Меню

Что такое мощность геологических слоев

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ (ТОЛЩИНЫ) СЛОЯ

Исходная геологическая ситуация.Мощность (толщина) слоя — одна из основных характеристик любого геологического тела. Тем или иным образом особенности изменения значения мощности тела всегда указываются на геологических документах: картах, геологических разрезах, литолого-стратиграфической колонке. Причем на графических документах отображаются измеренные в поле значения мощности. Таким образом, при работе с геологическими (пластовыми) картами, при определении мощности слоя и пространственного положения любого геологического тела решается своеобразная обратная задача — устанавливаются первоначальные параметры элементов геологической среды по тем или иным объектам в поле или с помощью визуальных наблюдений.

Опыт показывает, что в полевых условиях мощность слоев (для конкретных разрезов) лучше сразу оценивать с помощью рулетки, хотя часто используются молотки и прочие шанцевые принадлежности с разметкой, пикетажки и компас, но измерение рулеткой приносит более достоверные данные, сохраняющие свое значение на длительное время.

При рассмотрении вариантов определения значения мощности слоя по геологическим и пластовым картам считается, что изображенные геологические тела в пределах карты характеризуются постоянной мощностью и пространственным положением.

Следует учитывать, что на учебных картах, в частности бланковых, представлена идеализированная модель структурного плана условного участка местности. В этом случае в геологическом строении территории выделены геологические тела (слои), характеризующиеся постоянными параметрами (в пределах данной карты): одно и то же значение мощности слоя, то есть подошва и кровля слоя идеально параллельны, и выдержанные значения элементов залегания слоя. Условно можно рассматривать представленные на картах моноклинали или несколько моноклиналей как пакеты оконных стекол, но положенные в разных направлениях, под разным углом, и при этом толщина каждого стекла различна. В данном случае нам следует определить лишь мощность каждого слоя, слагающего моноклиналь.

В последующем при комплексном изучении перспективных или разрабатываемых нефтегазовых структур (площадей) помимо многочисленных структурных и палеоструктурных карт отстраиваются и карты равных мощностей (толщин). Если при построении данных карт используются величины истинной мощности, то линии истинных равных мощностей называются изопахитами (карта изопахит). Чаще при подобных построениях используются значения лишь вертикальной мощности того или иного слоя, в этом случае линии равных мощностей определяются как изохоры (карты изохор).

Используемые данные и материалы.Для выполнения задания подходят все бланковые карты (прит. № 2-4, 8-10), где представлен выход слоя (или слоев) на поверхность. Для графических построений будут необходимы: линейка, простой карандаш, транспортир и штангенциркуль, ластик.

Алгоритм.Рассмотрение сценария решения задачи зависит главным образом от пространственного поло­жения слоя, изображенного на карте, и отчасти ширины выхода слоя на поверхности (рис. 1-4).

1-й вариант. При горизонтальном залегании слоя его вертикальная мощность совпадает с истинным ее значением и определяется как разность значений горизонталей, отмечающих гипсометрическое положение по­дошвы и кровли слоя. Если кровля слоя залегает на уровне отметки 85 м, кровля — соответственно на уровне 117 м, то мощность слоя составляет 32 м.

2-й вариант. При вертикальном залегании слоя или любого геологического тела необходимо с помощью измерительного инструментария точно определить ширину выхода этого тела и с учетом масштаба карты установить его мощность. Если ширина выделенного тела составляет 2 см, а масштаб карты 1: 5000, то это означает, что мощность этого тела 100 м.

3-й вариант. При наклонном залегании слоя изначально устанавливают значение вертикальной мощности слоя, а затем и значение истинной мощности, выполняя следующие построения.

1.Необходимо отобразить, желательно в пределах наиболее удобного для подобных построений «пластового треугольника», линию простирания (по кровле или по подошве), которая бы пересекла весь выход слоя (см. рис. 1). Определив значение этой линии простирания в кровле и в подошве слоя, устанавливаем разницу высотных положений этих поверхностей слоя — это значение и есть вертикальная мощность слоя. Допустим, что линия простирания выбрана по кровле слоя и ее гипсометрическое значение составляет 80 м, при проведении этой линии через весь выход слоя в подошве слоя ее значение уже составляет 60 м. Таким образом, вертикальная мощность этого слоя 20 м.

