Во всех случаях, когда залегание различных геологических тел и, 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 пласта (или любой наклонной плоскости) — это его протяженность (положение) по отношению к странам света на
горизонтальной плоскости. Направление простирания может быть выражено линией простирания. Линия простирания — это линия пересечения поверхности пласта с горизонтальной плоскостью, т.е. любая горизонтальная линия в плоскости пласта.
Положение линии простирания относительно стран света определяется азимутом простирания. Азимут простирания — это правый горизонтальный векториальный угол, отсчитываемый от северного направления географического медиана до линии простирания. Азимут может меняться 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°.
Падение пласта — его положение по отношению к плоскости горизонта. Оно определяется линией падения. Линия падения — это линия ∟пересечения плоскости пласта с вертикальной плоскостью, направленная в сторону его наибольшего наклона. Таким образом, линия падения и линия простирания взаимно перпендикулярны. В отличие от линии простирания линия падения является вектором. Направление падения пласта также определяется азимутом.
Азимут падения — угол между проекцией линии 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 — это двугранный угол, образованный плоскостью пласта и горизонтальной плоскостью (или угол между линией падения и ее проекцией на горизонтальную плоскость). Угол падения изменяется при наклонах пласта от 0 до 90°. Запись элементов залегания производится следующим образом:
пр. ЮЗ 225; пд. ЮВ 135, ∟32.
В полевых условиях определение элементов залегания геологических тел производится с помощью горного компаса. Горным компасом определяются
как горизонтальные (азимутальные), так и вертикальные углы. Элементы залегания наклонного пласта и их измерение с помощью горного компаса показаны на рис. 31
| Рис. 31 Элементы залегания пласта и их определение с помощью горного компаса: АВ — линия простирания; А' В' — линии падения; а — угол падения; I — нахождение линии простирания; II — определение азимута простирания; III — определение угла падения; IV — определение азимута падения |
Горный компас состоит из алюминиевой или медной пластинки, длинная сторона которой ориентирована параллельно направлению с севера на юг, и укрепленного на пластинке лимба. В центре лимба на металлическую иглу насажены магнитная стрелка и отвес соответственно для определения азимутов и угла падения. Для удобства работы лимб разделен на 360° в направлении, обратном движению часовой стрелки; переставлены и индексы запада и востока. Это позволяет наносить данные измерений азимутов падений и простираний на карту без какого-либо пересчета.
При определении элементов залегания слоя можно воспользоваться следующим, достаточно распространенным способом. На поверхности слоя, для которого надо установить элементы залегания, расчищают
небольшую ровную площадку и на ней сначала определяют положение линии падения и значение угла падения. С этой целью к расчищенной плоскости слоя прикладывают длинную сторону вертикально расположенного компаса так, чтобы отвес был направлен вниз (см. рис. 31). Вертикальное положение компаса определяется по свободному качанию отвеса. Магнитная стрелка при этом должна быть закреплена. Удерживая компас в таком положении, вращают его по поверхности слоя, выбирая по показанию отвеса клиномера на полулимбе наибольший отсчет. Это и будет истинный угол падения слоя. По направлению длинной стороны компаса на площадке прочерчивают или мысленно проводят на плоскости слоя прямую, которая и соответствует направлению линии падения.
Для определения азимута падения компас поворачивают до совмещения его основания с плоскостью слоя. Короткая сторона компаса в этот момент показывает направление линии простирания. Вращая компас вокруг этой линии, приводят его (по уровню компаса) в горизонтальное положение, но так, чтобы северная сторона компаса была направлена в сторону падения слоя. Затем отпускают стопор стрелки и по ее северному концу на лимбе компаса снимают значение азимута падения. Азимут простирания отличается от азимута падения на 90°, поэтому его можно не измерять, а вычислить. Для этого следует прибавить (или отнять) к величине азимута падения 90°. Например, если азимут падения северо-восток 40°, то азимут простирания будет юго-восток 130° и северо-запад 310°. Из этих двух значений берут то, которое находится в северной половине — северо-запад 310°.
При записи элементов залегания обязательно указывается четверть квадранта, в которой расположен этот угол; применяется буквенное выражение (СВ, ЮВ, СЗ, ЮЗ). Элементы залегания записываются следующим образом:
Знак градуса не ставится, чтобы не спутать его с нулем. На геологических картах элементы залегания слоев показываются специальными условными знаками (рис. 32).
| Рис. 32 Схема изображения элементов залегания (а) и условные знаки для изображения элементов залегания на геологической карте (б). Залегание: 1 — горизонтальное, 2 — нормальное наклонное, 3 — перевернутое (опрокинутое), 4 — вертикальн |
Тема 3.2
Типы и виды геологических карт. Их оформление.
