- •Белорусский национальный технический университет
- •Министерство образования республики беларусь
- •Белорусский национальный технический университет
- •Учебно-методический комплекс по учебной дисциплине «геология и разведка месторождений полезных ископаемых»
- •Список использованных сокращений
- •Оглавление
- •Часть 1.Основы геологии…………………………………………………………………………………...........13
- •Часть 2. Месторождения полезных ископаемых и их разведка……………………………………………167
- •Введение
- •Характеристики рекомендуемых методов и технологий обучения
- •Организация самостоятельной работы студентов
- •Диагностика компетенции студента
- •Примерный тематический план курса
- •Часть 1. Основы геологии
- •Объекты изучения, методы и науки геологического цикла
- •1.2. Общие сведения о Земле
- •1.2.1. Строение Земли
- •1.2.2. Внутренние геосферы
- •1.2.2.1.Методы изучения внутреннего строения и состава Земли
- •1.2.2.2. Сейсмическая модель Земли
- •1.2.2.3.Вещественный состав мантии и ядра Земли
- •1.3. Физические поля и геофизическая характеристика Земли
- •1.3.1.Распределение массы между внутренними геосферами.
- •1.3.2.Тепловое поле Земли. Источники тепловой энергии.
- •1.3.3.Магнетизм Земли
- •1.3.4.Гравитационное поле Земли
- •1.4. Земная кора
- •1.4.1. Строение земной коры
- •1.4.2. Химический состав земной коры
- •1.5. Минералы
- •1.5.1. Общая характеристика минералов
- •1.5.2. Кристаллографические свойства минералов
- •1.5.2.1.Факторы определяющие строение кристаллических структур.
- •1.5.3.Изучение форм природных выделений минералов.
- •1.5.4.Физические и химические свойства минералов.
- •1.5.5 Классификации минералов.
- •Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения
- •1.5.5.1.Характеристика минералов по классам
- •1.5.5.2.Методика определения главных породообразующих и рудных минералов.
- •1.6. Горные породы
- •1.6.1.Основные понятия и определения.
- •1.6.2.Возраст горных пород
- •1.6.2.1.Относительная геохронология
- •1.6.2.2.Абсолютная геохронология
- •1.6.2.3.Периодизация геологической истории. Стратиграфическая и геохронологическая шкалы
- •1.6.3.Формы залегания горных пород
- •1.6.3.1.Слой и слоистость
- •1.6.3.2.Первичное и нарушенное залегание слоёв
- •1.6.3.3.Тектоносфера и тектонические дислокации
- •1.6.3.4.Пликативные дислокации горных пород
- •1.6.3.5.Разрывные нарушения (дизъюнктивные дислокации)
- •1.6.3.6.Причины выхода на поверхность коренных пород
- •1.6.3.7.Элементы залегания горных пород и их измерение
- •1.6.3.8. Графическое моделирование участков земной коры
- •1.7. Магматизм. Магматические горные породы
- •1.7.1.Общее представление об эффузивном и интрузивном магматизме
- •1.7.2.Магматические горные породы
- •Лабораторная работа 1.7.2.1.«Изучение и описание отличительных признаков интрузивных пород».
- •Лабораторная работа 1.7.2.2.«Изучение и описание отличительных признаков эффузивных пород».
- •Лабораторная работа 1.7.2.3.«Разделение магматических горных пород на группы по содерержанию оксида кремния».
- •1.7.2.4. Лабораторная работа. «Макроскопическое определение магматических пород».
- •1.8. Метаморфизм. Метаморфические горные породы
- •1.8.1. Факторы метаморфизма
- •1.8.2.Метаморфические реакции
- •1.8.3. Классы метаморфизма
- •1.8.4.Фации метаморфизма
- •1.8.5.Метасоматоз. Метасоматические горные породы
- •1.8.5.1.Систематика метасоматических горных пород
- •1.8.6.Мигматиты и мигматитообразование
- •1.8.7.1. Лабораторная работа «Изучение состава и структурно – текстурных особенностей метаморфических пород»
- •1.8.7.2. Лабораторная работа «Изучение метаморфических горных пород в зависимости от условия их происхождения».
- •1.8.7.3. Лабораторная работа «Описание и определение метаморфических горных пород»
- •1.9. Экзогенные геологические процессы
- •1.9.1.Гипергенез
- •1.9.1.1.Процессы выветривания
- •1.9.1.2.Коры выветривания.
- •1.9.2. Процессы денудации и денудационные агенты
- •1.9.3.Аккумулятивные процессы
- •1.9.4.Процессы диагенеза
- •1.9.5.Осадочные горные породы
- •1.9.5.1. Диагностические признаки осадочных горных пород.
