Геологические наблюдения

Геологические наблюдения

Небывалый размах развития народного хозяйства нашей Родины требует сотен миллионов тонн угля, нефти, руд, строительных материалов, удобрений и многих других видов минерального сырья. Все эти добываемые из недр Земли природные минеральные образования, которые могут быть использованы в народном хозяйстве, называются полезными ископаемыми. Наука, изучающая недра Земли, ее происхождение, строение и развитие, а также заключенные в ней полезные ископаемые, именуется геологией. Геология – слово греческое и в переводе на русский язык означает: наука о Земле.

В помощь желающему включиться в изучение недр издано довольно много разных книг и брошюр. Мы ставим своей задачей дать элементарные сведения о производстве простейших полевых геологических наблюдений, которые могут быть выполнены туристом.

Геологические наблюдения в походе носят характер маршрутной геологической съемки, когда описание обнажений, регистрация источников, отбор образцов пород и проб воды осуществляются только по ходу маршрута. Если позволит время, турист может делать небольшие экскурсы и в сторону от основного пути, туда, где могут быть интересные объекты: месторождения полезных ископаемых, выходы источников подземных вод, обнажения и т. д.

Слагающие земную оболочку горные породы по своему составу делятся на простые (состоящие из одного минерала, например, каменная соль) и сложные (из нескольких минералов, например, известняк, песчаник). По происхождению различают изверженные, осадочные и метаморфические породы.

*Минерал – естественное химическое соединение, образующее приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам тело, обычно твердое кристаллическое, реже – некристаллическое (аморфное) и жидкое (например, самородная ртуть).

Изверженные породы состоят в основном из кристаллов разных минералов и представляют собой результат остывания расплавленной массы Земли (магмы) на глубине или на поверхности после излияния из вулканов в виде лавы. Если застывание происходило на глубине, то породы называются глубинными, или интрузивными, если же оно происходило на поверхности, – излившимися, или эффузивными. Глубинные породы (гранит, сиенит и др.) состоят из кристаллического вещества, т. е. минералы, входящие в их состав, образуют отдельные кристаллические зерна или хорошо ограненные кристаллы, тогда как излившиеся породы или целиком, или отчасти состоят из мелкокристаллического и стекловидного (аморфного) вещества (базальт, андезит). Часто наблюдается и промежуточное строение породы – порфировое, когда в стекловидную или мелкокристаллическую массу вкраплены крупные, хорошо образованные кристаллы.

Осадочные породы бывают химического, физического и органического происхождения. Они образуются в результате: химического и механического выпадения осадка из воды (каменная соль, гипс, известняк, доломит, некоторые типы глин и др.); деятельности ветра, текучих вод и ледников и переотложения продуктов выветривания различных горных пород (пески, суглинки, супеси, лёсс и др.); жизнедеятельности организмов в воде и на земле (ракушечник, уголь, торф и др.).

В осадочных породах часто вкраплены окаменелые остатки тех организмов – животных (фауна) и растений (флора), – которые жили во времена отложения этих пород. Следует особенно аккуратно собирать и выбирать такие окаменелости (раковины, кости, зубы, отпечатки частей растений и. животных), так как по ним можно установить возраст тех пород, в которых окаменелости найдены.

Метаморфические (измененные) породы образовались из осадочных или изверженных пород, претерпевших более или менее глубокие изменения под воздействием процессов метаморфизма – огромного давления, высокой температуры и других факторов. Эти процессы видоизменяют первоначальную породу: в ней образуются новые минералы, из аморфной она становится кристаллической. К метаморфическим породам принадлежат различные кристаллические сланцы, роговики, мрамор и др.

В процессе формирования горных пород образуются полезные ископаемые. Среди них выделяют следующие главнейшие группы:

1) металлические (руды), из которых извлекаются различные металлы;

2) неметаллические (тоже часто называемые рудами), используемые либо как готовый минеральный агрегат (гипс, песок и т. д.), либо как сырье, из которого выделяют определенные минералы и химические соединения, используемые в промышленности;

3) каустобиолиты, к которым относятся в основном горючие ископаемые (горючие сланцы, угли, нефть, горючие газы);

4) подземные воды.

Скопления полезных ископаемых образуют месторождения.

Один из первых вопросов, который встает перед каждым желающим проводить геологические исследования, это вопрос о том, какие инструменты и приспособления ему нужны.

