Геологические и структурные карты

Глубинное строение недр земли часто отражается на поверхности. Внимательно изучая поверхность земли, определяя возраст и направление наклона пластов вблизи поверхности, можно сделать заключение о геологическом строении слоев, залегающих глубже.

Иногда здесь помогает сама природа. Например, долина реки прорезает антиклинальную складку, и тогда в разрезе берегов можно наблюдать выпуклый изгиб слоев. Для составления геологических карт геологи внимательно изучают поверхность земли. Они описывают каждое встречающееся на поверхности обнажение коренных пород. Отмечают их положение на топографической основе. Прослеживают по ней распространение пород и наносят их на топографический планшет. В результате получается геологическая карта. Такая карта отображает распространение на поверхности пород различного возраста, состава и направление их наклона.

Это дает возможность геологам выяснить положение антиклинальных складок и разделяющих их синклиналей. В срезе земной поверхности геолог наблюдает закономерную смену отложений. При антиклинальном изгибе слоев, срезанных земной поверхностью, в центральной части залегают наиболее древние породы. На периферии же, на крыльях антиклинали, размещены все более и более молодые отложения. Слои пород наклонены, «падают», как говорят геологи, в разные стороны.

Другая картина наблюдается в синклинали. Здесь, в центральной части, наоборот, залегают самые молодые породы, а по краям все более и более древние. При этом геологи выясняют первоначальную последовательность отложения слоев, слагающих земную кору. Определяют последовательность, которую имели слои до того, как они были смяты в складки и размыты.
Особое внимание уделяют изучению пористых, хорошо проницаемых слоев — коллекторов. Но недостаточно найти хорошо проницаемые породы—коллекторы, надо выяснить, в каких условиях они залегают. Если над ними не будет плохо проницаемых пластичных пород (например, глин или гипсов), то нефть и газ, всплывая над водой, рассеются на поверхности земли, так и не образовав залежей.
Не всегда интересующие геолога нефте-газоносные породы, смятые в складки, подходят близко к поверхности земли. Очень часто, особенно на равнинах, такие породы бывают перекрыты почти горизонтально лежащими более молодыми отложениями. Тогда геологическая карта, построенная по наблюдениям на поверхности, очень мало говорит о глубинном строении недр. В этом случае необходимо построить геологическую карту смятых в складки пород, мысленно сняв покров горизонтально залегающих слоев. В составлении такой карты, называемой пластовой картой, геологу может помочь только бурение.

Работа по составлению геологической карты требует большого внимания, наблюдательности, терпения и выносливости. В процессе работы геологу приходится блуждать по непроходимой тайге Сибири, по топким болотам Крайнего Севера, взбираться на труднодоступные вершины Кавказа, Тянь-Шаня и других гор. Перед взором геолога природа открывает свои красоты, но он не просто любуется ими, он проникает в их сущность, разгадывает их тайны. Там, где турист увидит лишь красивый пейзаж, геолог определит, какие полезные ископаемые могут быть здесь встречены.
Геологическая карта недостаточно точно отражает строение недр, поэтому дополнительно к ней строят геологические разрезы. Довольно редко к услугам геолога встречаются естественные разрезы, созданные, например, рекой, подобно изображенному выше, поэтому геологу проходится мысленно разрезать местность и графически изображать ее геологическое строение, то есть, иными словами говоря, строить геологический разрез. Как можно получить геологический разрез? Его можно построить графически, используя данные геологической карты. Его можно получить путем бурения ряда скважин.

Геологическая карта является основным документом для любых геолого-поисковых и разведочных работ. На геологической карте геологи фиксируют все, что дала сама природа для познания строения недр земли. Успешными и научно обоснованными могут быть только поиски, построенные на хорошо составленной геологической карте. Качество геологической карты определяется точностью изображения пластов и слоев, обнажающихся на современном срезе земной поверхности. Для составления хорошей геологической карты требуется точная топографическая основа и тщательное и точное нанесение на нее всех выходов пород. Выходы пород, изогнутых в складки, часто покрыты сверху то более, то менее мощным покровом молодых современных отложений.

Для того чтобы показать на карте протяжение всех слоев, изогнутых в складки под современными отложениями, геолог должен уметь производить графические построения, именующиеся горно-геометрическими. Этими построениями соединяются границы толщ и слоев, выделенных в разрезах, изученных по естественным обнажениям. Проверка проведенных на карте границ может производиться при помощи мелких горных выработок — закопушек, расчисток, канав и шурфов, а при более мощном слое современных отложений — бурением. Выше уже упоминалось, что в дореволюционное время, в царской России, геолог был вооружен только геологическим молотком и компасом. Молоток служил ему для отбивания образцов горных пород и расчистки естественных обнажений. Условия залегания горных пород определялись при помощи горного компаса. Последним замерялся азимут—направление наклона, или, как называют геологи, падения горных пород. При помощи специального приспособления — отвеса тем же горным компасом определялся угол падения (наклона) пород.

Отсутствие средств на расчистку современных пород часто лишало геолога возможности составить карту, характеризующую условия залегания, с которыми могли быть связаны полезные ископаемые. Самые тщательные исследования давали в таких случаях возможность составить лишь карту распространения разных видов современных отложений. О таком примере говорилось при упоминании поисково-разведочных работ на побережье Каспия в Дагестане, где древнекаспийские отложения скрывают от взгляда исследователя условия залегания пород, содержащих нефтеносные пласты.

В равнинных районах, в центральных частях континентов углы наклона слоев столь невелики, что определить их при помощи горного компаса невозможно. Поэтому долгое время, вплоть до организации так называемых геолого-структурных съемок, геологи считали, что в равнинных районах все осадочные породы, слагающие земную кору, чаще всего лежат горизонтально.

