Элементы залегания горных пород. Горный компас

Во всех случаях, когда залегание различных геологических тел, в частности пластов горных пород, отличается от горизонтального, для определения их ориентировки в пространстве вводится понятие об элементах залегания. К ним относятся: простирание, падение и угол падения.

Простирание – это протяженность слоя на горизонтальной поверхности Земли. Оно определяется ориентировкой линии простирания.

Линия простирания - линия пересечения горизонтальной плоскости с поверхностью геологического тела, т.е. любая горизонтальная линия, лежащая на поверхности геологического тела (рис.5а, линии аб, а₁б₁, а₂б₂). Соответственно, пересечение горизонтальной плоскости с кровлей пласта даст линию простирания кровли, а пересечение с подошвой - линию простирания подошвы пласта. В проекции на горизонтальную плоскость (на плане или на карте) линии простирания кровли и почвы (подошвы) могут совпадать, накладываясь друг на друга, но будут иметь разные высотные отметки, отличаясь на величину вертикальной мощности пласта. Положение линии простирания относительно стран света определяется азимутом простирания. Азимут простирания - это правый горизонтальный векториальный угол, отсчитываемый от северного направления географического меридиана до линии простирания. Азимут может изменяться от 0 до 360°. Так как любая линия простирания имеет два взаимно противоположных направления, то азимут простирания может быть выражен двумя значениями, различающимися на 180° (рис.5 б, a₁ и a₂).

Падение слоя определяется двумя показателями: направлением и углом падения.

Направление падения слоя (или любой плоскости) характеризуется ориенти-ровкой его линии падения по отношению к странам света и определяется азимутом линии падения.

Линия падения слоя (рис.5а, линия вг) - линия на поверхности пласта (жилы, тре-щины), перпендикулярная к линии простирания и ориентированная в направлении максимального наклона пласта. Таким образом, линия падения - вектор, указывающий направление наибольшего наклона. Иначе говоря, линия падения – это линия наибольшего ска-

Рис.5. Элементы залегания слоя (а) и их соотношения в плане (б)

та. Другая линия, лежащая в плоскости наслоения и перпендикулярная к линии простирания, но направленная вверх, в сторону, обратную линии падения, называется линией восстания слоя (рис.5а, линия вд). Азимут падения - угол между проекцией падения на горизонтальную плоскость и северным направлением географического меридиана. Азимут падения может изменяться от 0 до 360° и всегда имеет только одно значение.

Угол падения - угол между линией падения (вг) и ее проекцией (ве) на горизонтальную плоскость (рис.5а, углы a и a₁), т.е. угол максимального наклона геологического тела. Угол падения может изменяться от 0 до 90°. При опрокинутом залегании слоев угол падения также составляется линией падения и ее проекцией на горизонтальную плоскость и не может превышать 90°.

Количественные значения элементов залегания определяются с помощью горного компаса (рис.6), который имеет ряд конструктивных особенностей, отличающих его от обычного, туристического:

1. На лимбе (шкале) горного компаса значения градусов увеличиваются в направлении против часовой стрелки. При таком построении шкалы азимут любого направления определяется прочтением цифры, на которую указывает северный (синий) конец стрелки компаса, а не вычитанием из 360° этой цифры, как это делается при пользовании обычным компасом.

2. Лимб горного компаса закреплен на прямоугольной пластинке и смещен к северному краю компаса.

3. Для определения угла падения горный компас снабжен отвесом (клинометром), укрепленным на той же игле, что и магнитная стрелка, и полулимб. Полулимб градуирован от 0 до 90° в одну и другую стороны от центра. Отвес свободно перемещается при вертикальном положении компаса.

Работая с горным компасом, надо помнить следующие основные правила:

1. При определении любого азимута компас должен располагаться горизонтально.

2. При определении азимута линии падения компас короткой стороной прикладывается к линии простирания, при этом северный конец компаса (отсчет на лимбе 0°) устанавливается в направлении падения.

3. При определении азимута линии простирания компас прикладывается длинной стороной к линии простирания.

Рис.6. Горный компас: 1 – прямоугольная пластинка; 2 – большой лимб; 3 – клинометр; 4 – рычажок закрепления; 5 – стрелка; 6 – стекло, укрепленное кольцевой пружиной; 7 – конец рычага; 8 – полулимб.

Отсчет значения азимута простирания или азимута падения берется в направлении против часовой стрелки по цифре, на которую указывает северный конец стрелки.

4. При определении угла падения компас прикладывают к линии падения длинной стороной. Компас при этом следует держать вертикально. Отсчет значения угла падения берется по цифре полулимба, на которую указывает стрелка отвеса. Ввиду того, что линия падения и линия простирания перпендикулярны друг другу, значения азимутов падения и простирания отличаются друг от друга на 90°. Поэтому для определения элементов залегания необходимо и достаточно определить азимут линии падения и угол падения. Азимут простирания получится вычислением: азимут падения плюс или минус 90°.

Измеренные значения элементов залегания записываются по определенной форме: вначале азимут падения (Аз.пад.), затем угол падения (ставится значок Ð) и азимут простирания (Аз.пр.). Поскольку азимут простирания имеет два значения, отличающихся на 180°, то записываются оба (одно из них в скобках). Пример записи: Аз.пад.15, Ð45, Аз.пр.105(285).

Определенные элементы залегания геологических тел в ряде случаев наносятся на геологические карты и планы в форме значка элементов залегания: 30. В значке длинная линия (6-8 мм) расположена по линии простирания, короткий штрих (2 мм) указывает направление падения (т.е. направлен по линии падения), а цифра у штриха показывает угол падения.

Нанести значок элементов залегания на план (карту) можно с помощью горного компаса или транспортира. В первом случае следует ориентировать план в сторонах света. Затем (не сдвигая плана!) положить на план к точке замера компас и поворачивать его до тех пор, пока намагниченный конец стрелки не укажет на лимбе отсчет соответствующего азимута (азимут простирания или падения). При этом длинная сторона подставки компаса расположится параллельно той линии, азимут которой указывает магнитная стрелка.

Нанести значок элементов залегания с помощью транспортира совсем просто: от направления север - юг на карте (чаще всего эта линия параллельна вертикальным рамкам карты, но иногда обозначена стрелкой) отметить по часовой стрелке соответствующий угол.

Контрольные вопросы

1. Чему равен угол между значениями азимутов падения и простирания любой наклонной плоскости? Объяснить.

2. Дать определение азимута падения.

3. Дать определение угла падения.

4. Какой элемент залегания отсутствует у пласта, угол падения которого равен 90°?