Читайте также:  Линии электропередач мощность формула

2.Для того чтобы найти истинную мощность слоя, которая, как следует из определения, всегда меньше вертикальной, предстоит вы­полнить дополнительные построения.

2.1.Если возможно, по той же поверхности слоя отрисовываем дополнительную линию простирания (см. рис. 2, а) исключительно для удобства построения. Если вы уверены в правильности последующего направления построения перпендикулярной линии, то дополнитель­ную линию простирания можно и не рисовать.

2.2.Определив азимут падения слоя, можно отобразить его графически, отстроив проекцию линии падения (с помощью транспортира или графических построений, см. раздел 2.2 первой части пособия), которая рисуется обычно от линии простирания с большим значением (см. рис. 2, а). Первые два действия можно и не выполнять, а дальнейшие графические построения привязывать к условной линии северного меридиана.

2.3.Зная или установив угол падения, получаем возможность отобразить графически значение вертикального угла (угла падения) на горизонтальной плоскости с помощью линии падения (линия ге). При этом значение угла падения откладывается от проекции линии падения, от точки ее пересечения с исходной линией простирания (см. рис. 2, а).

2.4.Полученная величина вертикальной мощности слоя (80 м — 60 м = 20 м) в данном графическом построении мо­жет быть отображена в виде отрезка на исходной линии простирания. Для этого значение вертикальной мощности слоя преобразуем в соответствии с масштабом карты, а полученное значение отмечаем как отрезок на линии простирания. 20 м в масштабе 1:5000 соответствуют интервалу в 4 мм (см. рис. 2, б).

2.5.Поскольку полученный отрезок отображает вертикальную мощность слоя в масштабе карты, то по второму его краю отображаем еще одну линию падения, параллельную первой. Расстояние между этими двумя линиями также составляет величину мощности слоя, выраженную в горизонтальном масштабе карты. Таким образом, получено отображение всего наклонно залегающего слоя — с кровлей и подошвой (см. рис. 2, в).

2.6.С помощью штангенциркуля или точной линейки измеряется перпендикулярное расстояние между кровлей и подошвой — истинное значение мощности слоя (см. определение). Полученное значение в миллиметрах или сантиметрах переводится в метры, учитывая масштаб карты (см. рис. 2, г). Вкачестве первой проверки правильности выполненных действий может быть произведено сравнение величин вертикальной и истинной толщины измеряемого слоя — значение истинной мощности должно быть меньше.

Известно несколько вариантов соотношения угла падения слоя и наклона элементов земной поверхности, при которых ширина выхода слоя сильно варьирует, в частности, характеризуется очень большой или очень узкой шириной выхода с учетом исходной мощности слоя. Вэтих случаях традиционные варианты графических построений не дают сразу желаемого результата. Чаще всего подобные трудности определяются тем, что не подбирается линия простирания, которая бы одновременно пересекла и кровлю, и подошву выбранного слоя.

При разрешении многих проблем подобного рода большое значение имеет использование свойств линий простирания. Следует помнить, что линий простирания может быть бесконечное количество и что они всегда параллельны, и выбраны по одной поверхности слоя, их сечение (заложение) часто определяется в соответствии с сечением горизонталей, но может быть и иным, более дробным и т.п.

