Overview
Source : Laboratoire de Alan Lester - Université du Colorado Boulder
Cartes géologiques ont d’abord pris et utilisé en Europe, dans le milieu et la fin 18ème siècle. Depuis lors, ils ont été une partie importante des études géologiques du monde entier qui s’efforcent de comprendre des distributions de roche sur la surface de la terre, dans le sous-sol, ainsi que leur modification à travers le temps. Une carte géologique moderne est une représentation de données riches des roches et des ouvrages en pierre dans une vue en plan à deux dimensions. La base de cartes géologiques plus est une carte topographique, sur quelle couleur les variations ont été placées pour représenter les unités lithologiques spécifiques. Les frontières entre les unités lithologiques sont appelés contacts. Outre les lignes de contact, cartes géologiques contiennent des symboles qui représentent les principales caractéristiques, telles que le dip et la grève de l’unités lithologiques, des anticlinaux et des synclinaux et les traces des surfaces de faute.
Bien que la carte-vue bidimensionnelle est utile, une des tâches essentielles du géologue est de déterminer le type et l’orientation des roches dans le sous-sol. Cela se fait à l’aide de règles géologiques, les inférences et projections vers le bas de la surface. Il en résulte une coupe géologique, une vue qui prévoit essentiellement une image tronquée, un peu comme on verrait sur un mur de canyon ou dans un roadcut.
Cette tranche de hypothétique dans la terre, fournissant une troisième dimension (profondeur), est la clé pour une foule d’applications géologiques. Les sections efficaces sont utilisées pour évaluer les modèles temporels de la formation rocheuse à travers le temps. En d’autres termes, le but est de recréer une séquence progressive de Quelles roches et des structures est venu en premiers, dernier et entre les deux. Ils sont également utilisés pour déterminer des modes spécifiques de déformation - si les roches ont subi des contraintes de compression, distension ou autres.
Coupes géologiques permettent d’identifier les régions de circulation des eaux souterraines, évaluer des sites potentiels de gisements économiques et localiser les réservoirs de pétrole et de gaz.
Principles
Les plis sont preuve de déformation plastique-elles forment en général à la suite de taux faible déformation, confinant à la haute pression et à température élevée. En revanche, les fautes sont indicatifs de déformation cassante-qu’ils résultent généralement des taux de déformation, confinant à la basse pression et dans l’ensemble des températures plus basses.
Déformation de type pli qui génère des strates de haut-déformé (c'est-à-dire analogue à un bol à l’envers) sont appelés anticlinaux ou antiformes ; et ces plis qui impliquent des strates déformé vers le bas sont synclinaux ou synformes. Dans de nombreux cas, une région qui a subi le pliage montrera plusieurs ensembles de synclinaux et anticlinaux, comme les rides sur un tapis.
Dans les deux types de pli (anticlinaux et synclinaux) les strates tremper dans des directions opposées, vers ou loin, de ce qu’on appelle l’axe du pli. Par exemple, avec un anticlinal, les strates plonger vers le bas et loin de l’axe du pli, tout comme des bardeaux sur un toit plongeant loin une ligne de crête. La boussole orientation de l’axe du pli est appelée le sens de « grève » du pli.
La première étape dans la construction d’une carte géologique est de prendre une carte topographique et puis ajoutez des couleurs aux régions qui contiennent des types de roches différentes. Entre chaque roche unité est une ligne, appelée le « contact » entre unités identifiables. Au sein de chaque type de roche (et parfois sur le contact lui-même) sont donnés des symboles dip/grève pour montrer l’orientation de la surface d’affleurement de la strate. (Note : grève et dip sont définis dans une vidéo précédente, impliquant l’utilisation de la boussole Brunton. En bref, dip est tout simplement l’angle que les couches rocheuses se font avec un plan horizontal, et la grève est l’orientation boussole azimut résultante de la ligne qui représente l’intersection entre l’unité de roche avec un plan horizontal.) C’est l’extrapolation de ces creux et frappe dans le sous-sol-grâce à l’utilisation de la coupe géologique-qui peut être utilisé afin de déduire le type de structure de pli qui est présent. Par exemple, lits plongeant loin un axe central sont indicatifs des anticlinaux, tandis que les lits que plonger vers un axe central sont indicatifs des synclinaux. Une fois que la structure a été identifiée, la carte sera marquée avec la symbologie qui dénote le type de pli particulière qui est présent et la grève de l’axe du pli.
