6.
Cvičení - měření
geologickým kompasem, geologické značky
Při popisu tvarů geologických
těles (geologických objektů) se sleduje zejména vnější geologická stavba,
která je dána průběhy hraničních ploch tělesa v prostoru, tedy jeho omezením
více či méně pravidelnými geologickými plochami – planárními prvky. Geologické plochy mohou být buď primární
(vznikají současně s horninou, např. vrstevní plochy, plochy primární
odlučnosti) nebo sekundární (jedná se o deformace prvotních tvarů, jež nastaly
po vzniku horniny, např. zlomy, kliváž atd.). Průsečnice těchto ploch, ale i
ostatní protažené prvky na vrstevních plochách, např. rýhy, vzniklé pohybem
sedimentačního materiálu po nedostatečně zpevněném starším sedimentu, se
označují jako lineární (čárové) prvky.
Popis,
zobrazení a prostorová orientace v přírodě existujících těles, respektive
jejich skutečných tvarů, je z důvodů nedokonalé vyjadřovací a zobrazovací
techniky člověka často velmi obtížná. Proto dochází ke zjednodušování a
nahrazování hraničních ploch geologického tělesa jednoduchými, matematicky
definovanými obrazci, křivkami a tělesy (plochy jsou nahrazovány rovinami,
lineace přímkami, geologická tělesa válci, hranoly aj.).
Polohy primárních i sekundárních
ploch geologických těles a jejich nejrůznější deformace je potřeba v praxi
vhodným způsobem zobrazit. Ve všeobecné a strukturní geologii lze pro tyto
účely použít různé zobrazovací metody, vycházející zejména z deskriptivní
geometrie, matematické statistiky a aplikovaných kartografických projekcí
(Foldyna, Grmela,1988)
Polohu plochy v prostoru
lze určit buď pomocí polohy tří bodů roviny, které neleží v jedné přímce
(hlavně v hornictví a ve vrtném průzkumu), nebo pomocí polohy dvou
různoběžek. Tento druhý způsob se velmi často používá při povrchovém
geologickém mapování, kde vrstvení nebo hraniční polohy (geologické prvky) jsou
přístupné pozorování. Prostorová poloha planárních
prvků (rovin) je pak určena dvěmi jednoznačně definovanými přímkami, hlavní
a spádovou přímkou a je zpravidla vztažena k severnímu směru a
horizontální rovině. (obr.
6.1).
Hlavní přímka je definována jako
průsečnice vrstevní plochy s horizontální rovinou (je tedy horizontální).
Spádová přímka je určena jako
průsečnice roviny kolmé k hlavní přímce s vrstvení plochou. Jedná se
o spádnici dané plochy (přímka největšího spádu).
Směr roviny
AF (obr. 6.2)
je úhel, který svírá hlavní přímka dané roviny se směrem magnetického severu Nm
(informace z kompasu) nebo směrem zeměpisného severu Ng
(informace z mapy). Úhel mezi magnetickým a zeměpisným poledníkem se
označuje jako magnetická deklinace d a lze jej pro dané místo pozorování
určit pomocí mapy izogon.
Směr úklonu roviny Aφ (obr.
6.3) je úhel, který svírá orientovaný půdorysný průmět spádové přímky dané
roviny se směrem severním. Hodnota úhlu jednoznačně určuje, jakým směrem se
rovina uklání. Zda např. při orientaci hlavní přímky severo-jižním směrem k
západu nebo k východu.
Pravý úklon roviny φ je úhel, který svírá
spádová přímka dané roviny s rovinou horizontální. Zdánlivý úklon roviny λ je úhel, který
svírá obecná přímka ležící v rovině (s výjimkou spádové přímky)
s rovinou horizontální (obr.
6.4).
Na geologických plochách se lze
často setkat s lineárními prvky -
rýhy, lineárně protažené nerovnosti vrstevních ploch, usměrněné
jehlicovité minerály aj. Poloha přímky v prostoru se zpravidla určuje
podobně jako poloha spádové přímky, tj. směrem a velikostí úklonu. Liší se
pouze v tom, že lineární útvary mohou mít na rozdíl od spádové přímky,
která je linií největšího úklonu dané roviny a je kolmá na směr vrstvy, různou
orientaci.
Směr obecné přímky je úhel,
který svírá půdorysný průmět obecné přímky se směrem severu.
