double arrow

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


соответствует азимутам замеренных видимых падений. Так как сторона ГО общая для трех треугольников, для удобства построения проведем окружность произвольного радиуса с центром в точке 0. Из этой же точки 0 восстанавливаем перпендикуляры к проведенным направлениям видимых падений и продолжим их до пересечения с окружностью в точках Г1 и Г2. В обеих этих точках строим при помощи транспортира углы, дополнительные к соответствующим видимым углам падения. А именно, к направлению ЮВ 130 угол 90 – α1, а к направлению ЮЗ 216 угол 90 – α2. Стороны построенных дополнительных углов продолжаем до пересечения их с направлениями видимых падений в точках А и Б. Соединив прямой эти точки, получаем линию простирания плоскости напластования. Из точки 0 опускаем на прямую АБ перпендикуляр 0В, который указывает направление истинного падения данной плоскости напластования. Азимут истинного падения и простирания определяется с помощью

№№ вариан- тов Направление видимого падения Видимый угол падения
  СВ 40 ЮВ 135    
  СВ 35 ЮВ 115    
  ЮЗ 135 ЮЗ 220    
  ЮВ 150 ЮЗ 240    
  ЮВ 140 ЮЗ 210    
  ЮЗ 260 СЗ 350    
  ЮЗ 200 СЗ 280    
  СВ 60 СЗ 330    
  СВ 45 СЗ 300    
  СВ 40 ЮВ 120    
  ЮВ 130 ЮЗ 200    
  ЮВ 160 ЮЗ 235    
  СЗ 315 СВ 30    
  ЮЗ 230 ЮВ 130    
  ЮЗ 230 СЗ 355    
  ЮЗ 235 СЗ 340    
  СВ 10 ЮВ 100    
  СВ 25 ЮВ 160    
  ЮЗ 225 ЮВ 115    
  ЮЗ 260 ЮВ 170    
  ЮВ 100 СВ 30    
  ЮВ 125 СВ 45    
  ЮЗ 265 ЮВ 175    
  ЮЗ 265 СЗ 350    

транспортира. В нашем примере азимут истинного падения равен ЮЗ 187°. Для построения истинного угла падения из точки 0 проводим перпендикуляр к линии 0В до пересечения с окружностью в точке Г3. Полученную точку соединяем прямой с точкой В (линия падения). Угол OBГ3 (α) и будет истинным углом падения. Величину его замеряют транспортиром. Ниже приводится несколько примеров на определение элементов залегания слоя по двум видимым падениям.

2.2.2. Определение глубины залегания слоев в заданной точке

Выход слоя, показанный на карте с горизонталями, дает возможность определить глубину залегания его в любой точке данного участка с помощью заложения. Это можно разобрать на простом примере. На рис.14 дан выход поверхности напластования (кровли или подошвы), глубину залегания которой в точке А необходимо определить. Для этого проводим две линии простирания через точки пересечения линии выхода данной поверхности напластования с горизонталями 90 и 80. Расстояние между ними (величина "а") и будет величиной заложения. Далее, из точки А к линии простирания проводим перпендикуляр (проекцию линии падения), на котором откладываем отрезки, равные заложению. Учитывая азимут падения (в примере - это строго на восток), определяем высотные отметки выбранной поверхности напластования в каждой из этих точек. При этом абсолютная отметка поверхности напластования в точке А в нашем случае равна 10 м. На дневной поверхности точка А лежит на горизонтали 70 м. Для определения глубины залегания данной плоскости напластования из отметки рельефа надо вычесть отметку поверхности напластования в заданной точке: 70 - 10 = 60 м.

Таким образом, глубина залегания данной поверхности напластования в точке А равна 60 м.

2.2.3. Определение мощности слоев по геологической карте

Определение истинной мощности слоя по геологической карте можно сделать несколькими способами.

1-й способ. Построить геологический разрез вкрест простирания пород (т.е. по падению) так, чтобы линия разреза пересекала кровлю и подошву слоя. Мощность в данном случае замеряется на разрезе (рис.15).