Il est à noter que les géologues peuvent souvent déduire ces structures simplement en regardant la carte géologique de la vue en plan, mais la vue de section offre un point de vue visuel 3-d qui améliore considérablement la capacité d’évaluer pli et faute de structures et de les localiser avec une grande précision.
Un des usages principaux de la coupe géologique est de reconstituer les plis et les failles qui sont quelque peu énigmatiques, à la suite de l’érosion, enlevant leurs caractéristiques de la surface. Un anticlinal n’a pas besoin d’être une colline (un up-déformation du matériau terre) et un synclinal n’a pas besoin de se manifester comme une vallée (un down-déformation du matériau de la terre). Topographie de la surface de la terre n’implique pas toujours un type particulier de pli ou la faute de structure en profondeur.
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Procedure
- Identifier les deux points qui définit un profil de la section transversale, par exemple A-A'. Ces points sont choisis de telle sorte que la ligne entre eux est approximativement perpendiculaire à la grève des orientations des unités de roche intermédiaire.
- Un profil topographique est établi entre les deux points, A-A'. Instructions pour savoir comment générer un profil topographique sont fournies dans une vidéo différente.
- Prenez une bande de papier et l’aligner le long de la ligne, marquage soigneusement les contacts entre les différentes unités.
- Transférer les contacts sur le profil topographique.
- À chaque contact, le pendage des couches adjacentes est utilisé pour projeter cette limite dans le sous-sol. Tant que le profil topographique n’a aucune exagération verticale, le creux de la carte peut être directement utilisé. Par exemple, si le dip à une limite de calcaire/grès (contact) est de 20°, alors que le contact peut être dessiné comme s’étendant dans le sol à un angle de 20°.
- Utiliser cette projection et la connaissance de la géologie locale d’inférer les plis ou les failles dans le sous-sol. Par exemple, les couches de roche que dip loin de l’axe central (encore une fois, comme des bardeaux sur un toit a atteint un sommet) peut indiquer la présence d’un anticlinal ou l’antiforme. En outre, si les couches rocheuses le long de l’axe central sont plus anciennes que celles qui sont successivement plus éloigné de l’axe, puis c’est encore la confirmation d’une structure anticlinale.
- Étendre les couches rocheuses dans la région de terre ci-dessus à l’aide de lignes pointillées ; Cela montre la présence présumée de roches avant l’érosion.
Tel que discuté dans la section principes, les lignes en pointillés au-dessus de la surface sont effectivement une représentation d’une structure géologique qui autrefois existait, mais a été supprimée par l’érosion.
Coupes géologiques peuvent évaluer des modèles temporels de formation rocheuse à travers le temps.
À l’aide de cartes géologiques, les coupes peuvent être générés qui prédisent les couches de la surface des roches et estimer la forme de roche au-dessus du sol avant l’érosion.
La section transversale qui en résulte est une image de coupe comme ceux observés dans les parois du canyon ou route des coupes. Alors que les géologues peuvent être en mesure de déduire des caractéristiques d’une carte géologique de la vue en plan, l’ajout d’une section transversale fournit une troisième dimension de l’information qui peut grandement améliorer la capacité d’évaluer des plis et des failles.
Cette vidéo sera illustrer le processus de création d’une coupe géologique et illustrent certaines des utilisations approfondies de cet outil géologique.
La première étape dans la création d’une carte géologique est de prendre une carte topographique et sur cela distinguer les régions contenant des types de roches différentes. Dans le champ, les géologues observent caractéristiques minéralogiques et texturales, qui sont ensuite utilisées pour identifier les types de roches distinctes et unités lithologiques. Les lignes entre chaque section unité de roche sont les contacts. Au sein de chaque type de roche, grève et trempette de données seront ajoutées pour illustrer l’orientation de la surface d’affleurement de la strate.
Ces données de grève et trempette indiquent des déformations de type pli qui génèrent des haut-déformé strates, analogues à un envers de la cuvette, qui sont appelés des anticlinaux. Les plis qui impliquent des strates déformé vers le bas sont synclinaux. En revanche, défauts résultent de la déformation cassante, par lequel des roches casser au lieu de flexion le long d’une surface de rupture distincte. Cette surface est le « plan de faille ».
Pris ensemble, type de roche, position et orientation, sont utilisés pour créer une coupe géologique. La première étape consiste à créer un profil topographique, qui montre l’élévation et le contour de la région cible. Les données géologiques sont ensuite ajoutées à ce profil. Cette section permet maintenant d’inférer la structure souterraine. Par exemple, lits plongeant loin un axe central sont indicatifs des anticlinaux, tandis que les lits que plonger vers indiquerait synclinaux.
