Методика ведения геологических маршрутов

Учебная геологическая практика проводится группами под руководством преподавателя таким образом, что на одну группу приходится один руководитель. Группа в свою очередь делится на маршрутные бригады по 5-10 человек, каждая из которых возглавляется бригадиром из числа ответственных студентов. Маршруты проходят группой, однако полевые наблюдения и написание отчета осуществляется побригадно.

Геологические экскурсии предусматривают усвоение студентами общих навыков работы в полевых условиях. С этой целью в маршрутах преподаватели знакомят их с методикой полевых геологических исследований, показывают связь непосредственно наблюдаемых геологических объектов (геологических тел, контактов, складок, разрывных нарушений и т.п.) с теми или иными геологическими процессами или явлениями. Кроме того, по ходу маршрута руководитель группы знакомит студентов с горными породами в их естественных условиях залегания, с привязкой, правилами зарисовки (фотодокументации) и описания отдельных обнажений, искусственных выемок, террас, осыпей, оползней, оврагов, с имеющимися в районе практики карьерами и т.д.

В первый день практики студенты знакомятся с целями, задачами и содержанием практики, местом, сроками и методикой проведения, а также слушают лекцию о геологическом строении района прохождения практики. Они знакомятся с правилами техники безопасности, что подтверждается личной подписью каждого в соответствующем журнале. В этот же день каждая бригада получает необходимое для практики полевое снаряжение: рюкзак, полевую сумку, горный компас (GPS), геологическую и топографическую карты, геологический молоток, флакон с соляной кислотой, методические материалы. Даются рекомендации по приобретению дополнительного имущества – карандашей, ручек, тетрадей для ведения полевого дневника, средств для маркировки образцов (лейкопластырь, маркеры), оберточной бумаги, аптечки и т.п.

Время и место сбора, особенности транспортировки, а также необходимые сведения и рекомендации по маршруту (одежда, обувь, напитки, продукты питания) объявляются студентам накануне, при этом обязательно учитывается прогноз погодных условий. Одним из важнейших условий успешного прохождения практики является строгое соблюдение режима дня: времени сбора, выхода в маршрут, возвращения с экскурсии.

Порядок описания маршрутов.

Описание маршрута в полевом дневнике (пикетажке) содержит следующую информацию: 1) дата маршрута; 2) номер маршрута (наименование учебного маршрута); 3) цель маршрута (краткое изложение конкретной геологической цели маршрута: изучение разреза, конкретного интрузивного тела, уточнение геологического строения какого-либо участка, поиск полезных ископаемых, отбор проб, сбор ископаемых остатков флоры или фауны и т.д.); 4) общая привязка маршрута на местности, на картах (топографических, геологических) и аэрофотоснимках (с указанием конкретных географических пунктов – рек, ручьев, водоразделов и т.д., по которым должен пройти маршрут); 6) описание маршрута; 7) выводы по маршруту.

Прибыв на исходную точку первого маршрута преподаватель подробно знакомит с: требованиями к привязке точек наблюдения с использованием географических особенностей данной местности, геологических и топографических карт, координат GPS; правилами ведения полевого дневника; методами и приемами отбора геологических проб, их маркировки и упаковки; приемами работы с горным компасом по определению азимутов направлений и элементов залегания; методикой ведения записей в полевом дневнике в точках наблюдения и по ходу маршрута. Проинформировав студентов, руководитель практики совместно с бригадирами распределяет обязанности между членами каждой бригады. За студентами закрепляются обязанности: привязка точек наблюдения и нанесение маршрута на карту маршрута; ведения записей в полевом дневнике; отбор, упаковка и транспортировка образцов; определение элементов залегания горных пород и различных геологических границ; зарисовка и фотодокументация элементов обнажений (контакты, складки, разрывы и т.д.), а также наблюдение проявлений и результатов геологических процессов, как современных, так и прошлых эпох.

