A. Mapa topograficzna
Mapa topograficzna - przedstawia rzeźbę terenu i inne znajdujące się na nim punkty charakterystyczne takie jak drogi, zabudowania itp odwzorowane na płaszczyźnie horyzontalnej.
Rzeźbę terenu odwzorowują przecięcia powierzchni morfologicznej płaszczyznami poziomymi, nazywanymi płaszczyznami poziomicowymi lub warstwowymi, o określonej wysokości względem przyjętego poziomu odniesienia, którym jest najczęściej poziom morza. Efektem są linie poziomicowe, które zawsze są liniami zamkniętymi.
Rzut prostokątny linii poziomicowych na płaszczyznę odniesienia a więc, najczęściej płaszczyznę poziomu morza nosi nazwę poziomic morfologicznych.
Odległości (pionowe) między płaszczyznami poziomicowymi, nazywane cięciem lub stopniem warstwicowym są różne i zależą od skali (podziałki) mapy.
Skala mapy jest to stosunek wymiaru linijnego na mapie do wymiaru linijnego w terenie. Skala określa więc ile razy zmniejszony został na mapie określony odcinek w terenie.
Kilka charakterystycznych form powierzchni morfologicznej przedstawionych za pomocą poziomic ilustrują załączone mapki. Należy pamiętać, że jeżeli na mapie nie zaznaczono inaczej północ znajduje się na górze map, a południe na dole.
Bardzo pomocne dla dalszych rozważań jest wyznaczenie na mapie morfologicznej przebiegu linii szkieletowych.
Linia szkieletowa (Rys. 12) jest linią umowną, która przebiega w terenie wzdłuź osi form morfologicznych: wypukłych (grzbietów) i wklęsłych (dolin).
W pierwszym przypadku linia biegnie wzłuż punktów najwyżej położonych na grzbiecie i wyznacza linię wododziału - linię szkieletową grzbietową.
W drugim przypadku linia biegnie wzłuż punktów położonych najniżej w dolinie i wyznacza linię cieku - linię szkieletową dolinną.
Linie szkieletowe na mapie prowadzi się przez punkty, gdzie poziomice morfologiczne wyraźnie zmieniaja kierunek przebiegu.
Na rysunku 13A mapa odwzorowuje kotlinę. Poziomice o najniższych wartościach otoczone są przez poziomice o wartościach coraz wyższych. W części SE znajduje się punkt wysokościowy 221.3m npm, a zbocza kotliny są wyraźnie asymetryczne ze zdecydowanie bardziej stromym zboczem wschodnim.
Mapka na rysunki 13B przedstawia wzniesienie, gdzie szczyt (z oznaczoną kotą wysokościową, czyli punktem wysokościowym 365.7m npm) otaczają poziomice o coraz niższych wartościach. Wzgórze ma stromsze zbocze zachodnie.
Mapa na rysunku 13C przedstawia szeroką dolinę płaskodenną obniżającą sie z południa na północ, natomiast na rysunku 13D przedstawiona jest dolina V-kształtna z ostro zarysowaną linią szkieletową cieku (linią dolinną). Dolina obniża się ku północy i ma strome zbocze wschodnie, a łagodniejsze zachodnie. Na linii cieku poziomice morfologiczne gwałtownie zmieniają kierunek przebiegu, a samą linię szkieletową „kreśli” potok.
B. Profil morfologiczny
Profil morfologiczny jest obrazem przedstawiającym rzeźbę terenu na płaszczyźnie rzutującej, prostopadłej do płaszczyzny odniesienia czyli do płaszczyzny horyzontalnej. Na mapie śladem takiej płaszczyzny rzutującej jest linia prosta. Mimo, że profil morfologiczny przedstawia rzeźbę terenu na płaszczyźnie, opisywany jest jak linia np profil morfologiczny A-B lub profil morfologiczny A-A, czy też profil morfologiczny I-I. Z uwagi na różny sposób opisywania przekrojów bardzo ważne jest by na profilu zawsze zaznaczyć kierunki stron świata zgodnie z którymi został poprowadzony.
