наклона слоя (вг). Линия падения указывает направление максимального ("истинного") наклона слоя.

Азимут линии падения (азимут падения) представляет собой угол между направлением на север и направлением падения, измеряемый в горизонтальной плоскости по ходу часовой стрелки ( на рис.7). Он может меняться в пределах от 0 до 360°, но в отличие от линии простирания имеет только одно значение.

Другая линия, лежащая также в плоскости наслоения и перпендикулярная к линии простирания, но направленная в сторону обратную линии падения (т.е. вверх по слою), называется линией восстания.

Угол падения - угол между линией падения (вг) и ее проекцией (ге) на горизонтальную плоскость (угол α на рис.7). Угол падения изменяется от 0 до 90°. При опрокинутом залегании он измеряется в тех же пределах, т.е. от 0 до 90°, однако на карте ставится особый условный знак – опрокинутое залегание.

---

"Видимым" падением поверхности напластования называют падение ее по любому направлению, не совпадающему с истинным падением. Угол, образованный линией видимого падения с горизонтальной плоскостью, называется видимым углом падения, он всегда меньше истинного.

Элементы залегания могут быть определены как с помощью горно­го компаса, так и графическими методами. При этом полученные ре­зультаты записываются следующим образом: Аз.прост. СВ 10; аз.пад. ЮВ 100  32.

2.2.1. Определение элементов залегания графическими методами

Наиболее часто в практике используются следующие графические методы определения элементов залегания: по трем точкам поверхности напластования, не лежащим на одной прямой; по выходу пласта на геологической карте с горизонталями; по двум видимым углам падения в направлениях, азимуты которых известны; по "перекрытым" разрезам.

Определение элементов залегания по трем точкам поверхности

напластования, не лежащим на одной прямой

Данный способ используется обычно в тех случаях, когда, например, имеется 3 отдельных обнажения горных пород, в которых наблюдается один и тот же слой, либо он вскрыт на глубине 3 скважинами (при этом абсолютные отметки кровли (или подошвы) слоя в указанных точках известны).

Рассмотрим наиболее общий случай, когда все три точки (А,В,С) расположен
ы на разной высоте (метод пропорциональных отрезков – рис.8).

Рис.8

При определении элементов залегания по трем точкам мы делаем допущение, что поверхность напластования представляет собой плоскость. Исходим из того обстоятельства, что между максимальной и минимальной отметками всегда имеются промежуточные. Поэтому, соединив между собой точки поверхности пласта (А и В), имеющие максимальную и минимальную отметки, разделим эту прямую на равные отрезки, количество которых равно разнице между максимальной и мини­мальной отметками, деленной на величину сечения горизонталей данной карты (рис.8). Таким образом, мы находим на этой прямой местоположение проекции точки (Д) поверхности пласта с отметкой, равной отметке в точке С (в данном случае 60 м). Соединив эти точки, по­лучим линию простирания (СД). Опустив на нее перпендикуляр из точки А, получим проекцию линии падения (АЕ). От основания этого перпендикуляра (точка Е) вдоль линии простирания (в любую сторону) отложим отрезок (EF), равный в масштабе карты разнице абсолютных отметок точки А (80 м) и линии простирания СД (60 м) - в данном случае она равна 20 метрам. Соединим точку F с точкой А и получим угол падения FАЕ (α). Далее можно провести из точки А меридиан, а затем с помощью транспортира определить азимуты паде­ния и простирания.

В частном случае, когда абсолютные отметки двух точек равны, определение элементов залегания данным способом упрощается, поскольку, соединив эти точки между собой, мы сразу получаем горизонтальную линию поверхности пласта, то есть линию его простирания. Все последующие операции аналогичны.

---

Таким же путем (методом пропорциональных отрезков) могут быть определены и элементы залегания слоев, не выходящих на дневную поверхность (например, вскрытых скважинами). Однако в этом случае чаще используется другой метод - метод окружностей. Данный метод более удобен здесь потому, что абсолютные отметки поверхностей пласта в буровых скважинах, как правило, выражаются дробными числами, и при использовании метода пропорциональных отрезков в этом случае приходится пользоваться специальными палетками.

Определение элементов залегания методом окружностей проводится следующим образом. Допустим, имеется три скважины А, Б, В (рис.9) с абсолютными отметками кровли пласта соответственно а, б, в. Вокруг точек, обозначающих положение скважин, проводим окружности, радиусы которых равны абсолютным отметкам кровли в масштабе данной карты. Затем, проведя попарно к окружностям касательные до их пересечения, получим точки М и Н.

Рис. 9

Линия, проходящая через эти точки, с одной стороны, является горизонтальной линией с нулевой отметкой, а с другой стороны - принадлежит кровле пласта, то есть является линией простирания данной поверхности. Опустив перпендикуляр на линию МН (или ее продолжение) из центра любой окружности, получим проекцию линии падения (АГ). Затем восстановим перпендикуляр из центра этой же окружности к проекции линии падения до пересечения его с окружностью (в точке Д). Соединив точки Д и Г, получим угол падения кровли пласта - угол АГД (α). Далее определим при помощи транспортира азимуты простирания и падения, а также угол падения. Ниже даются индивидуальные задания для определения элементов залегания по трем точкам методом окружностей.