Směr úklonu obecné přímky AL
(obr. 6.5) je úhel, který svírá orientovaný půdorysný
průmět dané přímky se směrem severním.
Úklon obecné přímky λ je úhel, který svírá
daná přímka s horizontální rovinou (obr. 6.6).
Poziční
úhel obecné přímky x je úhel, který svírá obecná přímka ležící v dané rovině
s kladnou větví hlavní přímky roviny. Kladná větev hlavní přímky je pravá
polopřímka při orientaci spádové přímky ve směru klesání k pozorovateli (viz. obr. 6.7). Úhel se měří ve
smyslu pohybu hodinových ručiček.
Měření výše uvedených základních geologických prvků lze
provádět pomocí geologického kompasu,
jenž představuje dostatečně přesný způsob zaměření nepravidelných geologických
ploch v prostoru. Geologický kompas se původně vyvinul z hornického kompasu,
který se používal k zaměřování důlních chodeb a rudních žil. Oproti
normální buzole má stupnice geologického kompasu zaměněný východ se západem,
tj. V (90°) je na stupnici vlevo, Z (270°) je na stupnici vpravo. Tato změna je
nutná proto, že při otáčení krabice s pevně vsazenou větrnou růžicí
vykonává růžice proti stálému odměrnému bodu (S konec magnetky) relativně
opačný pohyb než je tomu u buzoly, u níž se pohybuje otočný průzor proti růžici
pevně fixované k S (Foldyna, 1971). Zjednodušeně, stál-li např. horník
s kompasem tak, že byl čelem obrácen k magnetickému severu, byl
severo-jižní směr dělené stupnice shodný s magnetkou. Pokud se začal otáčet
k východu, otáčel se také sever dělené stupnice, avšak magnetka zůstávala
ve svém původním směru. Magnetka se tedy zdánlivě pohybovala proti směru
hodinových ručiček na západ. Proto došlo k záměně východu na západní
stranu a naopak, jak je patrno z obr. 6.8.
Mezi
základní typy kompasů, které se vyskytovaly, popř. se ještě vyskytují
v našich provozech, patří (Grmela, Foldyna, 1988):
·
rakouský (vídeňský) nebo německý kompas Briehauptův s dřevěným
nebo mosazným kompasovým pouzdrem. Stupnice je dělena ve stupních, popřípadě
v tzv. hórách (jedna hóra - hodina se rovná 15°, celý kruh má potom 24 hór
– hodin), sklonoměr je kyvadlový;
·
kompas fy. Meopta s celokovovým pouzdrem, se stupnicí
dělenou ve stupních nebo v hórách. Sklonoměr je pérový, kotoučový,
s aretací na boku pouzdra, u tohoto kompasu je viditelný pouze severní
hrot magnetky (umožňuje to velmi jednoduché odečítání příslušných úhlů);
·
kompas fy. Meopta, tzv. Maškův, představuje speciální typ
kompasu s kovovým pouzdrem v kombinaci s umělou hmotou. Stupnice
je dělena na stupně nebo grády. Směr sever-jih je totožný s kratší stranou
kompasu. Součástí je i speciální geologický kuličkový sklonoměr na měření
pozičního úhlu lineárních prvků. Ke kompasu byly dodávány i průsvitky pólové
sítě Lambertovy projekce a pracovní průsvitky;
·
v současné době se lze velmi často setkat s německými
kompasy typu ”Freiberg” (v rámci RVHP byla výroba převedena do NDR). Kompasy
mají celokovové pouzdro, kompasová stupnice je dělena ve stupních nebo grádech
s desítkovým označením (1=10°, 2=20° atd.). Na boku pouzdra je šroub
k nastavení deklinace, směr sever-jih je možné nastavit libovolně (buď ve
směru podélné nebo příčné osy pouzdra). Součástí kompasu je i aretace magnetky
(slouží k jejímu uvolnění a opětovnému uzamknutí), dvě libely a otočný
sklonoměr. Starší typ měl sklonoměr pouze na klopné ose víka s dělením po
5°, nový ”typ 69” má sklonoměr označen červeně podle barvy příslušného hrotu
magnetky a dále sklonoměr kyvadlový, souosý s magnetkou (obr. 6.9).
Vlastní
měření geologickým kompasem (typu ”Freiberg”) se pomocí magnetky a dělené
stupnice provádí následovně.
