МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет Кафедра «Инженерная геодезия» ГЕОМОРФОЛОГИЯ И ГЕОЛОГИЯ Задания и методические указания к лабораторным занятиям для студентов специальности 1-56 02 01 «Геодезия» Минск БНТУ 2012 УДК 551 (075.8) ББК 26 823я73 г36 С о с т а в и т е л ь В. И. Михайлов Р е ц е н з е н т ы : А. А. Кологривко, А. П. Романкевич В методических указаниях рассматриваются вопросы выполнения лабо- раторных занятий по дисциплине «Геоморфология и геология». Для каждой из девяти работ приводятся варианты заданий, используемые текстовые и картографические материалы, порядок их выполнения и оформления. Белорусский национальный технический университет, 2012 3 ЗАДАНИЯ И КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ Задание 1. Изучение содержания геологической карты и геохронологической таблицы Цель: освоение студентами содержания геологической карты и гео- хронологической таблицы. Исходные материалы: геохронологическая таблица и геологическая карта (континента, страны), раздел 3.2 «Краткие сведения об эрах и пе- риодах геологической истории Земли» из конспекта лекций курса. Порядок выполнения работы: вся работа по изучению геологической карты и геохронологической таблицы состоит из 3-х этапов. I. Ознакомление с содержанием геохронологической таблицы. Сначала следует ознакомиться с содержанием геохронологической таблицы и краткими сведениями об эрах и периодах геологической исто- рии Земли. Законспектировать основные особенности геологических со- бытий и их продолжительность во времени. II. Общее знакомство с картой. Начинать работу надо с общего знакомства с картой. Необходимо определить местоположение региона, изображенного на карте, масштаб карты, изучить легенду карты и ознакомиться с ее содержанием. III. Изучение и анализ геологической карты. Анализ карты следует начинать с изучения самых древних отложе- ний. Затем надо перейти к исследованию более молодых осадков, анали- зируя и описывая развитие слоев горных пород в хронологической по- следовательности, отраженной на геологической карте. При этом следует указать в какой части района (региона или страны) залегают более древние отложения, а где более молодые и какую пло- щадь они занимают по отношению друг к другу и площади региона. Указать также другие особенности. Какие были условия отложения осадков в данный период (морские или континентальные). Если была суша, то какой она имела рельеф (горный или равнинный), сильно или слабо расчлененный и какие процессы на ней совершались (тектониче- ские поднятия или опускания, денудация или аккумуляция, деятельность рек или склоновых процессов). 4 Далее необходимо определить условия залегания пластов. Признака- ми горизонтального залегания пластов на обзорных геологических кар- тах являются. 1. Пласты, лежащие горизонтально, широко распространены на по- верхности, образуя на карте крупные пятна неправильных очертаний. 2. Наиболее молодые отложения слагают междуречные пространства (водоразделы), а более древние выходят полосами, тянущимися вдоль долин рек. 3. Реки, вследствие углубления долин от истоков к устью, последова- тельно врезаются в слои более и более древние. 4. Косвенные признаки горизонтального залегания слоев: равнинный рельеф и древовидный характер речной сети. Признаки наклонного залегания пластов на обзорных геологических картах. 1. В условиях нерасчлененного рельефа или слабо расчлененного ре- льефа и при значительной мощности пластов на геологической карте будет наблюдаться серия полос с параллельными границами последова- тельно сменяющих друг друга пород. При этом движении в сторону па- дения пласты более древние будут сменяться все более и более моло- дыми. 2. Реки, текущие в сторону наклона пластов, берут свое начало в бо- лее древних пластах и последовательно спускаются на пласты все более молодые. Признаки складчатого залегания слоев на обзорных геологических картах. 1. Своеобразный характер рисунка: выходы пород различного возрас- та располагаются полосами, соответствующими направлению осей складок. 2. Нет согласованности между выходами пластов различного возраста в направлении речных долин: реки переходят с одного пласта на другой, не «считаясь» с их возрастной последовательностью. 3. Косвенные признаки складчатого залегания слоев на обзорных геологических картах служит горный рельеф и коленчатое строение речных долин. Разрывные нарушения на обзорных геологических картах обнаружи- ваются: 5 1) смещением выхода одновозрастных пород вдоль определенных (часто прямых) линий; 2) удвоением (или вообще повторением) выхода серий пластов, или выпадением пластов, нормально существующих в данном районе; 3) соприкосновением по определенным линиям разновозрастных толщ, выведенных на один гипсометрический уровень; 4) при анализе карт с разрывными нарушениями необходимо учи- тывать рельеф земной поверхности. По результатам изучения геохронологической таблицы и геологиче- ской карты (индивидуально) составляется на листах формата А4, рефе- рат. Он должен быть литературно изложен, хорошо оформлен, недопу- стимы помарки и сокращения слов. На выполнение задания отводится 4 часа. 6 Геохронологическая таблица Эры Периоды Эпохи Продолжительность Ф ан ер о зо й Кайнозойская KZ Антропоген (четвертичный) Q (1,7 млн.) Современная Голоцен (Q4) Поздняя Верхний плейстоцен (Q3) Средний Плейстоцен (Q2) Ранняя Нижний плейстоцен (Q1) Неоген N (25) Средняя 66 млн. лет Ранняя Палеоген Р (41) Поздняя Средняя Ранняя Мезозойская MZ Меловой К (70) Поздняя 170 млн.лет Ранняя Юрский J (55-58) Поздняя Средняя Ранняя Триасовый Т (40-45) Поздняя Средняя Ранняя Палеозойская PZ Пермский Р (45) Поздняя 330 млн. лет Ранняя Каменноуголь- ный С (65-70) Поздняя Средняя Ранняя Девонский D (55-60) Поздняя Средняя Ранняя Силурийский S (35) Поздняя Средняя Ранняя Ордовикский О (60-70) Поздняя Средняя Ранняя Кембрийский Сm (70-80) Поздняя Средняя Ранняя Крипто- зой (Докем- брий) Протерозойская Pt 2,1 млрд. лет Архейская А 1,8 млрд. лет 7 Задание 2. Изучение минералов и горных пород в музее землеведения БГУ Это задание предполагает проведение в музее ее сотрудником 2-х часо- вой лекции с показом всех экспонатов и наиболее характерных образцов минералов и горных пород. По результатам этого занятия каждый студент готовит реферат с кратким отражением в нем следующих разделов. 1. История создания музея земледелия. 2. Музейные экспозиции. 3. История развития Земли. 4. Природа Беларуси. 5. Земля как планета. 6. Минералы – как земные, так и космические образования. 7. Применение минералов в деятельности человека. К текстовой части реферата будет полезным добавить фотографии наиболее интересных экспонатов и образцов минералов и горных пород, хранящихся в музее. При подготовке реферата рекомендуется использовать учебное посо- бие автора Романенко К.Н. «Таинственный мир камня. Путеводитель по музею землеведения, Мн., 2000. На это задание отводится 2 часа. Задание 3. Построение карты гидроизобат По данным двенадцати буровых скважин (прил. 1), расположенных в плане в углах квадратной сетки, на расстоянии 25 метров друг от друга (по четыре скважины в каждом ряду) построить карту гидроизобат. Масштаб изображения – 1:500, сечение изолиний – через один метр. Указание по построению карты гидроизобат. В заданном масштабе наносят на бумагу (миллиметровку) план рас- положения скважин, обозначая их кружочками диаметром 1,5 – 2,0 мм. Сбоку (сверху, снизу), не загружая рабочую площадь, от каждой сква- жины записывают ее номер. Справа от номера записывают в числителе – абсолютную отметку устья скважины, в знаменателе – абсолютную от- метку уровня грунтовых вод (УГВ). Абсолютную отметку УГВ в каждой скважине вычисляют как разность между абсолютной отметкой устья и глубиной залегания УГВ. Далее, используя значения абсолютных отме- 8 ток устьев скважин, градуируют (интерполируют) прямые линии, соеди- няющие скважины (только стороны квадратов) и находят на них цело- численные значения, кратные заданному сечению (в нашем случае – одному метру). Соединив точки с одинаковыми отметками плавными кривыми линиями, получают изображение рельефа дневной (земной) поверхностями горизонталями. Используя абсолютные отметки УГВ, аналогичным путем находят целочисленные значения абсолютных отме- ток УГВ. Соединив точки с одинаковыми отметками УГВ плавными кривыми линиями, получим изображение уровенной поверхности (под- земных вод) гидроизогипсами. Градуирование прямых можно произво- дить аналитическим, графическим и «механическим» способами. По- следний способ предполагает использование линейной палетки с одина- ковыми расстояниями (обычно 2 – 5 мм) между системой оцифрованных параллельных прямых, нанесенных на кальке. Последовательность гра- дуирования заключается в следующем: точки, отметки высот которых подлежат градуированию, соединяют прямой линией (сторона квадрата). Палетка накладывается на одну из точек таким образом, чтобы отметка на палетке совпала с отметкой точки. Эта точка фиксируется. Вращая палетку вокруг зафиксированной точки, добиваются совпадения отметки второй точки с отметкой по палетке. Для определения положения гидроизобат необходимо произвести вычитание топографических поверхностей. При решении задачи вычитания топографических поверхностей в пределах всей карты или отдельных ее участков могут возникнуть три случая: 1) изолинии отдельных поверхностей (в данном случае земной и уровенной подземных вод) при их взаимном наложении пересекаются, образуя изометрические четырехугольники; 2) линии