РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

Задание 1

Постройте геологическую колонку скважины, соответствующей номеру вашего варианта (табл. 11), используя описание буровых скважин (табл. 12). Изучите стратиграфическую колонку (рис. 5) и назовите относительный возраст горных пород, вскрытых скважиной. Пример построения геологической колонки по скважине приводится на рис. 6.

Таблица 11

Варианты заданий

Таблица 12

Описание буровых скважин

Таблица 13

Описание буровой скважины

* – Последняя цифра по скважине означает глубину до забоя скважины. Подошва последнего слоя проходит ниже забоя скважины.

Рис. 5. Стратиграфическая колонка

Рис. 6. Геологическая клонка скважины. Масштаб 1:500

Пример геологической колонки скважины показан на рис. 6. Масштаб колонки принимаем 1:500. В графе 1 проставляем в заданном масштабе шкалу глубин, считая началом устье скважины (точку пересечения ствола скважины с поверхностью Земли). Затем по данным гр. 5 табл. 5 откладываем на шкале глубин глубину залегания подошвы каждого слоя и через полученные точки проводим горизонтальные линии. Мощность первого слоя (гр. 4) равна глубине залегания его подошвы. Мощность остальных слоев вычисляем как разность глубин залегания подошв последующего и предыдущего слоев. Например, для слоя 3 мощность равна 20,8–13,5 = 7,3 м. Абсолютные отметки подошв слоев определяем как разность абсолютной отметки устья скважины и глубины залегания подошвы соответствующего слоя. Например, для слоя 3 абсолютная отметка подошвы равна 117,0 – 20,8 = 96,2 м. В середине гр. 6 двумя тонкими линиями рисуем ствол скважины и с обеих сторон от ствола показываем условными обозначениями литологический состав пород каждого слоя. Эти обозначения берем из стратиграфической колонки (рис. 5). Стволы скважин в интервалах развития водоносных слоев затемняем. В гр. 7 проставляем абсолютные отметки установившегося уровня грунтовых вод и обоих уровней напорных вод. Вертикальной линией со стрелкой на конце показываем высоту подъема напорных вод. Из описания видно, что скважиной вскрыты (сверху вниз) верхнечетвертичные отложения, представленные тремя слоями: суглинком бурым плотным, супесью желтой и песком средней крупности. Ниже лежат нижнекаменноугольные трещиноватые известняки, подстилаемые верхнедевонскими серыми аргиллитами. Под аргиллитами встречены протерозойские трещиноватые граниты.

Грунтовые воды встречены в песках средней крупности на отметке 100,9 м, установившийся уровень зафиксирован в меженный период на отметке 100.5 м. Напорные воды связаны с протерозойскими трещиноватыми гранитами и встречены отметке 52,0 м., пьезометрический уровень зафиксирован на отметке 115,4 м.

Задание 2

Постройте геологический разрез по линии, соответствующей номеру вашего варианта, с использованием геологической карты, стратиграфической колонки и описания буровых скважин (выдается преподавателем старосте группы). Охарактеризуйте в общих чертах историю геологического развития района, вытекающую из анализа стратиграфической колонки и разреза. Для построения разреза принимают горизонтальный масштаб 1:10000, вертикальный 1:1000.

Пример построения геологического разреза по геологической карте, стратиграфической колонке и описанию буровых скважин

Построим геологический разрез по линии I–I на геологической карте (рис. 7), с использованием стратиграфической колонки (рис. 5) и описания буровых скважин (табл. 6). На основании анализа стратиграфической колонки и разреза попытаемся восстановить историю геологического развития района.

Рис. 7. Геологическая карта:

1 – граница стратиграфического несогласия; 2 – оползни; 3 – буровая скважина и ее номер; 4 – болото; 5 – карстовая воронка; 6 – линия разреза и ее номер

Таблица 14

Описание буровых скважин к геологической карте

* – Последняя цифра по скважине означает глубину до забоя скважины. Подошва последнего слоя проходит ниже забоя скважины.

Пример построения геологического разреза по линии I–I на геологической карте (рис. 7) в уменьшенном масштабе приведен на рис. 8.

Для построения разреза принимаем горизонтальный масштаб 1:10000, вертикальный 1:1000. Строить разрез рекомендуется на миллиметровой бумаге в следующем порядке. В нижней части листа делаем три строки для характеристики скважин и указания расстояний между ними. Намечаем начало и откладываем вправо длину разреза в масштабе 1: 10000. У начала разреза строим шкалу абсолютных отметок с таким расчетом, чтобы максимальная отметка была несколько выше верхней точки рельефа, а минимальная ниже забоя самой глубокой скважины.

