Геологічна карта
Запровадження
Цей методичний посібник призначений для виконання практичних робіт занять та розрахунково-графічних завдань з геології та гідрогеології студентами, які навчаються за напрямом «Природооблаштування». Основна увага у ньому звертається на практичну підготовку майбутнього природоупорядника.
До кожного заняття у посібнику надано відповідні методичні рекомендації: як працювати над виконанням завдання, на що звернути увагу.
Виходячи з сучасних вимог, що висуваються до навчального процесу у ВНЗ і спрямованих не тільки на набуття знань, а й на застосування їх у практичній діяльності, завдання у методичному посібнику розраховані на творчий підхід студентів до їх виконання.
Практична робота № 1
Геологічна карта. Геохронологічна шкала.
Стратиграфічна колонка
Геологічна картаце графічне зображення на площині геологічних тіл, що виходять на земну поверхню, у певномумасштабііумовних позначеннях. Геологічна карта є одним із найнеобхідніших інструментів не тільки для геологів, але і для багатьох інших фахівців. Вміння розуміти мову карти та використовувати її в науковій та практичній діяльності необхідне для будь-якого фахівця, який працює на землі. Особливо це важливо для фахівців екологічного профілю, які покликані всебічно враховувати у своїй роботі дані всіх наукових дисциплін, які займаються вивченням окремих компонентів природних та антропогенних комплексів.
Геологічна карта є графічною моделлю, що відображає основні риси геологічної будови місцевості. Геологічні карти будуються натопографічної основі з використанням аерофотознімків та космічних знімків. На ній показується поширення та співвідношення різновікових осадових, магматичних та метаморфічних гірських порід, що виходять на поверхню. Читання геологічної карти потребує певних знань, тренування та навички. Найголовніше при цьому – навчитися визначати вік, склад, а також напрямок та кути падіння шарів гірських порід.
При складанні всіх геологічних карток використовується загальноприйнята колірна шкала. Певними кольорами позначається вік осадових, вулканогенних та метаморфічних порід, а також склад магматичних інтрузивних порід.
Кожна система геохронологічної шкали (приклад. 1) на геологічній карті позначається певним кольором (наприклад, кембрійська – синьо-зеленим, девонська – коричневим, кам'яновугільна – сірим, юрська – синім тощо) та літерно-цифровим індексом (наприклад, індекс "J1" означає "юрська система, нижній відділ"). Відділи кожної системи забарвлюються кольором системи різних відтінків (більш темний тон відповідає більш давнім підрозділам, а світліший – молодим). Наприклад, утворення нижнього відділу девонської системи можуть мати темно-коричневе, середнього відділу тієї ж системи – коричневе, а її верхнього відділу – світло-коричневе забарвлення. Геохронологічна (стратиграфічна) шкала, де вказані індекси еонотем, ератем (груп систем) систем та відділів, а також їх колірне забарвлення наведено в додатку. 1.
Інтрузивні магматичні породи зображуються на геологічних картах різними кольорами (інтенсивнішими, ніж кольори стратифікованих утворень), залежно від їх складу: червоним – кислі породи (граніти, гранодіорити, граносієніти); ліловато-рожевим – середні породи нормального ряду лужності(Діорити); зеленим – основні породи (габро); фіолетовим – ультраосновні (дуніти, перидотити і серпентиніти, що виникли за їх рахунок); помаранчевим – помірно-лужні середні (сієніти) та лужні породи (нефелінові сієніти, уртити). Слід звернути увагу і запам'ятати, що на відміну від стратифікованих утворень, чим темніше забарвлення інтрузій, тим вони молодші. Склад інтрузивних порід, крім забарвлення, позначається ще й буквеним індексом (використовуються літери грецького алфавіту). Наведемо літерні позначення найпоширеніших інтрузивних магматичних порід: g – граніти; d – діорити; gd - гранодіорити; x - сієніти; gx – граносієніти; n – габро; u – перидотити; s - дуніти (а також утворені за їх рахунок серпентиніти). Вік інтрузивних магматичних порід позначається буквено-цифровим індексом (таким, як і в стратифікованих утворень), який записується після літерного індексу складу. Наприклад, індекс gD1 означає «граніти ранньодевонського віку», а індекс nО3 – «габро пізньоордовицького віку». Ці кольори та індекси є обов'язковими для геологів усього світу, тому знаючи їх, можна прочитати геологічну карту, складену в будь-якій країні, навіть не володіючи іноземними мовами.
На великомасштабних (а іноді і на середньо-і дрібномасштабних геологічних картах) на колірному тлі (що означає вік стратифікованих та склад інтрузивних утворень) зазвичай наноситься додатковий кроп (прийняті штрихові позначення складу гірських порід – пісковики, глини, кварцити, гнейси граніти, , базальти і т.д.). На жаль, загальноприйнятих (затверджених міжнародними геологічними угодами) штрихових умовних позначень наразі немає. Хоча на більшості геологічних карт пісковики позначаються точками, вапняки – штрихуванням,нагадує цеглинки, а граніти - хрестиками і т.д. Крім того, на геологічні карти наносяться елементи залягання шарів, геологічні межі та розривні порушення.
Таким чином, геологічна карта дозволяє судити про вік гірських порід, їх просторовий розподіл, склад та умови залягання. Геологічні карти супроводжуються стратиграфічними колонками та розрізами.
На картах четвертинних утворень показуються відкладення четвертинного віку відповідно до їх генезису, віку, форми і взаємин складових ними геологічних тіл.