обеих поверхностей при их наложении не пересекаются и направлены в одинаковую или противоположные стороны; 3) изолинии отдельных поверхностей при их наложении имеют сложную конфигурацию. В первом случае для того, чтобы получить изолинии результирующей поверхности – гидроизобаты (линии равных глубин), необходимо в точ- ках пересечения горизонталей и гидроизогипс найти разности высот (абсолютных отметок). Одинаковые значения разности двух противопо- ложных точек изометрического четырехугольника соединяют диагона- 9 лью – элементом изолинии искомой поверхности. Таким образом, изо- линии (гидроизобаты) результирующей поверхности пройдут последо- вательно по диагоналям изометрических четырехугольников. Во втором случае, когда изолинии не пересекаются, точки на карте (плане), в которых разности отметок выражаются целыми числами, можно найти путем последовательного построения профилей (верти- кальных разрезов) примерно перпендикулярно к изолиниям. Можно использовать трафарет, представляющий собой две параллельные ли- нии, нанесенные на кальку на произвольном расстоянии друг от друга. Одну из линий принимают за «старшую» (на нее наносят точки пересе- чения старших изолиний обеих поверхностей), а другую за «младшую» (на нее наносят точки пересечения младших изолиний обеих поверхно- стей). Наложив кальку на карту по возможности перпендикулярно к изолиниям, строят между линиями профили плоскостей, соединяя пря- мыми точками пересечения старших и младших линий трафарета с изо- линиями поверхностей. Точку пересечения профилей сносят по перпен- дикуляру на «младшую» линию трафарета и получают на карте точку, где разность отметок равна целому числу. При этом отметка этой точки равна целому числу. При этом отметка этой точки равна разности отме- ток младших или старших изолиний двух данных поверхностей, между которыми построенные профили пересекаются. Проделав ряд таких построений, определяют точки с целочисленным значением, по которым и получают изолинии результирующей поверх- ности. В случае сплошной конфигурации изолиний исходных поверхностей на карте двух топографических поверхностей находят разности высот, в узловых точках. Затем в «окнах» находят разности для вспомогательных точек, которые располагают по квадратной сетке. По полученным от- меткам производят градуирование и построение изолиний разностей результирующей поверхности. Образец карты гидроизобат приведен в прил. 2. На данное задание отводится 4 часа. К заданию 4 Геоморфология – это наука о рельефе земной поверхности, который она изучает в историческом и региональном плане как результат взаи- модействия эндогенных и экзогенных сил и как составную часть ланд- 10 шафтов земной поверхности. Иначе говоря: геоморфология – наука о формах земной поверхности. Неровности земной поверхности слагаются из повторяющихся и чередующихся между собой повышений и пониже- ний, создающих формы рельефа: каждая форма представляет геометри- ческую фигуру, ограниченную сверху и с боков поверхностями различ- ного внешнего вида и протяженности. Они называются элементами рельефа (рис. 1). К ним относятся вершины, склоны, плоские поверхно- сти, гребни, седловины, линии водоразделов и тальвегов. Рис. 1. Основные элементы рельефа о – вершины; х – седловины (перевал); – – – – – линии водоразделов; ––––– – линии тальвегов; – линии огибов и бровок; ----- – линии подошвы скатов; – – – – – ребра Формы рельефа подразделяются на положительные (выпуклые), от- рицательные (вогнутые), простые и сложные, замкнутые и открытые. У отрицательных форм склоны падают навстречу друг другу, у положи- тельных (гора, хребет) склоны падают в разные стороны. Сопряженные друг с другом положительная и отрицательная формы имеют общий склон и граница между ними проводится условно. Примером положительных форм рельефа могут служить курган, бу- гор, кочки, холм, увал, гряда и др. 11 К отрицательным формам рельефа можно отнести лощины, промои- ны, овраги, балки, долины. Замкнутыми называются формы, ограниченные склонами со всех сторон, а незамкнутыми те из них, которые не имеют склонов с одной или двух сторон (долина, овраг). В рельефе земной поверхности преобладают сложные формы. Они об- разуются при разрушении и расчленении ранее созданных простых форм в результате неравномерного накопления рыхлого материала, вследствие чего возникают наложенные (насаженные и выработанные) формы. В этих случаях малые формы, осложняющие более крупные образования являют- ся более молодыми (вторичными). Сочетание близко расположенных форм, имеющих единое проис- хождение, возраст, внешние очертания, создает тип рельефа (естествен- ный геоморфологический комплекс). Формы и типы рельефа могут изучаться с равных точек зрения: мор- фологической, морфометрической, генетической (рис. 2). Генетический Морфометрический Морфологический Рис. 2. Примеры различных типов рельефа: 1 – первично тектонический (поднятие и опускание земной коры); 2 – эрозиогенный; 3 – эоловый; 4 – высокий; 5 – средний; 6 – низкий; 7 – островершинный; 8 – плосковершинный; 9 – округловершинный При морфологическом изучении характеризуются лишь внешние чер- ты. Обращается внимание на очертание форм в плане (вытянутые, округлые), на форму поперечных и продольных профилей (выпуклая, вогнутая, ступенчатая). 12 При морфометрическом изучении рельефа изучается величина (раз- меры) как каждой формы в отдельности, так и относительно друг друга. Определяются абсолютные и относительные высоты, глубина и густота эрозионного расчленения, крутизна склонов и др. При генетическом изучении рельефа ставится задача выявить не только внешние его черты, но и происхождение (генезис), возраст, историю формирования. Происхождение фиксируется основными процессами, которыми он был создан: работой рек, ветра, ледника и т.д. Сочетание форм различного генезиса образует генетический тип рельефа. О генезисе рельефа судят по его внешнему виду, геологическому строению, размерам (рис. 3). О возрасте рельефа судить труднее, но некоторые данные можно получить по внешнему виду (относительный возраст), т.е. по резко- сти очертаний, наличию покровных рыхлых пород. Абсолютный возраст определяется с помощью взаимоотношения рельефа и гор- ных пород его слагающих, и с помощью особых (палеонтологиче- ского, радиоуглеродного...) методов. Наибольшее значение в науке и практике имеет комплексное изучение рельефа с помощью всех перечисленных направлений. При изучении геоморфологии необходимо изображение тех или иных форм в виде профилей, диаграмм, блок-диаграмм, фотографий и т.п. Графические изображения не только дополняют теоретический матери- ал, но содержат самостоятельную информацию, представляя доходчи- вый и эффективный способ передачи характерных черт земной поверх- ности, ее динамики, а также направление геоморфологических процес- сов, стадий развития. Поэтому рисунки во время учебных занятий, в книгах, учебниках необходимо тщательно изучать и воспроизводить на бумаге. 13 Известна только Известна морфо- Известны морфология, морфология логия и размеры размеры, геологичес- кое строение Рис. 3. Изменение представлений о генезисе форм рельефа по мере поступления данных об их размерах и геологическом строении: 1а – вулкан, паразитический конус, грязевой вулкан; 1б – паразитический конус; 1в – грязевой вулкан; 2а – куэста, дюна, снежный бархан; 2б – дюна или снежный бархан; 2в – дюна; 3а – гора-свидетель, каменный гриб, земляная пирамида; 3б – каменный гриб, земляная пирамида; 3в – каменный гриб Каждую форму рельефа можно изобразить на простом рисунке, в плане и на профиле (поперечном и продольном) (рис. 4). При этом сле- дует пользоваться условными знаками топографических, геологических, геоморфологических карт. На рисунках необходимо проставлять разме- ры (глубину, ширину), выделять штриховкой главные элементы, стойкие пласты и пр. Необходимо показывать стадии развития рельефа с помо- щью линий равного типа (сплошной, пунктирной) или цвета, связь рых- 14 лых отложений разного генезиса с рельефом, зависимость рельефа и рыхлых отложений от структуры земной коры и новейших тектониче- ских движений. рисунки в поперечном профиле рисунки в плане рисунки в продольном профиле Рис. 4. Примеры схематических зарисовок форм рельефа: I – отрицательная форма рельефа; II – положительная форма рельефа; АБ и А1Б1 – линии продольных профилей; СД и С1Д1 – линии поперечных профилей Задание 4. Составление орогидрографической характеристики по топографической карте 15 Орография занимается описанием внешнего облика форм земной по- верхности без анализа их происхождения; гидрография – описанием морей, озер, рек, ручьев, а также искусственных водоемов (водохрани- лищ, каналов). Цель работы – научить студентов «читать» рельеф по топографиче- ским картам разного масштаба для территорий с разнообразным рель- ефом. Студенты должны усвоить особенности отображения на топографи- ческих картах разных масштабов основных категорий рельефа (горного, равнинного) и разных генетических типов рельефа (эрозионного, ледни- кового, эолового, карстового). После этого они изучают одну из карт для подробного анализа рельефа и его описания. В процессе выполнения задания необходимо быстро научиться находить на карте положитель- ные и отрицательные формы рельефа, определять превышения их отно- сительно друг друга, устанавливать направление и величину уклона земной поверхности и водных потоков, размеры отдельных форм и их ориентировку на местности, а также составлять поперечные и продоль- ные профили через малые эрозионные формы (овраги, балки). Исходные материалы: Рельеф изучают по учебным топографическим картам масштаба 1:10 000; 1:25 000. При выполнении данного задания основное внимание следует сосре- доточить на горизонталях топографической основы, отображающих рельеф местности. Порядок выполнения работы. Получив карту для изучения рельефа следует: 1. Ознакомиться с масштабом карты, сечением горизонталей, шка- лой заложения и географическим положением изучаемой территории. 