زمین شناسی ساختاری.فصل پنجم.محاسبه ضخامت و عمق الیه

Transcript

1 پن ج م فص ل محاسبه ضخامت و عم ق الهی زمین شناسی ساختاری.کارشناسی زمین شناسی.بخش زمین شناسی دانشکده علوم.دانشگاه شهید باهنر کرمان.استاد درس:دکتر شهرام شفیعی بافتی 1

2 تعاریف ضخامت - فاصله عمودی بین دو صفحه محدود کننده الیه به نام ضخامت آن نامیده میشود) t در شکل 5-1 (در بسیاری موارد بسته به نوو کوار معدنی یا اکتشافی با ضخامت ظاهری الیه سر وکار داریم. به طور کلی میتوان گفت که فاصله غیر عمودی بین سطح و کف الیه به نام ضوخامت ظاهری آن نامیده میشود. در بین ضخامتهای ظاهری متعدد الیه دو حالت خاص را میتوان تشخیص داد: ضخامت افقی-فاصله سطح و کف الیه در یک صفحه افقی و درجهت عمود بر امتداد الیه به نام ضخامت افقی موسووم اسوت) th در شوکل 1-5 (ضخامت افقی در کارهای معدنی یا اکتشافی افقی مثل تونل و ترانشه اندازه گیری میشود. ضخامت قائم- فاصله قائم سطح و کف الیه در یک صفحه قائم عمود بر امتداد الیه به نام ضخامت قائم خوانده مویشوود) tv در شوکل 5-1(. ضخامت قائم در کارهای معدنی یا اکتشافی قائم مثل چاه و گمانه اندازهگیری میشود. شکل 5-1 -پارامتر های ضخامت و عمق الیه عمق الیه -فاصله قائم یک نقطه)معموال این نقطه روی سطح زمین در نظر گرفته میشود(تا سطح الیه به این نام خوانده میشود)' d,d در شوکل.)5-1 اندازهگیری ضخامت الیه به طریقه مستقیم در بعضی موارد میتوان کف و سطح طبقه را مستقیما مشاهده کرد و ضخامت آن را اندازه گرفت. سادهترین حالت آن است که یوک الیوه افقوی در یک مقطع قائم رخنمون داشته باشد)شکل 5-2 (در این حالت میتوان با آویزان کردن یک متر نواری ضخامت الیه را اندازه گرفت. شکل 5-2 -اندازهگیری ضخامت الیههای افقی درمقطع قائم حالت ساده دیگر آنست که بتوان الیههای قائم را در سطح افقی مشاهده نمود. در این حالت نیز میتوان مطوابق شوکل 5-3 ضوخامت الیوه را بوه آسانی اندازه گرفت. بدیهی است بایستی متر نواری را در جهت عمود بر امتداد طبقه نگهداشت. 1 -Thickness 2 -Depth زمین شناسی ساختاری.کارشناسی زمین شناسی.بخش زمین شناسی دانشکده علوم.دانشگاه شهید باهنر کرمان.استاد درس:دکتر شهرام شفیعی بافتی 2

3 شکل 5-3 -اندازه گیری ضخامت الیههای قائم در سطح افقی در بعضی موارد میتوان ضخامت طبقات شیب دار را نیز به طور مستقیم اندازه گرفت)شکل 5-4 (. دراین حالت مطابق شکل بوه انتهوای یوک چوو صاف یک شیب سنج نصب کرده)شکل 5-4 ) و آنرا طوری قرار میدهیم که شیب سنج زاویهای برابر شیب الیه را نشان دهد. سپس از باال طوری به چو نگاه میکنیم که سطح طبقه دیده شود)شکل الف( دراین حالت نقطهای از چو را که در امتداد دید است عالمت مویگوااریم طوو این قطعه چو تا نقطه عالمت گااری شده ضخامت الیه را به دست خواهد داد. شکل 5-4 -اندازه گیری ضخامت الیهها به روش مستقیم تعیین ضخامت الیه به روش غیر مستقیم در بسیاری موارد به علت وضعیت الیه و سطح زمین اندازه گیری رابه طریق مستقیم نمیتوان انجام داد. در چنین مواردی بایستی ضخامت ظاهری الیه را اندازه گیری و به وسیله فرمولها و یاجداو موجود آن را به ضخامت حقیقی تبدیل کرد. اینک روشهای مختلوف و حواالت متفواوت را بررسوی میکنیم: روش محاسبهای الف-حالتی که سطح زمین افقی و امتداد مقطع عمود بر امتداد صفحه باشد. دراین حالت میتوان با اندازه گیری ضخامت افقی S در جهت عمود بر امتداد الیه ضخامت حقیقی آن را به دست آورد)شکل 5-5 (: شکل 5-5 -اندازه گیری ضخامت الیههای شیب دار در مقاطع افقی که درآن t ضخامت حقیقی sضخامت افقی و δ زاویه شیب طبقه است. زمین شناسی ساختاری.کارشناسی زمین شناسی.بخش زمین شناسی دانشکده علوم.دانشگاه شهید باهنر کرمان.استاد درس:دکتر شهرام شفیعی بافتی 3

