Overview
מקור: המעבדה של אלן לסטר - אוניברסיטת קולורדו בולדר
רוב יחידות הסלע מציגות צורה כלשהי של משטחים מנוונים או תכונות ליניאריות. דוגמאות כוללות מצעים, תקלה, שבר ומשטחים משותפים, וצורות שונות של עלווה ויישור מינרלי. הכיוון המרחבי של תכונות אלה יוצר את הנתונים הגולמיים הקריטיים המשמשים להגבלת מודלים המתייחסים למקור ולעיוות שלאחר מכן של יחידות סלע.
למרות שכעת, יותר ממאה שנה מאז המצאתו והכנסתו, מצפן ברנטון (איור 1) נותר כלי מרכזי בארסנל ציוד השדה של הגיאולוג המודרני. זהו עדיין הכלי העיקרי המשמש ליצירת נתוני שדה לגבי הכיוון הגיאומטרי של משטחי סלע מ planar או תכונות סלע ליניאריות. מדידות כיוון אלה נקראות שביתה וטבילה, ומספקות את הנתונים הבסיסיים ליצירת מפות גיאולוגיות. יתר על כן, מצפן ברנטון יכול גם לתפקד כמצפן מסורתי לתרגילי מיקום וטריאנגולציה. לבסוף, זה יכול לשמש גם כמעבר כיס למדידת גבהים זוויתיים.
איור 1. המצפן של ברנטון.
Principles
רוב שכבות הסלע (שכבות מ משקעים, שכבות מציתות או פסים/עלווה מטמורפיים) יכולות להיות מתוארות כמשטח מטען בחלל. ככזה, פני השטח יש סטייה זוויתית מאופקית של כל מקום בין 0° ל 90°. סטייה זוויתית זו ידועה בשם "מטבל"(איור 2). לכל משטחי הסלע בעלי טבילה של יותר מ-0° יש צומת ליניארי עם מישור אופקי דמיוני, וכיוון המצפן של אותה צומת ליניארי (הקו שנוצר על ידי הצומת של שכבת הסלע ומישור אופקי) מכונה "שביתה"(איור 3).
כדי לקבוע את השביתה והטבילה של משטח סלע, מצפן ברנטון חייב להיות מוכן כראוי ולאחר מכן מיושר עם פני השטח להיות מוערך.
איור 2. הטבילה, או הסטייה מהאופקי, של תכונה גיאולוגית.
איור 3. השביתה, או הסטייה מצפון, של תכונה גיאולוגית.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Procedure
1. הכנה
- בדוק אם יש תנועת מחט בחינם. ודא שהמחט אינה מונפשת כאשר היא מוחזקת במישור האופקי. מצפנים מסוימים כוללים לחצני מגביל שמחזיקים את המחט במקומה, ואם קיימים, בדוק כי לחיצה על המגבלה אינה מזיזה את המחט.
- בדוק את "בועת עין השור" מרכז והמשכיות. בועה זו היא אחת משתי בועות פילוס ומשמשת לקביעת אופקיות המצפן. הבועה השנייה משמשת למדידות נטייה.
- בדוק אם יש הגדרת ירידה מגנטית נכונה. מאחר שהקטבים המגנטיים והגיאוגרפיים של כדור הארץ אינם מקריים, על מנת להעריך במדויק את כיווני המצפן (ביחס לצפון האמיתי) יש להגדיר את סיכת הירידה לירידה המגנטית הנכונה למיקום השימוש.
2. להקים משטח מייצג מתאים למדידה
- בתחום, גיאולוג חייב להקים משטחים מייצגים מתאימים למדידה. הרעיון הוא להעריך את הכיוון הכולל של התכונה המוערכת (מצעים, מפרקים, עלווה וכו ') במיקום מסוים זה. אחת הדרכים הפשוטות ביותר לעשות זאת היא למקם מחברת או לוח על הסלע באוריינטציה ממוצעת וייצוגית זו.
בהדגמת מעבדה, כל משטח שטוח יכול לשמש כמשטח מייצג (לוח / דגם על שולחן, או אלמנט אדריכלי של בניין).
3. הגדר את המצפן על פני השטח
- לאחר מכן, הקצה התחתון של מצפן ברנטון מוגדר על פני השטח, כך שהקצה כולו סומק עם פני השטח.
4. מרכז את "בועת עין השור"
- מבלי לקחת חלק מקצה זה מפני השטח (טעות נפוצה) מצפן ברנטון מסתובב עד "בועת עין השור" מרוכז.
5. קרא את הכיוון הזימיתי, או מדוד שביתה
- על ידי מיקוד בועת העין של השור, מצפן ברנטון הופך מיושר במישור האופקי, וזה מאפשר לקרוא את הכיוון האזימית של הקו שנוצר על ידי הצומת של משטח הסלע ואת אופקי -כלומר ההגדרה של "שביתה".