Снаряжение начинающего исследователя-геолога несложно. Оно должно включать в себя следующие предметы:

1. Геологический молоток (весом 600 г) на длинной деревянной ручке (40-50 см) для отбивания образцов горных пород.

2. Зубило (12-15 см длиной) для выбивания из породы окаменелостей, образцов руд и отдельных минералов.

3. Складной метр и тесмяную рулетку (10-20 м) или бечевку, разделенную узлами на метры, для измерения мощности слоев, замеров уровня воды, глубин колодцев и скважин.

4. Горный компас для определения стран света, направления течения рек, простирания и падения слоев породы. Если нет горного компаса, то можно взять простой и к нему эклиметр для измерения падения пластов.

5. Флакон с 10-процентной соляной кислотой, закрытый притертой стеклянной пробкой, для определения горных пород на вскипаемость. Флакон надо хранить в деревянном или пластмассовом футляре.

6. Записную книжку с простым мягким карандашом, в которой зарисовываются и описываются обнажения и различные наблюдения.

7. Этикетки или блокнот для записи местонахождения взятого образца.

8. Перочинный нож.

9. Оберточную или газетную бумагу для упаковки образцов.

10. Моток тонкой бечевки для завязывания завернутых в бумагу образцов.

11. Вату и коробочки для мелких и хрупких окаменелостей и образцов минералов.

12. Матерчатые мешочки для сыпучих пород.

13. Географическую карту данного района (крупного масштаба) для ориентировки и нанесения на ней пунктов обнажения горных пород. Кроме того, желательно переснять с карты на кальку основные контуры рельефа: гребни, овраги, обрывы, гидрографическую сеть, дороги, населенные пункты. Для лучшей сохранности карты в походе данные полевых наблюдений наносятся на эту кальку.

14. Геологическую карту, так как по ней можно заранее ориентироваться в тех породах, которые встретятся в пути.

Наблюдения над горными породами удобнее всего проводить в тех местах, где они обнажены от растительности и наносов рыхлых отложений, покрывающих коренные породы. Такие обнажения должны стать предметом внимания исследователя.

Каждое обнажение после тщательного его осмотра необходимо описать, придерживаясь такой последовательности:

1. Возможно точнее отметить обнажения на карте кружком с номером. Все осмотренные во время похода обнажения нужно обозначать непрерывно возрастающими номерами (1, 2, 3 и т. д.).

2. В записной книжке схематически зарисовать обнажение, установив по возможности наклон слоев (пластов) и относительную их мощность (толщину). Каждый пласт или породу нужно отметить условными обозначениями, например: известняки – кирпичиками, глины – параллельными линиями, пески – точками, граниты – крестиками и т. д.

Каждый заметный в обнажении слой следует обозначать на рисунке буквой.

3. Кратко описать обнажение, обозначив его тем же номером, что и на карте. Описание нужно начинать с точного указания местонахождения. Слои (пласты) отмечать теми же буквами, что и на рисунке. При описании слоев необходимо точно замерить мощность каждого из них и записать в книжку. Тут же необходимо дать краткую характеристику каждого слоя, указать залегание пластов – горизонтальное или наклонное. При наклонном положении каждый пласт имеет известное простирание и падение в ту или другую сторону под некоторым углом. Простиранием пласта называется – направление, перпендикулярное его падению.

Измерение горным компасом простирания и падения пластов. АБ – линия простирания; ВГ – линия падения

Элементы залегания пласта – направление линии простирания, направление и угол падения – определяются следующим образом. Нужно выбрать ровную площадку на плоскости одного из пластов в обнажении и приложить к ней горный компас так, чтобы длинная сторона его дощечки заняла горизонтальное положение. Прочертив карандашом линию вдоль края дощечки, получим линию простирания АБ. Положим, что один конец магнитной стрелки показывает СВ 50°, а другой – ЮЗ 230°. Линия простирания имеет, следовательно, азимут СВ 50° или ЮЗ 230°;

для единообразия рекомендуется записывать только северные румбы. Теперь повернем дощечку компаса на 90°, т. е. приставим ее узкой стороной к линии простирания, но так, чтобы северный конец дощечки, обозначенный С, был направлен в ту сторону, в которую наклонен пласт. Запишем показания северного конца стрелки. Пусть оно будет СЗ 320°; пласт, простираясь с юго-запада на северо-восток, падает на северо-запад.