Далее приступаем к построению топографического профиля. От левой шкалы в горизонтальном направлении откладываем в заданном масштабе расстояния от начала разреза до его пересечения с каждой горизонталью. Точками отмечаем абсолютные отметки соответствующих горизонталей. После этого откладываем от начала разреза расстояния до каждой скважины и проводим вертикальный штрих в верхней строке. Под штрихами указываем номера скважин, а ниже – абсолютные отметки их устьев, которые дают дополнительные точки для построения профиля. Соединив все точки плавными линиями, получаем топографический профиль поверхности земли по линии I–I.

На построенный профиль наносим колонки буровых скважин. При крупном масштабе разреза ствол скважины обозначают двумя вертикальными отрезками, в остальных случаях одним. На нижнем конце отрезка, соответствующем глубине пробуренной скважины (забою), ставим короткий поперечный штрих. Справа от штриха записываем глубину скважины.

Рис. 8. Геологический разрез по линии I–I

Вдоль линии скважины размечаем границы слоев и проставляем глубину залегания каждого слоя. В интервале каждого слоя (на полосе шириной 1–2 см) условными обозначениями, взятыми из стратиграфической колонки, отмечаем карандашом состав и относительный возраст пород. Далее на топографический профиль переносим с карты точки пересечения разреза со стратиграфическими границами и карандашом справа и слева от точек отмечаем относительный возраст пород. Например, левее скважины 2 на профиле отмечаем границу между нижнекаменноугольными известняками С₁ и верхнечетвертичными отложениями (Q₃).

Прежде чем проводить границы слоев на разрезе, восстановим в общих чертах историю геологического развития изучаемого участка. Рассматривая стратиграфическую колонку и колонки скважин на разрезе, видим, что наиболее древними породами, вскрытыми скважинами, являются протерозойские граниты. Между ними и залегающими выше верхнедевонскими аргиллитами имеется стратиграфический перерыв, во время которого происходило разрушение гранитов, и формировался рельеф, поверхность которого могла иметь сложную форму. Это подтверждается тем, что кровля гранитов в скважинах 1, 2, 3, 5, попавших в разрез, вскрыта на разных абсолютных отметках (48,4; 52,0; 52,8; 53,8 м). На верхнедевонских аргиллитах залегают нижнекаменноугольные известняки. Граница между ними почти горизонтальна. В послекаменноугольное время вплоть до начала четвертичного периода осадконакопления на данном участке не происходило. В нижнечетвертичное время по пониженным частям рассматриваемой территории проходил поток, частично размывший нижнекаменноугольные известняки и верхнедевонские аргиллиты. Он выработал долину реки и оставил свои отложения в виде гравелистых песков с галькой (fgQ₁). В верхнечетвертичное время река частично размыла флювиогляциальные отложения (образованные в результате таяния ледников), а затем оставила свои (аQ₃). Позже уровень реки несколько раз менялся, в результате чего были частично размыты верхнечетвертичные осадки, затем отложены современные (aQ₄).

Сделав этот анализ, на разрезе проводим возрастные границы, то есть, выделяем площади с одноименными индексами. Проще всего ограничить слой D₃, сложнее оконтурить линзу Q₃. В последнем случае пользуемся точками на профиле, снесенными с карты и точками на колонках скважин. Только после проведения возрастных границ проводим границы между слоями различных пород строго внутри возрастного комплекса.

После этого вычисляем абсолютные отметки уровней подземных вод как разность между абсолютной отметкой устья скважины и глубиной залегания соответствующего уровня. Если напорный уровень выше устья, то берется не разность, а сумма. Например, для скважины 1 абсолютная отметка уровня грунтовых вод равна 107,2–6,0=101,2 м, а абсолютная отметка напорного уровня равна 107,2 +11,4=118,6 м. Вычисленные отметки записываем справа от линии скважины и проводим уровни грунтовых вод пунктирной, а напорных — штрихпунктирной линиями (рис. 8).

Задание 3.