Profil morfologiczny może być wykonany jako profil izometryczny lub profil przewyższony.
Profil morfologiczny izometryczny to taki profil w którym skala (podziałka) pozioma, czyli skala odległości jest równa skali (podziałce) pionowej, czyli skali wysokości.
Konstrukcja profilu morfologicznego izometrycznego (Rys. 14):
- wyznaczamy na mapie linię profilu A-B (Rys. 14a),
- zaznaczamy wszystkie punkty •, w których linia przekrojowa przecina się z poziomicami morfologicznymi (Rys. 14a),
- wykreślamy na papierze milimetrowym kład płaszczyzny przekrojowej z zaznaczonymi liniami poziomymi, które stanowią ślady przecięcia płaszczyzny rzutowania, czyli płaszczyzny przekroju z płaszczyznami poziomicowymi na wysokościach: 180m npm, 200m npm itd. Bardzo istotne, by kład wykonać w skali mapy, ponieważ skala pozioma ma być równa pionowej (Rys. 14a),
- odrzutowujemy (linie przerywane) punkty przecięcia • na odpowiadające im ślady płaszczyzn poziomicowych i odrzutowujemy także punkty przecięcia się linii przekrojowej z liniami szkieletowymi (dolinne- linie przerywane niebieskie; grzbietowe - linie przerywane zielone) (Rys. 14b),
- łączymy otrzymane punkty zwracając uwagę na to, by wysokość punktu szczytowego nie przekroczyła wysokości wyższego śladu płaszczyzny poziomicowej w tym przypadku wysokości 200m npm. oraz by punkty najniżej położone w doliniach nie przecięły śladu płaszczyzny poziomicowej bezpośrednio niższej w tym przypadku wysokości 160m npm. (Rys. 14c).
Linia profilu morfologicznego zmienia przebieg na liniach szkieletowych (Rys. 14d); granice profilu mają opisane wysokości w [m]npm oraz kierunki stron świata.
Profil morfologiczny przewyższony charakteryzuje się tym, że skala (podziałka) pozioma, czyli skala odległości jest większa od skali (podziałki) pionowej, czyli skali wysokości. W zależności od potrzeb możemy zastosować różne wartości przewyższenia (wielokrotności).
Rys. 15 przedstawia mapę topograficzną z zaznaczoną linią A-B profilu morfologicznego przewyższonego 2-krotnie. Mapa z której wykonujemy profil wykonana jest w skali 1:10 000. W tym przypadku skala pionowa wyniesie 1:5 000. Konstrukcja tego profilu (Rys. 15a-d) przebiega następująco:
- wyznaczamy na mapie linię profilu A-B (Rys. 15a),
- zaznaczamy wszystkie punkty w których linia przekrojowa przecina się z poziomicami morfologicznymi jak przy konstrukcji profilu izometrycznego (Rys. 15b),
- wykreślamy na papierze milimetrowym kład płaszczyzny przekrojowej pamiętając, by wykonać go w skali 1:5 000, ponieważ profil jest przewyższony 2-krotnie i dalej postępujemy jak opisano wyżej
Elementy i parametry przestrzennego położenia powierzchni geologicznej
A. Pojęcia podstawowe
Struktura tektoniczna (od łac. structura=budowa) jest to „...składnik budowy tektonicznej dający się wyodrębnić na podstawie pewnego zespołu cech.” (R.Dadlez, W.Jaroszewski,1994), nazywane są elementami strukturalnymi.
Element strukturalny - struktura tektoniczna pewnego rzędu, uznana za strukturę podstawową. Na ogół wszystkim elementom można jednoznacznie przyporządkować prostą, kierunek czyli prostą z wyróżnionym zwrotem lub płaszczyznę, które wyznaczą ich orientację
Elementy strukturalne linijne czyli linearne - elementy, którym przyporządkowujemy prostą (np: ripplemarki, rysy ślizgowe na powierzchniach luster tektonicznych, osie synklin i antyklin, niektóre hieroglify mechaniczne itp).
Elementy strukturalne linijne skierowane - elementy, którym możemy przypisać prostą ze zwrotem czyli kierunek (np hieroglify prądowe, rysy ślizgowe z zadziorami i in.)