4 ب-حالتی که امتداد مقطع عمود بر امتداد الیه و شیب سطح زمین در جهت شیب الیه باشد. در این حالت با توجه به شوکل 5-6 ضخامت حقیقی را میتوان از رابطه زیر به دست آورد: t= S. Sin ( در این رابطه t ضخامت حقیقی s ضخامت ظاهری δ زاویه شیب الیه و σ زاویه شیب سطح زمین میباشد. شکل 5-6 -تعیین ضخامت الیه درحالتی که شیب الیه و سطح زمین در یک جهت باشد. ج-حالتی که امتداد مقطع عمود بر امتداد الیه و شیب سطح زمین درخالف جهت شیب الیه باشد. در این حالت با توجه به شکل 6-7 ضخامت حقیقی الیه را میتوان از رابطه زیر محاسبه کرد: در این رابطه t ضخامت حقیقی s ضخامت ظاهری δ شیب الیه و σ شیب سطح زمین است. شکل 5-7 -تعیین ضخامت الیه درحالتی که شیب الیه و سطح زمین درخالف جهت هم باشد. د-حالتی که امتداد مقطع بر امتداد الیه عمود نباشد. در حالتی که امتداد مقطع اندازه گیری ضخامت ظاهری بر امتداد الیه عمود نبوده و با آن زاویوه a تشوکیل دهود بایسوتی ضوخامت حاصوله را در سینوس این زاویه نیز ضر کرد تا ضخامت واقعی به دست آید )شکل 5-8 ( زمین شناسی ساختاری.کارشناسی زمین شناسی.بخش زمین شناسی دانشکده علوم.دانشگاه شهید باهنر کرمان.استاد درس:دکتر شهرام شفیعی بافتی 4

5 شکل 5-8 -تعیین ضخامت الیه در حالتی که مقطع اندازهگیری بر امتداد الیه عمود نباشد در رابطه باال S ضخامت ظاهری در امتداد S, AC ضخامت ظاهری در جهت عمود بر امتداد الیه و a میباشد. بدین ترتیب فرمو کلی محاسبه ضخامت حقیقی به شرح زیر درمیآید: زاویه بین مقطع مورد نظور و امتوداد الیوه در این فرمو هنگامی که شیب الیه و زمین در یک جهت باشند عالمت منفی و در حالت عکس عالمت مثبت در نظر گرفته میشود. استفاده از نمودار- برای محاسبه ضخامت الیه در حاالت مختلف از نمودارهایی که در این زمینه موجود است نیز میتوان استفاده کرد. در حالتی که جهت اندازه گیری ضخامت ظاهری عمود بر امتداد الیه و سطح زمین افقی باشد میتووان از نمووداری کوه در شوکل 5-9 نشوان داده شده استفاده نمود. برای استفاده از این نمودار ابتدا ضخامت افقی الیه را در خط سمت چپ نقل کرده و آنگاه زاویه شیب الیه را در خوط مربووب بوه شویب مشوخص میکنیم. با وصل این دو نقطه به هم خط سوم در نقطهای قطع میشود که معرف ضخامت حقیقی الیه است. مثال اگر ضوخامت افقوی طبقوه 500 متر و شیب آن 70 درجه باشد ضخامت حقیقی آن برابر 570 متر خواهد شد. شکل 5-9 -نمودار محاسبه ضخامت حقیقی الیه در حالتی که سطح زمین افقی باشد. درحالت کلی یعنی هنگامی که جهت اندازهگیری ضخامت ظاهری بر امتداد الیه عمود نبوده و سطح زمین نیز افقی نباشد میتووان از نموودار کلوی شکل 5-10 استفاده کرد. زمین شناسی ساختاری.کارشناسی زمین شناسی.بخش زمین شناسی دانشکده علوم.دانشگاه شهید باهنر کرمان.استاد درس:دکتر شهرام شفیعی بافتی 5