הערה: על פי שביתת המוסכמות נמדדת ברביע הצפוני. לדוגמה, כיוון S30degE (30° ממזרח לדרום בשל) ידווח כ- N30W.
6. למדוד טבילה
- השלב האחרון הוא למדוד טבילה. זה נמדד בניצב לכיוון השביתה ומוגדר כסטייה זוויתית של פני השטח מאופקי. לדוגמה, שכבת סלע כמעט אנכית עשויה להיות בעלת ערך טבילה של 85SE, מה שמצביע על כך שהמשטח טובל ב-85° מהאופקי, בכיוון דרום-מזרח.
הערה: כיוון הטבילה ניתן במובן הכללי (NE, SE, SW, NW) מכיוון שהכיוון המדויק שלו הוא תמיד 90° מהשביתה.
תפקידה של הגיאולוגיה הוא להבין את כדור הארץ בארבעה ממדים: מרחבי כמו גם זמן.
מצפן ברנטון, בעודו בן יותר מ-100 שנה, הוא עדיין הכלי העיקרי ליצירת נתוני שדה גיאולוגיים. ישנם מספר מרכיבים מרכזיים של המצפן, כולל זרוע התצפית, המחט המגנטית, קלינומטר, סיכת אינדקס, ורמות הבועה ומד הקלינומטר. המצפן משמש לאיסוף נתוני שדה לגבי הכיוון הגיאומטרי של משטחי סלע מ planar, המכונה שביתה וטבילה. מידע זה הוא הנתונים הבסיסיים ליצירת מפות גיאולוגיות.
וידאו זה ידגים את הדרך הנכונה למדוד שביתה ולטבול עם מצפן ברנטון.
רוב יחידות הסלע מציגות צורה כלשהי של מבנה משטח מנומר, כגון מצעים. שכבות סלע יכולות להיות מתוארות כמשטח מטען בחלל. כל סטייה זוויתית עבור אופקית ידועה בשם "לטבול". טבילה מדווחת במעלות, עם טווח בין 0 ל -90. הערך מלווה בכיוון הכללי של הטבילה.
בנוסף לחריגה מהאופקי, גיאולוגים מודדים גם את הסטייה של פני הסלע מצפון, או, "שביתה". ניתן לדמיין את השביתה כצומת ליניארי של המישור האופקי ואת פני השטח הנחקרים. השביתה מדווחת במעלות מצפון.
עכשיו שאתם מבינים את העקרונות שמאחורי השביתה והטבילה, בואו נראה איך זה נמדד בשטח.
לפני שניתן יהיה לאסוף מדידות באמצעות המצפן, יש לאמת את הפונקציונליות של הרכיבים.
ראשית, המחט חייבת להיות ללא הפרעה כאשר מוחזק במישור האופקי. שנית, ודא כי סיכת המעלית נועלת את המחט במקום כאשר מדוכא.
שלישית, בדוק כי גובה העיניים של השור יכול להיות מרוכז בצורה חלקה, ללא הפרעה. הבועה משמשת לקביעת האופקיות של המצפן.
לבסוף, בעוד הקוטב הצפוני הגיאוגרפי הוא מיקום סטטי, הקוטב הצפוני המגנטי נע לאורך זמן. מסיבה זו, סיכת ירידה משמשת לתיקון ההבדל. מצא את הירידה במפה טופוגרפית מקומית, ואת התאם את הבורג לערך המתאים.
מכיוון שמשטחים טבעיים הם מחוספסים מטבעם, יש להקים משטח שטוח וייצוגי. דרך ליצור את המשטח היא למקם מחברת או לוח על הסלע בכיוון מייצג.
הנח את המצפן על פני השטח. סובב את המצפן עד שהבועה תתמקד בגובה העיניים של השור.
עם העין של השור מיישרת, המצפן מיושר כעת במישור האופקי. השביתה מסומנת על ידי מחט המצפן. הערך משני קצות המחט נכון, אך לפי המוסכמה, נעשה שימוש בערך הקרוב יותר לצפון.
מטבל נמדד בניצב לשביתה. הגדר את המצפן על צידו, מיושר לאורך השיפוע כלפי מטה. התאימו את מד הנטייה עד שהבועה תתיישר. גודל המטבל מצוין כמד הנטייה. בנוסף, הכיוון הכללי של הטבילה הוא ציין.
תהליך איסוף ערכי השביתה והטבילה נמשך עבור כל יחידות הרוק של עניין.
בעת לקיחת מדידות, חשוב לתרגל טכניקה טובה ולוודא שהמצפן פועל כראוי. פעולה זו תבטיח דיוק טוב עבור הנתונים.
