Курс лекций: Структурная геология и геокартирование

Конспект лекций курса

«Структурная геология и геокартирование»

Введение

Курс «Структурная геология и геокартирование» - базисный курс в геологических дисциплинах. Он состоит из двух самостоятельных и в то же время тесно связанных между собой дисциплин (отраслей геологии): структурной геологии и геокартирования. Курс знакомит с различными видами геологических структур и методами их полевых исследований, формами залегания горных пород, методикой составления геологических карт, геологических разрезов, стратиграфических колонок. Цель курса: научить читать готовые карты и разрезы.

Предмет имеет большое значение в практической работе и геологов, и геофизиков. Планирование и проведение геологосъемочных, геологопоисковых, геологоразведочных и геофизических работ невозможно без геологической карты. Карта - основной документ при постановке работ, а также и их основной результат.

Структурная геология и геологическое картирование: связь между ними и с другими геологическими дисциплинами

Структурная геология - раздел геотектоники. Она занимается изучением форм залегания горных пород, тектонических нарушений, закономерностями размещений и сочетания этих форм в земной коре. Частично она затрагивает вопросы причин и условий происхождения этих форм.

Геотектоника - отрасль геологической науки, изучающая строение и развитие земной коры. Структурная геология в этой отрасли определяется как описательная (морфологическая) тектоника.

Структурную геологию можно разделить на несколько разделов:

1) изучение отдельных элементарных структур;

2) изучение крупных структурных элементов;

3) имитация природных процессов в лабораторных условиях.

Структурные формы несут информацию для геолога-разведчика: нефть и газ часто приурочены к положительным солянокупольным структурам; жильные месторождения связаны с оруденениями и трещинами в горных породах; уголь залегает в слоистых толщах и т. д.

Основным методом структурной геологии является геологическое картирование.

Геологическое картирование (геологическая съемка, полевая геология) - комплекс исследований, предназначенных для изучения геологического строения, восстановления геологической истории района. Картирование занимается сбором геологических данных посредством геологических съемок, бурения, геофизических методов и изображением полученных данных на картах и разрезах.

Главный метод - геологическая съемка. В результате нее выделяются признаки полезных ископаемых и сами полезные ископаемые. Перспективные участки изучаются с помощью детальных геолого-съемочных и поисковых работ, а также бурением и геофизическими методами.

Структурная геология и геокартирование тесно связаны между собой и другими науками: геолого-математическими науками ? 1) топографией; 2) аэрометодами; 3) маркшейдерским делом; 4) геодезией; 5) математикой; 6) геофизикой.

С минералогическими науками с целью изучения вещественного состава горных пород: 1) петрографией; 2) минералогией; 3) геохимией; 4) кристаллографией; 5) физической химией; 6) химией.

С биологогеологическими науками, позволяющими устанавливать относительный возраст горных пород: 1) палеонтологией, 2) исторической геологией; 3) учением о фациях, 4) палеогеографией.

С циклом геотектонических наук, позволяющих разобраться в тектонике района и восстановить историю геологического развития: 1) тектоникой, 2) геоморфологией; 3) динамической геологией; 4) геофизикой.

С геологоэкономическими науками 1) экономической геологией; 2) геологоразведочным делом; 3) учением о полезных ископаемых; 4) технологией обогащения руд.

Использование аэроснимков позволяет значительно повысить точность проведения геологических границ на карфте и выявить многие детали геологического строения, не улавливаемые при обычной полевой работе.

геология карта порода пласт

Основные этапы формирования истории отечественного геологического картирования

Историю можно разбить на 4 этапа:

1) догеолкомовский - до 1882 г.;

2) геолкомовский - 1882 - 1917 г;

3) советский - 1917 - 1991;

4) постсоветский - с 1991 г.

1 этап. Поиски и разработка слюды, драгоценных камней. Металлов, добыча соли и др. полезных ископаемых.

В 1584 г. в Московском государстве было создано первое централизованное управление «Приказ каменных дел». Появляются рудознатцы - первые знатоки в поисках руд. Им рассылались письменные инструкции, которые предписывали не только разыскивать руду, но и подробно описывать места находок и отмечать их на чертежах. С начала XVII широко стал применяться горный компас.