6 این نمودار در حقیقت نمودار فرمو کلی 5-5 است که قبال بررسی شد. برای شرح چگونگی استفاده از این نمودار فرض مویکنویم کوه ضوخامت ظاهری در امتدادی که با امتداد الیه زاویه 30 درجه می سازد 300 متر باشد. اگر شیب الیوه δ و شویب زموین σ و در خوالف جهت آن باشد میخواهیم ضخامت حقیقی الیه را پیدا کنیم. برای این کار ابتدا زاویه بین امتداد مقطع مورد نظر و امتداد الیه را در اولین خط سمت چپ نقل کرده و بدین ترتیب نقطه a را به دست مویآوریوم. در مواردی که شیب سطح زمین و الیه در یک جهت باشد از نیمه پائینی و درمواقعی که در خالف جهت یکدیگر باشند از نیمه باالیی خط اسوتفاده میشود. حا زاویه شیب الیه) در اینجا (را در ضلع افقی مثلث میانی نقل کرده و زاویه شیب سطح زمین )در اینجا ) را روی ضلع قائم آن آورده و محل تالقی آنها یعنی نقطه b را پیدا میکنیم. سپس از نقطه a به b وصل میکنیم تا خط عمودی میوانی نموودار)مقیواس t( را درنقطوه c قطع کند. حا ضخامت ظاهری الیه را در یکی از دو ضلع مور مثلث کناری نقل کرده و نقطه d را بدست میآوریم. اگر نقطه c در نیموه پوایینی خط قائم وسطی واقع شد از ضلع مور پایینی و درحالتی که نقطه c در قسمت باالیی این خط قرار گرفوت. از ضولع موور بواالیی مثلوث اسوتفاده میکنیم. سپس از نقطه c به d وصل میکنیم تا خط قائم دست راست نمودار را در نقطه e قطع کند. قرائوت نقطوه e در روی ایون خوط ضوخامت واقعی طبقه را به دست خواهد داد. اگر نقاب d,c درنیمه فوقانی نمودار قرار گیرند قرائت خط قائم دست راست را بایستی از باال بوه پوایین انجوام داد یعنی در این حالت بایستی باالی خط را صفر و پایین آنرا 200 در نظر گرفت و درحالتی که مانند مثا یاد شوده نقواب,d c در نیموه پوایینی واقوع شوند بایستی این خط را از پایین به باال قرائت کرد یعنی پایین آنرا صفر و باالی آنرا 2000 در نظر گرفت. ش نمودار محاسبه ضخامت حقیقی الیه در حالت کلی محاسبه عمق الیه برای محاسبه عمق الیه نیز روشهای مختلف و حاالت متفاوتی وجود دارد که در اینجا آنها را شرح میدهیم: روش محاسبهای در حاالت مختلف میتوان عمق الیه را از طریق محاسبه به شرح زیر تعیین کرد: الف-حالتی که سطح زمین افقی و امتداد مقطع عمود برامتداد الیه باشد.در این حالت مطابق شکل 5-11 عمق الیه را در نقطوه موورد نظر میتوان از رابطه زیر به دست آورد. در این رابطه dعمق الیه sفاصله نقطه تا رخنمون الیه و δزاویه شیب آن میباشد. زمین شناسی ساختاری.کارشناسی زمین شناسی.بخش زمین شناسی دانشکده علوم.دانشگاه شهید باهنر کرمان.استاد درس:دکتر شهرام شفیعی بافتی 6