2. Установить самые общие особенности рельефа (горный или рав- нинный, эрозионный или ледниковый) и гидрографической сети (пред- ставлена постоянными или временными водотоками, к бассейну какой реки относится), произвести районирование территории, выделив участ- ки, отличные друг от друга по внешним особенностям форм рельефа и их размерам. 3. Подробно изучить отдельные формы рельефа и водоемы в преде- лах каждого района и по возможности дать объяснения их происхож- дения. 16 4. Построить в верхнем, среднем и нижнем течении поперечные профили наиболее типичных эрозионных форм рельефа (речных долин, оврагов и т.п.), а также их продольные профили. 5. Снять необходимые количественные характеристики и произвести необходимые измерения и морфометрические расчеты относительных и абсолютных высот; средней высоты территории, ширины, длины и уклонов рек, рассчитать густоту и глубину расчленения рельефа и т.д. Эти измерения надо производить не в случайных пунктах, а в наибо- лее характерных, стараясь найти средние и крайние значения измеряе- мой величины для данной территории. Определение средней абсолютной высоты территории (рис. 5) произ- водится по равенству ,.ср nT Т h (1) где T – сумма отметок точек; nT – количество точек. 100908070708090100T 8n ; .м85 8 680 .срh Относительные высоты, характеризующие глубину эрозионного рас- членения, находят как разность между абсолютными максимальными и минимальными отметками в пределах данной территории. .minHНН max (2) Необходимо определить наибольшую относительную высоту, макси- мальные превышения водораздела над урезом самой крупной реки. Рис. 5. Определение средней высоты местности 17 Полученный цифровой материал используют для составления карто- граммы (или картосхемы) глубины расчленения. Методика составления картограммы и последовательность работы следующая: 1) на кальку переносится гидрография и высотная основа топографи- ческой карты. 2) изучаемый участок делится на равные квадраты, площадь которых устанавливается произвольно. Однако чем меньше площадь квадратов, тем полнее отражаются в показателях особенности рельефа. Немало- важную роль в выборе квадратов играет масштаб карты и характер рельефа. 3) в пределах каждого квадрата производится определение показате- ля глубины расчленения (относительной высоты) по приведенному ра- венству. Значения их записываются в центре каждого квадрата (рис. 6). Рис. 6. Подготовка основы к расчетам показателя глубины расчленения Абсолютное значение показателя глубины расчленения определяется с той точностью, с которой позволяет принятое сечение горизонталей топографической карты и составляет величину, кратную высоте сечения горизонталей. 4) картограмма закрашивается цветным фоном или штриховкой в со- ответствии с составленной шкалой. При расчете густоты горизонтального расчленения учитываются осо- бенности (тип) рельефа. Для определения густоты эрозионного расчле- нения (речного, овражно-балочного и т.д.) пользуются формулой 18 , P в a (3) где в – длина эрозионной сети, измеренная курвиметром или циркулем; Р – площадь в пределах которой осуществляются измерения. Можно пользоваться и формулами: , l Р a (4) , k P a (5) где k – количество холмов (озер, западин) на площади Р. Результаты расчетов представляются в виде картограммы (картосхе- мы) густоты горизонтального расчленения. Густоту эрозионного рас- членения можно подразделить на сильную, среднюю, слабую. Методика и последовательность составления картограммы аналогична описанной при составлении картограммы глубины расчленения. Углы наклона земной поверхности определяются по шкале заложе- ний, помещенной на топографических картах. В случае отсутствия ее, угол падения склона определяют по формуле: , l h tq (6) где h – высота сечения рельефа горизонтали; l – расстояние (заложение) между ними. Для определения уклона водной поверхности рек пользуются формулой: , l h i (7) где h – разность отметок урезов воды в реке в двух точках; l – длина русла реки между этими точками. В результате выполнения задания 1 должно быть подготовлено опи- сание рельефа объемом в 2-2,5 страницы с соблюдением такой последо- вательности: – местоположение изучаемого района (номенклатура, координаты карты); – общий характер рельефа (горный или равнинный, эрозионный или ледниковый, однообразный или разнообразный; холмистый, увалистый), 19 характер форм рельефа: простые, сложные, замкнутые, открытые, густо- та расчленения; – средние, наибольшие и наименьшие абсолютные высоты (их значе- ния и расположение на местности); – относительные высоты (средние, наибольшие, наименьшие); – главная река (ее название, направление течения, глубина, ширина, скорость течения, форма русла в плане, уклоны и т.д.); – притоки главной реки (по тому же плану; – форма речных долин в профиле симметричная, асимметричная, V – образная, U – образная, ящикообразная, террасированная; при описании использовать вычерченные профили; – наличие (или отсутствие) в долинах пойм и террас (их ширина, вы- сота над урезом, характер поверхности, закономерности распростране- ния в речной долине); – форма долинных склонов (прямые, выпуклые, вогнутый, выпукло- вогнутые, ступенчатые), их крутизна, длина; – малые эрозионные формы (овраги, балки, ложбины, их длина (от... до ...), ширина (от... до...), форма поперечного и продольного профиля, законо- мерности распространения на территории района, густота эрозионного расчленения), иллюстрировать выкопировками с карт, профилями; – озера, болота, пруды (местоположение, размеры, глубина, ширина); – генезис и возраст рельефа, современные рельефообразующие про- цессы. Описание должно быть литературно изложено, хорошо оформлено; недопустимы помарки, сокращения слов. На выполнение задания отводится 4 часа. Задание 5. Построение карты базисной поверхности На рис. 7, А изображен участок топографической поверхности, кото- рая должна быть разложена на составляющие. Первым этапом работы (рис. 7, Б) является определение порядка долин всех временных и посто- янных водотоков. 1-й порядок имеют неразветвленные долины ручьев и временных водотоков. Соединяясь, они дают начало долине 2-го поряд- ка, а соединение двух долин 2-го порядка образует долину 3-го порядка и т.д. Таким образом, порядок рек не является постоянным, а увеличива- ется от верховьев к устьям по мере впадения новых и новых притоков. 20 Вдоль долин проставляются высоты урезов воды, полученные в местах пересечения тальвегов с горизонталями. Следующий этап работы состоит в проведении изолиний, соединяю- щих одинаковые отметки урезов воды, по долинам какого-нибудь опре- деленного порядка, например по долинам 3-го порядка (рис. 7, В). При этом высотные отметки вдоль долин других порядков не принимаются во внимание. Такие изолинии называются изобазисами (линиями равных базисов эрозии, а сама поверхность носит название базисной. Идея по- строения и само название «базисная поверхность» впервые встречаются в работах Ж. Дьюри (Dury G., 1952). Очевидно, можно построить базис- ные поверхности различных порядков, причем, чем выше порядок по- верхности, тем более крупные реки служат ее остовом. Рис. 7. Схема графического разложения топографической поверхности на базисную поверхность и остаточный рельеф: А – топографическая поверхность; Б – порядки долин (подписаны римскими цифрами); В – базисная поверхность III порядка; Г – остаточный рельеф Ясно, что базисная поверхность является разновидностью фоновой поверхности, хотя и несколько отличается от нее по своей сути. Базис- ная поверхность передает общее генеральное распределение уклонов продольных профилей речных долин, по которым она построена. Чем выше порядок базисной поверхности, тем более общие закономерности она отражает и тем меньше влияние случайных факторов. А Б В Г 21 Вычитая графически значения базисной поверхности N-го порядка из значений топографической поверхности, можно получить карту оста- точного рельефа N-го порядка (рис. 7, Г), т.е. рельефа, лежащего выше местного базиса денудации. Максимальные объемы остаточного релье- фа получаются в районах наибольшего глубинного вреза речных долин, а на плоских пространствах остаточный рельеф невелик. Таким образом, остаточный рельеф служит показателем врезания рек. В результате построения карты базисной поверхности и карты оста- точного рельефа, удается графически разложить топографическую по- верхность на две составляющие, первая из которых в значительной мере обусловлена общими тектоническими факторами, а вторая связана, главным образом, с воздействием экзогенных процессов. Порядок выполнения работы 1. Составить карту разнопорядковых долин. Для этого на топографи- ческой основе масштаба 1:10 000 или 1:25 000 провести карандашом все тальвеги, определить их порядки по правилу Хортона – Философова, выделить цветом тальвеги разных порядков. 2. В местах пересечения горизонталей с тальвегами 2, 3, 4-го поряд- ков подписать высотные отметки. 3. Построить карту базисной поверхности 2-го порядка, учитывая тальвеги 2, 3-го и более высоких порядков. Сечение изобазит должно быть равно сечению горизонталей на топографической основе. 