3.3: Erstellen eines geologischen Querschnitts

1. Identifizieren Sie zwei Punkte, die eine Querschnittsprofil, z. B. definieren A-A'. Diese Punkte sind so gewählt, dass die Grenze zwischen ihnen etwa senkrecht zur Richtung Streik der dazwischen liegenden Gesteinseinheiten ist.
2. Eine topographische Profil zwischen den beiden Punkten gezeichnet ist A-A'. Wegbeschreibung für das topographische Profil zu erstellen ist in ein anderes Video verfügbar.
3. Nehmen Sie einen Streifen Papier und entlang der Markierung, sorgfältig die Kontakte zwischen den verschiedenen Gesteinseinheiten ausrichten.
4. Die Kontakte auf das topographische Profil zu übertragen.
5. Bei jeder Berührung ist der Dip der angrenzenden Schichten verwendet, diese Grenze in den Untergrund zu projizieren. Solange das topographische Profil keine vertikale Überhöhung hat, können die Dips aus der Karte direkt verwendet werden. Zum Beispiel wenn der Dip an einem Kalkstein/Sandstein-Grenze (Kontakt) 20° ist, kann dann diesen Kontakt gezogen als Erweiterung in den Untergrund unter einem Winkel von 20°.
6. Nutzen Sie diese Projektion und das Wissen der lokalen Geologie, Falten oder Störungen in den Untergrund abzuleiten. Gesteinsschichten, die Weg von der Mittelachse (wieder, wie Schindeln auf einem Höchststand-Dach) tauchen können beispielsweise das Vorhandensein einer Antiklinale oder Antiform angegeben. Darüber hinaus sind die Gesteinsschichten entlang der Mittelachse älter als diejenigen, die sukzessive weiter von der Achse sind, ist dann dies weitere Bestätigung einer Mulden-Struktur.
7. Erweitern Sie die Gesteinsschichten in den oben genannten Boden-Bereich mit gepunkteten Linien; Dies zeigt die abgeleitete Anwesenheit von Felsen vor Erosion.
   Wie im Abschnitt "Prinzipien" erläutert, sind die gestrichelten Linien über der Oberfläche effektiv eine Darstellung der eine geologische Struktur, die einst existierte, aber wurde durch Erosion entfernt.

Geologische Querschnitte können zeitliche Modelle der Gesteinsbildung im Laufe der Zeit beurteilen.

Mit Hilfe geologischer Karten können Querschnitte erstellt werden, die die Schichten des Gesteinsuntergrunds vorhersagen und die Gesteinsform über dem Boden vor der Erosion abschätzen.

Der resultierende Querschnitt ist ein Schnittbild, ähnlich wie bei Canyonwänden oder Straßeneinschnitten. Während Geologen in der Lage sein können, solche Merkmale aus einer geologischen Draufsicht abzuleiten, bietet die Hinzufügung eines Querschnitts eine dritte Dimension von Informationen, die die Fähigkeit zur Bewertung von Falten und Verwerfungen erheblich verbessern kann.

Dieses Video veranschaulicht den Prozess der Erstellung eines geologischen Querschnitts und hebt einige der umfangreichen Einsatzmöglichkeiten dieses geologischen Werkzeugs hervor.

Der erste Schritt bei der Erstellung einer geologischen Karte besteht darin, eine topografische Karte zu nehmen und auf dieser die Regionen mit verschiedenen Gesteinsarten farblich zu kennzeichnen. Vor Ort beobachten Geologen mineralogische und strukturelle Merkmale, die dann zur Identifizierung unterschiedlicher Gesteinstypen und Gesteinseinheiten verwendet werden. Die Linien zwischen den einzelnen Abschnitten der Gesteinseinheiten sind die Kontakte. Innerhalb jedes Gesteinstyps werden Streich- und Neigungsdaten hinzugefügt, um die Ausrichtung der Oberflächenaufschlüsse der Gesteinsschichten zu veranschaulichen.

Diese Streich- und Einfalldaten deuten auf faltenartige Verformungen hin, die nach oben verformte Schichten erzeugen, analog zu einer auf dem Kopf stehenden Schüssel, die als Antiklinale bezeichnet werden. Die Falten, bei denen es sich um nach unten verbogene Schichten handelt, sind Synklinalen. Im Gegensatz dazu sind Verwerfungen das Ergebnis spröder Verformung, wobei das Gestein bricht, anstatt sich entlang einer ausgeprägten Bruchfläche zu biegen. Diese Oberfläche ist die "Verwerfungsebene".

Zusammengenommen werden Gesteinsart, Position und Ausrichtung verwendet, um einen geologischen Querschnitt zu erstellen. Der erste Schritt besteht darin, ein topografisches Profil zu erstellen, das die Höhe und Kontur der Zielregion zeigt. Die geologischen Daten werden dann zu diesem Profil hinzugefügt. Aus diesem Querschnitt kann nun auf die unterirdische Struktur geschlossen werden. Zum Beispiel deuten Schichten, die von einer Mittelachse weg abfallen, auf Antiklinale hin, während Schichten, die in Richtung abfallen, auf Synklinale hinweisen würden.

Darüber hinaus werden geologische Querschnitte verwendet, um Falten und Verwerfungen zu rekonstruieren, die aufgrund der Auswirkungen von Erosion auf die Oberflächenmerkmale kryptisch sein können. Dies wird erreicht, indem die vorhandenen Oberflächen- und Untergrunddaten über die vorhandene Ebene hinaus extrapoliert werden.

Nachdem wir nun mit den Prinzipien hinter der Konstruktion eines geologischen Querschnitts vertraut sind, schauen wir uns an einer Beispielkarte an, wie dies geschieht.

Um einen geologischen Querschnitt zu erstellen, nehmen Sie zunächst eine geologische Karte des Zielvermessungsgebiets auf. Wählen Sie zunächst zwei Punkte aus, die ein interessantes Querschnittsprofil definieren. Beschriften Sie diese Punkte mit A und A'. Diese sollten so gewählt werden, dass eine Linie zwischen ihnen ungefähr senkrecht zu den Streichrichtungen der dazwischen liegenden Gesteinseinheiten verläuft. Verbinden Sie diese Punkte, und erstellen Sie ein topografisches Profil ohne vertikale Übertreibung, das auf den Konturlinien basiert, die die Linie schneiden. Nehmen Sie dann einen Papierstreifen, richten Sie ihn entlang der A-A'-Linie aus und markieren Sie sorgfältig die Kontakte zwischen den verschiedenen Gesteinseinheiten.

Bei jedem Kontakt werden die Neigungsinformationen der angrenzenden Schichten verwendet, um die Begrenzung in den Untergrund zu projizieren. Beachten Sie, dass wir bei der Projektion auf den Untergrund eine durchschnittliche Neigung über die Falte verwenden. Dadurch wird die Schichtdicke in der Projektion konstant gehalten.

Messen Sie mit einem Winkelmesser den Winkel der Neigung gemäß der ursprünglichen Karte und dehnen Sie die Gesteinsschichten in geraden Linien unter die Oberfläche aus. Die Projektion dieser Informationen an jedem Kontaktpunkt ergibt einen grob vorhergesagten Querschnitt der Gesteinsschichten unter der Oberfläche. Suchen Sie als Nächstes nach Mustern in den Gesteinsvorsprüngen, die auf Falten desselben Typs von Gesteinsschichten hinweisen könnten. Wenn sich diese vorhergesagten Schichtlinien zu treffen scheinen, deutet dies auf eine Faltung desselben Substrats hin, und sie sollten in einer glatten Projektion verbunden werden, die auf den an der Oberfläche angegebenen Neigungsgrößen basiert.