Směr
vrstvy AF (obr.
6.10) se zaměřuje tak, že se geologický kompas přikládá svou delší stranou
(spojnice sever-jih) k vrstevní ploše (hlavní přímce roviny), přičemž se
krabice kompasu urovná do vodorovné polohy. Je jedno, jestli je kompas
orientován k vrstvě pravou nebo levou stranou, protože směr vrstvy α
je shodný se směrem α + 2R (viz. obr. 6.1).
V případě, že je vrstva rovná (nedeformovaná), lze kompas přímo přiložit
hranou na plochu vrstvy, je-li vrstva nerovná (deformovaná, např. zvlněná), je
nutné kompas trochu od plochy vrstvy odsadit, aby nedošlo k měření zcela
bezvýznamného lokálního směru. Po uvolnění aretace a po ustálení magnetky se
čte směr vrstvy na libovolném hrotu magnetky.
Směr
úklonu vrstvy Aφ se zaměřuje tak, že se sklonoměr (otočná
destička kompasu) přiloží svou plochou ke spádnici vrstvy, tzn. že i spojnice
S-J na větrné růžici kompasu je ve směru spádové přímky. J směr růžice je
přiložen k vrstvě a směr S růžice ukazuje směr největšího klesání spádové
přímky (viz. obr. 6.11a).
Kompas se ustálí do horizontální polohy (pomocí libely na horní ploše kompasu),
stiskne se aretačního tlačítko, čímž se uvolní magnetka a po ustálení lze číst
hodnotu odklonu na černém hrotu magnetky. V případě, že není splněna
podmínka orientace S růžice (neukazuje směr největšího klesání spádové
přímky, viz. obr. 6.11b)
odečítá se hodnota odklonu na červeném hrotu magnetky. Při nerovném povrchu
vrstvy se kompas trochu odsadí.
Měření
směru úklonu obecné přímky AL se
provádí obdobně jako měření směru úklonu vrstvy (spádové přímky). Otočná
destička kompasu se přiloží svou delší hranou k lineárnímu prvku tak, aby
spojnice S-J na růžici kompasu byla ve směru půdorysného průmětu přímky. Kompas
se ustálí do horizontální polohy a pokud S růžice kompasu ukazuje směr klesání
obecné přímky odečte se hodnota na černém hrotu magnetky (viz. obr. 6.12a),
v opačném případě, se hodnota odečte na červeném hrotu magnetky (viz. obr. 6.12b).
Úklon
geologických prvků φ, λ se měří pomocí sklonoměru, jenž bývá různě
upraven. Prvním typem sklonoměru, se kterým se lze u geologického kompasu typu
”Freiberg” setkat, je sklonoměr ve formě otočné destičky. Stupnice úklonu je
zde uvedena na boku kompasu. Měření se provádí tak, že se otočná destička
přidrží svou delší stranou ke spádnici vrstvy (φ) nebo v případě
lineárního prvku ke směru klesání obecné přímky (λ) a krabice se urovná do
horizontální polohy. Hodnota úklonu se odečte na boku kompasu (viz. obr. 6.13a). Druhým
typem je sklonoměr v podobě kyvadla na ose magnetky. K měření úklonu se
používá celá boční strana kompasu, která se přikládá ke spádnici vrstvy
nebo ke směru klesání obecné přímky (viz. obr. 6.13b).
Měření
pozičních úhlů lineárních prvků x se provádí tak, že se kompas přiloží svou boční stranou
k dané rovině, ve které lineární prvek leží, přičemž boční libela kompasu
je orientována čelem k pozorovateli. Kompas se ustálí do vodorovné polohy
(pomocí boční libely) a otočná destička se nastaví (v poloze otevřeno) na
hodnotu nula. Poté se delší hrana otočného sklonoměru postupným pootáčením ve
směru uzavírání kompasu ztotožní s měřenou lineací. Pokud pozorovatel
stojí ve směru klesání spádové přímky roviny (obr. 6.14a) hodnota úhlu se
odečte na boku sklonoměru od pravé nuly (tj. nula v poloze otevřeno), v
případě, že pozorovatel nestojí ve směru klesání spádové přímky (obr. 6.14b), hodnota se odečte
od levé nuly sklonoměru (tj. nula v poloze zavřeno).
Takto
naměřené úhly se zanáší do map pomocí jasně definovaných geologických značek.