4. Поместить кальку на построенную карту базисной поверхности и, вычитая значения изобазит из значений горизонталей в местах их пере- сечения, построить на кальке изображение остаточного рельефа. Сече- ние изогипс остаточного рельефа должно быть равно сечению горизон- талей на исходной карте. 5. Провести структурно-геоморфологическую интерпретацию по- строенных карт, учитывая признаки поднятий и опусканий на картах разнопорядковых долин, базисных поверхностей и остаточного рельефа. Вначале по комплексу признаков разграничить области неотектониче- ских поднятий и опусканий, а затем внутри этих областей наметить кон- туры наиболее интенсивных локальных структур. 6. Карту базисной поверхности составить и оформить на кальке формата А4. На это задание отводится 4 часа. 22 Задание 6. Изучение содержания геоморфологической карты (континента, страны) Цель работы: Изучить содержание и принципы составления геомор- фологической карты, рассмотреть схему геоморфологического райони- рования территории и соподчиненность таксономических единиц, уста- новить распространение основных генетических типов и форм рельефа. Исходные данные: Обзорная геоморфологическая карта, континета (страны), литературные материалы; схема стратиграфии антропогена. Для успешного выполнения задания необходимо повторить разделы о возрасте и генезисе рельефа, факторах и условиях рельефообразования; морфографии и морфометрии; развитии рельефа в антропогене; геомор- фологических картах. Знание этих основопологающих тем даст возмож- ность выявить особенности процессов морфогенеза и объяснить релье- фообразующую роль каждого из факторов, в связи с конкретными усло- виями в регионах республики. Ход выполнения работы. 1 этап. – Рассмотрите геоморфологическую карту (карта атласа). – Назовите ее масштаб, тип, какой она является по содержанию и назначению. – По содержанию карты определите основные принципы на основе которых она составлена. – Установите способы передачи на карте разнообразия возраста, ге- незиса, типов рельефа, морфографии, морфометрии, широтной и мери- диональной зональности. – Проанализируйте какие внемасштабные знаки используются на карте для обозначения форм рельефа, образованных покровными ледни- ками, текучими водами, ветром, криогенными и др. процессами. 2 этап. – Рассмотрите схему геоморфологического районирования. – Установите основные таксономические единицы, используемые при районировании и их соподчиненность. – Определите как отражаются в схеме районирования принципы, по- ложенные в основу построения геоморфологической карты (генезис и 23 возраст рельефа). На основании этого укажите, какие критерии положе- ны в основу выделения таксономических единиц. На основании изучения содержания геоморфологической карты каж- дый студент составляет реферат (2-3 стр.), который должен быть литера- турно изложен, логично, хорошо оформлено, не допустимы помарки, сокращения слов. На выполнение задания отводится 4 часа. Задание 7. Изучение древних ледниковых образований в музее валунов Порядок выполнения работы. 1. Изучить историю создания и развития Минского музея валунов. 2. Изучить границы распространения антропогеновых ледниковых покровов и основные цепи краевых ледниковых образований (прил. 3). 3. Изучить карту краевых образований территории Беларуси (прил.4). 4. Принять участие в учебной экскурсии в музей валунов, где выпол- нить соответствующие записи за экскурсоводом (преподавателем), сфо- тографировать или снять на камеру наиболее интересные экземпляры валунов. 5. На основании изученных материалов и изучения древних леднико- вых образований в музее валунов составить небольшой реферат (2-4 стр.) с приведением плана музея валунов, карты краевых образований территории Беларуси, рисунков и фотографии. На выполнение задания отводится 4 часа. Минский музей валунов При институте геологических наук НАН РБ существует необычный парк камней – своеобразный музей валунов под открытым небом. Ни одна столица Европы не имеет такого музея. Музей валунов был создан в 80-е годы двадцатого столетия. На площади около 5-6 га на месте бывшего болота разместилась уникальная коллекция камней, которую назвали «Экспериментальной базой ледниковых валунов». Здесь нашли свое место 2134 разных камней, которые размещены в нескольких тема- тических экспозициях. 24 Валуны, а это камни размером поперечника от 10 см до 10 м и боль- ше, встречаются повсюду на просторах Беларуси. Местами они образу- ют нагромождения в виде валунных разбросов, валунных полей, каме- нистых почв, иногда отдельные глыбы скрываются на окраинах леса, склонах рвов, вдоль дорог и рек. Валуны представлены самыми разнообразными породами магматиче- ского, метаморфизического и осадочного происхождения. Все они при- несены сюда огромными материковыми ледниками, которые за послед- ний миллион лет неоднократно покрывали северное полушарие Земли. Тем самым валуны помогают ученым решить вопросы о количестве оледенений, центрах зарождения ледниковых потоков, направлениях их движения, местах остановки и многое другое, связанное с ледниковой динамикой, ледниковым образованием осадков, палеогеографией. В последние годы, неизменные попутчики ледниковой геологии начали исчезать с лица Земли. Работа по избавлению от камней, которые лишают сеять и жать, портят с/х технику, идет так быстро, что им угро- жает полное исчезновение. Пройдет много лет и ледниковые валуны – свидетели величественных геологических, исторических и культурных явлений прошлого – станут величайшей редкостью, и сохранятся как памятники природы в музеях, либо заповедниках. К таким памятникам относится «Парк камней». Музей создали из пяти зон. Каждая из них представляет одну из осо- бенностей ледниковых валунов и позволяет собрать на данном участке ценные или характерные образцы таких камней. Многие из валунов яв- ляются эталонными. Первая зона «Карта» – выложена на огромной территории валунами и камнями поменьше площадью 4,5 га. На ней разместились более 500 крупных валунов, именно в тех местах, откуда они вывезены. Карта ори- ентирована по странам мира, на ней в виде насыпных холмов отражены основные элементы рельефа Беларуси – возвышенности и гряды. 25 26 В местах размещения Минска и областных центров посажены по 3 ели и выложены группы валунов. Карту обрамляет пешеходная тропинка и насаждения низко растущих кустов. Горизонтальный масштаб карты 1:2500, вертикальный – 1:100. Тропинки обозначают основные транспорт- ные артерии. Валуны на карте размещены строго по географическому принципу, т.е. в тех местах, где они были собраны. Это позволило выявить местные ва- лунные ассоциации и связи с формами последнего ледникового рельефа. Самые высокие холмы на карте до 3,5 м, расположенные в централь- ной части имитируют возвышенность с Нmax = 346 м (г. Дзержинская) и 342,7 м (г. Лысая). Если подъехать к парку со стороны микрорайна «Уручье» и спу- ститься вниз по лестнице, попадем прямо на Аллею валунов. Это цепь из наиболее крупных ледниковых глыб, выложенных вдоль дорожки. Каменный материал, который встречается на поверхности Республи- ки, связан с деятельностью трех последних оледенений. Валуны более древнего днепровского оледенения размещены на самом юге Беларуси, среднего (сожского) – в центральной полосе, последнего (поозерского) – только на севере. Для того, чтобы показать эту зональность, на карте цепочкой небольших валунов выложены границы, до которых доходили сожский и позерский ледники. Вторая зона «Питающие провинции» занимает северо-западный (СЗ) угловой участок парка и рассказывает про родину валунов. Те лед- никовые потоки, которые дошли с центра обледенения с Фенноскандии до территории Беларуси, прихватили с собой материал с большой пло- щади СЗ части Восточно-Европейской платформы. Поэтому на нашей земле очутились горные породы Швеции, Финляндии, дна Балтийского моря, Карелии, Ленинградской и Псковской областей, Эстонии, Латвии, Литвы. Самые прочные из камней – кристаллические породы. Они про- шли наибольший путь. На площадке в основном находится такое разно- образие валунов, которые встречаются у себя на родине только в одном месте, на небольшой площади. Такие горные породы называются направляющими, они помогают выяснить пути, по которым двигалась ледниковая масса. 27 Третья зона «Петрографическая коллекция» на юго-востоке участка показывает разнообразие состава валунов. Среди них встречаются пред- ставители 3-х групп горных пород – магматических, осадочных и мета- морфических. Экспозиция выполнена в виде круга на площади 0,2 га, которую окаймляют и разделяют на четыре сектора пешеходные тро- пинки, а внутри секторов размещаются разные по составу валуны. За- мкнутое пространство круга символизирует взаимосвязь и взаимозави- симость всех пород в природе. За границами круга выставлены валуны, текстура и структура пород которых отражают сложные геологические процессы. Хорошо перенесли транспортировку сильные экземпляры. Они вместе с самыми распространенными у себя на родине породами и составляют большинство валунов. Из магматических пород имеются гранит, габбро, базальт, порфир, порфирит; с осадочных – доломит, из- вестняк, песковик; с метаморфических – гнейс, кристаллический сланец. Четвертая зона «Форма валунов» показывает, что валуны имеют самую разнообразную форму. Они обусловлены исходными очертания- ми глыб в месте первоначального залегания, и их стираниям при пере- носе во льду, и деятельностью талых вод, и условиями последующего нахождения камня на поверхности. Поэтому по очертаниям валунов можно много рассказать про его историю. Встречаются валуны в виде куба, параллелепипеда, пирамиды, эллипсоида, шара и др. У многих причудливая конфигурация, чаще всего встречаются решетки, похожие на утюг. Их иногда называют ледогранниками. Пятая зона «Камень в жизни человека» посвящена роли валунов в материальной культуре и истории населения Беларуси. Здесь представ- лены не только древние и современные изделия из камня, но и глыбы с надписями, нерасшифрованными знаками. Часть таких валунов является памятниками истории и культуры. Задание 8. Составление структурно-геоморфологической схемы по аэроснимкам С помощью зеркального стереоскопа составить геоморфологическую схему площади перекрытия двух аэроснимков (стереопары). Масштаб изображения – 1:1. 