Рис. 15 Рис.16 и 17

2-й способ. Этот способ определения мощности слоя заключается в определении отметок кровли и подошвы слоя по одной и той же линии простирания. В примере на рис.16 высота кровли слоя в точке П равна 225 м, а высота подошвы слоя в точке Л, расположенной по той же линии простирания, равна 175 м. Превышение точки П над точкой Л есть вертикальная мощность слоя (h. на рис.17). Как видно из разреза на рис.17, истинная мощность слоя (Н) равна вер-тикальной мощности, умноженной на косинус угла падения слоя, т.е. Н = h · cos α. Вертикальная мощность слоя h = 225-175=50 м, отсюда истинная мощность слоя Н = 50 · cos 12°, Н=50-0,978=48,9 м. При углах падения до 13° поправку можно не вводить, т.е. принимать вертикальную мощность за истинную, так как ошибка находится в пределах точности наших измерений.

Упражнение № I по карте № 6 из атласа карт проф. Е.В.Милановского. Определить мощности слоев 1, 2 и 3 и элементы залегания.

3-й способ. В случае, когда не удается одной и той же линией простирания пересечь обе поверхности напластования (это чаще всего происходит при совпадении простирания пород и элементов гидрографии), для определения вертикальной мощности можно воспользоваться понятием заложения. Для этого достаточно провести по одной из поверхностей напластования линию простирания и опустить на нее перпендикуляр из точки, расположенной на другой поверхности напластования (точка А на рис.18), отметка которой известна. На перпендикуляре необходимо отложить отрезки, равные величине заложе­ния и, зная направление падения, определить отметку линии простирания, проходящей через точку А, но для той поверхности, по которой проведена исходная линия простирания. Теперь остается сравнить отметку этой новой линии простирания для первой поверхности и точки А, расположенной на другой поверхности (в нашем случае вертикальная мощность равна 300 м). Истинная мощность определяется как и в предыдущем случае с помощью соs угла падения.

 
 

Рис.18

2.2.4. Построение выходов наклонно залегающих слоев на карте

с горизонталями (проложение слоев)

Выходы на поверхность наклонных слоев могут иметь различные очертания, которые зависят от угла падения слоев и особенностей рельефа. При расчлененном рельефе выходы слоев на поверхность имеют вид непрерывных зигзагов. При выравненном плоском рельефе выход кровли или подошвы наклонного слоя будет иметь вид прямой линии (при постоянном простирании) или изогнутой линии (при изменении простирания). При вертикальном залегании конфигурация выхода поверхностей наслоения на геологической карте не зависит от рельефа и обусловлена лишь изменениями простирания слоев. В случае постоянного простирания таких слоев их геологические границы на карте имеют вид прямых линий.

В практике геологоразведочных работ нередко возникает необхо­димость построения полного выхода на поверхность наклонного пласта полезного ископаемого, если он обнажен в одной лишь точке, где можно замерить его элементы залегания и истинную мощность. Например, пласт угля обнажен в береговом уступе в русле ручья, а на остальной территории перекрыт покровными отложениями. Для эффективного вскрытия пласта с помощью разведочных канав необходимо предварительно наметить на геологической карте его выход под маломощным чехлом четвертичных отложений.

Построение выхода наклонного пласта на поверхность произво-


дится следующим образом (рис.19). Предположим, пласт вскрыт в точке А, в которой замерены его элементы залегания (по кровле) и мощность: аз.пад.170 Ð 30, мощность 20 м. Построение выполняется на топографической карте масштаба 1:5000 с сечением горизонталей через 10 м. Через точку А, расположенную в кровле слоя, проводим в соответствии с исходным азимутом линию падения (точнее горизонтальную проекцию этой линии) и перпендикулярно к ней - линию простирания. Абсолютная отметка этой линии простирания будет равна 60 м. Продолжим линию простирания за рамку карты и дальнейшие построения будем выполнять на миллиметровой бумаге, которая подклеивается к карте таким образом, чтобы продолжение линии простирания совпало с одной из линий на миллиметровке.