Elementy strukturalne powierzchniowe czyli planarne - elementy, którym można przyporządkować płaszczyznę. Zaliczymy do nich: powierzchnie stratyfikacji (powierzchnie stropu i spągu warstwy lub wydzielenia stratygraficznego), foliację pierwotną i wtórną, powierzchnie ograniczające żyły skalne, powierzchnie luster tektonicznych i inne.
Jedną z podstawowych cech elementów strukturalnych jest możliwość ich przestrzennego zorientowania czyli określenia jak w całej przestrzeni trójwymiarowej dany element jest umieszczony.
B. Horyzontalny układ odniesienia
Horyzontalny układ odniesienia (Rys. 1) - układ lokalny, związanym z danym punktem powierzchni Ziemi. Wyznaczają go trzy wzajemnie prostopadłe osie, przecinające się w jednym punkcie, stanowiącym środek układu. Osie określają sześć kierunków głównych tzw kardynalnych:
- południe (S-ang. south),
- północ (N-ang. north),
- zachód (W-ang. west),
- wschód (E-ang. east),
- zenit (Z-arab. samt czyli droga)
- nadir (D-arab. nazir czyli przeciwległy, w domyśle-zenitowi)
Na płaszczyźnie horyzontalnej leżą osie: południe-północ i zachód-wschód. Oś zenit-nadir, leży na płaszczyźnie pionowej, prostopadłej do horyzontu.
Wszystkie elementy przestrzenne odrzutowujemy prostokątnie na płaszczyznę horyzontu wyznaczoną przez osie N-S i W-E
Osie N-S i W-E dzielą płaszczyznę horyzontalną na cztery części (Rys. 2) zwane kwadrantami (ćwiartkami):
NE - północno-wschodnią,
SE - południowo-wschodnią
SW - południowo-zachodnią
NW - północno-zachodnią
Osie NE, SE, SW, NW, jako dwusieczne kątów wyznaczonych przez osie główne, dzielą płaszczyznę horyzontu na osiem części (Rys. 3): NNE, ENE, ESE, SSE, SSW, WSW, WNW, NNW.
Kierunki zenit i nadir pozwalają określić wysokość bezwzględną punktu.
Płaszczyzna horyzontu, opisana kątowo, dzieli się na 360˚ (Rys. 4) i pozwala określić położenie przestrzenne prostej, poziomej i kierunku na niej leżącego, przy pomocy azymutu.
C. Azymut kierunku i azymut prostej
Azymut kierunku (Rys. 5) - kąt płaski zawarty między kierunkiem północy i badanym kierunkiem, mierzony zawsze w prawo od północy (zgodnie z ruchem wskazówek zegara). Azymut kierunku zawarty jest w przedziale 0˚-360˚, czyli w przedziale kąta pełnego.
Azymuty (Rys. 6):
kierunku północy - kąt 0˚ i 360,
kierunku wschodu - kąt 90˚,
kierunku południa - kąt 180˚,
kierunku zachodu - kąt 270˚
Azymut prostej (Rys. 7) - jeden z dwóch kątów płaskich, zawartych między prostą, a kierunkiem północy, mierzony zawsze w prawo od północy (zgodnie z ruchem wskazówek zegara).
Dwa azymuty tej samej prostej różnią się zawsze o 180 stopni
D. Elementy zalegania powierzchni geologicznej
Powierzchnia geologiczna - element strukturalny planarny, któremu przypisujemy płaszczyznę.
Normalna do płaszczyzny - prosta prostopadła do płaszczyzny (Rys. 10)
Elementy zalegania powierzchni geologicznej (Rys. 8; Rys. 9) - wszystkie elementy opisowe, które przedstawiają przestrzenne położenie powierzchni. Składają się na nie: rozciągłość (na rysunku linia zielona ciągła), czyli bieg, kierunek zapadania (na rysunku linia niebieska przerywana) i kąt upadu (na rysunku zaznaczony na różowo).