Вариант 1. При значительной ширине выхода слоя ни одна линия простирания при пересечении выхода слоя не достигает его нижележащей (вышележащей) поверхности (см. рис. 3, а). Вданном случае необходимо определить заложение линий простирания, другими словами, надо установить значение расстояния (в миллиметрах) между исходной и дополнительной линиями простирания (см. рис. 3, б). Зная эту величину, необходимо достроить дополнительные, условные (воздушные) линии простирания (см. рис. 3, в). Вэтом случае предполагаем и с помощью дополнительных линий простирания отстраиваем ранее существовавшее положение рассматриваемого слоя, те его участки, которые существовали до размыва. Следует достраивать линии простирания до тех пор, пока какая-либо из них не пересечет противоположную (ниже- или вышележащую) поверхность слоя (см. рис. 3, г). Определив значение линий простирания, рассчитываем разницу между значением линии кровли, которая достигла подошвы (150 м), и гипсометрическим значением подошвы в этой же точке (70 м). Разница значений (вертикальная мощность слоя) (см. рис. 3, г) составила 80 м. Если линии прости­рания не совпадают с горизонталями нижней (верхней) поверхности слоя, необходимо детализировать сечение линий простирания, что уже было продемонстрировано в предыдущем примере, когда выход слоя оказывался очень узким. При этом часто ошибки в построении и в расчетах обусловлены неверным определением направления падения (восстания) поверхности слоя.

Читайте также:  Лошадиная сила это мощность одной лошади

Вариант 2. При небольшой ширине выхода слоя и чаще всего небольшой его мощности (рис. 4) также возникает ситуация, когда одна линия простирания пересекает и кровлю, и подошву слоя, но определить достоверно гипсометрическое положение одной из поверхностей не получается. При первом подходе к разрешению этой проблемы можно пропорционально отрисовать дополнительные, с большей детальностью значения гипсометрических отметок, линии горизонталей с сечением до 10, 5 и даже 1 м. Более традиционен второй подход, когда отображаются дополнительные линии простирания с более детальным сечением, по сравнению с ранее построенными линиями простирания. В последнем случае необходимо между основными линиями простирания, выбранными в соответствии с сечением горизонталей, построить дополнительные с меньшим и кратным значением. Допустим, ранее в данной карте при определении мощности моноклинально залегающих слоев использовалось сечение линий простирания, кратное 100 м. Но для ширины выхода какого-то слоя подобное сечение не подходит или неудобно для вычислений. В этом случае отображаются пунктиром или штрихпунктиром дополнительные линии простирания с сечением 50, 25 или 10 м.

Заметим, что простирание исходной линии простирания для выбранного слоя с очень небольшой шириной выхода определено по поверхностям других слоев, залегающих с данным пластом параллельно, в частности по горизонтали с отметкой 900 м (рис. 4). Допустим, что исходная линия простирания, построенная по подошве слоя, имеет значение 600 м, слой погружается в южном направлении и дополнительная линия простирания 500 м не позволяет рассчитать вертикальную мощность слоя. Отображаем между линиями простирания 600 и 500 м дополнительные линии простирания со значением 225, 250 и 275 м, одна из которых наверняка пересечет подошву слоя в точке, где возможно определить гипсометрическое положение подошвы. А поскольку линия простирания построена по подошве слоя, то разница значений линии простирания подошвы и гипсометрического значения кровли в точке их пересечения и есть вертикальная мощность слоя. В случае необходимости сечение линий простирания может быть выбрано с еще более детальным сечением (шагом) — в 10 или 5 м,- что позволяет детализировать построения и уточнить значение искомой величины мощности слоя. Если линия простирания (по подошве слоя) со значением 660 м пересекла подошву в гипсометрической отметке 500 м, это значит, что вертикальная мощность слоя составляет 60 м.

Источник

Мощность пласта (залежи, толщи)

Расстояние по нормали между поверхностями пласта (толщи), а также между лежачим и висячим боками жил, линз и других геологических тел. Различают следующие виды Мощности пласта:

  • истинную (нормальную) — расстояние по нормали mн между кровлей (висячим боком) и почвой (лежачим боком) пласта (залежи);
  • горизонтальную — расстояние по горизонтали mГ между кровлей и почвой пласта;
  • вертикальную — расстояние по вертикали mв между кровлей и почвой пласта;
  • видимую (кажущуюся) — расстояние от кровли до почвы пласта по произвольному данному направлению mк среднюю тн, mг, mв — частное от деления объема пласта (залежи) на площадь соответствующей (нормальной, горизонтальной, вертикальной) проекции контура пласта.