 
 

Рис. 19

К исходной линии простирания в произвольно выбранной точке А1 проводим перпендикуляр, обозначающий след одной из горизонтальных плоскостей, которыми в дальнейшем будем пересекать угольный пласт. К данной линии (принятой за горизонтальную линию) через точку А1 под углом 30° (углом падения) проводим прямую, которая и будет обозначать кровлю пласта. Таким образом, чертеж, на котором показано положение кровли, развернут под углом 90° к исходной линии простирания, проходящей на карте через точку А. Далее пересечем кровлю пласта горизонтальными плоскостями через интервалы, равные сечению горизонталей в масштабе карты. В принятом масштабе (1:5000) и при сечении горизонталей через 10 м этот интервал будет равен 2 мм.

Следы горизонтальных плоскостей, рассекающих пласт, обозначены на чертеже серией линий, параллельных исходной секущей линии, проходящей через точку А1. Количество линий, пересекающих кровлю, определяется разницей абсолютных высот самой низкой и самой высокой горизонталей в пределах карты. Точки пересечения этих линий с кровлей пласта обозначают следы линий простирания, проведенных по кровле. Отметки этих точек будут соответствовать отметкам секущих линий, которые определяются относительно высотной отметки исходной линии (60 м) с учетом интервала сечения (через 10 м). При этом абсолютные отметки кровли в указанных точках должны уменьшать­ся по падению пласта и увеличиваться в направлении его восстания. Из этих точек проводим линии простирания, которые параллельны ис­ходной линии простирания, проходящей на карте через точку А. Рас­стояние между соседними линиями простирания и будет величиной за­ложения. Оно должно быть постоянным при выдержанном угле падения и выбранном интервале сечения. Высотные отметки линий простирания равны высотным отметкам кровли пласта в соответствующих точках. Линии простирания проводятся через всю карту с одновременной фик­сацией точек их пересечения с соответствующими им по высоте гори­зонталями. Именно в точках, где высотные отметки линий простирания совпадут с отметками горизонталей рельефа, кровля пласта должна выходить на поверхность. Соединение этих точек плавной кривой даст изображение полного выхода кровли пласта в пределах всего участка (рис.19). При этом линия выхода кровли (подошвы) пласта не должна пересекать линии простирания и горизонтали рельефа иначе как в указанных точках. При пологих углах падения и изрезанном рельефе линии выхода пласта приобретают сложные очертания, приближающиеся к конфигурации ближайших горизонталей в случае падения пласта в сторону, противо

 
 

положную уклону рельефа (рис.20).

Рис. 20

Проложение подошвы пласта производится аналогичным способом. Для этого необходимо в масштабе карты в направлении более низких отметоксекущих линий отложить мощность пласта и провести подошву парал-

лельно кровле. Далее находим точки пересечения подошвы с го­ризонтальными линиями, рассекающими пласт, и через них проводим линии простирания (на рис.19 обозначены пунктиром). В отдельных случаях (когда вертикальная мощность пласта будет кратной сечению горизонталей и при пологих углах падения) эти линии могут совпадать с линиями простирания, ра­нее проведенными по кровле пласта, но будут иметь иные высотные отметки. В тех случаях, когда исходные элементы залегания замеря­ются по выходу подошвы, все построения проводятся аналогично опи­санным, но для проведения кровли мощность пласта откладывается в направлении более высоких отметок секущих плоскостей.

Для уточнения положения выхода пласта на поверхность в местах перегибов поверхности рельефа следует провести дополнительные го­ризонталь и линию простирания с промежуточной высотной отметкой.

2.2.5. Построение геологических разрезов при наклонном зале­гании слоев

При построении геологических разрезов для участков с наклон­ным залеганием слоев возможны различные случаи:

1. Слои имеют одинаковый азимут и угол падения, т.е. лежат моноклинально, и изображены на карте с горизонталями.

2. Элементы залегания не нанесены на карте, рельеф показан высотными отметками и гидрографической сетью (горизонталей нет).

3. Построение геологических разрезов по скважинам.

Рассмотрим каждый из случаев.