28 Указания по составлению структурно-геоморфологической схемы по аэроснимкам. Выявление на аэроснимках сведений о внешних особен- ностях форм рельефа, их взаимном расположении, закономерной ориен- тировке и происхождении называется структурно-геоморфологическим дешифрированием аэроснимков. Структурно-геоморфологическое дешифрирование аэроснимков име- ет целью ознакомить студентов с особенностями изображения некото- рых геоморфологических объектов, с их структурно-неотектонической обусловленностью, с главными методами их изучения на основе исполь- зования материалов аэросъемки. При составлении структурно-геоморфологической схемы ставится задача: используя условные обозначения характерных линий и точек рельефа, с помощью зеркального стереоскопа опознать на стереопаре наблюдаемые формы рельефа и их структурные элементы. Работа начинается с определения площади перекрытия. Последняя определяется при наложении двух соседних снимков друг на друга и совмещении одинаковых (идентичных) изображений объектов и конту- ров. Для геоморфологического изучения эта площадь и будет исходной. Добиваясь с помощью стереоскопа объемного изображения и пере- мещая его по все площади перекрытия, дешифрируют прямые и косвен- ные признаки, отображающие собственно объекты и их связи. Для увеличения стереоэффекта и для того, чтобы площадь одновре- менно была стереоскопически видна, важно следующее: базис фотогра- фирования должен быть параллелен главному базису прибора, т.е. начальные направления должны составлять одну прямую линию и быть параллельны главному базису. Начальные направления на снимках могут быть получены следую- щими способами. Если перекрытие составляет более 50%, то начальные направления устанавливают просто как прямые, соединяющие главную точку данно- го снимка или рабочий центр с изображением на нем контурной точки, получившей изображение вблизи главной точки соседнего снимка, т.е. с рабочим центром соседнего снимка. Если перекрытие менее 50%, то оба снимка на некотором расстоянии друг от друга прикалывают иглами в рабочих центрах к планшету (сто 29 лу). К иглам прикладывают прозрачную линейку и поворачивают сним- ки вокруг их рабочих центров до тех пор, пока к краю линейки не по- дойдут идентичные контурные точки, имеющиеся на перекрытии обоих снимков. После этого снимки считаются взаимно ориентированными на одной плоскости. По краю линейки, приложенному к иголкам, на каждом снимке карандашом проводят начальные направления. Для получения прямого стереоскопического эффекта, позволяющего наблюдать стереомодель местности, соответствующую действительно- сти, аэроснимки помещаются стереоскопом таким образом, чтобы левый снимок стереопары располагался под левым, а правый – под правым глазом наблюдателя. При этом перекрывающиеся части аэроснимков будут обращены друг к другу, а начальные направления, проведенные через главные точки (рабочие центры), совместятся с прямой, парал- лельной линии главного базиса. Прямое стереоизображение будет полу- чено также при одновременном повороте стереопары на 180°. При структурно-геоморфологическом дешифрировании одновремен- но используется комплекс различных признаков, получающих свое вы- ражение на фотоизображении земной поверхности в различных комби- нациях друг с другом. Среди отдельных дешифрирующих признаков, используемых в фотогеоморфологии, по своим характерным особенно- стям принято выделять прямые признаки, отображающие непосред- ственно дешифрируемые объекты, и косвенные, использование которых основано на естественных природных взаимосвязях между геологиче- ским строением и ландшафтными особенностями земной поверхности, отображающимися на аэрофотоснимках. К прямым признакам относятся: линейные очертания и размеры, площадная конфигурация и объемные формы, характерные для тех или иных геологических объектов. К числу прямых признаков относится линейность геологических границ и разрывность нарушений, полосча- тость осадочных отложений, фототон изучаемых объектов. Последний используется в основном как показатель спектральной отражательной способности различного типа горных пород, обнажающихся на земной поверхности. 30 Для дешифрирования горных пород особенно существенны связь ве- щественного состава породы с формой ее залегания, что находит выра- жение в современном рельефе. По характерным точкам залегания и размерам геологических тел де- шифрируются некоторые отложения аллювиального, эолового, морско- го, водноледникового и другого генезиса (прирусловых валов, стариц, озов и пр.). По обнажениям на склонах и в стенках карьеров иногда воз- можно непосредственное определение мощности отложений. Тон фотоизображения обнажающихся отложений минерального со- става в сухом состоянии на черно-белых аэроснимках светлый до белого (пески, суглинки), органогенных – темный до черного (торф). При увлажнении однородной поверхности тон ее фотоизображения тем тем- нее, чем выше влажность. При наличии отложений разного состава светлым тоном отличаются водопроницаемые отложения, более темным – влагоемкие. Для некоторых типов отложений характерной является структура ри- сунка фотоизображения их поверхности, обусловленная или физически- ми свойствами этих отложений (рисунок темных округлых пятен запа- дин на лессовидных породах, темная полосчатость на делювиальных склонах) или изменениями их вещественного состава (светлая округлая пятнистость, свойственная донноморенным отложениям, пятнистость галечниковых отложений из-за наличия глинистых карманов). По расположению в плане элементов строения речных и морских террас можно судить об изменении состава слагающих их отложений. Иногда по характеру границ между отложениями можно судить об изменении их генезиса и вещественного состава: резкая смена тонов фотоизображения, обусловленная изменением влажности, для песчаных отложений по сравнению с суглинистыми. К косвенным ландшафтным признакам относятся: геоморфологиче- ские (рельеф и гидрографическая сеть), геоботанические (раститель- ность и почвы), антропогенные (элементы деятельности человека) и зоогенные. Основными индикаторами при структурно-геоморфологическом де- шифрировании является рельеф, гидрографическая сеть и ландшафт. В процессе структурно-геоморфологического анализа аэрофотоизоб- ражения выделяются два типа планового рисунка форм рельефа и эле- ментов ландшафта: прямолинейный и дугообразный. Прямолинейные 31 элементы и их совокупности отражают участки повышенной трещино- ватости, часто совпадающими с разрывными (дизънктивными) наруше- ниями. Обычно выделяются два преобладающих направления северо- западное и северо-восточное. В итоге на аэрофотоизображении получа- ется система продольных и поперечных линейных неотектонических структур. Зоны разломов включают от 2-х и более разрывных наруше- ний и представляют собой своеобразный каркас, осложненных локаль- ными трещинами и разрывами. Дугообразные формы отражают пликативные дислокации. Проявле- ние локальных поднятий и опусканий в строении земной поверхности выражается в концентрическом (эллипсообразном, дугообразном) ри- сунке форм и элементов рельефа, гидросети и ландшафта в целом. По набору таких закономерно построенных орогидрографических и ланд- шафтных признаков, не свойственных окружающей территории, уста- навливается местоположение локальных структур и их структурно- неотектонические особенности. Выражение в современном рельефе земной поверхности всех элемен- тов геоморфологического строения может быть самым различным: от значительных превышений, когда они видны под стереоскопом, до до- лей метра. В последнем случае они, как правило, находят четкое выражение че- рез гидрографическую сеть, почвенно-растительный покров, сельскохо- зяйственные угодья и некоторые другие объекты деятельности человека. Элементы речных долин, оврагов и балок, денудационные, абразион- ные и эрозионные уступы, формы эолового рельефа опознаются по сво- им характерным очертаниям. Формы микрорельефа, карстовые воронки, просадочные западины и блюдца и другие формы легко опознаются по аэроснимкам, так же как и различные техногенные образования. Расположение мелких рек, балок, оврагов, а также озер и болот при небольшой мощности покровных отложений отражает элементы строе- ния подстилающих коренных пород. О близком залегании коренных пород и соответственно о малой мощности покровных отложении свиде- тельствует решетчатое или параллельное расположение русел в плане и их изгибы, и ветвление под углами, близкими к прямым. Для дешифрирования вещественного состава верхнего горизонта по- кровных образований наибольший интерес представляют овраги, рыт- 32 вины, формирующиеся в самой толще отложений и отражающие их фи- зические