1. Внимательно рассмотреть полученную коллекцию метаморфических горных пород (кварцит, мрамор, магнезит, гнейсы и сланцы различного минерального состава, серпентинит) и разделить породы по текстурам на три группы: массивные относительно однородные, полосчатые и плойчатые, а также сланцеватые.

2. В массивных породах определить минеральный состав и цвет минералов, используя стекла, соляную кислоту, таблицу 4. Добавьте в табл. 15 те особенности пород, которые характерны для определяемых Вами образцов.

3. В породах сланцеватой текстуры постарайтесь определить минералы: хлорит (чешуйчатый, зеленый), слюды: биотит или мусковит (чешуйчатые, светлые или черные), актинолит (игольчатый, зеленый) и дать название сланцев. Так по минеральному составу определите название полосчатых пород – гнейсов.

4. Покажите коллекцию и таблицу 15 преподавателю и защитите работу.

5. В конце данной практической работы проводится общая контрольная работа по всем горным породам в различной форме: устно-письменной, коллоквиума – определения минералов и горных пород разного генезиса.

5.5. Контрольные вопросы

1. Какими общими одинаковыми и отличительными свойствами характеризуются кварциты и мраморы? Какие свойства характеризуют их как грунты?

2. Какими отличительными свойствами характеризуются гнейсы, как влияют их свойства на свойства грунтов?

3. Что характерно для сланцев? Как минеральный состав влияет на свойства грунтов?

4. Какие типоморфные минералы характерны только для метаморфических горных пород?

5. В чем заключаются отличия и сходства между гранито-гнейсами и гранитами?

6. Какие метаморфические породы обладают наибольшей водопроницаемостью и почему?

7. Какие метаморфические породы обладают анизотропными свойствами и небольшой прочностью?

ПРАКТИЧЕСКие РАБОТы 6 и 7

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ И РАЗРЕЗЫ

Цель - научиться читать и анализировать геологическую документацию: различные карты и схемы, и правильно интерпретировать их при построении вторичной геологической графики (разрезов, стратиграфических колонок, схем корреляции и т.д.); а также читать информацию, заложенную непосредственно в природных объектах при полевых наблюдениях и съемке, при интерпретации аналитических материалов и правильно изображать их на картах и схемах. 

Оборудование – методические указания по самостоятельной работе студентов с перечнем индивидуальных заданий по вариантам, учебные пособия для работы с геологическими картами (2, 6, 7, 10).

6.1. Общие сведения о геологических картах и их информативности

Геологические карты являются важнейшими и итоговыми документами, которые составляются в результате проведения любых геологических работ, связанных в том числе с решением задач строительства. Специалисты инженер-геологи составляют для строителей геологические карты для больших площадей, где планируется строительство крупных объектов, и строят разрезы по результатам горно-буровых работ во всех без исключения случаях.

Геологическая карта - изображение в плане геологического строения района: состава (литологического или петрографического), возраста, условий (форм) залегания или дислокаций горных пород и др.

Все карты строятся на топографической основе соответствующего масштаба. Масштабы карт зависят от их назначения и детальности: мелкомасштабные (1:500 000 и мельче) - обзорные, среднемасштабные (от 1:200 000 до 1:100 000), крупномасштабные или детальные (от 1:100 000 и крупнее).

Геологические карты подразделяются, прежде всего, на карты четвертичных отложений и карты коренных пород. На картах четвертичных отложений показывается возраст, генезис и состав четвертичных отложений, которые покрывают большую часть земной поверхности в виде чехла. Подобные карты особенно актуальны для строителей при мощности четвертичных отложений более 3 – 5 метров, поскольку именно в этих горных породах - грунтах будут проводиться инженерно-строительные работы.

Карты коренных горных пород строятся при необходимости анализа геологического строения более древних пород (коренных пород), расположенных под четвертичными отложениями. Последние условно снимаются (удаляются) с собственно геологических карт. Когда геологи говорят о геологических картах, то думают, прежде всего, о картах коренных пород, поскольку именно в них залегают важнейшие залежи различных полезных ископаемых.

Крупномасштабные карты коренных пород подразделяются на следующие виды:

- стратиграфические - отображающие преимущественно возраст пород и условия их залегания без разделения пород по литологическому составу;

- литолого-петрографические - отображающие вещественный состав пород и условия их залегания;

- литолого-стратиграфические, отображающие литоло-петрографический состав, возраст и условия залегания горных пород. Такой вид карт чаще применяется в практике геологических исследований и в том числе для строительства.

Для решения вопросов строительства строятся специальные карты, на которые наряду с геологической информацией наносятся признаки, важные для определенных отраслей строительства и водоснабжения. К специальным картам относятся инженерно-геологические, гидрогеологические, геоморфологические и другие карты.