Мощный подъем горной и металлургической промышленности России связан с началом XVII в эпоху правления Петра I. В 1770 г. утвержден Приказ рудокопных дел. В 1726 году создана Санкт-Петербуржская Академия Наук.

Роль М. В. Ломоносова. Им написана сводка правил по поискам месторождений полезных ископаемых и создана первая схематическая карта Европейской части России с обозначением на ней месторождений полезных ископаемых.

В 1774 г. в Петербурге открыто Высшее горное училище, преобразованное затем в Горный институт.

В это же время возникает ряд геологических обществ, появляются первые выпуски горного журнала, где публикуются статьи о геологическом картировании. Одной из первых геологических карт является рукописная карта масштаба 1:120 000, составленная Д. Лебедевым и М. Ивановым в 1789-1794 гг. для Восточного Забайкалья.

В XIX в. появляются более совершенные карты, в основе их лежит стратиграфический принцип определения относительного возраста пород.

В 1845 г. английский геолог Р.И. Мурчиссон составил геологическую карту Европейской части России и Урала масштаба 140 верст в 1 дюйме.

Второй этап. В 1882 г. создан Геологический комитет. Это было вызвано бурным развитием капитализма в России (строительство промышленных предприятий, железных дорог и т. д.). Первым председателем Геолкома был А. П. Карпинский. Основной задачей Геолкома было составление десятиверстной (1:420 000) геологической карты Европейской части России, однако до 1917 г. работа была выполнена только на 10%.

В 1875 г. создан Международный геологический конгресс, первая сессия его состоялась в 1878 г. В это время в России существовала геологическая школа: А. П. Карпинский, А. А. Иностранцев, С. Н. Никитин, Ф. И. Чернышев, А. П. Павлов, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, В И. Вернадский, позднее - И. В. Мушкетов, В. А. Обручев и др.

Видное место в общегеологических работах этого периода занимает геологическая карта Европейской части России масштаба 1: 2.520 000 (60 вест в одной дюйме), построенная А. К. Карпинским.

А. П. Павловым составлена карта Поволжья, он первым указал на Жигулевскую дислокацию; Е. С. Федоровым - карта Урала; И. В. Мушкетовым и В. Н. Вебером - карта Туркестана. В. А. Обручев изучал геологическое строение Восточной Сибири и Средней Азии.

В целом второй период характеризуется стихийностью, внеплановостью, исследования проводились в основном в виде путешествий.

Советский период характеризуется большим размахом геологических работ и плановым их проведением. Разрабатываются и широко применяются новые методы картирования: геофизические, геохимические, аэросъемка и др. К 1937 году накоплен большой геологический материал, Советскому Союзу предложено провести у себя 17 сессию геологического конгресса. На нем была продемонстрирована первая сводная геол. карта СССР масштаба 1:5000000 под редакцией Д. В. Наливкина. В 1941 г. под его же редакцией выходит карта масштаба 1:2 500 000, которая была уточнена и дополнена в изданиях 1956 и 1962 гг.

В советский период осуществлена геологическая съемка всей территории СССР масштаба 1:1000000, а в отдельных регионах - 1:500000. Многие перспективные на пол. Ископаемые районы закартированы в масштабе 1:200000. Издается множество геологических журналов, где печатаются материалы и по геокартированию. Наиболее выдающиеся советские геологи: А. Д. Архангельский, И. М. Губкин, В. А. Обручев, Д. В. Наливкин, Н. С. Шатский, В. В. Белоусов и др.

На 1 января 1918 г. геологической съемкой всех масштабов было покрыто только 30% общей территории России.

За 20 лет советской власти территория СССР была покрыты геологической съемкой на 50%, в. т.ч. средне- и крупномасштабной - на 10%.