Seznam
smluvních značek důlních map je vydán ÚBÚ ze dne 7.7.1967, čj. 4700/1967 a je
součástí důlně měřického předpisu. Je určen pro jednotné vypracování hlavních
druhů map na všech hornických závodech, zejména v průzkumných, těžebních a
ostatních organizacích, jejichž činnost podléhá hornímu zákonu.
V roce
1972 byly vydány interní směrnice pro organizace podléhající ÚÚG "Jednotná
legenda pro základní geologické mapy 1: 25 000 " obsahující geologické
značky, jejichž používání je závazné pro organizace provádějící geologický
průzkum a mapování státního území.
Pro
planární prvky (vrstevní plochy, plochy metamorfní břidličnatosti atd.) se
používají značky ve formě písmene T. Delší čárka (zpravidla se používá 10 mm)
je směrově totožná s hlavní přímkou roviny, kratší čárka (zhruba 2 mm) je
na ni kolmá a je směrově totožná se spádovou přímkou dané roviny. Velikost
úklonu se připisuje ke kratší čárce. V případě, že je rovina v horizontální
poloze, tedy φ=0 je délka čárky
totožná s délkou hlavní přímky a je kreslena napříč hlavní přímkou (značka
má potom tvar křížku), při úklonu φ=90°
se kreslí čárka také napříč hlavní přímkou, je však kratší (obr. 6.15a)
Pro
vyjádření směru a úklonu lineárního prvku se používá šipka s číselnou
hodnotou udávající úklon (viz.obr. 6.15b).
Základní
smluvní formy zápisu planárních a lineárních prvků jsou následující.
U
plošných prvků existují tři smluvní formy zápisu - geologický, geologický
s orientací a hornický zápis.
Geologický
zápis má formu AF/Aφ/φ, např. 50/140/40. Vynese
se směr hlavní přímky roviny AF (delší čárkou) a kolmo na hlavní
přímku směr úklonu roviny Aφ (kratší čárkou). Hodnota úklonu
φ se připíše ke kratší čárce (obr. 6.16).
Geologický
zápis s orientací má formu AF/φ + orientace, např. 60/40
(W) – z anglického west - západ. Vynese se opět směr hlavní přímky roviny
AF (delší čárkou) a podle orientace kolmo na hlavní přímku směr
úklonu (kratší čárkou). Hodnota úklonu φ se připíše (obr. 6.17).
Hornický
zápis má formu Aφ/φ, např. 120/35. Vynese se směr úklonu Aφ
(kratší čárkou), hlavní přímka je na směr úklonu kolmá (delší čárkou). Úklon
φ se připíše (obr.6.18).
U lineárních
prvků je smluvní forma zápisu AL/λ, např. 40/25. Pomocí šipky
se vynese směr úklonu obecné přímky AL s číselným udáním hodnoty
úklonu λ (viz. obr. 6.19).
Nedostatek, který tady vzniká je ten, že forma zápisu přímky je totožná
z formou hornického zápisu. Proto je vždy nutné uvést, že se jedná o
lineární prvek. Forma zápisu bude tedy - lineace 40/25. V případě, že se vynáší přímka určená pozičním uhlem x, je vždy známá rovina, ve
které přímka leží. Pro zápis roviny se použije jakákoli z výše uvedených
smluvních forem a hodnota pozičního úhlu se připíše dozadu, např.
250/125/20 ζ=70. Poziční úhel
přímky se vynáší vždy od kladné větve hlavní přímky (tj. ve směru hodinových
ručiček, obr. 6.20).
Jak
ukazuje obr. 6.17-20, byl vždy směr severu, tedy i smluvní značka
geologického prvku, orientován ve smyslu zdola nahoru. Je to dáno tím, že na
naprosté většině našich map je severní směr rovnoběžný s postranními
okraji mapy.
6.1
Úlohy
a programy
Program č.1
Vyneste soubor měření pomocí geologických značek.
|
70/30 |
50/80 ζ=120 |
|
Lineace 160/70 |
20/80 (E) |
|
60/150/50 |
150/75 (NE) ζ=25 |
Program č.2
Zapište příslušnou smluvní formu zápisu nakreslených
geologických značek. Určení hodnot úhlu proveďte odhadem.
a)
geologický zápis
b)
geologický zápis s orientací
c)
hornický zápis
|
|
|
|
|
|
|
|
|