На инженерно-геологические карты наряду с геологической информацией наносятся данные о физико-механических свойствах горных пород - грунтов, о гидрогеологических особенностях участка, о наличии на территории проявлений различных эндогенных или экзогенных процессов и явлений. Существует три основные разновидности инженерно-геологических карт:

- карты инженерно-геологических условий содержат информацию о классах и группах грунтов, подразделенных по инженерно-геологическим элементам (части массива пород одного литологического состава (названия) и возраста с одинаковыми показателями физико-механических свойств); о видах и залегании подземных вод; о характерных для данного участка инженерно-геологических процессах; являются очень важными для любых видов наземного строительства;

- карты инженерно-геологического районирования - показывают территория (участки исследуемого региона) со схожими инженерно-геологическими условиями;

- карты специального назначения строятся для конкретного типа строительства или сооружения, показывают прогноз инженерно-геологических процессов и явлений наряду с инженерно-геологическими условиями территории.

Геологическая информация изображается на картах при помощи условных знаков - цвета, буквенно-цифровых (индексов), штриховых и прочих (элементы залегания, тектонические и геологические границы и т. д.) знаков.

Возраст горных пород

Возраст стратиграфических подразделений: осадочных, вулканических, вулканогенно-осадочных и метаморфических горных пород, на геологических картах отображается определенными цветами и индексами. Породы одного возраста окрашиваются одним цветом в соответствии с цветами единой стратиграфической шкалы (Приложение 1). Буквенно-цифровыми условными знаками (индексами) показывают относительный возраст общих, региональных и местных стратиграфических подразделений. Индексация общих стратиграфических подразделений проводится также в соответствии с единой стратиграфической шкалой. Например, девонские горные породы закрашиваются коричневым цветом и обозначаются индексом D , а нижнедевонские - D ₁ . При чтении индекса следует соблюдать определенный порядок — от более крупного подразделения последовательно к более мелкому. Например, индекс D ₁ будет читаться так: «дэ один» или «нижний девон», если имеют в виду подразделение горных пород, или ранний девон, если говорят о каких-то событиях, протекавших в то время.

Индексы региональных и местных стратиграфических подразделений (комплексов, серий, свит, горизонтов и провинциальных зон) образуются путем прибавления справа к возрастному индексу двух строчных латинских букв: первой и ближайшей согласной из названия этого подразделения, написанных курсивом. Например, в пределах территории Челябинска залегает миасская свита (С₁ ms ) – это нижне-каменноугольные или нижне-карбоновые вулканогенно-осадочные породы. На западе области самые высокие хребты Таганая сложены кварцитами таганайской свиты ( R ₂ tg ), а Зюраткуля – зигальгинской свиты ( R ₂ zg ) юрматинской серии (серия объединяет несколько свит).

В условных обозначениях к картам первыми (сверху) принято писать самые молодые породы, а последними (снизу) – самые древние породы, как и в единой стратиграфической (геохронологической) шкале. В геохронологической таблице для каждого стратиграфического подразделения указывается также приблизительный абсолютный возраст – начало и конец каждого стратиграфического подразделения, хотя часто в таблицах указывается менее информативные данные лишь о продолжительности отдельных подразделений.

 6.1.2. Генезис и литолого-петрографический состав горных пород

На важных для строителей картах четвертичных отложений показывается, прежде всего, их генетический тип путем прибавления слева к индексу относительного возраста определенной буквы, обозначающей их происхождение:

Например, aQ₁ - аллювиальные отложения нижнечетвертичного звена; pdQ_III-пролювиально-делювиальные отложения верхнечетвертичного звена (Приложение 1).

Четвертичные, как правило, рыхлые отложения покрывают всю земную поверхность, быстро сменяют друг друга по простиранию и по мощности и отличаются своими свойствами: размерами и окатанностью обломков, их минеральным составом, в зависимости от их генезиса. Например, элювиальные пески состоят из неокатанных зерен различного состава, а аллювиальные или морские – окатанных зерен преимущественно кварца.

В условных обозначениях после четвертичных отложений показываются цветом и индексом (возраст) стратифицированные толщи - осадочные, вулканические, вулканогенно-осадочные и метаморфические горные породы. Их состав в условных обозначениях дается через их название, например, известняки, доломиты, мрамор – карбонатные породы, опоки и трепел – кремнистые, и/или дополнительно показывается различной штриховкой и крапом (рис. 4).

Другой генетический тип горных пород - магматические интрузивные породы, которые обычно рассекают стратифицированные толщи, показывается цветом и буквой (табл. 17), а также штриховкой (рис. 4) в зависимости от их минерального и химического состава, прежде всего, содержания оксида кремния. На рисунке 4 приведена штриховка наиболее распространенных литологических и петрографических видов горных пород. 