свойства. Густая гидрографическая сеть и многочисленные водоемы свидетель- ствуют о водоупорных отложениях (глинах, суглинках), менее устойчи- вых к эрозии, а редкая – о водопроницаемых (песках, супесях). Исключе- нием являются лессы, которые, будучи хорошо водопроницаемыми, могут иметь сеть ложбин стока. Для речных террас признаком грубозернистых отложений служит наличие следов потоков и русел на их поверхности, указывающих на отложение материала быстротекущей водой. Древовидное ветвление эрозионной сети наблюдается в пределах равнинного рельефа. На участках, сложенных однородными суглини- стыми и глинистыми осадками, при наличии интенсивной эрозионной деятельности водотоков наблюдается перистое ветвление русел. О вещественном составе отложений, как и о фазах эрозии, можно су- дить по поперечному профилю оврагов и рытвин. На глинах развивают- ся длинные неглубокие овраги с равномерным уклоном, плавным округ- лым поперечным профилем и с глубоко врезанными вершинами. Остроугольный поперечный профиль при небольшой длине и значитель- ном уклоне тальвега свидетельствуют о песчаных или гравелистых осадках. В лессах и песчано-глинистых отложениях развиваются овраги с плоским днищем с малым уклоном и V – образным поперечным профилем. Озера и болота также в ряде случаев являются индикаторами геоло- гического строения. Прежде всего, они указывают на высокое положе- ние водоупорного горизонта. Так, например, пойменные болота распо- лагаются на участках развития глин и суглинков. Система расположения озер и болот иногда подчеркивает характер трещиноватости, разрывные нарушения, простирание коренных пород и т. д. На открытых участках озера, пруды, а также все места избыточного увлажнения легко опознаются по изменению тона или цвета фотоизоб- ражения. Озера всегда изображаются ровным черным цветом (в зоне блика они имеют белый цвет). Промоины, созданные водотоками, от- четливо видны на аэроснимках. В закрытых районах видимость мелких элементов гидрографической се- ти резко ухудшается, и необходимо стереоскопическое изучение аэросним- ков. При этом полезно использовать явление обратного стереоэффекта. Направление течения рек может быть установлено по ряду призна- ков. В большинстве случаев приток впадает в русло главной реки под 33 острым углом, направленным вниз по течению. Для рек, сильно меанд- рирующих, характерно стремление излучин передвигаться вниз по тече- нию, куда обычно и обращены их выпуклости. При наличии в русле пес- чаных наносов у берегов или островов признаком направления течения будут являться их пилообразные зазубрины вдоль линии уреза воды, направленные вдоль по течению. В эту же сторону направлены острые окончания мысов и прибрежных кос. Все песчаные образования в самом русле круто обрываются в сторону нижнего течения. Характерными особенностями верховых болот, используемыми при дешифрировании, являются: приуроченность к слабодренированным водоразделам или замкнутым понижениям рельефа; округлая форма в плане и общий светлый тон фотоизображения поверхности, иногда с зернистым рисунком, создаваемым кронами редких низкорослых дере- вьев. Топяные участки в пределах болот выделяются темным тоном. Болота низинного типа выделяются на аэроснимках прежде всего по положению в рельефе. Пойменные притеррасовые, присклоновые и дру- гие типы торфяников, связанные с выходами грунтовых вод или речным питанием, всегда будут относиться к низинному типу. К использованию тона фотоизображения вообще надо относиться осторожно и применять его путем сравнения с окружающими участка- ми. Пашни, как правило, приурочены к породам, хорошо дренируемым. Таковые в пределах моренных равнин области последнего оледенения наблюдаются на вершинах и в верхних частях склонов моренных хол- мов. На аэроснимках массивы пашен имеют вид крупных светлых пятен на темном фоне лесов и сырых лугов. На зандровых равнинах пашни приурочены, в основном, к массивам супесей среди песков на участках близкого залегания морены. Фруктовые сады обычно расположены на водопроницаемых отложениях в условиях хорошего дренажа. О характере отложений можно судить и по дорожной сети. Так рас- плывчатые колеи грунтовых дорог и неравномерная их ширина харак- терны для песков. Разъезженные колеи свойственны суглинистым и глинистым отложениям на участках с избыточным увлажнением. На водораздельных участках для них характерны четкие границы и посто- янная ширина Болота и заболоченные участки обходятся фунтовыми дорогами, при- знаком чего могут служить также сеть дренажных канав, торфоразра- 34 ботки, карьеры, ямы, опознаваемые на аэроснимках по характерному рисунку. О составе отложений можно судить и по наличию карьеров, их ха- рактерным особенностям и связи с близлежащими дорожными и про- мышленными сооружениями. Чем большее количество признаков привлекается при дешифрирова- нии, тем выше достоверность сведений, получаемых с аэроснимков. Однако необходимо иметь в виду, что для одних и тех же природных объектов как прямые, так и косвенные признаки дешифрирования могут быть различными. На основании результатов дешифрирования аэроснимков составить структурно-геоморфологическую схему на кальке. Привести условные обозначения и оформить схему в карандаше соответствующим образом (пример представлен в прил. 5). На задание отводится 4 часа. Задание 9. Составление геолого-геоморфологического профиля по геологической карте Профиль, проведенный через какую-нибудь местность и показываю- щий не только внешний облик форм рельефа, но и слагающие их поро- ды, называется геолого-геоморфологическим. При составлении геолого-геоморфологического профиля за основу принимается гипсометрический профиль. При составлении такой осно- вы вертикальный масштаб обычно выбирают более крупным, чем гори- зонтальный. Благодаря этому, рельеф на профиле получается вырази- тельнее, поскольку все вертикальные расстояния оказываются преуве- личенными по сравнению с горизонтальными, а склоны на профиле по- лучаются в связи с этим более крутыми, чем в натуре. Такое искажение истинной картины рельефа полезно, разумеется, лишь до определенных пределов, зависящих от заданного горизонтального масштаба профиля и степени вертикального расчленения рельефа. Цель работы: освоить методику составления и оформления геолого- геоморфологических профилей по крупномасштабным геологическим картам. В процессе выполнения задания студенты должны освоить содержа- ние геологической карты, построить по намеченной линии гипсометри- 35 ческий профиль и показать по данным скважин и карты геологическое строение территории по линии профиля. Исходные материалы: крупномасштабная геологическая карта (прил.10), описания скважин (прил.6-8). Порядок выполнения работы. Вся работа по составлению геолого- геоморфологического профиля состоит из трех этапов. 1. Общее знакомство с картой. Начинать работу надо с общего знакомства с картой. Необходимо определить местоположение района, изображенного на карте, масштаб карты и сечение горизонталей, изучить рельеф территории и ознако- миться с геологическим содержанием карты. 2. Составление гипсометрического профиля. После общего знакомства с картой следует приступить к составлению гипсометрического профиля. Профиль должен быть вычерчен каранда- шом на миллиметровой бумаге. Работу над гипсометрическим профилем надо начинать с выбора масштабов. Горизонтальный масштаб обычно берется такой же, как и на карте. После горизонтального выбирают масштаб вертикальный. Но перед тем, как выбирать вертикальный масштаб, надо распланировать лист миллиметровки, отведя на нем место для профиля (в середине листа), для заголовка (вверху) и для легенды (внизу). Выбор вертикального масштаба определяется, конечно, тем пространством, которое отведено для самого профиля. При выборе вертикального масштаба, кроме задан- ного размера листа миллиметровки по вертикали, учитывают и амплиту- ду колебаний относительных высот по линии профиля. Если на профиль в дальнейшем будет наноситься геологическое строение по данным бу- ровых скважин, как это предусмотрено заданием, то учитывается разни- ца между наивысшей абсолютной высотой по линии профиля и абсо- лютной отметкой забоя самой глубокой скважины. Выбирая вертикаль- ный масштаб, следует думать о том, чтобы на профиле нашли отражение и самые маломощные пласты горных пород, которые будут наноситься в дальнейшем. Для этого вертикальный масштаб должен быть достаточно крупным. Однако преувеличение вертикального масштаба над горизон- тальным допустимо, как уже говорилось, лишь до определенных преде- лов, которые познаются на опыте. Выбранный масштаб должен быть 36 удобным в работе. Наиболее удобны для работы на миллиметровой бу- маге масштабы, кратные десяти (1:250, 1:500, 1:1000, 1:2000 и т.