Геологической картой называется графическое изображение на топографической или географической основе с помощью условных знаков геологического строения какого-либо участка земной коры, континентов или земного шара в целом. Геологическая карта показывает распространение на земной поверхности выходов горных пород, различающихся по возрасту, происхождению, составу и условиям залегания.
Геологическая карта с пояснительной запиской позволяет делать выводы о формировании земной коры и закономерностях распространения полезных ископаемых. Она служит научной основой для поисков и разведки ПИ и их разработки. Геологические карты строятся по результатам геологической съемки, теоретического обобщения достижений геологических наук и практического опыта (при составлении геологических карт ведущее значение имеют такие разделы геологии как стратиграфия, геотектоника, структурная геология, историческая геология, литология, геохимия, минералогия, петрография, МПИ).
Геологические карты по содержанию и назначению делятся на следующие типы: типы собственно геологических, карты четвертичных отложений, геоморфологические, полезных ископаемых, прогнозные.
Собственно геологические карты – являются по содержанию стратиграфическими картами до четвертичных пород. Континентальные отложения на них не показываются, за исключением случаев, когда мощность их велика или неизвестны подстилающие породы. Условные знаки показывают возраст, состав, происхождение, условия залегания горных пород и характер границ между ними.
Карты четвертичных отложений – показывают их с разделением по генезису, возрасту и составу. Коренные - одним цветом.
Литологические карты – помимо возраста показывают в условных обозначениях («Краном» - штрихом, точками и т.д.) состав пород.
Геоморфологические карты показывают основные типы рельефа и его отдельные элементы с учетом их происхождения и возраста.
Тектонические карты – формы залегания, время и условия образования структурных элементов земной коры.
Гидрогеологические карты – на геологической основе; информация о водоносных горизонтах, условиях залегания, распространения, составе и режиме подземных вод.
Инженерно-геологические карты – показывают физико-механические свойства горных пород и характеризуют современные геодинамические явления.
Карта ПИ – на геологической основе; отражает все сведения о МПИ, делящиеся по направлениям использования, объему запасов и происхождению.
Прогнозные карты – отражают закономерности размещения известных месторождений ПИ и указывают перспективные площади на различные виды минерального сырья.
В зависимости от масштаба различают:
Обзорные (больше 1:100000) – на географической основе; геология больших территорий, государств, материков.
Мелкомасштабные (1:100000 и 1:500000) – упрощенная топографическая основа; геологическое строение крупных регионов или государств.
Среднемасштабные (1:200000 и 1:100000) – топографическая основа разреженной сетью горизонталей. Основные черты геологии территорий (Урал, Кавказ).
Крупномасштабные (1:50000 и 1:25000) точная топооснова к горизонтали; подробное геологическое строение района.
Детальные (1:10000, 1:5000, 1:2000 и меньше) подробная геологическая характеристика отдельных МПИ, районов строительства.
Оформление и условные знаки геологических карт.
Составляют и оформляют карты по ГОСТу. Геологическая карта сопровождается условными обозначениями или легендой, стратиграфической колонкой. Надписи к карте помещаются над ее северной и под ее южной рамкой. Карта сопровождается числовыми и графическими (линейными) масштабами.
В качестве условных обозначений используют цветовые, штриховые, буквенные и цифровые.
1. Цветовые – обозначают возраст осадочных, вулканических, метаморфических пород в соответствии с международными стандартами (см. шкалу). При этом породы отдела какой-либо системы обозначаются более темным тоном, чем среднего и верхнего. Яркие цвета – составляют магматические горные породы (кислые ярко-красные, основные – ярко-зеленые).
2. Штриховые – точки, черточки, треугольники, крестики и т.п. показывают вещественный состав горных пород различного происхождения.
3. Буквенные и цифровые (индексы) – указывают возраст и происхождение пород. Для обозначения осадочных, вулканических и метаморфических пород индекс составляется из прописных и строчных букв латинского алфавита и цифр. Первой ставится прописная латинская буква, обозначает систему, внизу справа от нее арабской цифрой – отдел, далее – ярус строчными латинскими буквами, затем цифры справа внизу – подъярус.
Пример: К1al3 – верхний подъярус альбского яруса нижнего отдела меловой системы. При необходимости буквенными знаками обозначают комплексы, серии, свиты, горизонты. Буквами греческого алфавита обозначают также состав интрузивных и некоторых вулканических пород .
Внемасштабные (линейные) – маркирующие горизонты (слои, пласты), дайки, жилы, геологические границы, разрывные нарушения, геологоразведочные выработки (скважины).