Для месторождений полезных ископаемых со сложным строением пласта (залежи) выделяют Мощность пласта:

  • полную (общую), измеряемую от кровли (висячего бока) до почвы (лежачего бока) пласта (залежи) со всеми породными прослойками mп;
  • полную полезную, равную сумме мощностей всех пачек (слоев) полезного ископаемого;
  • вынимаемую (рабочую или эксплуатационную), равную сумме мощностей пачек (слоев) полезного ископаемого и прослойков породы, фактически вынимаемых при разработке, или расстоянию от обнаженной кровле до обнаженной почвы вынутого пласта (даже если почвой и кровлей является полезное ископаемое) mр;
  • вынимаемую полезную, равную сумме мощностей фактически вынимаемых пачек (слоев) полезного ископаемого:
Читайте также:  Сечение провода по мощности автомат трехфазный

По мощности различают следующие группы пластов и залежей: весьма тонкие— для угля менее 0,5 м, для руд менее 0,7 м; тонкие — для угля 0,5—1,3 м, для руд 0,7— 2,0 м; средней мощности — для угля 1,3— 3,5 м, для руд 2—5 м; мощные — для угля более 3,5 м, для руд 5—20 м; весьма мощные — для руд более 20 м.

Источник



Определение истинной мощности слоя при наклонном залегании

Как правило, в поле может быть измерена видимая ширина выхода наклонного слоя по склону, ширина выхода слоя в горизонтальном срезе, проекция видимой ширины выхода слоя по склону на горизонтальную поверхность и, иногда, вертикальная мощность.

Рис. 1.36. Изменение ширины выхода наклонно залегающего слоя в вертикальном разрезе (А) и в плане (Б) в зависимости от истинной мощности (I), угла наклона (II) и формы рельефа (III).

1. Для определения истинной мощности необходимо определять видимую мощность, угол падения слоя и угол наклона склона. И тогда истинная мощность слоя может быть определена по формулам приведённым на рис. 1.37.

2. Если истинная мощность слоя определяется в сечении, ориентированном косо по отношению к линии простирания, то вычисления производится по формуле П.М. Леонтовского:

M = m (sin α cos β sin γ ± cos α sin β),

где: M – истинная мощность; m – видимая мощность; α – угол падения пласта; β – угол наклона рельефа; γ – угол между азимутами линий простирания и измерения. Знак ± употребляется в зависимости от соотношения направления наклонов поверхностей рельефа (или обнажения) и слоя: при наклоне их в одну сторону принимается знак минус, при наклоне в разные стороны – знак плюс.

Приведённая выше формула верна при условии, что угол падения пласта больше уклона склона. При погружении в одном направлении пласта и склона, но при большем значении уклона склона, чем угол падения пласта, нужно использовать формулу В.С. Милеева: M = m (cos α sin β – sin α cos β sin γ).

3. На геологических картах с горизонталями можно определить истинную мощность пласта после определения угла наклона и вертикальной мощности и равна вертикалоной мощности, умноженной на значение косинуса угла падения: Mи = mв (cos α).

Рис. 1.37. Различные случаи определения истинной мощности наклонно залегающих слоёв в сечениях, перпендикулярных к простиранию слоя.

а – при горизонтальной поверхности рельефа; б – по керну буровой скважины; в, г, д – при наклонной поверхности рельефа и разном падении слоя.

На карте проводят проекцию линии простирания кровли пласта, для чего соединяют прямой две точки пересечения проекции выхода кровли с одной и той же горизонталью карты. Проекцию линии простирания кровли продолжают до пересечения ею проекции выхода подошвы пласта. Путём интерполяции определяют отметку пересечения продолженной проекции выхода кровли с проекцией выхода подошвы пласта. Разность между этими отметками и будет равна вертикальной мощности изображенного на карте пласта.

4. На геологических разрезах, построенных вкрест простирания пород, мощность наклонного слоя измеряется по перпендикуляру между подошвой и кровлей слоя с учётом масштаба разреза. Если геологический разрез построен под косым углом к простиранию пород, то для пересчёта видимых мощностей в истинные можно использовать таблицу, либо геометрические методы.

Источник