Залегание горных пород и его изображение на картах

На собственно геологических картах обычно изображаются стратифицированные слоистые толщи горных пород, которые залегают вблизи поверхности и входят в состав «осадочной» оболочки земной коры. Магматические интрузивные породы рассекают, как правило, первые и редко залегают на земной поверхности за исключением складчатых областей и щитов древних платформ. Стратифицированные слоистые толщи могут имеют первичное или вторичное залегание.

6.2.1. Первичное залегание характеризуется почти горизонтальным расположением слоев стратифицированных толщ пород без каких-либо заметных наклонов – не более 1 - 3⁰. Слоем называется более или менее однородный, первично обособленный твердый осадок (горная порода), ограниченный поверхностями наслоения. Иногда термин «слой» употребляется как синоним термина «пласт». Под термином «пласт» зачастую понимают тело, имеющее плоскую форму и мощность, которая во много раз меньше размеров площади его распространения, а также представленное каким-либо полезным ископаемым, например, пласт угля или известняка. Поверхности, разграничивающие слои, обычно бывают неровными и носят название поверхностей наслоения. Верхняя граница слоев (пластов) называется кровлей слоя, а нижняя — подошвой(Рис. 7). Расстояние между кровлей и подошвой слоя по перпендикуляру характеризует его мощность. На земной поверхности очень редко удается замерить непосредственно в обнажении истинную мощность слоев. Чаще мы наблюдаем видимую мощность или ширину выхода слоя на поверхности, а истинную мощность приходится вычислять как разность отметок его кровли и подошвы. При горизонтальном залегании и выровненном рельефе земной поверхности для определения мощности пород проходятся выработки или бурятся скважины. При изучении данных буровых скважин горизонтальное положение слоев определяется по совпадению высот определенной (одной и той же) границы между слоями не менее чем в трех вертикальных скважинах.

Рис. 7. Первичные формы залегания осадочных горных пород: 1 - линза, 2 – фациальный переход, 3 - пласт, 4 - выклинивание, 5 – прослой, и элементы горизонтально залегающего слоя.

На геологической карте с рельефом, изображенным с помощью горизонталей, границы между горизонтально залегающими слоями располагаются параллельно горизонталям, не пересекая их: либо между ними, либо совпадают с ними. При горизонтальном залегании слоистых толщ каждый нижележащий слой является более древним, чем перекрывающий его, поэтому в пониженных участках рельефа залегают более древние, а на возвышенностях (водоразделах) - наиболее молодые горные породы (Рис. 8).

При чтении геологических карт, на топографической основе которых изогипсы (горизонтали) отсутствуют, горизонтальное залегание устанавливается лишь предположительно. При значительно выровненном рельефе на карте мы увидим лишь один самый верхний молодой слой горных пород даже при небольшой его мощности, поэтому почти вся карта будет покрашена одним цветом (соответствующего возраста пород) или одной штриховкой (соответствующего состава пород).

Рис. 8. Фрагмент геологической карты и разреза с горизонтальным залеганием горных пород.

6.2.2. Вторичное залеганиегорных пород возникает за счет тектонических, прежде всего, горизонтальных движений земной коры и литосферных плит и наиболее ярко проявляется у слоистых осадочных горных пород, которые меняют форму (или условия) залегания. Вторичное залегание выражается в виде складок – волнообразных изгибов слоев, или разрыве (разломе) – нарушении сплошности горных пород. Простейшим видом тектонических нарушений является наклонное или моноклинальное залегание слоев, которые в пределах некоторого участка наклонены строго в одну сторону и имеют постоянный угол наклона (рис. 9). Если такое залегание наблюдается на значительном протяжении, то говорят о моноклинали, или моноклинальной структуре, т. е. выделяют его в самостоятельную тектоническую структуру. Моноклинальное залегание характерно для меловых и палеогеновых отложений Северного Кавказа, где слои наклонены на север-северо- восток с углами падения до 30° и более. При моноклинальном залегании для определения положения слоев в пространстве определяются и описывается элементы залегания слоя: азимут линии простирания, азимут линии падения и угол падения (2, 5, 6, 7).