Пример I: Скв. 2 расположена в 250 м к ЮВ 130° от скв.1, скв.3 расположена в 170 м к ЮЗ 200° от скв.1, масштаб плана 1:5000

Пример 2: Скв.2 расположена в 300 м к ЮВ 150° от скв.1, скв.3 расположена в 400 м к ЮЗ 230° от скв.1, масштаб плана 1:10 000.

Вариант	Абсолютные отметки кровли пласта в м
	Скв. 1	Скв. 2	Скв. 3
1 2 3	70 80 90	90 60 80	60 25 40

Пример 3: Скв.2 расположена в 160 м к СЗ 320° от скв.1, скв.З расположена в 100 м к СВ 45° от скв.1, масштаб плана 1:2000

Вариант	Абсолютные отметки кровли пласта в м
	Скв. 1	Скв. 2	Скв. 3
1 2 3 4	200 180 160 150	100 60 80 50	50 30 20 26

Вариант	Абсолютные отметки кровли пласта в м
	Скв. 1	Скв. 2	Скв. 3
1 2 3 4 5 6	20 10 30 50 40 20	40 30 50 10 20 10	80 70 20 30 10 5

.'/COO

Определение элементов залегания слоя по его выходу

на карте с горизонталями

При наклонном залегании пород на геологической карте наблюдаются точки пересечения геологических границ с горизонталями. Чтобы определить элементы залегания, необходимо на карте провести проекции линии простирания и линий падения, построить угол падения и замерить его величину и азимуты линий падения и простирания.

---

Для определения элементов залегания находим на карте с горизонталями (рис.10) две точки пересечения линии выхода кровли (или подошвы) слоя на поверхность с одной и той же горизонталью (А и В). Найденные точки соединяем прямой линией, которая будет являться линией простирания пласта; ее высотная отметка равна отметкам точек А и В (на рис.10 - это +90 м). Далее находим две новые точки пересечения линии выхода той же поверхности напластования со следующей (выше- или нижележащей) горизонталью и проводим другую линию простирания СД (с абсолютной отметкой 80 м). Затем перпендикулярно к линии простирания строится проекция линии падения (mn). Падение будет направлено от линии простирания с большей отметкой к линии простирания с меньшей отметкой. Построив линии простирания и падения, замеряем их азимуты (α и β). Угол падения определяется следующим образом. От основания проекции линии падения (точка m) вдоль линии простирания откладывается в масштабе карты разница между абсолютными отметками линий простирания АВ и СД (отрезок mК. на рис.10), затем, соединив точку К с точкой n, получаем угол падения (угол X на рис.10).

Следует иметь в виду, что вторую линию простирания можно и не проводить, а опустить перпендикуляр (проекция линии падения) к первой линии простирания из точки пересечения поверхности пласта с любой горизонталью. При этом для построения угла падения от основания линии падения вдоль линии простирания следует отложить отрезок, равный в масштабе карты разнице абсолютных отметок линии простирания и точки, из которой проводился перпендикуляр. Чем больше разница абсолютных отметок линии простирания и данной точки, тем точнее будет построение угла падения.

При определении элементов залегания слоев на геологической карте необходимо все построения выполнять по одной и той же поверхности напластования (по кровле или подошве - рис.11).

В частных ситуациях, когда в пределах геологической карты поверхность какого-то пласта не пересекается одной и той же горизонталью в двух местах, обычно используют метод пропорциональных отрезков

рис. 10 рис. 11

---

Определение истинных элементов залегания по двум видимым углам

падения в направлениях, азимуты которых известны

Этот способ определения элементов залегания применяется в тех случаях, когда нельзя непосредственно замерить истинные элементы залегания. Это бывает при вскрытии пласта двумя вертикальными стенками шурфа, карьера, берегового обрыва и другими искусственными и естественными обнажениями. Рассмотрим этот метод по данным, изложенным в учебнике А.Е.Михайлова (1973 г., стр. 117-118).

В одной из стенок шурфа (рис.12), ориентированной по азимуту ЮВ 130°, вскрытый пласт имеет видимый угол падения 26° (α₁), в другой, ориентированной по азимуту ЮЗ 216°, та же самая плоскость напластования падает под углом 38° (α₂). Истинное падение пласта по двум видимым определяется при помощи графического построения, выполняемого на бумаге с помощью линейки, транспортира и циркуля. Мысленно рассечем стенки шурфа горизонтальной плоскостью (БОА) так, чтобы она пересекла пласт в обеих стенках. Если соединить точки пересечения пласта с горизонтальной плоскостью прямой, получим линию его простирания (АБ), перпендикуляр к линии простирания по падению пласта является линией падения пласта (ВГ). ВО - проекция линии падения. В результате этих построений получено три прямоугольных треугольника АГО, БГО, ВГО, которые имеют одну общую сторону (ГО).

Для определения азимутов линии простирания и падения мысленно повернем треугольники АГО, БГО, ВГО до горизонтального положения вокруг сторон, лежащих на горизонтальной плоскости, пересекающей стенки шурфа. Для этого проводим на чертеже (рис.13) линию меридиана СЮ, из точки 0 при помощи транспортира проводим два вектора ОБ и ОА, направление которых

Рис. 12 рис. 13

---