Построение разрезов складок

Изображение складок на картах и разрезах

Положение складок на земной поверхности и глубине можно установить различными методами. Основное значение имеет геологическая съемка; для изображения складок на глубине используют метод построения структурных карт, данные бурения и геофизики.

При геологической съемке контуры складок описываются границами стратиграфических подразделений. При изображении складок на картах большое значение могут иметь маркирующие горизонты.

Под маркирующими горизонтами понимаются слои горных пород, обладающие относительно широким распространением, выдержанной мощностью и признаками, позволяющими легко выделить их среди окружающих пород. Характерные признаки, позволяющие опознавать маркирующие горизонты, могут быть различными. Чаще всего они выделяются по составу пород, например, пласты угля, слои песчаников или конгломератов среди известняков, либо, наоборот, известняков среди терригенных пород, слои доломитов, гипсов, солей и т. д. При выделении маркирующих горизонтов важное значение имеют характерная окраска, присутствие окаменелостей, конкреций (например, гипсы, фосфориты и др.), различных включений (пирит, марказит, сера и др.), характерная текстура и т. д.

Разрезы через складчатые структуры должны строиться таким образом, чтобы они были ориентированы вкрест простирания осей складок. При ориентировке разреза под углом к линии простирания пород, составляющих складки, в значения углов их наклона на разрезе вводятся соответствующие поправки. Вертикальный масштаб разрезов должен соответствовать горизонтальному. Если вертикальный масштаб увеличивается, то в значения углов наклона также вводятся поправки. Изменение углов наклона слоев в разрезе ведет к искаженному изображению складок.

Выбрав линию разреза, строят профиль рельефа, на который наносят положение осей складок и точки пересечения линии разреза с геологическими границами на карте. Затем на разрез наносят углы падения пород, по которым строят крылья складок. При изображении замков складов основное внимание должно быть обращено на форму сводов и мощности пород.

В большинстве случаев на разрезах изображают концентрические складки, так как естественные изменения в мощностях сводов и крыльев не отражаются при их уменьшении в тысячи раз. Исключение составляют складки с резким изменением мощностей в сводах и на крыльях, что должно быть отражено на разрезах. Следует внимательно следить за тем, чтобы изменение мощностей пород на разрезах не произошло за счет неверно продолженных на глубину указанных у поверхности углов наклонов слоев.

При изображении сводов складок на разрезе следует ориентироваться на форму их замыкания, изображенную на карте, которая в той или иной степени повторяется в разрезе. Острое замыкание складок в плане дает основание изображать их острыми и на разрезе; при плавном замыкании таким же плавным должен быть и замок складки на разрезе.

Пример определения углов наклона крыльев складок приведен на рис. 30. На горизонтальной линии откладывают величину аб равную видимой ширине выхода пласта на карте по линии разреза. Затем из одного конца отрезка аб радиусом, равным истинной мощности (m) пласта, проводят полуокружность, а из другого конца отрезка аб строят касательную к окружности и получают искомый угол падения пласта (α).

При построении разреза синклинальной складки с осью, погружающейся под известным углом и имеющей разные углы падения крыльев (рис. 31,а), на линию разреза наносят точку пересечения осевой поверхности складки (а) с линией разреза АБ. Через эту точку на разрезе проводят след осевой плоскости с учетом возможного ее наклона. Следует помнить, что в синклинальных складках осевая плоскость падает в сторону более крутого крыла, а в антиклинальных – в сторону более пологого. После этого на линию разреза наносят границы слоев в крыльях складки с наклоном этих границ соответственно падению слоев. Затем однозначные границы слоёв соединяют, перегибая их по осевой линии. Глубина положения точек перегиба в разрезе определяется путём построения дополнительного разреза по ВГ. Полученная величина Н, перенесенная на линию разреза АБ, даст глубину точки перегиба подошвы пласта. Остальные границы будут изгибаться параллельно предыдущим.

Рассмотрим следующий пример (рис.32), который практически отвечает на все вопросы, возникающие при построении разрезов складчатых структур. Так, имеем антиклинальную складку, осложненную в восточной части одной синклинальной и двумя антиклинальными складками второго порядка. Построим последовательно с запада на восток пять разрезов, каждый из которых имеет свои особенности.

Прежде, чем приступить к построению разрезов, следует условиться о постоянных правилах, которых необходимо придерживаться всегда при этой работе.

1. На линии разреза (для упрощения принимаем ее за прямую; при учёте рельефа она будет представлять собой топопрофиль) нанести осевые линии тех складок, которые могут отразиться по линии разреза.

Для того, чтобы решить, какие складки могут отразиться по линии разреза, необходимо разобраться в складчатой структуре по обе стороны линии разреза, т.е. прочесть геологическую карту вдоль этой линии.

2. На линию разреза нанести границы слоев, пересекаемые линией разреза, в соответствии с углами их падения.

3. Однозначные границы соединить, перегибая их по осевым линиям: ниже линии разреза – сплошными линиями, выше – пунктирными (восстанавливая размытые части складок, а в ряде случаев уточняя этим соотношение слоев и структур).

