Практическое занятие № 3

Составление схематических стратиграфических колонок

Цель занятия: Получение навыков работы с геологическими картами по составлению стратиграфических колонок

Средства обучения: набор геологических карт, чертежные принадлежности, графики, схемы, чертежи, таблицы, плакаты, справочная литература, компьютер.

Подготовка студентов к занятию:

Пререквизиты занятия. Для целенаправленного и успешного выполнения практического занятия студент должен иметь представление об основах общей геологии, понимать и объяснять следующие понятия и термины: горные породы, их классификация, формы залегания горных пород, относительный и абсолютный возраст горных пород, геохронологическая и стратиграфическая шкалы, пласт и его элементы, складчатые и разрывные нарушения и их элементы, топографические и геологические карты и их виды, стратиграфические колонки и геологические разрезы, условные обозначения и легенда к геологическим картам.

Пояснение к выполнению работ:

На основании изменений в развитии органического мира вся история Земли учеными подразделяется на ряд геохронологических этапов (эон, эра, период, эпоха, век, время), которым соответствуют определенные комплексы отложений (толщ осадочных горных пород) – эонотема, эратема (группа систем), система, отдел, ярус, зона или горизонт. В течение этих этапов развития Земли в различных районах происходил процесс либо накопления осадков, либо разрушение ранее накопленных отложений. Поэтому полный разрез, включающий все известные группы и системы в одном каком- либо месте не известен ни в одной точке Земли. Поэтому при геологических исследованиях практически всюду используют вспомогательные стратиграфические (литостратиграфические, litos – камень; stratum-слой) (местные или региональные) подразделения: серия, свита, подсвита, пачка, слой (слои).

На основании эволюции органического мира вся история Земли подразделена на пять крупных промежутков времени – эр, в названии которых отражена общая характеристика развития органического мира: 1.Архейская (древнейшая эра); 2.Протерозойская (эра первичной жизни, от греч. протерос-первичный и зоэ- жизнь); 3.Палеозойская (эра древней жизни); 4.Мезозойская (эра средней жизни); 5.Кайнозойская (эра новой жизни). В течение эр образовались крупные стратиграфические комплексы горных пород, названные группами (эратемами), в отложениях которых отражаются наиболее крупные этапы развития Земли, своеобразие геологических отложений и органического мира. На границе групп наблюдаются следы крупнейших в истории Земли тектонических движений (горообразование, обширные континентальные поднятия, регрессии моря, бурная магматическая деятельность и др.), в результате которых резко менялись размеры, конфигурация суши и морей, рельеф земной поверхности, климат и как следствие этого смена органического мира. Для каждой из групп характерно присутствие в отложениях только ей присущих ископаемых остатков тех или иных древних организмов.

Поэтому при геологических исследованиях (например, составление геологических карт, геологических разрезов, стратиграфических колонок и пр.) все толщи горных пород рассматриваются с учетом условий и времени их происхождения, последующего преобразования и взаимных связей в пространстве. При геологическом картировании необходимо прежде всего знать возрастную (геохронологическую) последовательность накопления горных пород, участвующих в геологическом строении того или иного участка земной коры. В связи с этим важнейшей задачей является определение относительного возраста горных пород, т.е. установление того, какие породы образовались раньше, а какие позднее и к какой стратиграфической единице они относятся. Этим занимается наука стратиграфия. Среди существующих методов определения относительного возраста отложений наиболее распространены стратиграфический, петрографический и палеонтологический. Стратиграфический метод заключается в изучении взаимоотношений слоев (и комплексов) друг с другом, прослеживание их на площади и установление последовательности их образования во времени. Обычно осадки накапливаются слоями, последовательно ложащимися друг на друга, поэтому нижний слой в разрезе является более древним, чем лежащие над ним слои. Это справедливо для ненарушенного (первичного) залегания слоев, т.к. с течением времени толщи слоев могут быть смяты в складки, перевернуты, разорваны разломами и растащены и пр. В таких случаях дополнительно привлекаются другие методы по определению относительного возраста горных пород, например, литологический или петрографический метод, основанный на сравнении горных пород по их составу и особенностям строения (структуры, текстуры, минерального состава и пр.). Наиболее надежным методом определения относительного возраста отложений является палеонтологический, заключающийся в изучении остатков животных организмов (фауны) и растений (флоры), захороненных в горных породах. Обнаружение одинаковых палеонтологических остатков в породах участков, даже значительно удаленных друг от друга, позволяет установить их одновозрастность не зависимо от их состава и условий залегания слоев (но только в случае наличия сохранившихся так называемых руководящих форм ископаемых организмов). Применяется и палинологический метод, где исследуются споры и пыльца древних растений.

Назначение и составление стратиграфической колонки.