д.). После выбора вертикального масштаба в месте, отведенном для про- филя, проводят две перпендикулярные линии – ось ординат и ось абс- цисс. На оси ординат делают сантиметровые отметки, слева от которых подписывают абсолютные высоты в принятом вертикальном масштабе, начиная с отметки, лежащей несколько ниже забоя самой глубокой скважины, и заканчивая отметкой, лежащей несколько выше самой вы- сокой точки на линии профиля. На оси абсцисс, которую называют основанием профиля откладыва- ют расстояния между горизонталями. Лучше всего, отмечать их не- сколько отступая от шкалы высот, чтобы профиль к ней непосредствен- но не примыкал. Расстояния между горизонталями измеряются на карте циркулем- измерителем или линейкой, полоской миллиметровой бумаги, а затем откладываются на основании профиля в принятом горизонтальном мас- штабе. Местоположение каждой горизонтали отмечается черточкой около которой проставляется соответствующая данной горизонтали аб- солютная отметка. Если горизонтальный масштаб решено взять таким же, как на карте, то работа упрощается. Тогда миллиметровку прикладывают длинной стороной к линии профиля и переносят на ее край все горизонтали, рас- стояние между которыми в таком случае менять не следует. Кроме горизонталей на основание профиля переносят обрывы с ука- занием абсолютной отметки их бровки и подошвы, а также береговые линии морей, озер, прудов и рек с указанием абсолютной отметки уреза воды и глубины до дна водоема, если эти сведения имеются на карте. Одновременно переносят границы всех стратиграфических подразделе- ний геологической карты и местоположения, имеющихся на профиле скважин, с указанием абсолютной отметки их устья и забоя. Эти сведе- ния понадобятся в дальнейшем при нанесении на профиль геологиче- ского строения. Все эти обозначения и подписи при построении профиля носят вспомогательный характер, поэтому их следует наносить простым мягким карандашом, чтобы в дальнейшем легко стереть. Закончив подготовительную работу, следует приступить к построе- нию самого гипсометрического профиля. Для этого из каждой метки на 37 основании профиля, соответствующей той или иной горизонтали, мыс- ленно восстанавливают перпендикуляр до высоты, соответствующей абсолютной высоте горизонтали, и на этом уровне ставят на миллимет- ровке точку. Полученные таким образом точки соединяются затем плав- ной кривой линией с помощью лекала. Эту работу следует проводить не механически, а с учетом истинного облика рельефа. Во избежание ошибок надо, прежде всего четко пред- ставлять себе местоположение отрицательных и положительных форм рельефа на линии профиля, чтобы не перепутать их. В местах пересечения линией профиля рек, озер, прудов и морей надо показать уровень воды в этих водоемах в виде прямой горизонтальной линии, лежащей на отметке уреза водоемов. Приближенно показывается также профиль дна водоемов с учетом данных о глубине. Обрывы рису- ются с помощью вертикальных линий, соединяющих бровку с их по- дошвой. Результат работы проверяется преподавателем. 3. Нанесение на профиль геологической и геоморфологической нагрузки. После того, как гипсометрический профиль проверен, на него следует нанести скважины и границы пластов, выходящих на дневную поверх- ность. Устья скважин должны быть показаны жирными точками, над кото- рыми подписывают порядковые номера скважин. Скважины следует наносить по возможности точнее, используя данные об абсолютной от- метке их устья. Границы пластов отмечаются черточками, между кото- рыми выше линии профиля пишут индексы, соответствующие тем или иным слоям. После этого на профиль наносят данные о внутреннем строении зем- ной коры. Из точек, соответствующих устьям скважин, проводят отвес- ные прямые линии до отметки их забоя, где ставят небольшие горизон- тальные черточки, фиксирующие концы скважин. Затем на каждую из этих линий переносят границы слоев. Данные об абсолютных отметках кровли и подошвы каждого слоя берут при этом из пятой графы описа- ния скважин (прил.6, 7, 8). Против каждого слоя подписывают соответ- ствующий ему индекс. После того, как эта работа будет закончена для всех скважин, следует провести границы слоев между скважинами, показывая в необходимых 38 случаях наклон пластов, их выклинивания и выходы на поверхность земли. Начинать эту работу следует с проведения кровли самого древнего слоя, последовательно переходя затем к проведению границы все более и более молодых стратиграфических подразделений. При выполнении этой операции следует руководствоваться возрастом отложений: объ- единяя в единый слой одновозрастные породы (имеющие одинаковые индексы), вскрытие в разных скважинах или выходящие на дневную поверхность. Надо иметь в виду, что одновозрастные породы могут за- легать на разных гипсометрических уровнях, а иногда и прерываться (выклиниваться) в результате последующего размыва. Когда какой-либо слой, вскрытый одной из скважин, в смежной скважине отсутствует, это может быть связано или с выклиниванием слоя или с тем, что скважина не достигла его из-за незначительной глу- бины. Показывая выклинивание слоев, надо учитывать их возраст, рисуя клин таким образом, чтобы молодые породы не заходили под более древние, а, наоборот, прислонялись к ним. Перед тем, как показать вы- клинивание какого-либо слоя, надо нарисовать кровлю ниже лежащего пласта, а затем уже свести на нет выклинивающийся слой, что обычно делается на полпути между скважинами. Если выклинивание связано с выходом пласта на поверхность, то кровлю и подошву пласта в скважине следует соединить с соответству- ющими границами на линии профиля. Если смежная скважина не достигла слоя из-за незначительной глу- бины или из-за понижения его кровли, что может быть связано с размы- вом или изгибом пласта в результате тектонического опускания, то надо найти этот слой в следующей скважине и протянуть границы туда. Кровлю такого слоя показывают при этом несколько ниже забоя тех скважин, которые его не достигли. Надо помнить, что концы (забои) скважин соединять с границами слоев не следует. Они должны свободно заканчиваться в тех или иных слоях, а границы пластов должны прохо- дить выше или ниже забоев скважин. Подошву самого нижнего слоя на профиле не показывают, если о ее положении нет каких-либо косвенных данных. Таковы общие правила проведения границ слоев на профилях. В за- висимости от конкретных условий геологического строения территории, 39 все разнообразие которых предусмотреть невозможно, границы между слоями могут иметь те или иные частные особенности. Прежде всего, надо иметь в виду, что морские отложения залегают на равнинах, как правило, горизонтально или почти горизонтально. Поэто- му при составлении профилей равнинных территорий не следует изги- бать пласты в виде складок. При оформлении для этих территорий пла- сты заштриховываются горизонтально. Однако кровля и подошва пла- стов могут быть неровными и иметь существенный наклон. Такими их и следует рисовать на профиле, если об этом свидетельствуют данные бурения. Неровности кровли чаще всего бывают связаны с размывом, последо- вавшим за отложением осадков. Неровности подошвы обычно легко объясняются особенностями рельефа, который существовал здесь в кон- тинентальный период, предшествующий морской трансгрессии. Континентальные осадки водного генезиса (болотные, озерные, реч- ные) следует показывать в виде линз, обращенных выпуклостью вниз, поскольку водоемы располагаются всегда в отрицательных формах ре- льефа. Исключение могут представлять отложения флювиогляциального генезиса, которые нередко откладывались в толще льда, не считаясь с рельефом подстилающих лед коренных пород. В процессе стаивания льда такие флювиогляциальные отложения «проектируются» (оседают) на земную поверхность и могут образовать на ней положительные фор- мы рельефа. Поэтому слои флювиогляциональных осадков могут быть показаны на профиле как линзы, обращенные выпуклой стороной не только вниз, но и вверх. Древние речные отложения следует рисовать на террасах речных до- лин, причем на более высоких террасовых ступенях следует показывать более древние речные осадки. Аллювий каждой террасы надо изображать слоем одинаковой мощ- ности на всем протяжении террасы. У тылового шва террасы должно быть показано прислоение речных отложений к породам коренных склонов долины или к более древнему аллювию вышележащей террасы. Надо иметь в виду, что в этом месте аллювий, нередко бывает перекрыт делювием, снесенным с вышележащего коренного склона долины. В разрезе аллювий имеет, как правило, двучленное строение, которое надо отразить на профиле. Внизу обычно залегают пески или галечники, отложенные в свое время в русле реки (русловая фация аллювия), выше 40 по разрезу они постепенно замещаются более тонкими осадками (мелко- зернистыми песками, супесями и суглинками), отложенными в паводки на поверхности пойменной террасы (пойменная фация аллювия). Ме- стами среди руслового аллювия встречаются линзы глин, богатых орга- ническими остатками. Они образовались в отчлененных от коренного русла протоках (старицах) и относятся к старичной фации аллювия. Ширина линз старичного аллювия должна показываться в соответствии с шириной тех старичных водоемов, в которых этот аллювий отложился. На самых молодых террасах старицы бывают выражены в рельефе в виде более или менее четкого изогнутого в плане понижения. На поймах они обычно представляют собой старичные озера, в которых продолжа- ется накопление старичных отложений. Различные фации аллювия выделяют после того, как проведены гра- ницы между аллювием данной террасы и породами иного возраста и происхождения. Деллювиальные отложения показывают залегающими плащеобразно, увеличивая их мощность в понижениях рельефа и у подошв склонов. В местах выхода на дневную поверхность пластов стойких коренных пород следует изображать структурные ступени или моноклинальные гребни, относительная высота которых может колебаться от нескольких метров до десятков или сотен метров. Пластам податливых пород, наоборот, соответствуют понижения в рельефе дневной поверхности (ниши, вмятины на склонах, долины, вытянутые по простиранию не- устойчивых пород). Особенно сложно проводить границы слоев в тех районах, где горные породы интенсивно дислоцированы, образуют складки и сбросы. Как правило, такие случаи имеют место преимущественно в горных обла- стях. После того, как на профиле проведены границы разновозрастных слоев, некоторые из них следует подразделить еще на прослои второго порядка, отличающиеся друг от друга по литологии. Это связано с тем, что единый по времени своего образования слой может состоять из раз- нообразных пород, неоднократно сменяющих друг друга в горизонталь- но или вертикальном направлениях, что отражает фациальные различия в условиях накопления осадков. При сопоставлении скважин в таком случае следует руководствовать- ся не возрастом пород, а их литологией. Иными словами, в пределах 41 одного и того же стратиграфического горизонта известняки следует со- единять с известняками, глины с глинами, пески с песками и т.