Изображение геологических структур местности на геологических картах

По очертанию выходов пород различного возраста, изображенных на карте, по их взаимному расположению можно судить о геологических структурах, развитых на данных участках земной коры.

При горизонтальном залегании пород и горизонтальном нерасчлененном рельефе местности на поверхность земли будет выходить только один слой, занимающий самое верхнее положение в комплексе пород. Карта, отображающая такую структуру, будет представлять сплошное поле, закрашенное одним цветом, соответствующим верхнему слою. Рельеф на такой карте будет представлен полем без горизонталей. При начавшемся размыве местности рельеф её из горизонтального превратится в волнистый. На карте это получит своё выражение в горизонталях, обрисовывающих неровности рельефа. Если при этом размыв не превысит по своей глубине мощности верхнего слоя, то на дневную поверхность будет по-прежнему выходить только один верхний слой. Поэтому всё поле геологической карты будет занято изображением только одного самого верхнего слоя.

При дальнейшем размыве местности обнажатся породы нижележащих слоёв. В этом случае самые древние слои изображаются на карте на участках, ограниченных горизонталями с наименьшими абсолютными отметками, а самые молодые – на участках, ограниченных горизонталями с наибольшими отметками. Граница слоёв на карте пройдёт параллельно горизонталям рельефа (рис. 12).

При горизонтальном залегании пород легко определить мощность любого слоя, выходы подошвы и кровли которого изображены на топографической карте горизонталями. Для этого достаточно определить по карте разность абсолютных отметок кровли и подошвы одного и того же слоя: найденная разность будет соответствовать мощности слоя. Так же легко по геологической карте установить последовательность напластования горизонтально залегающих пород. Более древние из них будут иметь более низкие абсолютные отметки выходов. Определив по горизонталям карты абсолютные отметки подошвы и кровли слоёв и установив последовательность их образования, можно составить стратиграфическую колонку, иллюстрирующую эту последовательность.

К складчатым дислокациям относятся антиклиналь, синклиналь, моноклиналь и флексура.

Все формы складчатых дислокаций образуются без разрыва сплошности слоёв.

Рис.12. Изображение на геологической карте горизонтально

залегающих пород, вскрытых рекой:

1- озерные отложения миоцена; 2 - верхнемеловые отложения;

3-верхнеюрские отложения; 4 - горизонтали рельефа; 5 - река

Выделяют два главных типа складок – антиклиналь и синкли-

наль (рис. 13).

Рис. 13. Антиклиналь (А) и синклиналь (С): 1 - оси складки, 2 -вершина складки, 3 -крыло складки, 4 -ядро складки.

Синклиналь (синклинальная складка) – это вогнутый изгиб последовательно напластованных слоёв, при котором внутренняя часть синклинали (ядро) сложена более молодыми породами.

Моноклиналь – форма залегания слоёв горных пород с наклоном в одну сторону. Различают слои слабонаклонённые (до 16°), пологонаклонённые (16-31°), сильнонаклонённые (31-76°), крутые (76-81°) и поставленные на голову.

Флексура – ступенеобразный (коленообразный) изгиб слоёв горных пород.

В зависимости от положения осевой плоскости складки делятся на прямые, косые, лежачие, опрокинутые; по характеру очертания сводов и крыльев – сундучные и др. [1] (рис.14).

Разрывные дислокации характеризуются нарушением сплошности слоёв. Разорванные части слоёв смещаются относительно друг друга. Смещение происходит по плоскости разрыва, которая проявляется в виде трещины. Амплитуда смещения пород бывает различной – от нескольких сантиметров до километров. К разрывным дислокациям относят сбросы, взбросы, сдвиги, горсты, грабены.

Сброс – это разрывное нарушение, сопровождающееся опусканием одной части толщи относительно другой (рис.15, а). Трещина, по которой происходит перемещение, называется сбрасывающей трещиной или сбрасывателем.

Рис. 14. Вид складок: 1 - полная (нормальная); 2 - изоклинная; 3 - сундучная; 4 -прямая; 5 - косая; 6 - наклонная; 7 - лежачая; 8 - опракинутая; 9 - флексура; 10 -моноклинная

Сдвиг – одна из форм разрывных тектонических деформаций, при которой происходит смещение блоков в горизонтальном направлении (рис.15, в).

Надвиг – форма разрывного нарушения, при которой одни массы горной породы надвинуты на другие по наклонной (иногда близкой к горизонтальной) поверхности разлома (сместителя). В результате надвига молодые отложения могут быть сверху покрыты породами более древнего возраста (рис.15, г).

Горст – приподнятый участок земной коры, ограниченный тектоническими разрывами, по которым произошло значительное опускание смежных участков или подъём центральной части. Пример гигантского горста – Уральский хребет.

При наличии складчатых структур слой, смятый в складки, при выходе его на дневную поверхность, образует несколько изолированных друг от друга выходов. Эти выходы изображаются на геологической карте их вертикальными проекциями, которые представляют собой изолированные участки карты, ограниченные проекциями выходов кровли и подошвы слоя. По соотношениям этих участков карты между собой судят о характере складок [2].

Линейные прямые складки изображаются на геологической карте в виде длинных полос, симметрично повторяющихся относительно центральной непарной полосы, соответствующей слою, лежащему в центральной части складки.