Средне-крупномасштабные и детальные геологические карты обычно сопровождаются стратиграфической колонкой, где в возрастной последовательности (охарактеризованной выше) снизу вверх от древним к молодым условными обозначениями нанесены дочетвертичные осадочные, эффузивные и метаморфические горные породы, развитые на территории, изображенной на той или иной геологической карте (рисунок 26).При большой мощности и разновозрастности четвертичных отложений, для последних составляется отдельная стратиграфическая колонка. Интрузивные породы на колонке не показываются. Все горные породы на стратиграфической колонке расчленяются в соответствии с выделяемыми на карте стратиграфическими подразделениями. Колонка вставляется в таблицу, где слева от колонки указывается возраст пород (система, отдел, ярус и пр.) и возрастной индекс; справа – истинная мощность отложений в каждом подразделении, характеристика горных пород, обязательно встреченные в них окаменелости и данные палинологического анализа (название дается на латинском языке). Согласные стратиграфические границы в колонке изображаются прямыми линиями, параллельные несогласия- волнистыми, угловые несогласия- зубчатыми.

Рис.37. Стратиграфическая колонка

Масштаб для построения стратиграфической колонки различный, зависит от мощности отложений (при колебаниях мощности в колонке изображается ее максимальное значение и указываются крайние пределы цифрами). Различают три вида мощности слоя: истинная, видимая, неполная. Истинной мощностью называется кратчайшее расстояние (перпендикуляр) между кровлей и подошвой слоя. Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой по склону (или при выходе слоя на эрозионный срез при его наклонном залегании) – видимая мощность. Если замеряют расстояние от кровли или подошвы слоя (пласта) до любой поверхности, находящейся внутри слоя, говорят о не полной его мощности.

Истинную мощность, как правило, приходится вычислять. При горизонтальном залегании и выровненном рельефе земной поверхности для определения мощности проходятся горные выработки и бурятся скважины. Если рельеф неровный, то истинная мощность слоя будет равна разности между абсолютными отметками кровли и подошвы. Можно определить также истинную мощность h слоя, измерив предварительно его видимую мощность a по склону и угол q наклона рельефа по формуле: h=a*sin q.

В других случаях истинную мощность отложений определяют исходя из общих геологических позиций, а также по геологическим разрезам, по скважинам и горным выработкам и пр.

Порядок выполнения практического занятия:

Задание 1. В результате геологических исследований, проведенных на участке Восточный, была составлена геологическая карта масштаба 1:10000. На участке откартированы верхнекаменноугольные известняки с зонами сульфидной минерализации, триасовые туфопесчаники, юрские доломиты с отпечатками папоротниковидных растений, меловые известковистые песчаники с фауной белемнитов, палеогеновые пестроцветные глины и неогеновые пески. Залегание слоев горных пород горизонтальное. По данным бурения и по рельефу определены абсолютные отметки кровли и подошвы толщ отмеченных стратиграфических подразделений, далее (м) соответственно первое число –абсолютная отметка кровли, второе число, то же – подошвы: неоген -270 и 258; палеоген-258 и 242; мел -242 и 228; юра – 228 и 210; триас – 210 и 185; карбон – 185 и ниже; подошва верхнекаменноугольных известняков не определена. Для выполнения задания взять абсолютную отметку в 50 м. По приведенным данным вычислить мощности отмеченных стратиграфических подразделений, выбрать условные обозначения для откартированных горных пород и составить стратиграфическую колонку к геологической карте участка Восточный. Рабочий масштаб 1:1000.

Задание 2. Составить стратиграфическую колонку к геологической карте участка Восточный, изображенной на рисунке 1. Ход выполнения задания 2 следующий: а) составить топографический профиль по линии В-Г, используя близлежащие к линии абсолютные отметки рельефа участка (точки и рядом числа) и речную сеть; б) определить характер складчатости в осадочных отложениях участка Восточный и выявить виды складок; в) составить геологический разрез к представленной карте по линии топографического профиля В-Г, принимая углы падения контактов (границ) палеозойских стратиграфических подразделений равными 50⁰ и залегание нижненеогеновых отложений за горизонтальное; в) вычислить по разрезу мощности стратиграфических подразделений и составить стратиграфическую колонку

Рис. 38. Геологическая карта участка Южный (складчатая область Урала)

Масштаб 1:10000

1-кремнистые песчаники; 2 - опоки; 3 - песчанистые глины; 4 - пески с фосфоритами; 5 - известняки слоистые; 6 - песчанистые глины и пески с углем; 7 - мергели доломитизированные; 8 - известняки массивные; 9 - мергели кремнистые; 10 - глины плотные: 11 - песчаники.

Контрольные вопросы:

1) Что представляет собой стратиграфическая колонка?

2) Что изучает наука стратиграфия

3) Как определяется истинная мощность слоя?

4) Какие бывают несогласия в залегании горных пород?

5) К какой стратиграфической группе относится меловая система, ее индекс?

6) Какие системы входят в мезозойскую группу?

Отчет: Оформить практическое занятие в печатном виде на стандартных листах (А 4, шрифт 14), с соответствующим заголовком ( например, практическое занятие «Чтение и составление стратиграфических колонок по геологическим картам»), с указанием задания, ходом выполнения задания (расчеты, формулы, рисунки и пр. ) и выводами, с ответами на поставленные вопросы, списком использованной литературы. Титульный лист общего образца