Des coupes plus, géologiques sont utilisés pour reconstruire des plis et des failles qui peuvent être énigmatiques, en raison des effets de l’érosion sur les caractéristiques de la surface. Ceci est réalisé en extrapolant les données existantes de surface et du sous-sol vers le haut au-dessus du plan existant.
Maintenant que nous sommes familiers avec les principes qui sous-tendent la construction d’une coupe géologique, examinons un comment cela s’effectue sur une carte de l’exemple.
Pour construire une coupe géologique, d’abord prendre une carte géologique de la région cible. Commencez par choisir deux points qui définit un profil de la section transversale d’intérêt. Ces points comme l’étiquette A et A'. Ces dernières doivent être sélectionnées afin qu’une ligne entre eux sera approximativement perpendiculaire à la grève des orientations des unités de roche intermédiaire. Relier ces points et créer un profil topographique, sans exagération verticale, basé sur le périmètre de rayonnement qui croisent la ligne. Ensuite, prenez une bande de papier et l’aligner le long de l’A-A' la ligne et marquez soigneusement les contacts entre les différentes unités.
À chaque contact, l’information de pendage des couches adjacentes est utilisée pour projeter la limite dans le sous-sol. Notez que dans la projection de la subsurface, nous utilisons un pendage moyen dans le pli. Cela maintient l’épaisseur constante lit dans la projection.
À l’aide d’un rapporteur d’angles, mesurer l’angle des dip selon le plan initial et prolonger les couches rocheuses dans les lignes droites sous la surface. Projeter cette information à chaque point de contact donnera une vue en coupe prédite rugueuse de la strate sous la surface. Ensuite, Rechercher des modèles dans les projections de roches qui peuvent indiquer des plis du même type de strates rocheuses. Si ces prédit lignes strates semblent répondre, ceci indique le pliage du même substrat, et ils devraient être rejoints en projection basée sur les amplitudes de trempette tenus la surface lisse.
Enfin, s’étendent les couches de roches dans la région de terre ci-dessus. Cela montre la présence présumée de roches et de la structure géologique avant l’érosion.
La carte utilisée pour cette démonstration montre une partie du quadrangle de 7,5 minutes, carte géologique USGS MASONVILLE, COLORADO. Les couches de roche et les contacts ont été transférés au profil géologique et projections faites dans les souterrains et de surface. Dans le cas d’une des unités, le groupe Dakota, étiqueté KD et surligné en vert, nous voyons les couches plongeant sur un côté de ce qui est dénommé l’anticlinal, à l’est et à l’ouest du côté opposé. Dans l’ensemble, les projections indiquent une combinaison anticlinal-synclinal, et la crête de l’anticlinal est enregistrée sur la carte originale elle-même par une ligne pointillée, avec la fosse (prononcez « trof ») du synclinal indiqué à l’ouest par une ligne pointillée différente. Cette combinaison produit une inclinée vers le bas de formations rocheuses et une formation courbée vers le haut, produites par les dernières contraintes de compression sur les strates rocheuses. Le groupe Dakota, qui suit ce schéma de l’anticlinal-synclinal, est une unité d’importance car il représente un grès, qui contiendra l’eau ou l’huile, qui peut être d’intérêt pour l’exploitation minière.
Les coupes géologiques sont des outils utiles pour un certain nombre de types d’étude géologique. Certaines de ces applications sont abordés ici.
Analyser les séquences de dépôts, intrusion, déformation ou l’érosion au fil du temps peut informer non seulement les dimensions spatiales de la roche, mais aussi la dimension temporelle. En utilisant cette information, il est également possible de simuler et de prévoir les changements futurs dans la structure de la terre, tels que l’érosion des substances plus douces, laissant la roche plus dure exposé.
Dépôts de minéraux plus importantes ; y compris l’or, d’argent, de cuivre et de molybdène ; sont associés à des roches ignées. Si ces roches sont trouvent à la surface au cours d’une étude géologique et leurs contacts de surface peuvent être évaluées, il est possible d’utiliser une coupe géologique d’extrapoler où les minerais possibles se trouvent dans le sous-sol.
Les coupes géologiques sont essentiels pour évaluer l’écoulement du fluide dans le sous-sol. Comprendre l’orientation du flux d’amélioration couches, ou aquifères, par rapport aux flux empêchant des couches ou des aquicludes, permet aux géologues à prédire le mouvement des eaux souterraines et éventuellement déterminer des zones appropriées pour le forage de puits. En général, les types contenant des espaces poreux considérable de roches, comme le grès, sera aquifères, et ceux qui ont une structure plus dense et petit espace, comme l’ardoise, agira comme aquicludes. Fondamentalement, cette information permet également pour l’analyse du mouvement des polluants aqueux et élaboration de stratégies d’atténuation possible à de tels événements.