1. Слои лежат моноклинально, рельеф показан горизонталями

На карте с горизонталями легко установить моноклинальную форму залегания, если произвести замер элементов залегания для каждого слоя. После этого выбирается линия разреза, которая долж­на пересечь максимально возможное количество слоев и проходить в направлении падения слоев (вкрест простирания). Топографическая основа для геологического разреза (топографический профиль) строится обычным способом по горизонталям, при этом надо обязательно помнить, что вертикальный масштаб разрезов должен быть равен гори­зонтальному, т.е. масштабу карты. На таких разрезах углы падения слоев будут равны их истинным значениям, замеренным по карте. Од­нако встречаются такие условия, при которых вертикальный масштаб разреза приходится увеличивать. Это необходимо делать в тех случа­ях, когда на разрезе, имеющем мелкий вертикальный масштаб, показы­ваются слои с небольшой мощностью и с незначительным углом накло­на, или когда на разрезе вместе с наклонным изображаются слои, за­легающие горизонтально и имеющие небольшую мощность. При увеличении вертикального масштаба разреза по отношению к горизонтальному углы наклона слоев увеличиваются по сравнению с их истинными значениями (см. приложение № I).

Не всегда можно задать разрез в направлении падения слоев, что обычно бывает связано с наличием нескольких комплексов наклон­но залегающих слоев, имеющих различные элементы залегания. Если разрез идет не по падению (косое расположение), то на разрезе откладывается угол падения, взятый по таблице поправок (приложе­ние № 2, 3).

Если при построении разреза необходимо увеличить вертикаль­ный масштаб и вводить поправку на косой разрез, то вначале вычис­ляют измененный угол для косого разреза, полученное значение угла пересчитывают с помощью таблиц в соответствии с отношением гори­зонтального масштаба к вертикальному. Необходимо иметь в виду, что на разрезах с увеличенным вертикальным масштабом истинная мощ­ность слоев (за исключением залегающих вертикально), как и углы падения, будут искажены.

При учете всего вышесказанного разрез через участок с наклон­ным залеганием слоев строится просто. На подготовленную топогра­фическую основу разреза сносятся точки пересечения геологических границ с линией разреза и из этих точек в направлении падения сло­ев откладывается угол падения (рис.21).

Упражнения по картам №№ 8, 9,11,13 из атласа Е.В.Милановского.

2. Элементы залегания не нанесены на карте, рельеф показан высотными отметками и гидрографической сетью

При отсутствии горизонталей топографический профиль строится по данным высотных отметок карты и на основе анализа гидрографи­ческой сети. Отсутствие на карте элементов залегания и невозможность их замерить вызывают необходимость проводить линию разреза так, чтобы она дважды пересекала одну и ту же поверхность наплас­тования (кровлю или подошву какого-либо слоя). Соединение этих двух точек пересечения на разрезе и дает угол наклона слоя (по линии разреза), а при моноклинальном залегании и всей толщи.

3. Построение геологических разрезов по скважинам

В случае, когда коренные породы, залегающие наклонно, пере­крыты довольно мощным чехлом четвертичных отложений, для построе­ния геологического разреза используются результаты бурения. Наибо­лее достоверные построения получаются при наличии так называемых "перекрытых разрезов", когда скважины пробурены по профилям и, по крайней мере, две соседние скважины вскрывают одну и ту же поверх­ность напластования.

Для построения геологического разреза необходимо, как всегда, построить топографический профиль, вынести на него скважины в ви­де вертикальных линий и на последних отметить глубины залегания контактов различных типов пород. В первую очередь необходимо про­вести подошву четвертичных отложений, а затем последовательно сое­динить одноименные контакты одних и тех же пород по двум соседним скважинам и продолжить их до подошвы четвертичных отложений. Глу­бина разреза определяется глубиной скважин (рис.22).

Рис. 22

Упражнение по карте № 131.

 
 

Рис. 22

Рис.21 Рис.22

Упражнение по карте № 131.


Приложение №1

ТАБЛИЦА ИСКАЖЕНИЙ ВЕЛИЧИНЫ УГЛА ПАДЕНИЯ ПЛАСТОВ В ПРЕУВЕЛИЧЕННОМ ВЕРТИКАЛЬНОМ МАСШТАБЕ РАЗРЕЗА (по Е. Е. Милановскому, упрощено до 0,5°).

Относительное увеличение вертикального масштаба Истинные углы падения
10° 15° 20° 25° 30° 35° 40° 45° 50° 55° 60° 65° 70° 75° 80° 89°  
х2             54,5   63,5           82,5   87,5  
х3       47,5 54,5     68,5   74,5                
х4       55,5   66,5   72,5               87,5    
х5   41,5                     85,5          

Приложение№2


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: