Mapy geologiczne (obrazy intersekcyjne) w terenie urzeźbionym

Ewa Szewczyk, Materiały pomocnicze do ćwiczeń projektowych z Kartografii geologicznej

• Płaszczyzny poziomicowe, które przecinając powierzchnię morfologiczną dają ślad w postaci poziomicy morfologicznej, przecinają także (pod powierzchnią morfologiczną) granice geologiczne. Ślad przecięcia powierzchni geologicznej z płaszczyzną poziomicową o określonej wysokości bezwzględnej nosi nazwę poziomicy strukturalnej (stratoizohipsy)

• Poziomica strukturalna „styka się” z poziomicą morfologiczną (obie poziomice mają tę samą wysokość bezwzględną) w punkcie węzłowym (punkcie przecięcia)

• Każdy punkt węzłowy leży jednocześnie na powierzchni geologicznej (poziomica strukturalna) i powierzchni morfologicznej (poziomica morfologiczna) czyli leży na linii intersekcyjnej

• Intersekcję powierzchni pionowej nachylonej i poziomej przedstawiono, dla celów porównawczych, w terenie o tej samej morfologii

Intersekcja powierzchni poziomej

• Obszar przedstawiony na Rys. 21 budują zgodnie zalegające osady triasowe, złożone z piaskowców, dolomitów i wapieni. W kamieniołomie (punkt x) pomierzono zaleganie granicy dolomity/wapienie. Granica ma parametry zalegania -/0/-.

• Ponieważ pomierzona powierzchnia jest pozioma i leży na ściśle określonej wysokości bezwzględnej jej linia intersekcyjna, jako wynik przecięcia się powierzchni morfologicznej z poziomą powierzchnią geologiczną, będzie przebiegać jak poziomica morfologiczna.

• Najczęściej wykreślenie na mapie linii intersekcyjnej wymaga interpolowania, metodą graficzną, poziomicy o wartości pośredniej.

• Przy poziomym zaleganiu warstw określenie ich miąższości jest bardzo proste. Warstwa ma miąższość równą różnicy wysokości bezwzględnej położenia jej stropu i spągu. Na prezentowanej mapie miąższość warstwy dolomitów wynosi 60m (400-340m).

• Warto zauważyć, że powierzchnia pozioma nie ma poziomic strukturalnych

Intersekcja powierzchni nachylonej

• Wykreślanie linii intersekcyjnej dla powierzchni nachylonej przedstawiono na rysunkach Rys.22a-c

• W punkcie x (Rys.22a), na poziomicy morfologicznej +300m npm, wykonano pomiar parametrów zalegania granicy dolomitów i wapieni triasowych: 20/28

• Aby wykreślić poziomicę strukturalną +300m npm (dla otrzymania pierwszych punktów węzłowych), konieczne jest przeliczenie zapisu dwuczłonowego: 20/28 na trójczłonowy: 110/28/NE

• Z zaznaczonego na mapie punktu (punkt x) narysowano rozciągłość (bieg) o azymucie 110˚ tak, by otrzymać poziomicę strukturalną na wysokości +300m npm. Z przecięcia się poziomicy strukturalnej +300 z poziomicą morfologiczną +300 otrzymano trzy dodatkowe punkty węzłowe zaznaczone na mapie • (pierwszy znajduje się w punkcie x)

• Obok mapy wykonano kład dla wyznaczenia modułu intersekcyjnego d, który dla cięcia warstwicowego 20m i kąta upadu 28˚ wynosi 20mm (Rys.22a)

• Można także wyliczyć moduł intersekcyjny d, znając (Rys.24a) zależność między wielkością modułu, a kątem upadu powierzchni geologicznej α z wykorzystaniem funkcji:
  tg α = Δh / d
  gdzie α - kąt upadu, Δh - stopień warstwicowy, d - moduł intersekcyjny

• Od wyznaczonej poziomicy strukturalnej +300m npm odmierzono, prostopadle do niej, moduł intersekcyjny d i wykreślono (równolegle do poprzedniej) poziomicę strukturalną na wysokości +320m npm. Otrzymano kolejne punkty węzłowe, tym razem na wysokości 320m npm (Rys. 22b)

• Rysunek Rys. 22b przedstawia mapę na której wykreślono wszystkie linie biegów (rozciągłości) i leżące na nich poziomice strukturalne, konieczne do wyznaczenia punktów węzłowych i wykreślenia szukanej linii intersekcyjnej.
  Należy zauważyć, że wyższe poziomice odkładano w kierunku przeciwnym do zapadania (na SW), a poziomice niższe - w zgodnym z kierunkiem zapadania (na NE)

• Po wyznaczeniu wszystkich punktów węzłowych połączono je linią. Jest to szukana linia intersekcyjna (Rys.22c). Uwaga! Linia intersekcyjna przecina poziomice morfologiczne wyłącznie w punktach węzłowych