Vous avez juste regardé introduction de JoVE de coupes géologiques. Vous devez maintenant comprendre comment créer un profil géologique d’une carte géologique et les utilisations et applications de ces coupes géologiques.
Merci de regarder !
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Results
Pour cette démonstration, une partie de la carte de Quadrangle de 7,5 minutes USGS Carter Lake, dans le Colorado, a été utilisée. Cette notation signifie que 7,5 minutes de longitude et 7,5 minutes de latitude délimiter la E-O et N-S sur la carte. Sur le côté est de la ligne de coupe A-A', les couches rocheuses pendage vers l’ouest ; en revanche, du côté ouest, les couches pendage vers l’est. Il peut être déduit que ces couches se rencontrent dans le sous-sol pour former une bol-structure en forme de pli-, appelée synclinal. En fin de compte, tous les plis (si bas-Funes, comme les synclinaux ou haut-Funes, tels que les anticlinaux) sont un produit de la déformation de compression-style. Roches ont été pressés, ils montrent caractéristiques de déformation plastique (pliage), surtout si la déformation a eu lieu relativement rapidement, avec haut-confinement des pressions et des températures élevées dans la croûte supérieure de la terre. En revanche, une application rapide du stress, confinant à la basse pression et basse température sont plus susceptibles de produire de déformation cassante, connue comme défaillante.
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Applications and Summary
Les sections fournissent un moyen d’analyser et d’évaluer l’orientation sous la surface des unités lithologiques. Géologues utilisent les règles datant relatives des questions intersectorielles et superposition de déterminer le moment du dépôt et de la déformation. Par exemple, quand une couche est assis au-dessus de l’autre, on peut déduire que la couche supérieure est probablement plus jeune que la couche ci-dessous. En outre, si une faille recoupe une unité de roche particulière, alors la faute est probablement plus jeune que l’unité de roche elle compense.
Certaines applications spécifiques comprennent la détermination de l’histoire géologique, analyse des flux des eaux souterraines, les dépôts de minéraux et réservoirs de pétrole et de gaz. Les techniques de datation relatives permettent d’évaluer une séquence d’événements géologiques, y compris des dépôts, intrusion et déformation (plis et failles). Les géologues cherchent à comprendre la terre non seulement les trois dimensions spatiales, mais aussi dans le contexte d’une dimension temporelle-l’idée étant de reconstruire les changements géologiques à travers le temps.
Les sections efficaces sont un élément clé pour évaluer l’écoulement du fluide dans le sous-sol. Comprendre l’orientation des couches améliorant la circulation (aquifères) versus prévention des flux de couches (aquicludes) est essentielle pour évaluer le mouvement des eaux souterraines. Cela fournit aussi une application pour déterminer où les puits sont meilleures à percer. Il permet pour analyse des stratégies de mitigation mouvement et possible aqueux de polluants. En général, les types de roches qui contiennent de l’espace poral considérable (p. ex. de grès ou de roches ignées/métamorphiques très fracturées) sera aquifères. En revanche, les types de roches qui contiennent limitée espace interstitielle (ou pores qui manquent d’interconnectivité) sera plus probablement aquicludes.
La plupart des gisements minéraux économiques (p. ex., Au, Ag, Cu, Mo, etc.) sont associées à des roches ignées. Si les roches ignées affleurent à la surface et leurs contacts de surface peuvent être évalués, on peut déterminer où les minerais possibles se trouvent dans le sous-sol. La plupart des réservoirs de pétrole et de gaz sont associées à des roches sédimentaires, parce que ce sont les types de roches qui contiennent des sources d’hydrocarbures (matières organiques décomposées, terrestres et marines). Ici, analyse de la section transversale est absolument fondamentale pour déterminer où les pièges de pli ou de la faute sont susceptibles d’exister, et si elles contiennent des ressources pétrolières. Par exemple, up-Funes (anticlinaux) sont un lieu classique pour le forage pétrolier et gazier. C’est parce que les hydrocarbures mobiles ont tendance à s’écouler vers le haut, au sein des couches perméables, jusqu'à ce qu’ils atteignent le pic (ou l’axe) d’un anticlinal. Si la couche perméable est coiffée par une couche imperméable, puis un réservoir d’hydrocarbures s’accumule et pronostics avec Betclic à l’apex du pli.
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