Рис. 15. Разрывные дислокации: а – сброс; б – взброс; в – сдвиг; г – надвиг

Если непарная полоса соответствует самому молодому слою, это означает, что горные породы собраны в синклинальную складку, ядром которой является непарный слой (рис. 16 а.). Если непарная полоса соответствует самому древнему слою, то это означает, что на карте изображена антиклинальная складка (рис. 16 б). При наличии брахискладок полосы на геологической карте замыкаются в виде эллипсов (рис. 16 в). При наклонном залегании слоев они изображаются на геологической карте в виде полос, сменяющих друг друга от более древних к молодым (рис. 16 г).

Рис. 16. Изображение на геологической карте складчатых структур:

а – синклинальная складка; б – антиклинальная складка;

в – брахиантиклиналь; г – моноклиналь; простирание, падение

и угол падения слоев;

Формы залегания горных пород имеют важное значение при размещении зданий и сооружений. Для строительных целей наиболее благоприятными условиями является горизонтальное залегание слоёв, большая их мощность, однородность состава [1]. Наличие дислокаций усложняет строительство инженерных сооружений.

Со складчатыми, а особенно с разрывными дислокациями, связана сопутствующая трещиноватость горных пород, местами превращающая их в мелкораздробленную массу.

Рис.17. Изображение на геологической карте складок, нарушенных сбросами

-линия сброса: -направление падения слоев

Рис. 18. Изображение на геологической карте складок, нарушенных сбросом и сдвигами: -линия сброса: - линия сдвига;

-направление падения слоев

Зоны дробления пород имеют малую устойчивость, часто с ними связаны обильные притоки подземных вод. По трещинам разрывов периодически происходят смещение пород.

В.П.Ананьев подразделяет строительные площадки, в зависимости от характера залегания слоёв, на благоприятные, малоблагоприятные и неблагоприятные (рис.19).

Рис.19. возможные варианты геологического строения строительных площадок: а, б – площадки благоприятные для строительства; в - малоблагоприятные, г - не благоприятные; А - здание

К безопасным относятся условия строительства тоннелей при горизонтальном залегании пород. Проходку тоннеля осуществляют в одном слое по единой технологии (рис. 20).

1 2

Рис. 20. Безопасные условия залегания слоев для строительства тоннеля:

1 – суглинок; 2 – алевролит

При наклонном залегании слоев в виде моноклинали условия строительства тоннеля можно отнести к средней степени опасности, так как на контакте различных по литологическому составу пород возможно наличие зон дробления. Это может привести к осыпанию пород в тоннельную выработку и повышенным водопритокам на контакте различных слоев. При пересечении тоннелем крутопадающих слоев, сложенных аргиллитами, алевролитами и мергелями, возможны вывалы этих пород в тоннель. Кроме этого, слои пород, слагающие моноклиналь, отличаются по прочности, поэтому потребуются различные способы их разрушения, различные методы крепления тоннельной выработки и т.п. (рис. 21).

К опасным условиям строительства тоннеля относятся складчатые структуры, представленные антиклинальными и синклиналь нами складками (рис. 22). В местах перегиба слоев, в силу растягивающих напряжений, породы характеризуются повышенной трещиноватостью и обводненностью. Если тоннель пересекает осадочные породы хемогенного генезиса, такие как каменная соль, гипс, доломит, необходимо учитывать возможное наличие в них пустот (карст соляной, сульфатный, карбонатный).

1 2 3 4

Рис. 21. Средней степени опасности залегание слоев горных пород для строительства тоннеля: 1 – глина; 2 – алевролит; 3 – мергель; 4 – доломит

При пересечении тоннелем угленосных, битумоносных и нефтеносных пород, возможны внезапные выбросы в тоннельную выработку пород и взрывчатых газов, таких как метан, сероводород и др. [9].

Чрезвычайно опасными условиями для строительства тоннеля являются разрывные дислокации пород: сбросы, сдвиги и т.п. При пересечении тоннелем разрывных дислокаций неизбежно наличие мощных зон дробления пород и прорывов большого количества воды в тоннельную выработку (рис. 23).

Если строительство тоннеля осуществляется в районе проявления молодого вулканизма, то при наличии разрывных дислокаций возможно поступление в тоннель токсичных природных газов таких как оксид углерода (угарный газ), сернистый газ, оксиды азота и среводорода.

1 2 3 4

Рис. 22. Опасные условия залегания слоев для строительства тоннеля:

1 – каменная соль; 2 – доломит; 3 – песчаник; 4 – каменный уголь

Рис. 23. Чрезвычайно опасные условия залегания пород для строительства тоннеля: - направление падения слоев; - линия сброса; - линия взброса

Контрольные вопросы

1. Что представляют собой геологические карты?

2. Как подразделяются геологические карты в зависимость от их масштабы?

3. Чем отличаются карты коренных пород от карт четвертичных отложений?

4. Как изображают возраст горных пород на геологических картах?

5. Чем отличается изображение на геологической карте складки антиклинальной от синклинальной? Как изображается наклонное залегание слоев?

6. Как изображают на геологических картах разрывные нарушения (сбросы, сдвиги и т.п)?

7. Чем отличается сброс от сдвига?

8. Какой период является самым древним в палеозойской эре?

9. На какие периоды разделена кайнозойская эра?