Теперь повернем дощечку компаса на бок и приставим ее вертикально длинной стороной к линии падения ВГ; отвес, вращающийся вокруг оси стрелки, покажет угол наклона, т. е. падение пласта, например, 20°. Результаты измерения запишем так:

Прост. СВ 50°, пад. СЗ 20°.

Азимут падения не пишем, так как он отличается на 90° от азимута простирания.

Если при осмотре обнажения будут обнаружены окаменелости и отпечатки животных и растений, их необходимо тщательно собрать и аккуратно завернуть в бумагу, а хрупкие части положить сначала в вату.

Каждый раз надо особо отмечать нахождение полезных ископаемых: нерудных (уголь, торф, горючие сланцы, фосфориты и др.) и рудных (железные руды, медные руды, свинцовые руды, бокситы и др.).

Приводим примерное описание обнажения:

Обнажение № 12.

Тосненский район Ленинградской области. Левый берег р. Тосно у впадения в нее р. Саблинки.

Высота обнажения 12,9 м. Обнажаются сверху вниз следующие слои:

а) почвенный слой, пронизанный корневой системой. Мощность 0,8 м;

б) слабосцементированный мелкозернистый песчаник желтого цвета. Мощность 2,1 м;

в) твердый трещиноватый довольно плотный зеленовато-серый известняк с бурыми прослойками. Мощность 1,2 м. Взят образец № 18;

г) темно-коричневый слоистый горючий сланец с отпечатками ископаемых организмов. Мощность 0,3 м. Взят образец № 19;

д) слоистый крупнозернистый желтовато-красноватый песчаник. Мощность 5,3 м;

е) синяя кембрийская глина с включениями рудных образований. До уреза воды.

Залегание всех слоев горизонтальное.

Нужно твердо помнить, что все записи как на этикетке, так и в дневнике должны быть сделаны непосредственно на месте обнажения. Записывать позднее, по памяти, не следует.

Изучение обнажений сопровождается отбором образцов, которые можно разбить на три группы:

1) минералы и горные породы, характеризующие геологический разрез;

2) окаменелости и отпечатки растительных и животных остатков;

3) полезные ископаемые.

Образцы пород и окаменелостей желательно отбирать из каждого слоя.

Образцы пород и полезных ископаемых должны быть размером 9 Х 12 см или 6 X 9 см при толщине 2-3 см.

Разрез обнажения

Последовательные этапы (А-3) завертывания образца в бумагу:

а – образец; б – этикетка, завернутая в угол бумаги; в – сгибы (по С. В. Обручеву).

Каждый образец надо снабжать этикеткой. На ней следует писать номер обнажения, буквенное обозначение слоя, из которого взят образец, местонахождение обнажения, год, месяц, число и фамилию собиравшего. Если образец взят из осыпи, то и это необходимо отметить.

ОБРАЗЕЦ № 18

15/VI1I 1962 г. Обнажение № 12

Слой в Тосненский район, Ленинградская обл. Левый берег р. Тосно у впадения р. Саблинки

К. А. Петров

Этикетку нужно сложить пополам и завернуть в угол бумаги, в которую упакован взятый образец.

Завернутые в бумагу и перевязанные накрест бечевкой образцы следует аккуратно сложить в рюкзак.

Если тот или иной слой породы сам по себе представляет интерес в практическом отношении или в нем содержатся полезные ископаемые, то описанию этой породы следует уделить особое внимание.

Остановимся на наблюдениях за подземными водами.

Различного рода трещины и разрывы земной коры, поры рыхлых и слабосцементированных горных пород обычно являются путями просачивания атмосферных и наземных вод внутрь земли. Воды, циркулирующие внутри земной коры, носят название подземных и представляют собой один из наиболее распространенных видов полезных ископаемых: питьевые, технические, лечебные (минеральные) воды, рассолы-сырье для получения поваренной соли, магния, калия, бора, брома, йода и т. д. Кроме того, подземные воды, растворяя те или другие минеральные вещества, содержащиеся в горных породах, служат показателями некоторых полезных ископаемых – нефти, газов, калийных солей, редких металлов (урана) и др.

Наблюдения над подземными водами следует проводить в местах их естественных выходов на поверхность земли, называемых источниками, или родниками, а также в колодцах и скважинах.

Для этого туристам надо иметь следующее снаряжение:

1. Хлопушку для замеров уровня воды в колодцах и скважинах, сделанную из муфты или обрезка газовой трубы длиной 3-5 см и диаметром до 5 см, заделанную с одного конца пробкой с крючком или кольцом.