Наблюдения и описание маршрутов выполняется как в точках наблюдения, так и непрерывно и по ходу маршрута. Точками наблюдения являются места, наиболее важные и интересные для геологических наблюдений.

Каждой точке наблюдения (т.н.) присваивается уникальный номер (если в партии, отряде или бригаде несколько исполнителей, за каждым из них заранее закрепляются номера точек наблюдения, не повторяющиеся на данной территории работ). При прохождении практики учебным бригадам рекомендуется в качестве номера т.н. указывать номер маршрута и порядковый номер точки наблюдения, например 4/23 либо (что предпочтительнее) порядковый номер точки наблюдения, используя сквозную нумерацию по всем маршрутам. К данным номерам привязываются все номера отобранных в точке и по пути от нее образцов и других проб. Номер т.н. проставляется в середине строки или с абзацного отступа. Рядом с номером указывается географическая привязка т.н. – точные координаты (если используется GPS), и обязательно - азимут и расстояние от характерных ориентиров (устье реки, ручья, высота на водоразделе и т.д.), а также расстояние и азимут от предыдущей т.н. маршрута. Словесная географическая привязка должна отвечать принципу от общего к частному.

Чтобы точно ориентироваться и определить местоположение описываемого объекта, необходимо постоянно прослеживать свой путь по карте и компасу (либо GPS). При привязке точки своего местоположения карту необходимо предварительно сориентировать по странам света. Для этого надо приложить горный компас длинной стороной к рамке карты (рис. 3) и вращать карту вместе с компасом до тех пор, пока северный конец карты и северный конец магнитной стрелки не совместятся с севером лимба компаса. Сориентировав карту, следует закрепить ее и найти основные ориентиры вблизи точки наблюдения на местности – изгибы русла рек, устья ручьев, овраги, обрывы, скалы (а также капитальные инженерные сооружения: триангуляционные пункты, развилки автомобильных дорог, высоковольтные линии электропередач и т.д.), - опознав их на карте.

 

Рис. 3 Схема ориентирования геологической карты

 

В другом случае, местоположение обнажения может устанавливаться способом засечек, когда по компасу определяют минимум три азимута на какие-либо хорошо опознаваемые ориентиры, например на вершины гор, скалы, указанные на карте, устья рек и ручьев, а также на капитальные инженерные сооружения - мосты, гидростанции, заводские трубы, ЛЭП и т.д. Чтобы определить азимут, например, на вершину какой-либо горы, необходимо направить компас северным концом (линией север-юг, параллельной длинной стороне компаса) на данную вершину и взять отсчет по северному концу магнитной стрелки на большом лимбе компаса. Проводя линии в направлении азимутов, устанавливают местоположение т. н., которая будет располагаться в точке пересечения этих линий.

После ориентирования и привязки обнажения (или начальной точки наблюдения) необходимо уточнить и записать местонахождение обнажения (береговая часть реки, юго-западный склон, восточная стенка карьера), а также указать тип обнажения (обрывистый склон, скальный выход, каменная осыпь, береговой уступ, борт оврага, искусственное обнажение – придорожная выемка либо горная выработка). Дальнейшая работа на обнажении осуществляется в следующем порядке. Выполняются: его осмотр; определение размеров по высоте и длине и если это возможно азимута простирания обнажения; устанавливается приуроченность к определенной части стратиграфического разреза (свита) или интрузивного тела, контакту осадочных, вулканических или интрузивных тел, разрывным нарушениям, а также характер взаимоотношений различных пород; выполняются отбор образцов, замеры элементов залегания, зарисовка и (или) фотографирование. Завершается эта работа общим описанием обнажения.

Горный компас служит не только для ориентирования на местности, но и для определения элементов залегания пластов горных пород и других геологических границ (рис. 4). Устройство компаса, правила работы с ним и возможности выполнять им различные измерения, в том числе магнитных и истинных азимутов рассматриваются на лабораторных занятиях по курсу «Общая геология».