- •1.9.5.2.Лабораторная работа. «Изучение обломочных горных пород и их классификация».
- •1.9.5.3.Лабораторная работа. «Описание и определение органогенных и хемогенных горных пород».
- •Часть 2. Месторождения полезных ископаемых и их разведка
- •2.1. Общие сведения о месторождениях полезных ископаемых
- •2.1.1.Основные понятия и определения
- •2.1.2.Морфология и условия залегания тел полезных ископаемых
- •2.1.3.Вещественный состав полезных ископаемых
- •2.1.4. Геологические условия образования месторождений полезных ископаемых
- •2.1.4.1.Генетическая классификация месторождений
- •2.1.4.2.Связь месторождений с основными структурными элементами земной коры
- •2.1.4.3.Геологические и физико-химические факторы, определяющие условия образования и размещения месторождений
- •2.2.Система геологического изучения недр.
- •2.3.Классификация запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых
- •2.4. Геологическая съемка и поиски
- •2.5. Методология разведки месторождений полезных ископаемых
- •2.5.1.Задачи разведки
- •2.5.2.Принципы разведки
- •2.5.3. Основные задачи стадий разведки
- •2.5.4. Методы разведки
- •2.5.5. Технические средства разведки
- •2.5.6. Системы разведки
- •2.5.7. Расположение разведочных выработок
- •2.6. Геолого-промышленная оценка месторождения
- •2.6.1. Задачи оценки
- •2.6.2.Понятие о кондициях
- •2.6.3.Подготовленнсть меторождения для промышленного освоения
- •2.6.4. Опробывание
- •2.6.5. Оконтуривание тел полезных ископаемых
- •2.6.6. Подсчет запасов
- •2.7. Геологическая документация
- •2.8.Учебная практика
- •2.8.1. Разведка (учебная) торфяного месторождения
- •2.8.1.1.Методика проведенияполевых работ
- •2.8.1.2.Камеральные работы
- •2.8.1.3. Построение плана торфяного месторождения
- •2.8.2.Изучение месторождения песка
- •2.8.2.1. Полевые работы
- •2.8.2.2. Примеры описания обнажений
- •2.8.2.3.Определение образцов и графические работы
- •Использованная литература
- •Список используемой литературы
1.6.3.8. Графическое моделирование участков земной коры
На оглавление
Горизонтальное залегание горных пород. При горизонтальном залегании слоев различного возраста и литологического состава рисунок геологической карты зависит от расчлененности рельефа и мощности слоев, образующих соответствующий участок земной коры. Границы (контакты) пластов следуют изгибам рельефа, так как в силу горизонтального залегания подошва и кровля каждого пласта имеют определенную и постоянную высотную отметку. В этом случае выходы пластов на поверхность будут изображаться в виде полос, вытягивающихся параллельно горизонталям местности. Ширина этих полос зависит от мощности пластов и величины уклона поверхности. Очевидно, чем мощнее пласт и положе склон, тем шире будут полосы выходов пластов и наоборот.
Признак горизонтального залегания пород на геологической карте - постоянство отметок поверхностей разделов геологических тел и подобие геологических границ горизонталям рельефа поверхности.
По геологической карте можно не только установить, какие породы выходят на поверхность Земли (или под покров четвертичных отложений), но также получить представление о геологическом строении участка. Для этого составляется геологический разрез. Построение геологического разреза при горизонтальном залегании пород состоит в следующем:
По топографической основе геологической карты по заданному направлению АБ составляется топографический профиль. Если местность равнинная или слабопересеченная, а масштаб геологической карты мелкий, то топографический профиль будет иметь волнистый характер, мало отличающийся от прямой. В таких случаях профиль местности без ущерба для точности разреза может быть принят прямолинейным.
Рис.1.76. Определение элементов залегания пласта выходящего на поверхность
Наносятся с геологической карты на топографический профиль границы толщ пород, пересекаемые заданным направлением разреза.
Изображаются границы распространения толщ на глубину путём проведения горизонтальных линий исходя из стратиграфического положения слоев (более молодые отложения перекрывают более древние).
Моноклинальное залегание пластов. Моноклинальным называется залегание, когда слои или толщи пород в пределах участка наклонены в одном направлении и под одним углом. Соответственно признаком моноклинального залегания пород на участке является постоянство элементов залегания, к которым относят азимут простирания, азимут падения и угол падения. Выходы одинаково (моноклинально) наклоненных пластов в условиях равнинной местности будут иметь вид параллельных друг другу полос. Если местность неровная, то полосы выходов пластов будут пересекать горизонтали местности. Ширина полос выходов зависит от мощности, угла наклона и уклона на поверхности местности.
Признак моноклинального залегания пород на геологической карте - закономерное пересечение границами пород горизонталей рельефа в направлении, перпендикулярном простиранию пород (вкрест простирания возраст пород сменяется в соответствии со стратиграфической шкалой).
Рассмотрим варианты определения элементов залегания графическим способом по плану или геологической карте. Например, на поверхность выходит пласт угля (рис. 1.76); поскольку линия выхода пласта пересекает горизонтали рельефа, пласт залегает наклонно. Обозначим буквами точки пересечения пласта с горизонталями: точки А и А' лежат на горизонтали 130 м, В и В' — на горизонтали 120 м. Прямая, соединяющая точки А и А', есть линия простирания с абсолютной отметкой 130 м. Аналогично, линия ВВ' — линия простирания с отметкой 120 м. Следовательно, пласт наклонен и имеет падение на юго-запад от линии АА' к линии ВВ'. Нанесем значок элементов залегания рядом с линией выхода пласта (около точки А) и определим (компасом или транспортиром) азимуты падения и простирания, которые соответственно равны: аз.пад. 220 ЮЗ; аз. пр. 130 ЮВ (310 СЗ).
Для определения угла падения пласта необходимо построить треугольник заложения АВ"А". В этом треугольнике АА" — величина сечения между горизонталями (10 м); А"В" = I —расстояние между линиями простирания АА' иВВ' в горизонтальной плоскости, т.е. проекция линии падения на горизонтальную плоскость. Соединив точки А и В", получим угол наклона пласта А"В"А = 30°.
Рис. 1.77. Построение линии выхода пласта на поверхность по заданным (измеренным) элементам залегания
Если для наклонного пласта известны элементы залегания и точка его выхода на поверхность, то по этим данным можно построить линии выхода пласта на поверхность. На рис. 1.77. приведен топографический план участка, в точке А которого выходит пласт с аз.пад. 240 и углом падения 40°.
Чтобы построить линию выхода, надо найти серию точек, в которых отметка пласта и отметка поверхности рельефа одинаковы. Одна точка известна, это точка А. В этой точке отметка поверхности пласта равна 250 м, т.е. линия простирания, проведенная через эту точку, будет иметь отметку 250; так как пласт падает на ЮЗ, то на СВ от этой линии отметки поверхности пласта увеличиваются, а на ЮЗ — уменьшаются. Проведем линии простирания с отметками, соответствующими горизонталям рельефа. Для определения расстояния между ними построим треугольник заложения. Величину заложения (проекцию линии падения) определим по формуле: I= к /а (к- величина сечения между двумя линиями простирания, а — угол падения пласта). Затем необходимо найти точки пересечения линий простирания и горизонталей местности, имеющие одинаковые отметки, и соединить их плавной линией, которая и будет линией выхода пласта. Если наклонная плоскость не выходит непосредственно на поверхность, то определить ее элементы залегания графически можно при условии, что она на глубине пересечена тремя горными выработками.
На рис.1.78. изображен участок, в точках А, Б и В которого пройдены скважины, встретившие пласт угля на глубинах соответственно 290, 280 и 310 м. На поверхность этот пласт не выходит. Определив отметки устьев скважин (точек А, Б и В), найдем отметки кровли пласта в скважинах (вычитаем из отметки устья глубину подсечения кровли пласта соответствующей скважиной).Они будут равны 210 м (т.А), 140 м (т.Б) и 150м (т.В). Соединим прямой линией точки с наивысшей и наименьшей отметками (для рис. 7.6 - т. А и т. Б) и найдем на этой прямойточку В' с отметкой, равной отметке кровли
Рис. 1.78. Определение элементов залегания пласта, вскрытого горными выработками
Для определения угла падения следует построить треугольник заложения, катетами которого будут горизонтальная проекция линии падения АГ и превышение т. А над т. Г (для нашего случая превышение составит 210 - 150 = 60 м). Угол этого треугольника и будет углом падения пласта (рис.1.79).
Рис.1.79. Определение угла падения пласта по мощности слоя и ширине полосы выхода слоя породы
Складчатое залегание. Все складчатые образования могли бы четко прослеживаться и в рельефе, и на поверхности, если бы не было процессов денудации. Однако, эти процессы, которые протекают почти одновременно с образованием складок, разрушали («срезали») возвышенные участки рельефа, т.е. замковые части антиклинальных и крылья синклинальных складок. В результате на дневной поверхности обнажаются более древние образования, залегающие в ядрах антиклинальных складок, и более молодые породы, сохраняющиеся в ядрах синклинальных складок.
На геологических картах районов, характеризующихся складчатым строением земной коры с сильно денудированной поверхностью, разновозрастные слои пород имеют различное расположение: это могут быть вытянутые параллельные, сходящиеся и расходящиеся, зигзаго- и дугообразные, а также концентрические полосы, которые сужаются, расширяются, а иногда и выклиниваются. На геологической карте основным признаком складчатого залегания является симметрично повторяющееся расположение полос (слоев) горных пород относительно центральной непарной полосы или участка, соответствующего внутренней части складки - ядру структуры.
Антиклинальные складки на геологической карте устанавливаются по симметричному расположению полос более молодых пород относительно центрального, непарного участка с более древними породами, слагающими ядро складки. У синклинальных складок в ядре находятся более молодые породы, вокруг которых симметрично по обе стороны располагаются более древние образования.
Разберем пример, когда шарнир складки параллелен ее оси, а местность плоская, равнинная (рис. 1.80).
Рис. 1.80. Блок-диаграмма линейных складок с горизонтальными шарнирами /- / иII - II
В этом случае выходы пластов будут вытянуты в виде полос, параллельных осям складки. Наиболее молодые отложения, расположенные в осевой части синклинали, по обе стороны от нее будут сменяться полосами выходов все более и более древних (подстилающих) слоев. Обратная картина будет наблюдаться у антиклинальной складки: в осевой части будут выходить на дневную поверхность наиболее древние слои, а по обе стороны от нее последовательно вытянутся полосы все более и более молодых (перекрывающих) слоев. Ширина полос выходов слоев, как и в предыдущих случаях, зависит от мощности пластов и угла их наклона.
Если местность пересеченная, то контуры выходов пластов будут уже не параллельными, а извивающимися и тем в большей степени, чем сложнее поверхность местности.
Брахискладки, как известно, характеризуются куполообразным (брахиантиклиналь) или мульдообразным (брахисинкли- наль) залеганием слоев. При пересечении таких складок поверхностью Земли получатся системы концентрически замыкающихся слоев. При этом в ядре (в центре) брахиантиклинали будут выходить наиболее древние, а по краям — более молодые наслоения. В центральной части брахисинклинали, наоборот, будут наиболее молодые, а по периферии — более древние наслоения.
Складки, нарушенные разрывами. Контуры выходов пластов значительно усложняются, если мы имеем дело со складкой, разорванной сбросом или сдвигом. На рис. 1.81. показаны наиболее типичные случаи такого рода нарушений, цифрами показаны номера слоев в последовательности от более древних к более молодым.
Чтобы определить опущенную по сбросу часть складки, необходимо сначала установить, синклиналь это или антиклиналь, а затем проследить за изменением раствора крыльев складки. У антиклинали в сброшенной части раствор крыльев уменьшается, у синклинали, наоборот, возрастает (под раствором крыльев складок понимают ширину складки в сечении, нормальном к осевой плоскости).
а
1
111 а
Рис. 1.81.Характерные случаи нарушений:
I- антиклиналь, разорванная сдвигом; II- то же, сбросом;Ш- синклиналь, разорванная сбросом; а- опущено северо-восточное крыло; б- опущено юго-западное крыло; отложения; стрелками показаны направления смещения по горизонтали; «плюс» и «минус» - соответственно поднятые и опущенные блоки
Разрывные нарушения. Большое значение имеет правильное изображение разрывных нарушении. Разрывы в горных породах бывают весьма разнообразными по характеру и масштабам. Они могут быть одиночными и многочисленными, а перемещения блоков - незначительными и сравнительно сильными относительно друг друга. В нарушениях важно выделить главные элементы: поверхность разрыва (сместитель), сместившиеся блоки и величину (амплитуду) смещения.
При составлении геологических карт необходимо знать, как обозначаются разрывные нарушения на картах и разрезах. Это особенно важно для наиболее распространенных разрывных нарушений со смещением - сбросов, взбросов, горстов, грабенов, сдвигов и надвигов.
Для определения характера разрывного нарушения и его элементов необходимо знать важнейшие признаки нарушений. К ним относятся:внезапное исчезновение горизонтов и пачек пород при их прослеживании в поле или по карте, а также «утыкание» горизонтов одних пород в другие; это свидетельствует о несогласном залегании пород (что не имеет отношения к разрывам), тектонических контактах или оползневых явлениях; наличие зон брекчий, залегающих согласно со слоистостью пород; резкое изменение элементов залегания пород; прямолинейность долин рек, резкие ограничения озер, коленообразные изменения речных долин; линейное расположение блюдцевидных понижений, болот, озер и др.; выступающие в рельефе гряды, гребни или отрицательные формы рельефа, отражающие нарушения, выполненные жильными дайковыми образованиями, или фиксирующие вулканические постройки;
наличие сравнительно узких и протяженных полос с более обильной растительностью на фоне бедной растительностью территории.