При выполнении разведочных работ пробурено 12 скважин, расположенных в плане в углах квадратной сетки на расстоянии 25 м друг от друга. В табл. 15 приведены абсолютные отметки устьев скважин (в числителе) и результаты одновременного замера глубин залегания уровней грунтовых вод (в знаменателе). Используя эти данные, постройте на топографической основе карту гидроизогипс масштаба 1:500, приняв сечение горизонталей и гидроизогипс через 1 м. На карте покажите направление потока и выделите участки с глубиной залегания уровня грунтовых вод менее 2 м.

Таблица 15

Абсолютные отметки устьев скважин (в числителе) и глубины залегания

уровней грунтовых вод (в знаменателе)

Пример построения карты гидроизогипс

Построим карту гидроизогипс, пользуясь планом расположения скважин, их абсолютными отметками и глубиной залегания грунтовых вод.

На рис. 9 показано расположение 12 скважин в углах квадратной сетки на расстоянии 25 м друг от друга. В таблице 16 приведены абсолютные отметки устьев скважин и результаты одновременного замера глубин залегания уровня грунтовых вод. Используя эти данные, построим топографическую основу и карту гидроизогипс масштаба 1:500, приняв сечение горизонталей и гидроизогипс через 1 м. На карте укажем направление потока и выделим участки с глубиной залегания уровня грунтовых вод менее 2 м.

Таблица 16

Абсолютные отметки устьев скважин и результаты одновременного замера глубин залегания уровня грунтовых вод

В заданном масштабе наносим план расположения скважин, обозначая их кружками диаметром 2 мм. Слева от каждой скважины записывается ее номер, справа в числителе – абсолютная отметка устья, в знаменателе – абсолютная отметка уровня грунтовых вод (УГВ). Абсолютную отметку УГВ в каждой скважине вычисляем как разность между отметкой устья и глубиной залегания УГВ.

Н_а= Н_з–h, (1)

где Н_а – абсолютная отметка УГВ; Н_з – абсолютная отметка поверхности земли; h – глубина залегания подземных вод.

Находим далее путем интерполяции между абсолютными отметками устьев скважин точки с абсолютными отметками, равными целому числу (сечение горизонталей и гидроизогипс через 1 м). Соединив точки с одинаковыми отметками плавными линиями, получаем горизонтали рельефа (на рисунке обозначены тонкими линиями). Аналогично путем интерполяции находим точки с абсолютными отметками УГВ. Соединив точки с одинаковыми отметками УГВ плавными линиями, получим гидроизогипсы (на рис. 9 – жирные линии).

Палетка (рис. 10а) накладывается на одну из точек таким образом, чтобы отметка на палетке и отметка точки совпадали. Эта точка фиксируется путем прокола иголкой. Далее палетка поворачивается вокруг иголки до тех пор, пока отметка второй точки не совпадет с отметкой по палетке. На пересечении отрезка, соединяющего точки с масштабной сеткой палетки, находят искомые точки (рис. 10б). Целесообразно производить интерполяцию, соединяя ближайшие точки отрезками так, чтобы последние образовывали в плане треугольники или четырехугольники (в данном случае – квадраты).

Определим направление движения потока. Направление определяется по нормали к гидроизогипсе, проведенной к точке, где нужно определить направление потока. Направление потока устанавливаем по всему изучаемому участку, особо обращается внимание на зоны, где направление потока изменяется.

Для выделения участков с глубиной залегания УГВ менее 2 м находим точки пересечения горизонталей и гидроизогипс с разностью отметок 2 м. Линия, проведенная через эти точки (гидроизобата), будет границей участка. На рис. 5 гидроизобата показана пунктирной линией, а участок с глубиной залегания УГВ менее 2 м заштрихован.

Рис. 9. Пример построения карты гидроизогипс

Рис. 10. Палетка для интерполяции (а) и схема интерполяции (б).

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Целью выполнения контрольной работы является проверка знаний студентов по диагностике образцов минералов и горных пород, приобретенных при самостоятельной работе на кафедре с коллекциями образцов.

Контрольная работа предполагает диагностирование студентом 7 образцов горных пород и минералов. В задании 2 образца породообразующих минерала, 2 образца осадочных горных пород, 1образец метаморфической горной породы, 1образец вулканической (эффузивной) горной породы и 1образец плутонической (интрузивной) горной породы.

Для породообразующих минералов необходимо определить: оптические свойства (прозрачность, цвет минерала, цвет черты, блеск); механические свойства (спайность, излом, твердость); удельный вес и прочие физические свойства (магнитность, вкус, реакцию с соляной кислотой).

Для горных пород необходимо определить: генезис, структуру и текстуру, название.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1