Горный компас состоит из следующих частей (рис. 4 а): 1 - основания прямоугольной или квадратной формы; 2 – круглой коробки с лимбом; 3 – магнитной стрелки, насаженной на острие в центре лимба; 4 – отвеса (клинометра); 5 – покровного стекла; 6 –уровня; 7 – кнопки клинометра и 8 – фиксатора магнитной стрелки. Лимб разделен на 360^о, причем в горном компасе, в отличие от туристического, градусы нанесены в обратном направлении (против часовой стрелки).

Градуировка лимба произведена через один градус, а цифры на нем нанесены через 10 градусов. На лимбе буквами обозначены стороны света: против 0^о– С (N), против 90^о – В (Е), против 180^о – Ю (S), против 270^о – З (W). Следовательно, восток и запад в горном компасе тоже оказываются расположенными не так, как в действительности. Это не ошибка. Градуировка лимба против часовой стрелки (и соответственная перестановка сторон света) сделана для ускорения и существенного упрощения замеров.

В полевых условиях, во время геологических экскурсий, каждый студент должен практически научиться определять элементы залегания геологических поверхностей – азимуты падения, простирания и угол падения (рис. 4б).

Рис. 4. Устройство горного компаса и определение элементов залегания горных пород: а – горный компас: 1 – основание, 2 – лимб, 3 – магнитная стрелка, 4 – клинометр, 5 – покровное стекло, 6 - уровень, 7 – кнопка клинометра, 8 – фиксатор магнитной стрелки: б – элементы залегания пласта горных пород и их измерение с помощью горного компаса

 

У горизонтально залегающих пластов никаких замеров не производится (ведь пласт никуда не «падает» и линию его простирания можно провести в любом направлении). У вертикально залегающих пластов горных пород можно замерить только азимут простирания, т.к. он в обе стороны наклонен одинаково – под углом 90^о к горизонтальной поверхности. Для измерения азимута простирания приложить горный компас длинной стороной (если основание компаса квадратное, то стороной, параллельной линии С-Ю на лимбе) к линии простирания (см. рис. 4 б). Необходимо следить за тем, чтобы лимб компаса располагался строго горизонтально (по уровню - пузырек должен быть на середине). Отпустить фиксатор стрелки (чтобы стрелка компаса свободно вращалась) и по одному из концов магнитной стрелки (в данном случае совершенно не имеет значения – по южному или северному) снять и записать отсчет. Например, отсчет по северному концу стрелки оказался равным 75^о, а по южному 255^о. Значит, азимут простирания пласта можно записать как 75^оСВ или как 255^о ЮЗ (обычно принято записывать азимуты простирания в северных румбах).

Элементами залегания наклонных пластов являются азимут простирания, азимут падения и угол падения (см. рис. 4 б). Очень важно отметить, что азимут (направление) падения всегда строго перпендикулярен азимуту (направлению) простирания. Для точного определения азимута и угла падения нужно выбрать более или менее ровную площадку на плоскости напластования одного из пластов в обнажении. После чего определить положение линии простирания наклонного пласта достаточно просто. Приложить компас длинной стороной к пласту, привести его в строго горизонтальное положение (пузырек воздуха – в центре уровня). Если теперь провести линию вдоль длинной стороны компаса – это и будет линия простирания (линия пересечения пласта с горизонтальной плоскостью). Если провести по поверхности напластования перпендикуляр к линии простирания – получится линия падения (см. рис. 4 б). Можно поступить и несколько иначе. Чтобы точно определить направление падения, можно налить на поверхность напластования немного жидкости (хотя бы воды из фляжки), которая, стекая точно вниз, как бы «нарисует» линию падения. Перпендикулярно к ней можно карандашом (углем, мелом) провести линию простирания. Для измерения азимута падения (т.е. направления падения) компас приложить в строго горизонтальном положении (проконтролировать по уровню) к линии простирания короткой стороной основания. При этом очень важно, чтобы север (С) на лимбе всегда был направлен в сторону падения пласта, т.е. в том направлении, в котором пласт погружается! Снять и записать отсчет по северному (и только северному!) концу магнитной стрелки. Если пласт горных пород имеет наклонное залегание, то достаточно измерить азимут и угол его падения, а азимут простирания в случае необходимости легко вычислить, если прибавить или отнять от азимута падения 90^о (вспомните, что азимут падения всегда строго перпендикулярен к азимуту простирания). Например, азимут падения оказался равным 45^о СВ. Тогда азимут простирания данного пласта можно легко вычислить: 135^о ЮВ (45^о+90^о) или 315^о СЗ (45^о-90^о+360^о). Начинающим можно порекомендовать (особенно в первое время) все же каждый раз замерять не только азимут падения, но и азимут простирания, чтобы проконтролировать правильность производимых замеров, убедившись, что разница между измеренными азимутами падения и простирания действительно составляет 90^о. Записать при этом достаточно только азимут падения. Чтобы определить угол падения пласта (т.е. его угол с горизонтальной плоскостью или угол наклона) необходимо с помощью фиксатора неподвижно зафиксировать магнитную стрелку компаса (чтобы не повредить острие, на которое насажена стрелка), затем, поставить компас на ребро (стороной со шкалой клинометра-угломера вниз) и приложить к линии падения. Нажав, а затем, плавно отпустив кнопку клинометра, определяем величину угла падения. Например, 30^о. Углы падения составляют при пологом залегании пласта - менее 20^о, при среднем наклоне 20-50^о и при крутом залегании – более 50^о.

Замеры элементов залегания следует начинать с определения на исследуемой поверхности (слоя, контакта, трещины) линий простирания, падения и последующего измерения их азимутов, а также угла падения. Необходимо помнить, что линия простирания данной плоскости это любая горизонтальная линия лежащая в ней. Все данные о замерах элементов залегания в полевом дневнике выделяются из текста отдельной строкой и подчеркиваются.

На геологической карте и карте фактического материала направления падения показываются специальными условными знаками (для отображения горизонтального, вертикального и наклонного залегания пластов горных пород). Эти знаки приведены на рис. 5. В случае наклонного залегания пород направление более длинного штриха соответствует направлению линии простирания, а короткий штрих (перпендикулярный длинному) направлен по азимуту падения. Рядом со знаком цифрами подписывается угол падения (рис. 5 а). Если залегание пород опрокинутое – на конце короткого штриха изображается стрелка, а на его противоположном конце небольшая дуга, соединяющая короткий штрих с более длинным (рис. 5 б).

 

Рис. 5 Элементы залегания горных пород: а – наклонное; б – опрокинутое; в – вертикальное; г – горизонтальное

 

Описание маршрута производится непрерывно поинтервально с указанием азимута хода (в градусах) и интервала наблюдений (в метрах), например: «маршрут продолжается вниз по склону по аз. 25^о. По ходу маршрута: 0-250 м – (названия и элементы залегания пород), 250-300 м – задерновано, далее маршрут продолжается вниз по долине ручья по аз 90^о, 300-550м – также задерновано…»

При описании маршрута придерживаются принципа «что вижу, то и пишу». Это значит, что дневник на его правых страницах ведется только во время прохождения маршрута. Все остальные записи, вносимые в послемаршрутное время, делаются на левых страницах.

При записи цифровых данных необходимо указывать либо одно значение, либо два (минимальное и максимальное), избегая неточных записей типа: «около 1 м», «не менее 5%», «от 1 см и более» и т.д.

Отбор образцов и проб является важной составляющей геологической работы в маршруте. Необходимо стремиться отбирать образцы стандартных размеров – 9х6х3 см, имеющие не менее трех свежих сколов. В обязательном порядке отбираются образцы типичных пород, которые могут быть дополнены образцами различных разновидностей. Кроме образца в маршрутах могут отбираться сколки для изготовления петрографических шлифов и пробы для аналитических исследований. Номер образца должен соответствовать номеру т.н. и иметь дополнительное порядковое значение в случае отбора нескольких образцов на одном обнажении. Он наносится маркером на поверхность образца либо на наклеенный на образец кусочек лейкопластыря в месте, гарантирующем его сохранность и не портящем внешний вид образца. Каждый отобранный образец или проба сопровождаются этикеткой (размером примерно 6х9 см), в которой шариковой ручкой или простым карандашом указываются название организации (полевая партия, номер бригады), номер образца или пробы, полевое название породы, вид анализа или цель отбора (образец – «обр.», сколок для изготовления шлифа – «шл.», проба на силикатный анализ – «сил.ан.», проба на спектральный анализ – «спектр.» и т.д.), фамилия и инициалы отбравшего данный образец или пробу, год отбора. Этикетка складывается вчетверо (текстом внутрь) и заворачивается в уголок оберточной бумаги, в которую аккуратно упаковывается каждый образец или помещается в пробный мешочек. Номер образца дублируется на бумаге, в которую завернут образец, или на пробном мешке. Данные о номерах и характере отобранных образцов и проб обязательно указываются на левой странице дневника и подчеркиваются.

Порядок описания различных геологических образований должен соответствовать следующим правилам.

Описания стратифицированных образований (осадочные, вулканогенно-осадочные, эффузивные и некоторые метаморфизованные породы) должны выполняться снизу вверх (от древних к молодым) и иметь определенный порядок и содержание:

1. Полевое название породы;

2. Мощность слоя, пласта, потока;

3. Характер границ слоя, элементы залегания;

4. Цвет породы на свежем сколе и выветрелой поверхности;

5. Текстура и структура;

6. Характер чередования пород по вертикали и латерали (ритмичность, мощность элементарного ритма, ритмопачки);

7. Тип слоистости, мощность отдельных слоев, прослоев и слойков) или ее отсутствие, характер отдельности;

8. При наличии биогермных построек, соляных куполов и других особых форм залегания осадочных горных пород указывается их форма, размеры, ориентировка, состав.

Для каждой разновидности пород, впервые встреченной в маршруте, приводится подробное описание по следующей схеме:

1. Степень литификации;

2. Зернистость, размеры и форма зерен (обломков), их минеральный состав, степень окатанности, содержание (в % от объема породы);

3. Сортировка, ориентировка по отношению к поверхности напластования, - следы течения (элементы залегания флюидальности, ориентировка фенокристаллов и обломков), деформированность;

4. Пористость (пустоты выщелачивания) и характер их заполнения;

5. Цемент, тип выполнения, содержание (в % от объема породы), состав;

6. Карбонатность, железистость, наличие органического вещества (в том числе, битума, следов нефти и т. д), прожилков;

7. Необычный запах, его интенсивность;

8. Наличие и состав конкреций, стяжений, минеральных включений;

9. Органические остатки (флора, фауна, детрит), их распределение, сохранность, внешний облик.

10. Для рыхлых (четвертичных) отложений дополнительно указываются влажность, плотность и степень разложения торфов;

11. Для вулканических пород дополнительно указываются: состав, форма и размеры фенокристаллов, их количество и характер распределения в породе, степень раскристаллизации и цвет основной массы, а также включения (ксенолиты, обломки), их состав, размеры, форма, количество, степень оплавленности или окатанности, распределение в породе; процессы вторичных изменений и их интенсивность;

12. Для метаморфизованных пород дополнительно приводится характеристика метаморфических преобразований.

Порядок описания интрузивных пород:

1. Полевое название породы;

2. Цвет породы на свежем сколе и выветрелой поверхности;

3. Текстура и структура;

4. Минеральный состав;

5. Элементы залегания полосчатости или планпараллельности (если присутствуют) и чем они обусловлены;

6. Включения (ксенолиты, шлиры, стяжения), их форма, размеры, количество, ориентировка в пространстве;

7. Характер границ петрографических разновидностей;

8. Характер контактов, ширина эндо- и экзоконтактовых зон, контактово-термальный метаморфизм и метасоматоз;

9. Процессы вторичных изменений, их характер и интенсивность.