Моноклинальное залегание горных пород определяется по геологической карте по серии параллельных полос – слоев горных пород, возраст которых изменяется от молодых к древним. При нормальном неперевернутом залегании наклон слоев направлен в сторону молодых пород, которые «лежат» на более древних (рис. 10).

Рис. 9. Схема моноклинально (наклонно) залегающего пласта.

Рис. 10. Пример фрагмента геологической картосхемы территории с примерно
горизонтальной поверхностью рельефа и моноклинальным залеганием горных пород.

Складкипредставляют собой волнообразные изгибы слоев осадочных, вулканогенных и метаморфических пород, образующиеся при пластических деформациях. Изгибы слоев выпуклостью вверх с залеганием в центральной их части более древних пород называются антиклиналями, а изгибы слоев выпуклостью вниз с залеганием в центральной их части более молодых пород - синклиналями(рис. 11, 12).

Основным признаком складчатого залегания слоев на геологической карте является симметрично повторяющееся расположение полос (слоев) горных пород относительно центральной непарной полосы или участка, соответствующего внутренней части складки, представляющей ядро структуры. Антиклинальные складки на геологической карте узнаются по симметричному расположению полос более молодых пород по отношению к центральному более древнему непарному участку, представляющему ядро складки.

Рис. 11. Основные элементы антиклинальной и синклинальной складок: замок и крылья (а – на схеме, б – в обнажении нижнекарбоновых (каменноугольных) горных пород на Южном Урале), http://www.geol.msu.ru/

Рис. 12. Складчатое залегание горных пород в разрезе на выравненном (денудированном) участке земной коры

Синклинальные складкив плане определяются по центральному непарному участку (ядру складки), сложенному более молодыми породами, чем симметрично и последовательно располагающиеся по отношению к нему участки более древних пород (Рис. 13). При горизонтальном рельефе участка (местности) границы слоев прямые или плавные кривые, у небольших складок замкнутые кривые. При расчлененном рельефе границы слоев искривляются в соответствии с элементами рельефа и с падением слоев.

Рис. 13. Пример фрагмента геологической карт-схемы территории с примерно горизонтальной поверхностью рельефа и складчатым (синклинальным) залеганием горных пород.

Кроме геометрических элементов залегания слоев в стратиграфии обращают внимание на возрастную последовательность залегания горных пород и выделяют согласное и несогласное залегания, рассмотренное нами более подробно на лекциях. При согласном залегании породы лежат друг на друге от древних к молодым без перерыва в соответствии с подразделениями геохронологической таблицы и накапливались преимущественно в океанах и морях. При параллельном несогласии между отдельными слоями пород отсутствуют отложения какого-то возраста, то есть породы лежат со стратиграфическим перерывом. Он свидетельствует о смене палеогеографических условий: опускании данного участка и накоплении в водоеме отложений определенного возраста, поднятии - и отсутствии отложений на суше в определенное время, и т.д. (Рис.14). При угловом несогласии перекрывающие пачки отложений имеют угол наклона, который отличается от угла наклона подстилающей (нижней) пачки горных пород.

Рис. 14. Параллельное несогласие горных пород верхнего карбона и нижней юры
в Подмосковье (5) и схема углового несогласия (А).

Таким образом, для определения залегания горных пород на анализируемой территории по карте необходимо четко себе представлять, как выглядят на карте слои пород при определенном залегании: горизонтальном, складчатом или разрывном. Прочитав по карте с легендой возраст, состав (название) и залегание горных пород, можно судить о геологическом строении участка земной коры - района, т.е. назвать слагающие его горные породы, их генезис (при каких условиях они возникли), возраст (когда они образовались) и залегание: первичное, согласное или со стратиграфическим перерывом (накапливались преимущественно за счет вертикальных колебательных движений), или вторичное, складчатое, разрывное или с угловым несогласием (возникли в условиях интенсивных горизонтальных движений, в том числе землетрясений, смене интенсивных движений на вертикальные).

На картах четвертичных отложений распространение горных пород - отложений различного генезиса связано с определенными геоморфологическими элементами. Аллювиальные отложения слагают поймы и террасы рек, элювиальные - встречаются на водоразделах, делювиальные – у подножия и на склонах возвышенностей, пролювиальные - образуют конусы выноса у подножия склонов, гляциальные – залегают в долинах молодых ледников, лимнические – по берегам и террасам озер и т.п.