Rozciągłość (bieg) powierzchni geologicznej - ślad „przecięcia” powierzchni geologicznej (sprowadzonej do płaszczyzny) z płaszczyzną horyzontalną.
Kierunek zapadania - kierunek największego spadku powierzchni geologicznej, czyli ślad jaki powstaje z przecięcia powierzchni geologicznej płaszczyzną pionową prostopadłą do biegu tej powierzchni.
Kąt upadu (rzeczywisty kąt upadu) - kąt płaski, zawarty między powierzchnią geologiczną (sprowadzoną do płaszczyzny) a płaszczyzną horyzontalną, mierzony w płaszczyźnie pionowej, prostopadłej do biegu; jest to największy kąt między tymi płaszczyznami; jest to więc kąt dwuścienny
Kąt pozorny upadu - kąt płaski, zawarty między powierzchnią geologiczną a płaszczyzną horyzontalną, mierzony w płaszczyźnie pionowej, nieprostopadłej do biegu. Kąt pozorny wyznaczany jest dla przekroju geologicznego skośnego
Bieg (rozciągłość) jest zawsze prostopadły do kierunku zapadania
Bieg (rozciągłość) jest zawsze prostopadły do normalnej do płaszczyzny
Bieg (rozciągłość) jest zawsze prostopadły do rzutu kierunku zapadania na płaszczyznę horyzontu
E. Parametry zalegania powierzchni geologicznej
Dla jednoznacznego określenia położenia przestrzennego powierzchni geologicznej sprowadzonej do płaszczyzny należy określić jej parametry zalegania.
Parametry zalegania powierzchni geologicznej- elementy mierzalne, na które skłądają się:
azymut rozciągłości (biegu),
azymut kierunku zapadania,
rzeczywisty kąt upadu
Bieg (rozciągłość) powierzchni geologicznej, jako prosta, ma dwa azymuty różniące się o 180 stopni
Kierunek zapadania, a raczej jego rzut prostokątny na płaszczyznę horyzontu (Rys.9) (na rysunku linia niebieska ciągła), ma jako kierunek tylko jeden azymut, który jest zawsze o 90 stopni mniejszy lub większy od azymutu biegu (Rys. 11).
F. Zapis parametrów zalegania powierzchni geologicznej
Parametry zalegania można przedstawić zapisem 3-członowym lub 2-członowym (Rys. 12)
Zapis 3-członowy: azymut biegu / rzeczywisty kąt upadu / kierunek zapadania
powierzchnia pozioma: brak biegu / upad=0 / brak kierunku zapadania
powierzchnia nachylona: azymut biegu / rzeczywisty kąt upadu / kierunek zapadania
powierzchnia pionowa: azymut biegu / upad=90 / rzut zapadania jest punktem
Przykłady zapisów:
powierzchnia pozioma: x/0/x
powierzchnia nachylona: 10/32/E lub 190/32/E
powierzchnia pionowa: 60/90/x lub 240/90/x
Zapis 2-członowy: azymut kierunku zapadania (jego rzutu prostokątnego na płaszczyznę horyzontu) / rzeczywisty kąt upadu
powierzchnia pozioma: brak kierunku zapadania / upad=0
powierzchnia nachylona: azymut kierunku zapadania (jego rzutu prostokątnego na płaszczyznę horyzontu) / rzeczywisty kąt upadu
powierzchnia pionowa: azymut normalnej do powierzchni / upad=90
Przykłady zapisów:
powierzchnia pozioma: x/0
powierzchnia nachylona: 100/32
powierzchnia pionowa: 150/90 lub 330/90
Parametry zalegania na mapie przedstawiane są symbolem zalegania.
powierzchnia pozioma: krzyż równoramienny (ramię = 8-10mm)
powierzchnia nachylona: odcinek 8-10mm symbolizujący bieg, prostopadły do niego odcinek 1-2mm jako kierunek zapadania oraz wartość kąta upadu bez symbolu stopni. Zaznaczamy także normalne lub odwrócone ułożenie warstw
powierzchnia pionowa: odcinek 8-10mm symbolizujący bieg i w środku kółko, średnicy 1-2mm, oznaczające że powierzchnia zapada pionowo.