После Великой Отечественной войны проведен ряд организационных и методических мероприятий. Строго регламентированы масштабы геологических съемок. Изданы инструкции по организации и проведению геологосъемочных работ в масштабе 1:200000 (1955 г.) и 1:50000 (1956 г.), а также инструкции по подготовки и изданию геол. карты масштаба 1:200000 (1956) и 1:50000 (1962). Определены требования к геологическим картами, введены единые условные знаки и т.д.

В настоящее время средне- и крупномасштабной геол. съемкой покрыто более 75% территории России и бывшего СССР.

Геологические карты. Типы, масштабы карт

Основой при проведении геол. съемки и построении геологической карты является топографическая карта. Обычно топооснова берется в 2 раза крупнее масштаба съемки (например, 1:25 000 при геосъемке 1:50 000). На ней составляется предварительная геологическая карта, а окончательная карта строится в заданном масштабе. Топооснова - упрощенная топографическая карта, с которой сняты лишние подробности (растительный покров, заболоченность и др.).

Сечение горизонталей топоосновы для карт разного масштаба

При геологических съемках 1:25 000 и мельче необходимо иметь аэрофотоматериалы.

Все геологические карты имеют единую номенклатуру, согласно международной разграфке. За основу принят лист масштаба 1:1000000. Вся территория земного шара разбита на секторы через 60. Всего 60 секторов. Они обозначены арабскими цифрами от 1 до 60 с запада на восток против часовой стрелки, начиная от 180 меридиана. На территорию России попадают 1, 2 и с 34?60 сектора.

Южные и северные границы листов определяются параллелями, проведенными через 40, начиная от экватора. Ряды обозначены заглавными буквами латинского алфавита от А до W ( в России - от К - Владивосток, Находка, Сочи, Грозный, Владикавказ до U -Северная Земля).

Примеры обозначения листа миллионного масштаба: О?40 (Пермь), N - 37 (Москва), т.е. в скобках всегда указывается наиболее крупный населенный пункт, имеющийся на листе.

Для получения более крупного масштаба используются листы миллионного масштаба.

1:100 000 - деление на 144 части, обозначение арабскими цифрами: N -37 -120

Следующий более крупный масштаб получается путем деления листа м-ба 1:100 000 на 4 части и обозначение арабскими цифрами - см. В. Н. Павлинов, «Структурная геология и геокартирование», с. 26?30.

Типы съемок и карт

Основное требование, предъявляемое к геологической съемке - ее кондиционность, т.е. соответствие стандарту и способность ее выявить основные данные о геологическом строении района. Кондиционность определяется:

1) соблюдением требований в отношении подробностей стратиграфического и литологического расчленения толщ;

2) точностью нанесения геологических границ на геологическую карту;

3) обоснованностью фактическим материалом, т.е. количеством и расположением маршрутов на местности, количеством обнажений, полнотой сбора образцов и проб;

4) поисковым эффектом проведенных работ, т.е. выявлением перспектив района в отношении полезных ископаемых;

5) полнотой комплексных наблюдений и наличием данных для составления кроме геологической карты еще и тектонической, геоморфологической и др. карт;

6) обоснованностью геологических выводов.

1. Мелкомасштабная съемка (1:1000000 и 1:500000 и мельче) дает представление о геологии отдельных регионов (Урал, Донбасс, Тянь-Шань и т.д.). Маршруты проводятся по разреженной съемке обычно вкрест простирания горных пород, привязка обнажений ? глазомерная.

2. Среднемасштабная (1:200000 и 1:100000) позволяет разобраться в геологическом строении отдельных областей, краев, дает оценку перспектив района по каждому виду обнаруженных полезных ископаемых.

Применяется маршрутно-площадная съемка, маршруты по более густой сети + прослеживание геологических границ по простиранию, привязка обнажений - глазомерная и полуинструментальная.

3. Крупномасштабная (1:50000 и 1:25000) дает детальную характеристику геологического строения конкретных участков, дает перспективную оценку на выявление месторождений полезных ископаемых и определение развития дальнейших детальных поисков. Съемка ? площадная, прослеживание геологических границ по простиранию и отчасти оконтуривание обнажений, иногда применение бурения горных пород, способ привязки - полуинструменальный и инструментальный.