Условные знаки помещаются в прямоугольнике; справа – словесные описания. Знаки в легенде располагаются сверху вниз от молодых к древним. Знаки магматических пород (от кислых к у/о) – ниже. В самом низу внемасштабные.
Контрольные вопросы.
1. Причины выхода на земную поверхность коренных пород.
2. Виды геологических карт.
3. Оформление геологических карт.
4. Применение горного компаса.
Раздел 4. Минералогия
Лекция 4.1
Образование минералов.
Понятие «минерал» в разное время имело разное содержание. Так, читая в рукописи древнего ученого, что горный хрусталь (кварц) есть «сгущенная горная вода», а рубин — застывшие «капли крови чудовищ», не следует снисходительно улыбаться. Ведь в те времена не были известны способы химического анализа вещества и не имели понятия о кристаллическом строении. Только в 1852 г. известный минералог Н. Кокшаров привел в своем труде «Материалы для минералогии России» три исключительно ценных и трудоемких по тем временам анализа русских бериллов. А в настоящее время известны сотни химических анализов этого минерала — основной бериллиевой
руды.
Современное определение минерала таково: минералами (от лат. «минера» — руда) называются природные химические соединения или отдельные элементы, однородные по химическому составу и внутреннему строению, являющиеся продуктами различных геологических процессов.
Таким образом, подразумевается сочетание трех «координат»: 1) образованные в природных условиях; 2) наличие определенного химического состава; 3) кристаллическое строение.
В земной коре в настоящее время установлено около 2500 минеральных видов, что значительно уступает числу неорганических соединений, получаемых лабораторным путем, количество которых исчисляется десятками тысяч. Главные причины ограниченности видов минерального мира земной коры следующие: неустойчивость многих химических соединений в условиях земной коры и переход их в более стабильное состояние; ограниченные возможности термодинамических условий в земной коре, строго определенные границей температуры и давления; относительная распространенность химических элементов и их свойства.
Возникновение минералов обусловлено действием физических и химических законов, т.е. основных законов природы. Соединения же, которые рождаются в лабораторных и заводских установках и имеют состав, аналогичный природным, называют обычно искусственными камнями.
Трудно оценить значение минералов в практической деятельности человека, поскольку очень большое их число применяется в различных отраслях промышленности.
Условия образования минералов. «Князь ботаников» Карл Линней писал: «Минералы растут, растения растут и живут, животные растут, живут и чувствуют». Да, это так. Строга научная классификация. Но трудно согласиться называть минералы не живыми. Они зарождаются, формируются, изменяются и исчезают. У каждого минерала своя биография. Что же создает биографию минералов? Чтобы ответить на этот вопрос, надо знать процессы образования минералов.
Минералы возникают при геохимических реакциях, сопровождающих геологические процессы. Каковы же эти процессы, приводящие к образованию минералов? Другими словами, каковы основные процессы минералообразования в земной коре? Процессы и условия образования минералов чрезвычайно разнообразны, но их можно объединить в две большие группы: эндогенные процессы минералообразования и экзогенные процессы минералообразования.
Эндогенные процессы минералообразования происходят в недрах земной коры, для которых характерны большие давления и высокие температуры. В данных условиях минералы образуются следующим образом.
1) При кристаллизации магматических расплавов. Таково происхождение магматических минералов. Различают процессы минералообразования при кристаллизации основной массы магматического расплава и при
кристаллизации остаточного магматического расплава, пересыщенного
газообразными летучими компонентами. Этим стадиям кристаллизации
соответствуют собственно магматические минералы и минералы пегматитового процесса. В последнем случае возникают крупнокристаллические выделения какого-либо минерала, например, полевого шпата, в ряде случаев проросшие одинаково (правильно) ориентированными кристаллами другого, например, кварца, как это имеет место в пегматитах.
1) Путем возгона магматических газов. Процессы минералообразования из летучих компонентов принято называть пневматолитовыми (от греч. «пневматос» — пар, дыхание, «лисис» — распад). К пневматолитовым относят и те минералы, которые возникают при воздействии магматических газов на окружающие породы. В этом случае часто происходит замещение (метасоматоз) одних минералов другими, сопровождающееся изменением химического состава. Минералы такого происхождения называются пневматолит-метасоматическими.
Минералообразование, происходящее путем выпадания минерального вещества из горячих водных растворов, появляющихся при снижении магматических паров, называются гидротермальными.
В природе пневматолитовый и гидротермальный процессы минералообразования часто протекают одновременно. На этом основании выделяют пневматолит-гидротермальные процессы минералообразования.
Пневматолитовые, гидротермальные и пневматолит-гидротермальные процессы минералообразования обычно объединяют в группу постмагматических.