2. Термометр-пращ в оправе или термометр для ванны в деревянной оправе (продается в аптеках) для замеров температуры воздуха и воды.

Желательно иметь родниковый термометр в оправе или инерционный термометр (см. стр. 169).

3. Мерную кружку емкостью 0,5 л для замеров расходов воды источника (родника). Мерная кружка может быть заменена обычной алюминиевой или эмалированной, объем которой точно измерен.

4. Часы с секундной стрелкой (лучше секундомер) для отсчета времени при замерах расходов воды.

Хлопушка

5. Стеклянные бутылки для проб воды емкостью 0,5 л с корковыми или резиновыми пробками.

Полевые наблюдения над подземными водами заключаются в простейшем обследовании и описании источников (родников), колодцев и скважин, которые производятся следующим образом:

1. Отмечается на карте условными значками (Q – для источников, D – для колодцев, О – для скважин) местоположение объекта исследования. Рядом со значком ставится номер, под которым источник или скважина описывается в дневнике.

2. В дневнике указываются: местоположение осмотренного водопункта – географическое и по отношению к рельефу (в долине реки, в овраге, на склоне, на водоразделе);

из какого пласта (водоносного горизонта) поступает вода на поверхность, в колодец или скважину; тип воды, питающей водопункт, – грунтовая или артезианская (напорная);

температура воды и воздуха в момент обследования; цвет, запах, вкус и прозрачность воды; выход из нее свободных газов – горючих, вспыхивающих при поднесении горящей лучины, углекислых, гасящих горящую лучину, азотных, которые сами не загораются и не гасят лучину.

3. Определяется расход источников воды:

секундомером или секундной стрелкой часов засекают время заполнения мерной кружки;

отмечают характер выхода воды – изливается ли вода в виде одной или нескольких струй, приуроченных к трещинам, плоскостям, напластованиям, карстовым каналам и т. п.;

записывают и отбирают образец отложения из воды различных солей и минеральных новообразований – известкового туфа, кремнистых натеков и т. д.; желательно отметить использование источника местным населением.

4. В колодцах и скважинах рулеткой или мерным шнуром с хлопушкой измеряется глубина до водной поверхности и глубина до дна. Для этого хлопушка, привязанная к рулетке или мерному шнуру, опускается в колодец или скважину. При соприкосновении с поверхностью воды она издает глухой звук (хлопок).

Описывается крепление колодца и использование его местным населением.

5. Для химического анализа воды из источников и колодцев по возможности отбираются пробы в количестве 0,5 л; перед заполнением чистая бутылка ополаскивается водой из исследуемого водопункта, после этого заполняется пробой и крепко закупоривается корковой или резиновой пробкой; к горлышку бутылки привязывается сложенная в несколько слоев этикетка, где указываются номер пробы и водопункта по карте, наименование водопункта (родник, колодец, скважина и др.), дата взятия пробы, температура воды и воздуха в момент обследования.

Вечером надо проверить, все ли образцы горных пород, полезных ископаемых, окаменелостей и пробы воды имеют этикетки. Если возможна пересылка, то все образцы предварительно надо плотно уложить в небольшой ящик, свободные места заполнить стружкой или бумагой, ящик заколотить гвоздями и перевязать веревкой.

Образцы наиболее интересных горных пород, полезных ископаемых и пробы воды следует направлять в ближайшее геологическое управление и в местные краеведческие музеи, сопроводив их списком, в котором должны быть указаны фамилия, имя, отчество и адрес лиц, собравших образцы.

Литература

Крейтер В. М. Поиски и разведка полезных ископаемых. М.-Л., Госгеолиздат, 1940.

Ланге О. К. Подземные воды на службе социалистического хозяйства. М., изд-во МОИП, 1950.

Обручев В. А. Основы геологии. М., изд-во АН СССР, 1956.

Овчинников А. М. Общая гидрогеология. М., Госгеолтехиздат, 1954.

"Справочник путешественника и; краеведа", т. II. М., Географгпз, 1950, гл. 17-19.

Ферсман А. Е. Занимательная геохимия. Химия Земли. Л., Детгиз, 1954.

Ферсман А. Е. Занимательная минералогия. М.-Л., Детгиз, 1953.

Щербаков Д. И., Бублейников Ф. Д. Земная кора и геологические процессы. М., Учпедгиз, 1951.

Яковлев А. А. Минералогия для всех. М.-Л., изд-во АН СССР, 1947.