К составлению государственной геологической карты в десятиверстном масштабе в дореволюционной России приступили во второй половине XIX века. Для этой цели в 1882 году был организован геологический комитет.
Геологический комитет, возглавлявшийся выдающимися русскими геологами А. П. Карпинским и Ф. Н. Чернышевым, издал в первое же десятилетие своего существования две геологические карты, показавшие лишь самые основные черты геологического строения России.

После национализации промышленности геологический комитет был подчинен Высшему совету народного хозяйства (ВСНХ) и быстро вырос в мощную геолого-съемочную, а в дальнейшем и в геолого-разведочную организацию.

На смену талантливым одиночкам-геологам пришли крупные геологические коллективы, объединенные многими научно-исследовательскими институтами, геологическими управлениями и поисково-разведочными трестами, работающими буквально во всех уголках cтраны. Составлены и изданы геологические карты страны и отдельных районов в самых различных масштабах.

Все геологические работы, даже мелкомасштабные геологические съемки и рекогносцировки, сопровождались горными выработками и бурением. Микроскоп, бинокуляр и всевозможная аппаратура для разнообразных анализов стали обязательными приборами при обработке материалов любого геологического исследования. Вместо ишака и лошади на вооружение геологических, геолого-поисковых и геолого-разведочных партий поступили сначала автомашины, а в последние годы и самолеты.

В процессе составления геологических карт геологи изучают все закономерности, которые открывает сама природа, и проникают при помощи различных геофизических приборов и бурения в недра земли. Геологическая карта ныне дополняется целой серией карт, характеризующих строение недр по самым разнообразным признакам. Изучается рельеф и его закономерные соотношения с составом и формами изгибов пород, приближенных к поверхности. Производится изучение растительного покрова, характера почв, состава современных отложений и геохимические исследования всех водо-нефте-газопроявлений. Геологические карты сопровождаются структурными, которые изображают форму изгибов слоев, характеризующих условия залегания полезных ископаемых.

Особое значение в геологических исследованиях в поисках нефти и газа приобрело бурение скважин, применяющихся не только для поисков и эксплуатации залежей нефти и газа, но и для решения многих предварительных геологических задач.

Для изучения формы рельефа земной поверхности употребляются топографические карты. Эти карты служат основами для геологических, структурных и других карт, составляемых в процессе геологических исследований. На топографических картах рельеф поверхности земли изображается при помощи горизонталей. Горизонталями Называются линии, которыми на топографической карте соединяются точки рельефа, обладающие равной высотой. Горизонтали дают отчетливое изображение форм земной поверхности.

Перед геологом стоит более трудная задача — создать структурную карту, то есть изображение поверхности пласта, невидимой глазом, залегающей на некоторой глубине. Эти карты, так же как и топографические, дают представление о форме изгиба пласта при помощи горизонталей.

Построение структурных карт напоминает построение топографических карт, принцип его тот же, только высотные отметки для структурных карт получают не непосредственным измерением высот на поверхности земли, а при помощи буровых скважин и путем расчета.

На стр. 100 показано, как строятся такие карты. Выбранную подземную поверхность, отделяющую, например, песок А от глин В, мысленно рассекают горизонтальными плоскостями через равные промежутки, хотя бы через 100 метров. Линии пересечения поверхности пласта с горизонтальными плоскостями наносят на планы, вычерчивая их в масштабе. Счет горизонталям ведут от уровня моря. Номер их соответствует расстоянию в метрах от уровня моря. Знак минус перед номером горизонталей обозначает, что они залегают ниже уровня моря.

Для построения структурной карты нужно знать глубины залегания пласта от уровня моря. Если пласт выходит на дневную поверхность, то высотные отметки можно замерить непосредственно по его обнажениям. Если же пласт залегает глубоко от поверхности земли, то его вскрывают скважинами в ряде точек.

Если известно точное расстояние от пласта, по которому строится карта, до другого пласта, приближенного к поверхности, ограничиваются вскрытием и определением высотных отметок верхнего пласта. В этом случае необходимые для построения структурной карты отметки получают пересчетом.

Структурные карты получили широкое распространение в РФс момента приведения в порядок промыслового хозяйства, находившегося до революции в хаотическом состоянии. Для того чтобы составить планы рациональной разработки нефтяных залежей, потребовалось построить для каждой залежи структурную карту поверхности природного резервуара. Проведя на этих картах границы распределения воды и нефти, получали изображение залежей в плане. Для пластовых резервуаров с изменяющимися мощностями строили, кроме того, карты равных мощностей пластов.

Методы этих построений были впервые разработаны И. М. Губкиным при изучении им залежей нефтяно-ширванской площади Майкопского района. Геолого-структурные карты, то есть карты, служащие одновременно геологическими и структурными для одного из опорных горизонтов, выходящих на поверхность, стали применяться широко в РФ с начала 30-х годов.

Детальные геологические исследования в связи с поисками новых нефтяных месторождений на великих русских равнинах между Волгой и Уралом и на юге европейской части РФ привели к разработке новых методов геологического картирования.

Применение различных горных выработок и точная инструментальная привязка всех обнажений в процессе геологической съемки дали возможность установить, что горные породы в этих районах, хотя и слабо, но изогнуты в складки больших размеров. Если раньше геологам, изучавшим осадочные отложения в этих районах при помощи горного компаса, они казались горизонтальными, то при применении более точных методов были обнаружены целые зоны антиклинальных поднятий. На обычных геологических картах как поднятия, так и целые зоны почти не выделялись. Для того чтобы очертить эти структурные изгибы, на геологических картах начали проводить горизонтали, изображающие форму изгиба одного из опорных горизонтов геологического разреза. Такие карты и получили наименование геолого-структурных.