7 ب. زمین شناسی ساختاری.فصل پنجم.محاسبه ضخامت و عمق الیه شکل تعیین عمق الیه در حالتی که سطح زمین افقی باشد. -حالتی که امتداد مقطع اندازه گیری عمود بر امتداد الیه و زوایای شیب الیه و سطح زمین در یک جهت باشد. در این حالت با توجه به شکل 5-12 عمق الیه را میتوان به شرح زیر محاسبه کرد: و یا که درآن d عمق S فاصله نقطه تا رخنمون σ زاویه شیب سطح زمین و δ زاویه شیب الیه میباشد. شکل تعیین عمق الیه در حالتی که شیب الیه و سطح زمین در یک جهت باشد. ج-حالتی که امتداد مقطع اندازه گیری عمود بر امتداد الیه و زوایای شیب الیه و سطح زمین در خالف جهت یکدیگر باشند. در این حالت باتوجه به شکل 5-13 داریم: زمین شناسی ساختاری.کارشناسی زمین شناسی.بخش زمین شناسی دانشکده علوم.دانشگاه شهید باهنر کرمان.استاد درس:دکتر شهرام شفیعی بافتی 7

8 شکل تعیین عمق الیه در حالتی که شیب الیه و سطح زمین در خالف جهت هم باشند. د-حالتی که امتداد مقطع اندازه گیری عمود بر امتداد الیه نباشد. درحالتی که امتداد اندازه گیری ضخامت ظاهری بر امتداد الیه عمود نباشد ابتدا بایستی آن را نسبت به این انحراف تصحیح کرد و آنگاه محاسوباتی را که ذکر شد به کار برد )شکل 5-8 (. اگر فاصله نقطه تا رخنمون الیه و a زاویه بین امتداد مقطع مورد نظر و امتداد الیه باشد داریم: بنابراین در حالت کلی فرمو به شکل زیر در میآید: در این رابطه فاصله نقطه تا رخنمون الیه a زاویه بین امتداد مقطع اندازهگیری و امتداد الیه σ زاویه شیب سطح زمین δ زاویه شیب الیوه و d عمق الیه درنقطه مورد نظر میباشد. در مواردی که شیب سطح زمین و الیه در یک جهت باشد عالمت منفوی و درحالوت عکوس عالموت مثبوت درنظر گرفته میشود. روش ترسیمی اگر شیب الیهای در دست باشد و بخواهیم عمق آنرا در نقطه A حسا کنیم کافیست مقطع AB را رسم کرده و عمق آنرا بوا توجوه بوه مقیواس نقشه اندازه بگیریم )شکل 5-14 (. شکل تعیین عمق الیه در یک نقطه به روش ترسیمی در صورتیکه امتداد AB بر امتداد الیه عمود نباشد ابتدا بایستی شیب ظاهری الیه را در این امتداد حسا کرد و آنگاه مقطع آنورا رسوم و عموق را اندازهگیری نمود. استفاده از نمودارها برای محاسبه عمق الیه بعضی نمودارها تهیه شده است. درحالتی که امتداد مقطع اندازهگیری بر امتداد الیه عمود و سطح زمین افقی باشد میتووان از نمودار شکل 5-15 استفاده کرد. برای استفاده از این نمودار ابتدا فاصله نقطه تا رخنمون الیه را روی خط سمت چپ جدا کرده و بعود از مشوخص کردن نقطه مربوب به شیب الیه روی خط سمت چپ آن دو را به هم وصل میکنیم تا خط وسط را در نقطهای که برابر عمق الیوه در نقطوه موورد نظر است قطع کند.در حالت کلی میتوان نمودار 5-16 را به کار برد که نحوه استفاده از آن همانند نمودار 5-10 است. زمین شناسی ساختاری.کارشناسی زمین شناسی.بخش زمین شناسی دانشکده علوم.دانشگاه شهید باهنر کرمان.استاد درس:دکتر شهرام شفیعی بافتی 8

9 شکل نمودار تعیین عمق الیه در حالتی که سطح زمین افقی باشد. زمین شناسی ساختاری.کارشناسی زمین شناسی.بخش زمین شناسی دانشکده علوم.دانشگاه شهید باهنر کرمان.استاد درس:دکتر شهرام شفیعی بافتی 9

10 شکل نمودار محاسبه عمق الیه در حالت کلی زمین شناسی ساختاری.کارشناسی زمین شناسی.بخش زمین شناسی دانشکده علوم.دانشگاه شهید باهنر کرمان.استاد درس:دکتر شهرام شفیعی بافتی 11