2) За счет перекристаллизации горных пород в твердом состоянии под влиянием высоких температур и давлений, а также летучих выделений магматических масс. В данном случае речь идет о процессах минералообразования при метаморфизме горных пород — регионально- и контактно-метаморфическом.
Экзогенные процессы проявляются вблизи земной поверхности в условиях невысокой температуры и незначительного атмосферного
давления. Сущность этих процессов в том, что обнажающиеся на поверхности, а также залегающие на небольших глубинах породы, руды и отдельные минералы подвергаются разрушению — «выветриванию» — под воздействием экзогенных (внешних) факторов. К последним относятся: суточные и годовые колебания температуры, воздействие атмосферных и подземных вод, особенно содержащих кислород, углекислоту, SO2, H2S, оксиды азота и других веществ, а также низших организмов, растений и, наконец, человека, в результате деятельности которого существенно изменяется поверхность Земли. Другими словами, минералообразование происходит в результате взаимодействия факторов атмо-, гидро- и биосферы на верхнюю границу литосферы, на уже имевшиеся минералы. Поэтому вновь образующиеся вторичные минералы называются гипергенными («заново образовавшимися»).
В зависимости от состава исходных минералов и характера их изменения различают несколько типов относящихся сюда процессов.
Первоначальное изменение проявляется в виде физического (механического) разрушения горных пород, Последние растрескиваются, рассыпаются на составляющие их минералы, которые переносятся атмосферными водами и реками. Легкие минералы уносятся, а более прочные и тяжелые, скапливаясь, образуют россыпи золота, алмаза, платины, циркона, граната, касситерита, шеелита, монацита и др.
Большинство породообразующих минералов — полевые шпаты, роговые обманки и другие подвергаются химическому разрушению и растворению. Эти растворы, в конце концов, попадают в моря и замкнутые бассейны.
В районах с засушливым климатом происходит осаждение ряда солей из вод этих бассейнов и образуются месторождения мирабилита, галита, гипса, ангидрида и других «солеобразных» минералов, число которых достигает нескольких десятков.
Важное промышленное значение имеют коллоидальные химические осадки — морские и озерные, образующие иногда крупнейшие
месторождения железных, марганцевых руд, фосфоритов и др.
Особую группу составляют биохимические осадки, образующиеся в результате жизнедеятельности организмов. Сюда относятся каустобиолиты (горючие ископаемые: торф, угли, нефти, горючие газы), известняки, мел и другие образования, состоящие из органических остатков, а также самородная сера, некоторые бурые железняки, кальциты и другие минералы, выделившиеся в результате жизнедеятельности микроорганизмов, в частности, специальных видов бактерий и водорослей. Следует отметить, что эти процессы изучены недостаточно.
Названия минералов. Многие названия дошли до нас со времен глубокой древности. Они давались горняками, алхимиками, также минералогами прошлых веков, как правило, на древнегреческом и латинском языках. Поэтому многие названия оканчиваются на «дин» или «ит», например, александрит, альмандин.
Названия давались по ряду признаков.
1. Географическому. Например, мусковит — от старинного итальянского названия Московского государства, экспортировавшего эту слюду в середине XVI в. в Европу для «застекления» окон; ильменит — от Ильменских гор Южного Урала. Нерациональность этих названий очевидна, так как минералы с аналогичным географическими названиями встречаются во многих местах России и в других странах.
2 В честь ученых и великих людей: гетит — в честь Гете; вернадит — академика В. Вернадского; ферсманит и ферсмит — академика А. Ферсмана; ершовит — профессора В. Ершова, основоположника горно-промышленной геологии и т.д.
3 По физическим признакам: гематит имеет кроваво-красную черту — «гематикос» (по-греч. кровь); ортоклаз — «прямораскалывающийся».
4 По содержанию химических элементов (танталит и др.)
5 По случайным признакам. Например, некоторые названия отмечали неудачи исследовавших их ученых: эшинит — от «эсхинос» (стыд), так как вследствие
сложности его состава долго не удавалось установить все присутствующие в нем редкие элементы. Названия фенакит, апатит, сфалерит — «обманщик» даны нескольким минералам, настолько похожим на другие, что они различаются с трудом. В некоторых названиях отразились старые поверья об их якобы магических, целебных свойствах: нефрит — против болезни почек, аметист — против пьянства и т.д.
Немало имеется и «лишних» названий — синонимов, возникших благодаря тому, что и один и тот же минерал в различных местностях был назван по-разному. Особенно распространены синонимы среди сульфидов: например, сурьмяной блеск имеет еще названия антимонит и стибнит.
Дата: 2018-12-21, просмотров: 2269.