д. Если какой-либо слой, например, глина, в одной скважине есть, а в другой отсутствует, то следует показывать выклинивание или фациальное за- мещение его другими одновозрастными с данным слоем (глиной) поро- дами. После того, как проведены границы слоев, и профиль проверен пре- подавателем, каждый слой раскраивается в соответствии с легендой геологической карты. Раскраску самого нижнего слоя следует оборвать несколько ниже за- боев самых глубоких скважин, вскрывших его. Тем самым показывает- ся, что положение подошвы этого слоя неизвестно. Перед раскраской лишние индексы стираются. На каждом слое оставляют по одному ин- дексу, который помещают в незакрашенный кружок. Скважины и их номера сохраняют, а если в процессе раскраски они окажутся затерты- ми, то их следует восстановить. Литологический состав горных пород наносится на профиль после раскраски с помощью штриховых обозначений. Примерный перечень их дан в прил. 6-8. После раскраски профиль следует проанализировать, а затем под ру- ководством преподавателя нанести на него специальную геоморфологи- ческую нагрузку, раскрывающую генезис современного рельефа и исто- рию его формирования. Следует показать линиями разного типа конту- ры рельефа древних континентальных периодов, устанавливаемых по фактам выпадения из разреза тех или иных стратиграфических единиц, а также по угловым несогласиям в залегании горных пород. Если терри- тория подверглась оледенению, то следует показать контуры рельефа доледникового, межледникового и послеледникового. Генезис отдельных форм рельефа раскрывается с помощью соответ- ствующих подписей, которые делаются над ними выше линии профиля. Вычерченный профиль надо окончательно оформить. Для этого под ним помещают легенду, указывают принятые при составлении профиля масштабы, подписывают фамилию составителя. Легенда профиля должна состоять из трех частей: стратиграфиче- ской, литологической и геоморфологической. Стратиграфическая часть легенды переносится на профиль с геоло- гической карты. Если скважины, по данным которых составлен про- 42 филь, вскрывают горизонты, не выходящие на дневную поверхность и отсутствующие по этой причине на карте и в ее легенде, то легенду про- филя следует дополнить этими горизонтами. При этом следует помнить, что все стратиграфические подразделения должны располагаться в ле- генде в порядке их возраста: древние внизу, а молодые вверху. При рас- положении условных знаков в два-три столбца каждый правый столбец должен включать более древние стратиграфические единицы. Слева от условного знака проставляется индекс, а справа раскрывается его со- держание. Литологическая часть легенды должна состоять из штриховых услов- ных обозначений и пояснений к ним. Располагать условные знаки в этой части легенды следует в зависимости от степени литологического соста- ва горных пород. Геоморфологическая часть легенды должна раскрывать этапы разви- тия рельефа с помощью линий разного типа (сплошных, пунктирных, точечных) или цвета. Справа от этих условных обозначений указывают возраст рельефа, которому они отвечают. Естественно, что условные знаки следует расположить в легенде в порядке возраста рельефа, напо- добие того, как это делалось в стратиграфической части легенды. При- мерный образец профиля дан в прил. 9. Профили, составленные по таким правилам, применяются не только при геологических и геоморфологических исследованиях. Они могут служить хорошей основой при построении ландшафтных профилей фи- зико-географами, при построении почвенных профилей почвоведами, а также их можно использовать при производстве различных инженерно- геологических изысканий. На выполнение задания отводится 3 занятия (6 часов). 43 Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Кружалин, В. И. Учебное пособие по общей геоморфологии. Прак- тические занятия / В. И. Кружалин, С. В. Лютцау. – Москва : Изд-во Московского университета, 1887. – 50 с. 2. Колпашников, Г. А. Инженерная геология / Г. А. Колпашников. – Минск : Технолит, 2005. – 134 с. 3. Якушко, О. Ф. Задания и методические указания к лабораторным заня- тиям по курсу «Общая геоморфология» / О. Ф. Якушко, Ю. Н. Емельянов, Л. В. Марьина. – Минск : Изд-во БГУ, 1989. – 39 с. 4. Якушко, О. Ф. Геоморфология Беларуси / О. Ф. Якушко, Л. В. Марь- ина, Ю. Н. Емельянов. – Минск : Издательский дом БГУ, 2000. – 170 с. 5. Берлянт, А. М. Картографический метод исследования природных явле- ний / А. М. Берлянт. – М. : Изд-во Московского университета, 1971. – 121 с. 6. Философов, В. П. Основы морфологического метода поисков тек- тонических структур / В. П. Философов. – Саратов : Изд-во Саратовско- го университета, 1975. – 230 с. 7. Чурако, С. М. Геоморфология и геология : учебно-методический комплекс / С. М. Чураков. – Новополоцк : Изд-во ПГУ, 2009. – 163 с. 8. Живаго, Н. В., Геоморфология с основами геологии / Н. В. Живаго В. В. Пиотровский. – М. : Изд-во «Недра», 1971. – 286 с. 9. Романенко, К. Н. Таинственный мир камня. Путеводитель по му- зею / К. Н. Романенко. – Минск : Изд-во БГУ, 2000. – 51 с. 44 ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1 Абсолютные отметки устьев скважин (в числителе) и глубин залегания уровней грунтовых вод (в знаменателе) 45 Продолжение приложения 1 46 П р и л о ж ен и е 2 47 Приложение 3 Границы распространения антропогеновых ледниковых покровов (I) и основные цепи краевых ледниковых образований (II): границы распространения ледников: 1–1 – поозерского (оршанская цепь краевых ледниковых образований), 2–2 – сожского (славгородская цепь краевых ледниковых образований), 3–3 – днепровского, 4–4 – Березин- ского, 5–5 – наревского; цепи краевых ледниковых образований: 6–6 – брасловская, 7–7 – витебская, 8–8 – ошмянская, 9–9 – могилев- ская, 10–10 – мозырская, 11–11 – столинская 48 Приложение 4 Карта краевых образований территории Беларуси 1 – конечно-моренные гряды и холмы; 2 – камовые массивы; 3 – озы; 4 – одиночные камовые холмы; 5, 6 – границы оледенений (5 – позерского, 6 – сожского); 7 – зоны краевых образований (I – Браславская, II – Витебская, III – Оршан- ская, IV – Ошмянская, V – Могилевская, VI – Славгородская, VII – Новозыбковская, VIII – Столинская) 49 Приложение 5 50 Приложение 6 Описание скважин для профиля 1 (от скважины 1 до скважины 7) Скважина 1 Абсолютная отметка устья скважины 142,5 м 51 Продолжение приложения 6 52 Приложение 7 Описание скважин для профиля 2 (от скважины 8 до скважины 15) Скважина 8 Абсолютная отметка устья скважины 144 ,5 м 53 Продолжение приложения 7 54 Приложение 8 Описание скважин для профиля 3 (от скважины 16 до скважины 23) Скважина 16 Абсолютная отметка устья скважины 142 ,5 м 55 Продолжение приложения 8 56 Г ео л о го -г ео м о р ф о л о ги ч ес к и й п р о ф и л ь ч ер ез д о л и н у р . Т ар и ц а п о л и н и и I – I П р и л о ж ен и е 9 57 Приложение 10 У ч е б н а я г е о л о г и ч е с к а я к а р т а 59 СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЯ И КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 3 Задание 1. Изучение содержания геологической карты и геохронологической таблицы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 3 Задание 2. Изучение минералов и горных пород в музее землеведения БГУ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 7 Задание 3. Построение карты гидроизобат. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Задание 4. Составление орогидрографической характеристики по топографической карте. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 Задание 5. Построение карты базисной поверхности. . . . . . . . . . . . . . . 19 Задание 6. Изучение содержания геоморфологической карты (континента, страны). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 22 Задание 7. Изучение древних ледниковых образований в музее Валунов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .23 Задание 8. Составление структурно-геоморфологической схемы по аэроснимкам. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 27 Задание 9. Составление геолого-геоморфологического профиля по геологической карте. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .34 Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .43 Приложения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .44 60 Учебное издание ГЕОМОРФОЛОГИЯ И ГЕОЛОГИЯ Задания и методические указания к лабораторным занятиям для студентов специальности 1-56 02 01 «Геодезия» С о с т а в и т е л ь МИХАЙЛОВ Владимир Иванович Технический редактор О. В. Песенько Подписано в печать 27.08.2012. Формат 60 84 1/16. Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 3,43. Уч.-изд. л. 2,68. Тираж 100. Заказ 313. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. ЛИ № 02330/0494349 от 16.03.2009. Пр. Независимости, 65. 220013, г. Минск.