• Po wykreśleniu linii intersekcyjnej opisano symbolami literowymi wychodnie warstw pamiętając, że powierzchnia granicy dolomitów i wapieni triasowych zapada na NE, czyli starsze - dolomity - odsłaniają się w SW części mapy, a młodsze - wapienie - w części NE. Narysowano symbol zalegania warstw nachylonych otrzymując kompletną mapę geologiczną (Rys.22c)

Intersekcja powierzchni pionowej

• Ponieważ na pionowej powierzchni jej poziomice strukturalne „leżą jedna nad drugą” (jako ślady przecięcia z kolejnymi płaszczyznami poziomicowymi) ich rzut prostokątny na horyzontalną płaszczyznę mapy daje linię prostą (Rys. 23)

• Przebieg linii intersekcyjnej powierzchni pionowej jest więc prostoliniowy, zgodny z rozciągłością tej powierzchni

• Pionowe zaleganie warstw pozwala wyznaczać ich miąższość rzeczywistą bezpośrednio z mapy, podobnie jak przedstawiono wcześniej na rysunku (Rys. 19)

Skala mapy, a przebieg linii intersekcyjnej powierzchni nachylonej

• Przebieg linii intersekcyjnej powierzchni nachylonej zależy w dużym stopniu od skali mapy. W skali mapy wyliczany jest bowiem stopień warstwicowy i zależny od niego moduł intersekcyjny

• Im mniejsza skala mapy tym mniejszy wpływ na przebieg linii intersekcyjnej mają parametry zalegania powierzchni. Ilustracją są obrazy intersekcyjne na dwóch mapach, w skali 1:50 000 i 1:1 000. Na obu mapach, w terenie o słabo urozmaiconej rzeźbie, biegnie linia intersekcyjna tej samej powierzchni geologicznej o parametrach zalegania 90/30

• Na mapie w skali 1:50 000 (Rys.25a) linia intersekcyjna jest linią niewiele odbiegającą od linii prostej o rozciągłości 0˚. Stopień warstwicowy i zależny od niego moduł intersekcyjny nie przekraczają 2mm

• Wybrany fragment terenu, z mapy w skali 1:50 000, powiększono do skali 1:1 000 (Rys.25b). Na mapie w tak dużej skali linia intersekcyjna „cofa się” ku zachodowi, gdy azymut rozciągłości wynosi 0˚. Wynika to z faktu, że teren podnosi się ku NNE

Ogólne zasady przebiegu linii intersekcyjnej powierzchni nachylonej
w terenie urzeźbionym

• Porównując obrazy intersekcyjne dwóch powierzchni geologicznych w „skrajnych” położeniach (Rys. 21, Rys. 23) widać, że powierzchnie pionowe i poziome mają diametralnie różnie biegnące linie intersekcyjne. Powierzchnia pionowa - linię prostą, powierzchnia pozioma - linię pokrywającą się z poziomicą morfologiczną. Oznacza to, że im mniejszy jest kąt upadu powierzchni geologicznej tym bardziej wygina się jej linia intersekcyjna, a gdy kąt upadu jest większy - linia intersekcyjna coraz bardziej zbliża się w swym przebiegu do linii prostej

• Na mapie linia intersekcyjna przechodzi wyłącznie przez punkty węzłowe i nie przecina poza nimi poziomic (morfologicznej i strukturalnej)

• Kształt (przebieg) linii intersekcyjnej zawsze związany jest z liniami szkieletowymi, na których „zmienia ona swój przebieg”. Kierunek wyginania się linii intersekcyjnej w strefach szkieletowych przedstawiono na rysunkach Rys.24a-c. Schemat przebiegu linii intersekcyjnej ilustruje również schematycznie przedstawiona zależność wielkości spadku i kierunku nachylenia powierzchni morfologicznej (w strefach szkieletowych) od kąta upadu i kierunku zapadania powierzchni geologicznej

• Rys. 24b - gdy kierunek nachylenia powierzchni geologicznej jest przeciwny do kierunku spadku doliny lub wzgórza linia intersekcyjna zawsze wygina się w dolinie zgodnie z kierunkiem nachylenia powierzchni geologicznej, a na wzgórzu ”cofa się” w stosunku do kierunku nachylenia tej powierzchni

• Rys. 24a - gdy kierunek nachylenia powierzchni geologicznej jest zgodny z kierunkiem spadku doliny lub wzgórza, a kąt upadu jest większy od kąta spadku, linia intersekcyjna także wygina się w dolinie zgodnie z kierunkiem nachylenia powierzchni geologicznej, a na wzgórzu ”cofa się” w stosunku do kierunku nachylenia tej powierzchni

• Rys. 24c - gdy kierunek nachylenia powierzchni geologicznej jest zgodny z kierunkiem spadku doliny lub wzgórza, a kąt upadu powierzchni geologicznej jest mniejszy niż kąt spadku doliny lub wzgórza linia intersekcyjna wygina się w dolinie przeciwnie do kierunku nachylenia powierzchni geologicznej a na wzgórzu zgodnie z kierunkiem jej nachylenia