Согласное и несогласное, ненарушенное и наклонное залегание слоев (стр. 3 )

При наличии пробуренных скважин разрез строят через скважины. При этом допускается ломаная линия разреза.

На концах разреза указывается графический вертикальный масштаб. В подзаголовке к разрезу приводятся числовой горизонтальный и вертикальный масштабы. На разрез наносятся индексы, соответствующие индексам изображенных пород.

Наклонное залегание. При наклонном (или моноклинальном) залегании слои на обширных пространствах наклонены в одном направлении. Такое залегание наблюдается, например, в верхнеюрских, меловых и палеогеновых отложениях Крыма и Северного Кавказа, где толщи пород повсеместно наклонены на север-северо-восток с углами падения, достигающими 30° и более; на широкой площади, расположенной к западу и северо-западу от Москвы, в пределах которой наклон девонских, каменноугольных и пермских отложений в восточном направлении настолько полог, что выражается в метрах на километр. С моноклинальным залеганием мы встречаемся при изучении крыльев складок и флексур.

Элементы залегания. При наклонном залегании для определения положения поверхностей наслоения в пространстве пользуются элементами залегания линией простирания, линией падения и углом падения.

Линией простирания называется линия пересечения поверхности слоя с горизонтальной плоскостью или, другими словами, любая горизонтальная линия на поверхности слоя. На поверхности слоя можно провести бесчисленное количество линий простирания. В общем случае простирание слоя будет плавно изменять свое направление, но в пределах одного обнажения или же ограниченных по размерам участках поверхности слоя линию простирания можно принять за прямую.

Линией падения называется вектор, перпендикулярный к линии простирания, лежащий на поверхности слоя и направленный в сторону его наклона. Линия падения (б—б) обладает наибольшим углом наклона к горизонту по сравнению с любой другой линией, которую можно провести на поверхности слоя.

Углом падения (а) называется угол, заключенный между линией падения и проекцией ее на горизонтальную плоскость. Положение линии простирания в пространстве определяется ее азимутом, а линии падения - азимутом и углом падения.

Рис. Элементы залегания

Напомним, что азимутом заданного направления называется правый векториальный угол, заключенный между северным направлением истинного меридиа

на и - заданным направлением. Азимутом линии простирания называется правый векториальный угол между одним из направлений линии простирания и северным направлением истинного меридиана.

Линия простирания, как и любая другая линия, имеет два противоположных направления, поэтому у простирания могут быть замерены два азимута, различающиеся между собой на 180°.

Азимутом падения называется правый векториальный угол между проекцией линий падения на горизонтальную плоскость и северным направлением истинного меридиана. Так как линия падения расположена в наклонной плоскости, при изменении азимута падения необходимо найти ее проекцию на горизонтальную плоскость. Падение имеет одно определенное направление, и для него может быть замерен только один азимут, отличающийся на 90° от азимута линии простирания. Значение угла падения не может быть больше 90°.

Измерение истинных элементов залегания по данным бурения и видимым наклонам. Элементы залегания слоев замерить непосредственно горным компасом можно далеко не всегда. При изучении кернов буровых скважин и стенок горных выработок измерение элементов залегания компасом нередко бывает невозможно или может быть выполнено лишь приближенно. В таких случаях прибегают к графическим построениям.

Рис. Определение элементов залегания по трем вертикальным скважинам

При определении элементов залегания слоя по буровым скважинам можно воспользоваться слоистостью пород в керне. Для этого нужно иметь ориентированный керн и знать характер искривления скважины. В других случаях при определении элементов залегания необходимо получить данные не менее чем по трем скважинам.

Определение истинной мощности слоя при наклонном залегании. Измерение мощности слоя можно производить многими способами. Иногда истинную мощность можно измерить непосредственно в обнажении. С этой целью рулеткой измеряют расстояние между кровлей и подошвой слоя по перпендикуляру к поверхности наслоения.

Чаще возможно измерить лишь видимую мощность слоя.

Если истинная мощность слоя определяется в сечении, ориентированном косо по отношению к линии простирания, то вводят соответствующую поправку на отклонение линии разреза от направления падения. Эти поправки выражаются углом у, представляющим собой разность между азимутами линий простирания и измерения. Вычисления производят по формуле :

Н = h (sin a cos, sin у +- cos a sin,)

где Н— истинная мощность; h — видимая мощность; а — угол падения пласта; b — угол наклона рельефа.

Знаки плюс и минус употребляются в зависимости от соотношения направления наклонов поверхностей рельефа (или обнажения) и слоя; при наклоне их в одну сторону принимается знак минус, при наклоне в разные стороны — плюс.