Контури геологічних тіл, складених четвертинними утвореннями, показуються відповідно до площ їх виходу на денну поверхню. Межі між ними показуються суцільними тонкими лініями, як і звичайних геологічних картах. Площі їх розвитку зображуються методом якісного тла відповідно до генези та віку геологічних тіл. Основний тон забарвлення відображає генетичний тип відкладень, а відтінок їх вік. Індекс кожного підрозділу також відбиває як його вік, і генетичну приналежність. Крім того, гашурними знаками може бути речовий склад відкладень, а позамасштабними знаками – об'єкти, що не виражаються в масштабі карти, а також різні геоморфологічні та палеогеографічні елементи, потужності покриву, типи геологічних кордонів тощо.
Як основні генетичні типи і підтипи на картах четвертинних утворень показуються: елювій, схилові відкладення (делювій, дерупцій, десперсій, десерпцій, дефлюкцій, соліфлюкцій, деляпсій), відкладення водних потоків (алювій, пролювій), озерні (лім ), льодовикові (гляціальні, флювіогляціальні, лімногляціальні), еолові, морські, вулканогенні,техногенні. Особливо показуються ділянки поверхні, у яких покрив четвертинних відкладень не розвинений (виходи дочетвертинних утворень).
Характерною рисою поширення різних генетичних типів четвертинних відкладень є їхню приуроченість до певних елементів рельєфу, які визначають обстановку формування (схили, тальвеги) чи навпаки, формуються внаслідок відповідних геологічних процесів (річкові тераси, конуси виносу, морені гряди, барханы. .).
Вік четвертинних утворень показується відповідно до загальної стратиграфічної шкалою четвертинної системи, наведеної у додатку. 1. Індекс конкретного геологічного тіла є сукупністю генетичного індексу та позначення приналежності до підрозділу ЗСШ. На додаток до цього, на картах великого масштабу може бути приналежність конкретних геологічних тіл до підрозділів регіональної стратиграфічної шкали – горизонтам. У цьому випадку в індексі до позначення приналежності геологічного тіла до підрозділу ОСШ додається підрядковий знак приналежності до горизонту (згідно з наведеною в легенді регіональною шкалою).
Розглянувши основні поняття та способи зображення утворень на відповідних картах, студенти читають запропоновані ним карти утворень, визначають генезу та вік відкладень на різних ділянках, аналізують зв'язок між положенням конкретних геологічних тіл та рельєфом місцевості та інші закономірності їх поширення.
Контрольні питання:
1. Що таке геологічна карта?
2. На основі будується геологічна карта?
3. Що вказується на геологічній карті?
4. Що позначається кольором при зображенні на геологічних картах стратифікованих(осадових та вулканогенних) порід?
5. Що вказує колір при зображенні на геологічній карті інтрузивних гірських порід?
6. Що показує буквенно-цифровий індекс зображеного на карті стратиграфічного підрозділу?
7. Як співвідноситься розмальовка осадових утворень із підрозділами загальної стратиграфічної шкали? Якому рангу підрозділів (ератемам, системам, відділам чи ярусам) відповідають певні тони забарвлення?
8. Як змінюється відтінок забарвлення залежно від відмінностей віку осадових порід, що належать до однієї системи?
9. Які тони фарбування використовуються для зображення інтрузивних порід різного складу (гранітів, діоритів, габро, ультраосновних порід тощо)?
10. Що означають буквенно-цифрові індекси інтрузивних утворень на геологічній карті?
Практична робота № 2
Практична робота № 3
Практична робота № 4
Практична робота № 5
Практична робота № 6
Практична робота № 7
Визначення коефіцієнта фільтрації в природних умовах методом інфільтрації води із шурфу
Для визначення коефіцієнта фільтрації ґрунтів, не насичених водою, у випадках, коли дзеркало ґрунтових вод знаходиться на глибині не менше 2-3 м, проводять досліди з інфільтрації води із шурфу, оскільки величина інфільтрації знаходиться у прямій залежності від водопроникності ґрунту.
Методика виробництва дослідів та розрахунків надзвичайно різноманітна. Найбільш часто застосовують способи А. К. Болдирєва, Г. Н. Каменського, Є. А. Замаріна, Н. Н. Біндемана та Н. С. Нестерова та ін.
Спосіб А.К. Болдирєва. У випробуваній породі виривається шурф, який не доходить до рівня ґрунтових вод на 1 м або більше. наповерхні землі біля брівки шурфу встановлюються дві судини певної ємності (10-20 л), наповнені водою. З цих судин по опущеній донизу трубці безперервно подається вода на дно шурфу так, щоб рівень води в ньому залишався постійно постійним - близько 10 см над дном. Для спостереження за рівнем води на дні шурфу встановлюється рейка з розподілами через 1 см (рис. 7.1).
Мал. 7.1. Схема установки для дослідів з інфільтрації із шурфу за способом Болдирєва
Визначивши кількість водиQ, що надходить у шурф в одиницю часу, і розділивши його на площу дна шурфуw, отримаємо середню швидкість інфільтрації:
v=Q/w, (7.1)
Коефіцієнт фільтрації визначимо за формулою (6.5):
А. К. Болдирєв допускає, що при невеликій величині стовпа води на дні шурфу, не більше 10 см, що створюється при досить тривалій інфільтрації напірний градієнт дорівнює одиниці і, отже,
Таким чином, визначаючи безпосередньо, дослідним шляхом швидкість інфільтрації, тим самим отримують величину коефіцієнта фільтрації.
Спосіб Болдирєва дає перебільшене значення коефіцієнта фільтрації, так як він не враховує бічного розтікання і капілярних сил, які всмоктують воду. Найбільш вірні результати він дає в піщаних ґрунтах, де вплив капілярних сил не такий великий.
Практична робота № 8
Додатки
Загальна геохронологічна шкала фанерозою та криптозою (докембрія)