В разрезе по линии АБ отмечается антиклинальная складка первого порядка. В разрезе по линии ВГ она осложнена тремя (одной синклинальной и двумя антиклинальными) складками второго порядка; они устанавливаются по наличию замков их с точками перегиба, через которые проводятся осевые линии в горизонтальном сечении. Характер складок (антиклинальная или синклинальная) устанавливается по более молодому возрасту слоя внутри изгиба (слой 4) для синклинали и по более древнему возрасту слоя внутри изгиба (слой 2) для антиклинали. В этом разрезе следует понимать, что точка перегиба одной и той же границы в разрезе будет выше для южной антиклинали, чем для северной; это определяется большей ее отдалённостью от линии разреза в плане. В разрезе по линии ДЕ считается, что структуры сохраняются те же, что и по линии ВГ, причём все имеющиеся границы для северной антиклинали опускаются ниже линии разреза. То же сохраняется и для разреза по линии ИК, причём здесь границы слоев и для южной антиклинали опускаются ниже линии разреза. Подошва пласта 4 изгибается, описывая три складки второго порядка; имеются все основания предполагать, что и кровля пласта 4 будет вести себя так же. Несколько особняком выступает разрез по линии ИК. Здесь возможны два варианта. По первому варианту (разрез И'К') на этой линии еще сохраняется структура, видимая слева (антиклиналь первого порядка). По второму варианту (разрез И"К") по линии ИК уже проявляется осложнение антиклинали первого порядка складками второго порядка и соответственно учитываются их осевые линии.

Наибольшие затруднения обычно представляют разрезы складчатой структуры с опрокинутым залеганием, хотя при соблюдении рассмотренных выше правил они трудностей представлять не должны.

Рассмотрим сначала более простой пример (рис.33 а). Имеются две (антиклинальная и синклинальная) опрокинутые складки. Характер складок (антиклинальные или синклинальные) при опрокинутом залегании устанавливается или по относительному возрасту слоев в ядрах складок, или по замеру на оси (шарнире), где в направлении падения всегда находятся более молодые слои. На линию АБ наносим наклонные осевые линии, затем границы слоев с их наклоном, пересекаемые линией разреза. Затем соединяем имеющуюся границу между слоями сплошной линией ниже линии разреза, пунктирной – выше, перегибая её через осевые линии в соответствии с наметившимися структурами.

Второй случай более трудный (рис. 33 б). Имеются две такие же опрокинутые складки. Но отсутствует один промежуточный замер, что весьма затрудняет решение задачи. Особые затруднения вызывает расположение линии разреза, когда границы слоев пересекаются с ней лишь в одном месте и перегибы её по осевым линиям происходят над линией разреза. Между тем пунктуальное выполнение последовательности операций по построению разрезов, рассмотренных ранее, позволяет и в данном случае сделать разрез по линии АВ без особых затруднений.

Некоторыми особенностями отличается построение разрезов складчатых структур с наличием угловых несогласий. Существует правило:

При угловом несогласии один и тот же слой (нижний) верхней свиты залегает на разных слоях нижней свиты, располагаясь параллельно поверхности несогласия между ними.

Рассмотрим пример построения разреза по линии АВ (рис.33 в) на участке, характеризующемся наличием углового несогласия, разделяющего две свиты. Структура верхней свиты легко устанавливается как синклинальная, поскольку её нижний – базальный – слой соприкасается с различными слоями нижней свиты. Для установления структуры нижней свиты даны дополнительные данные в виде последовательности слоев (снизу вверх – 1,2,3,4). Построение разреза необходимо начинать с изображения верхней свиты путём нанесения на разрез её основания, т.е. поверхности несогласия по тем правилам, которые были перед этим даны для построения разрезов складчатых структур. Практически нижняя и верхняя свита принимаются за простые слои с границей между ними, представленной поверхностью углового несогласия, которая и наносится на линию разреза. После этого параллельно поверхности несогласия с учётом мощностей наносятся слои верхней свиты. Затем рассматривается структура нижней свиты так, как она должна выглядеть под поверхностью несогласия, и по указанным выше правилам эта структура подстраивается ниже поверхности несогласия. При этом границы слоев нижней свиты прослеживаются на карте под поверхностью несогласия, в местах перекрытия их верхней свитой, до точек пересечения их с линией разреза (точки а, б, в на рис.33). На разрезе осевые линии складок нижней свиты, как и границы слоев в ней, обрываются у поверхности несогласия, подчёркивая этим явления размыва структур нижней свиты перед отложением слоев верхней свиты.

При изображении складок, характеризующихся постоянством мощности пород на крыльях и в замке, используется метод радиусов (дуг). К числу таких складок относятся концентрические складки, имеющие для всех слоев общий центр изгиба. Его положение определяется как точка пересечения перпендикуляров, восстановленных к плоскости напластования пород. Границы слоев проводятся циркулем из данного центра, как дуги окружности. Такой тип складок встречается довольно редко. Чаще складки с постоянной мощностью слоев имеют разную кривизну изгиба в различных частях, что должно учитываться при построении. С этой целью из точек замера элементов залегания пород на профиле проводят перпендикуляры к границам напластования слоев. Каждая пара соседних перпендикуляров делит разрез на секторы, в пределах которых границы слоев проводятся как дуги окружности из точки пересечения этих перпендикуляров (рис. 34). По перпендикулярам откладываются границы пород в соответствии с их мощностью и последовательностью напластования.