Таблица 17

Условные обозначения вещественного состава интрузивных пород

Рис. 4. Условные обозначения: 1 – песок, 2 – гравино-песчаные отложения, 3 – щебень, дресва, 4 – галька, 5 – глины, 6 – песчаники, 7 – известняки, 8 – известняк брахиоподовый или органогенный, 9 – мергели, 10- трепел, 11 – опоки, 12 – мрамор, 13 – сланцы, хлоритовые, 14 – гранит, 15 – грано-диорит, 16 – диорит, 17 – габбро, 18 – контакты стратиграфические наблюдаемые (достоверные), 19 – контакты тектонические, 20 – элементы залегания слоистости с указанием угла падения

Прочие условные обозначения

К прочим обозначениям относятся, прежде всего, геологические границы - границы между горными породами разного возраста, состава - названия (или, как иногда пишут и говорят, геологическими стратиграфическими, интрузивными и метаморфическими образованиями). Они показываются тонкой черной сплошной линией (достоверные), пунктирной линией (предполагаемые) и пунктирной линией с точками (под покровом более молодых образований).

Разрывные нарушения – разломы, показываются черной жирной сплошной линией (достоверные), штриховой (предполагаемые) и пунктирной линией с точками (скрытые под более молодыми образованиями). Различные по геологической значимости (размерам) разрывные нарушения обозначаются линиями разной толщины (Рис. 5). Типы разрывных нарушений показываются при помощи стрелок (сбросы, взбросы, сдвиги), бергштрихов (надвиги) и зубцов (покровы). Цифрами, расположенными рядом с ними, указывается угол наклона сместителя. Знаками черного цвета показываются также элементы залегания слоев, элементы и залегание поверхностей кливажа и сланцеватости (Рис. 4).

На геологическую карту наносятся также места главнейших палеонтологических находок и скважин, имеющих важное значение для характеристики геологического строения. Для специальных карт существует целая система условных знаков, обозначающих обнажения – выходы на земную поверхность горных пород, геологические процессы, гидрогеологические особенности и т. д.

Компоновка условных знаков

Все условные знаки, использованные на геологической карте, должны строго соответствовать условным обозначениям (легенде), которые помещаются справа от карты. Они располагаются в следующем порядке (сверху вниз, от первых к последующим):

- стратиграфические подразделения: осадочные, вулканогенные и метаморфогенные горные породы, начиная с более молодых и заканчивая самыми древними, затем обозначения интрузивных и жильных пород, также начиная с более молодых;

- знаки геологических границ и маркирующих горизонтов;

- крапы (или штриховка) вещественного состава пород (иногда показываются вместе с возрастом);

- все прочие обозначения, изображенные на карте условными знаками.

Сокращений слов в тексте условных обозначений не допускается.

Рис. 5. Условные обозначения разломов на геологических картах

6.1.5. Правила оформления геологических карт

Геологические карты в соответствии с инструкциями имеют определенное, так называемое, зарамочное оформление. Оно включает в себя следующие элементы: заголовок, год составления карты, авторов, сведения о масштабе, условные обозначения, стратиграфическую колонку, геологические разрезы (рис. 6).

На каждом листе карты над его северной рамкой посередине помещается название карты, включающее географическое наименование района и численный масштаб карты. Слева над северной рамкой указывается год составления карты. Под нижней (южной) рамкой карты слева помещаются инициалы и фамилии авторов; посредине - численный и линейный горизонтальный масштабы.

Рис. 6. Пример зарамочного оформления геологических карт

Слева от карты помещается стратиграфическая колонка – таблица с изображением возрастной последовательности всех характерных для участка карты дочетвертичных стратифицированных отложений. Масштаб колонки устанавливается из расчета, чтобы длина ее примерно соответствовала длине вертикальной рамки карты. При большой мощности одного или нескольких стратиграфических подразделений допускается делать «разрывы» внутри литологически однородных слоев в виде двойной (с промежутком 1-2 мм) волнистой линией. В вертикальных столбцах слева от колонки подписываются стратиграфические подразделения единой шкалы от системы до яруса включительно и индексы всех подразделений, выделенных на колонке. В случае необходимости, могут быть показаны местные названия докембрийских стратиграфических подразделений высшего ранга. Справа от колонки размещается графы-колонки, в которых отмечаются мощности пород (в метрах) и пределы их колебаний, а также краткая «Характеристика горных пород».

Геологическая карта обязательно сопровождается геологическими разрезами, которые должны наглядно воспроизводить условия залегания и взаиморасположения геологических тел в вертикальной плоскости. Геологические разрезы помещают внизу под южной рамкой карты. Они наносятся на карту тонкими черными линиями от рамки до рамки карты вкрест простирания горных пород (при вторичном их залегании) или «поперек» рельефа (при горизонтальном залегании горных пород). На концах линии разреза и в точках ее излома ставят прописные буквы русского алфавита (разные). Разрезы размещают так, чтобы слева находились западные, северо-западные, юго-западные и южные, а справа - восточные, северо-восточные, юго-восточные и северные концы разреза. Над разрезом - выше его, посредине делают надпись: «Разрез по линии А - Б».

Справа от карты помещается условные обозначения всех стратифицированных и нестратифицированных (интрузивных, жерловых и субвулканических) подразделений. Они располагаются в возрастной последовательности в виде двух вертикальных рядов. В левом ряду изображаются знаки стратифицированных отложений – горных пород (системы, яруса, свиты, подсвиты и др.), в правом - знаки нестратифицированных подразделений. Место последних определяется положением в общей геохронологической шкале.