Verlängern Sie abschließend die Gesteinsschichten in den oberirdischen Bereich. Dies zeigt das abgeleitete Vorhandensein von Gesteinen und geologischen Strukturen vor der Erosion.

Die für diese Demonstration verwendete Karte zeigt einen Teil der geologischen Karte von MASONVILLE, COLORADO, 7,5 Minuten Viereck, USGS. Die Gesteinsschichten und -kontakte wurden in das geologische Profil überführt und Vorsprünge in den Untergrund und die Oberfläche vorgenommen. Im Fall einer der Einheiten, der Dakota-Gruppe, die mit KD gekennzeichnet und grün hervorgehoben ist, sehen wir, wie die Schichten auf einer Seite der sogenannten Antiklinale, nach Osten und nach Westen auf der gegenüberliegenden Seite abfallen. Insgesamt deuten die Projektionen auf eine Antiklinale-Synklinale Kombination hin, und der Kamm der Antiklinale ist auf der Originalkarte selbst als gestrichelte Linie aufgezeichnet, wobei der Trog (ausgesprochen "trof") der Synklinale im Westen durch eine andere gestrichelte Linie angezeigt wird. Diese Kombination führt zu einer nach unten gebogenen Ansammlung von Gesteinsformationen und einer nach oben gebogenen Formation, die durch vergangene Druckspannungen auf die Gesteinsschichten entstanden ist. Die Dakota-Gruppe, die diesem Antiklinalin-Synklinalin-Muster folgt, ist eine wichtige Einheit, da sie einen Sandstein darstellt, der Wasser oder Öl enthält, was für den Bergbau von Interesse sein könnte.

Geologische Querschnitte sind nützliche Werkzeuge für eine Reihe von Arten von geologischen Untersuchungen. Einige dieser Anwendungen werden hier untersucht.

Die Analyse von Ablagerungen, Intrusionen, Verformungen oder Erosionen im Laufe der Zeit kann nicht nur die räumlichen, sondern auch die zeitliche Dimension des Gesteins bestimmen. Mit diesen Informationen ist es auch möglich, zukünftige Veränderungen in der Erdstruktur zu simulieren und zu antizipieren, wie z. B. die Erosion weicherer Substanzen, wodurch härteres Gestein freigelegt wird.

Wirtschaftlich bedeutendste Mineralvorkommen; einschließlich Gold, Silber, Kupfer und Molybdän; sind mit magmatischen Gesteinen verbunden. Werden solche Gesteine bei einer geologischen Untersuchung an der Oberfläche gefunden und ihre Oberflächenkontakte können beurteilt werden, so ist es möglich, anhand eines geologischen Querschnitts zu extrapolieren, wo mögliche Erze im Untergrund zu finden sind.

Geologische Querschnitte sind der Schlüssel zur Bewertung der Fluidströmung im Untergrund. Das Verständnis der Ausrichtung von strömungsfördernden Schichten oder Aquiferen im Vergleich zu strömungsverhindernden Schichten oder Aquicludes ermöglicht es Geologen, die Bewegung des Grundwassers vorherzusagen und möglicherweise geeignete Bereiche für die Bohrung von Brunnen zu bestimmen. Im Allgemeinen sind Gesteinsarten mit beträchtlichem Porenraum, wie Sandstein, Aquifere, und solche mit dichterer Struktur und wenig Porenraum, wie Schiefer, fungieren als Aquicludes. Entscheidend ist, dass diese Informationen auch die Analyse der Bewegung von wässrigen Schadstoffen und die Entwicklung möglicher Minderungsstrategien bei solchen Ereignissen ermöglichen.

Sie haben gerade die Einführung von JoVE in geologische Querschnitte gesehen. Sie sollten nun verstehen, wie Sie ein geologisches Profil aus einer geologischen Karte erstellen und welche Verwendungen und Anwendungen diese geologischen Querschnitte haben.

Danke fürs Zuschauen!