דיוק הנתונים תלוי באחדות המשטח הטבעי. לקיחת מדידות מרובות של אותו משטח יכולה להגביר את הדיוק.
לאחר שערכי השביתה והטבילה נרשמו כראוי בשטח, הם משולבים במפות גיאולוגיות. מפות אלה מראות את הגבולות בין יחידות סלע, ותוני השביתה והטבילה מספקים את האוריינטציה המרחבית של כל סלע.
נתוני שביתה וטבילה הם נקודת המוצא להבנת מבנים גיאולוגיים מורכבים יותר.
לאחר יצירת המפות הגיאולוגיות, ניתן ליצור חתך גיאולוגי. המידע במפה הגיאולוגית משוער כדי לקבוע את מבנה הסלעים מתחת לפני השטח. בתורו, זה יכול לספק מידע על האבולוציה הפיזית של האזור.
שימוש נוסף בנתוני שביתה וטבילה הוא זיהוי תעלולים. קו נגדים הם קפלי כלפי מעלה בשכבות סלע, הנגרמים על ידי לחץ דחיסה. כאשר אחת השכבות בקו הניקוז היא בלתי חדירה, גז ציפה ונפט לכודים מתחתיו. חברות קידוח יכולות להשתמש במידע זה כדי לאתר אתרי קידוח.
הרגע צפית בהקדמה של ג'וב למצפן של ברנטון. עכשיו אתה צריך להבין את ההתקנה של המצפן, שימוש נכון, וכיצד לקחת מדידות שביתה וטבילה. תודה שצפיתם!
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Results
סט של נתוני שביתה וטבילה לשכבת סלע שאינה טובלת כולל מגוון ערכים. הדיוק של מדידה אחת קשור, כמובן, לשגיאות מצפן מכניות ולחוויה של המשתמש המצפן. הדיוק של הניתוח הסופי תלוי באחדות של פני השטח הטבעיים (לרבות שכבות סלע "שטוחות" בעלות מידה מסוימת של גלגולי שטח טבועים) ובמספר המדידות הכולל שנלקחו.
נתוני שביתה וטבילה נרשמים בתחילה במחברות שדות ולאחר מכן מועברים לטופס טבלאי, ובסופו של דבר למפות גיאולוגיות(איור 4). כל המפות הגיאולוגיות מציגות את הגבולות בין יחידות הסלע, ותוני השביתה והטבילה (סמלי מוט ומקל) מספקים את הרכיב התלת מימדי, המתאר את הכיוון המרחבי של כל יחידת סלע.
שביתה וטבילה של מצעים, הסוג הנפוץ ביותר של נתוני כיוון סלע, מוצג במיקום מסוים עם סמלים כמו אלה להלן.
מלבד שביתה וטבילה של מצעים, יש סוגים רבים אחרים של תכונות סלע מ planar ו / או ליניאריות שיש להם שביתה וטבילה וחלקם מוצגים באיור 5.
איור 4. שביתה וטבילה של מצעים על המפה. שביתה וטבילה של מצעים, הסוג הנפוץ ביותר של נתוני כיוון סלע, מוצג במיקום מסוים עם סמלים כמו אלה להלן.
איור 5. מפתח מפת שביתה וטבילה. מפתח מפה עבור מנר ו / או סלע תכונות הדגמת שביתה וטבילה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Applications and Summary
גיאולוגים שואפים להבין את כדור הארץ בארבעה ממדים. המטרה היא לפרש את מבנה הסלעים על פני השטח, בתת הקרקע ובזמן. מידע שביתה וטבילה שנוצר על ידי מצפן ברנטון הוא נקודת המוצא שבה גיאולוגים יוצרים מפות גיאולוגיות, ואז ניתן להשתמש במפות אלה כדי ליצור דיאגרמות חתך, המציגות את המבנים בתת הקרקע(איור 6).
הבנת מבני סלע בשלושת הממדים המרחביים וגם לאורך זמן מספקת חלון על ההתפתחות הפיזית של כוכב הלכת שלנו. בנוסף, ידע מסוג זה הוא מרכזי ביישומים תעשייתיים וכלכליים רבים. דוגמה אחת היא זיהוי של עיוותי סלעים, שבהם שכבות התכופפו בכיפות או במבנים מתקפלים הנקראים תעלולים - וזה בשיאם של מבנים אלה שהנפט והגז אוספים לעתים קרובות.
איור 6. חתך גיאולוגי. חתך גיאולוגי הוא ייצוגים של גיאולוגיה תת קרקעית. הקו (D-D') במפה הוא הקו שלאורך חתך הרוחב צויר. ניתן לראות קו נגדים, קווי סינכרון ותקלות בסעיפים צולבים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