Порядок описания метаморфических пород:

1. Полевое название породы;

2. Цвет породы на свежем сколе и выветрелой поверхности;

3. Текстура и структура;

4. Минеральный состав, форма и размеры зерен;

5. Сланцеватость, кливаж, их элементы залегания, соотношение кливажа с полосчатостью;

6. Фация метаморфизма;

7. При возможности – название предполагаемой первичной породы;

8. Признаки явлений ультраметаморфизма (мигматизация, гранитизация, и т. д.).

Для контактово-метасоматических пород дополнительно должны быть охарактеризованы метасоматическая зональность и интенсивность преобразований. Для динамометаморфизованных пород (милонитов, бластомилонитов, катаклазитов, тектонических брекчий) указываются: степень механической дезинтеграции пород; тип и характер цемента.

При последующих наблюдениях в маршруте аналогичных пород или их ассоциаций делаются ссылки на номер т. н., где приведено их подробное описание и указываются только конкретные признаки отличий пород от ранее описанных.

Порядок описания проявлений полезных ископаемых:

1. Название полезного ископаемого, количество, цвет, размеры и форма зерен (агрегатов) полезных минералов, процессы их изменения;

2. Форма и размеры рудных тел (зон минерализации);

3. Пространственная ориентировка минерализованных зон или рудных тел, их геологическая приуроченность;

4. Характеристика сопутствующих минералов.

Для монокристаллов (оптический кварц, флюорит, исландский шпат), а также драгоценных и полудрагоценных камней дополнительно указываются данные о размерах, форме, интенсивности окраски, степени прозрачности, трещиноватости, наличии и характере включений, свилеватости (для монокристаллов).

При описании тектонических структур в первую очередь указывается ее характер – пликативный, дизъюнктивный, либо инъективный.

Порядок описания пликативных структур:

1. Название структуры;

2. Морфология складки (форма, размах крыльев, углы падения, степень ассиметричности, ундуляции шарнира складки и т.д.);

3. Характеристика синскладчатых дислокаций (кливаж, будинаж, рассланцевание);

4. Простирание системы складок;

5. Соотношения складчатых структур разного масштаба (микроскладчатость, плойчатость и т.д.).

Порядок описания дизъюнктивных структур:

1. Название структуры (сброс, взброс, надвиг, сдвиг и т. д.);

2. Морфология разрывного нарушения;

3. Элементы залегания сместителя;

4. Относительное положение блоков по разные стороны нарушения;

5. Брекчирование, рассланцевание, милонитизация, катаклаз и т.д. в зоне разрывного нарушения;

6. Трещиноватость, сопровождающая нарушение (ориентировка трещин, среднее расстояние между трещинами);

7. При возможности – амплитуду перемещения (результирующую, горизонтальную, вертикальную, стратиграфическую).

Порядок описания инъективных структур (протрузии, трубки взрыва, соляные диапиры и др.):

1. Название структуры (например, Слизневская протрузия);

2. Тип инъективной структуры (протрузия, трубка, купол и т.д.);

3. Параметры (площадь, мощность, протяженность);

4. Характер контактов (форма, элементы залегания, соотношения с вмещающими породами);

5. Связь с региональными дизъюнктивными и пликативными структурами.

В конце каждого маршрута указывается пройденное расстояние (в м), а также количество отобранных образцов и проб на различные виды анализа. В конце описания маршрута ставится подпись исполнителя и число.

После каждого маршрута (или группы однотипных маршрутов в пределах конкретного участка) обязательно помещаются выводы, в которых кратко характеризуются наблюдавшиеся в ходе маршрута геологические объекты, важнейшие обнажения, характер взаимоотношений различных пород, заключение об их установленной или предполагаемой возрастной последовательности и принадлежности к определённым подразделениям легенды, тектонические нарушения, признаки полезных ископаемых со ссылками на точки наблюдения.