Формула верна при условии, что угол падения пласта больше уклона склона. При погружении в одном направлении пласта и склона, но при большем значении уклона склона, нежели угол падения пласта, нужно использовать, как указывает , несколько измененную формулу:

Н = h (cos a sin, - sin a cos b sin у).

Нормальное и опрокинутое залегание. При наклонном положении слоев возможны два принципиально разных случая их залегания: нормальное и опрокинутое. При нормальном залегании кровля слоя располагается выше его подошвы, при опрокинутом — ниже подошвы. При повороте слоев до того момента, пока угол их наклона не станет равным 90°, они будут залегать нормально, т. е. их кровля будет располагаться выше подошвы, и молодые пласты будут налегать на более древние. При повороте на больший угол (хотя угол падения и станет уменьшаться) слои окажутся в перевернутом или опрокинутом залегании, т. е. их подошва окажется выше кровли, а древние пласты --выше молодых.

При наблюдениях слоев с наклонным положением чрезвычайно важно выяснить характер их залегания. Недостаточный учет возможности опрокинутого залегания может привести к неверному определению местоположения подошвы и кровли стратиграфического горизонта, неправильной характеристике стратиграфической последовательности слоев в разрезе, к ошибкам в подсчете мощностей, в тектонических построениях и т. п.

Отличить опрокинутое залегание от нормального можно по ряду характерных признаков.

1.  При достаточной фаунистической характеристике пород опрокинутое залегание легко определяется по перекрыванию относительно молодых стратиграфических горизонтов более древними.

2.  На положение кровли и подошвы нередко с достаточной определенностью указывает распределение обломочного материала в слоистых сериях. В водной среде резкая смена спокойных условий подвижными (вызываемая обычно появлением донных течений или вливанием речных потоков) фиксируется в разрезе накоплением грубообломочных осадков песков или галечников. Если эти осадки отлагаются на поверхности тонкозернистого осадка — глин или алевролитов, на границе между грубообломочными и тонкозернистыми породами появятся следы внутриформационного (сингенетического) размыва, так как возникающее при этом движении водной среды приведет вначале к размыву ранее образовавшихся тонких осадков.

Рис. Примеры нормального (А) и опрокинутого (Б) залегания

3.  Таким образом, при нормальном залегании пород выше поверхности внутриформационного размыва располагаются слои грубозернистых песчаников или конгломератов. Вверх по разрезу эти породы могут заме­щаться более тонкозернистыми. При опрокинутом залегании выше поверхности внутриформационного размыва располагаются более мелкозернистые породы по сравнению с породами, залегающими ниже поверхности размыва.

4.  Описанные взаимоотношения особенно свойственны флишевым толщам, характеризующимся ритмичным чередованием песчаников, алевролитов и аргиллитов. Песчаники, которыми начинается каждый отдельный ритм, отделены от подстилающих их аргиллитов предшествующего ритма внутриформационным размывом. Для флишевых толщ характерно также присутствие иероглифов на нижних поверхностях наслоения песчаных слоев. При нормальном залегании иероглифы, возникающие на поверхности тонкозернистого осадка, покрывающегося затем песком, который заполняет все бывшие на поверхностях тонкозернистого осадка углубления, встречаются на подошве песчаников, т. е. на нижней стороне слоев; при опрокинутом залегании иероглифы располагаются сверху слоя.

5.  В слое, располагающемся выше поверхности внутриформационного размыва, нередко можно наблюдать линзы и неправильные скопления крупнообломочных пород, например конгломераты среди песчаников, приуроченных к вымоинам или карманам в поверхности несогласия. При опрокинутом залегании линзы и скопления крупнообломочного материала располагаются ниже поверхности размыва.

6.  При определении нормального и опрокинутого залегания в ряде случаев помогает изучение косой слоистости. Обычно с этой целью используется свойство слоистости, выражающееся в плавном причленении косонаслоенных прослоев в основании слоя и их резком окончании или размыве у его кровли.

7.  Внимательное изучение контактов между слоями нередко дает возможность обнаружить проникновение породы вышележащего слоя в подстилающий. Обычно это объясняется появлением трещин в нижнем слое, вызываемых уплотнением или усыханием осадка, в которые затем заносится осадок перекрывающего слоя.

8.  В пирокластических накоплениях нижняя поверхность почти всегда имеет несогласные контакты с подстилающими породами. Бомбы и крупные обломки, падающие на пепел, имеют у нижней поверхности характерные вмятины.

9.  У застывших лав зона закалки в кровле в несколько раз больше по мощности зоны закалки у подошвы. На поверхности лавовых потоков развивается особая подушечная форма отдельности.