MAPY JAKOŚCIOWE

ZARYS POMOCNICZYCH MATERIAŁÓW TEKSTOWYCH DO

WYKŁADÓW Z PRZEDMIOTU KARTOGRAFIA WGŁĘBNA

B

ARTOSZ

P

APIERNIK

K

RAKÓW

2008

1

N

IEKTÓRE

RODZAJE

MAP

JAKOŚCIOWYCH

I.

M

APY

ODWZOROWUJĄC

KSZTAŁT

POWIERZCHNI

ODNIESIENIA

Mapy geomorfologiczne

Mapy tektoniczne

Mapy lineamentów

II.

.

M

APY

ODWZOROWUJĄCE

WSPÓŁCZESNĄ

BUDOWĘ

GEOLOGICZNĄ

NA

POWIERZCHNI

ODNIESIENIA

.

- Mapy używające informacji z odsłonięć powierzchniowych

Mapy geologiczne –zakryte

Mapy geologiczne na podstawie interpretacji zdjęć lotniczych (fotogeolo-

giczne)

- Mapy odwzorowujące budowę geologiczna na arbitralnie dobranym pozio-

mie odniesienia (na ogół na powierzchni niezgodności)

Mapy geologiczne odkryte – powierzchni różnowiekowych i równowieko-

wych

Mapy ścięcia poziomego lub skośnego

Mapy geologiczne „podszewki” powierzchni niezgodności (worm’s eye

map)

III.

M

APY

ODWZOROWUJĄCE

„

SKŁAD

”

WYDZIELEŃ

Mapy litofacjalne

Mapy „logów” i „panelowe”

Mapy biofacji

Mapy genetyczne materii organicznej

IV.

M

APY

REKONSTRUUJĄCE

WARUNKI

DEPOZYCJI

LUB

CZASOPRZESTRZENNĄ

EWOLUCJE

JEDNOSTEK

2

Mapy odwzorowujące współczesny lub pierwotny układ depozycyjny panujący w

wybranym momencie rozwoju jednostki

Mapy ekologiczne bądź paleo-ekologiczne

Mapy paleogeograficzne

Mapy paleogeologiczne

Mapy palinspastyczne

Mapy paleotektoniczne

Mapy opisujące postedpozycyjny etap ewolucji jednostki

Mapy stopnia diagenezy skał

Mapy stopnia diagenezy materii organicznej

3

MAPY GEOMORFOLOGICZNE

Umożliwiają kartograficzną reprezentacje cech zmienności uwi-

daczniających na powierzchni jednostek geomorfologicznych, mogących

służyć jako wskaźniki wgłębnej budowy strukturalnej.

Sposób wykorzystania

Analiza ukształtowania powierzchni terenu prowadzona z zastosowa-

niem MG obejmuje interpretację istniejących map topograficznych oraz

fotointerpretację zdjęć lotniczych. Jako technika wspomagająca kartogra-

fie wgłębna, interpretacja MG ma na celu uchwycenie na powierzchni te-

renu cech mogących stanowić odzwierciedlenie budowy wgłębnej.

Osiągnięciu tego celu służą: - wyodrębnienie na mapach sieci dre-

nażu; - określenie kątów nachylenia stoku; - wyodrębnienie stref (domen)

wykazujących jednorodny typ ukształtowania terenu; - wychwycenie kie-

runkowych cech zmienności topografii (lineamentów). Dla potrzeb KW

szczególnie cenne mogą być prawidłowa interpretacja występowania i

datowanie aktywności neotektonicznej.

Interpretacja MG może posłużyć w wielu wypadkach do opracowa-

nia map hipotez strukturalnych i zaprojektowania przebiegu przyszłych

profili sejsmicznych. Na powierzchni terenu szczególnie dobrze mogą się

manifestować aktywne współcześnie diapiry solne i iłowe, przebieg głę-

boko zakorzenionych dyslokacji tektonicznych oraz struktury powstałe w

wyniku inwersyjnej lub normalnej aktywności uskoków.

4

Wykorzystywane materiały

Mapy topograficzne i geograficzne

Zdjęcia lotnicze i satelitarne

Profile litologiczne i stratygraficzne

Profile sejsmiczne

Mapy strukturalne powierzchni wgłębnych

MAPY TEKTONICZNE

Należą do najstarszych rodzajów map geologicznych (Gressly 1838: Tec-

tonic scheme of the Jurassic)

MT stanowią graficzne odzwierciedlenie syntetycznie przedstawionej bu-

dowy tektonicznej regionu oraz jego cech strukturalnych znajdujacych potwier-

dzenie w wykształceniu kartowanej powierzchni. (za Serra et al. 1997).

Wykorzystanie MT

MT Są często bardziej czytelne od map geologicznych, gdyż stosowane

na nich uproszczone wydzielenia stratygraficzne umożliwiaja bardziej synte-

tyczne spojrzenie na budowę geologiczna kartowanego regionu. MT można

wzbogacać wprowadzając na nie izohipsy wybranych powierzchni struktural-

nych.

MT ułatwiają interpretacje genezy zjawisk geologicznych (np. określenia

następstwa powstawanie dyslokacji), należy jednak traktować je z wielka

ostrożnością, gdyż należą one do najbardziej subiektywnych rodzajów opraco-

wań geologicznych.

MT są bardzo pomocne (wręcz niezbędne) jako materiały pomocnicze

przy konstruowaniu map ilościowych, narzucający tym opracowaniom geolo-

giczne ograniczenia, takie jak zasięgi jednostek strukturalnych i tektonicznych,

przebieg dużych stref dyslokacyjnych i fałdów.

5

MAPY LINEAMENTÓW

ML przedstawiają wykształcenie cech (struktur) kierunkowych i line-

amentów (także fotolineamentów) widocznych w morfologii terenu.

Wykorzystanie ML

Do wykonania ML wykorzystywane są archiwalne mapy geologiczne to-

pograficzne, a przede wszystkim zdjęcia lotnicze i satelitarne.

ML podobnie jak mapy geomorfologiczne mogą odzwierciedlać wy-

kształcenie dużych stref dyslokacyjnych przybierających na zdjęciach postać

fotolineamentów, a także przebieg zasięgów jednostek geologicznych.

Na obszarach zagospodarowanych mapy ML są podatne na znaczne

błędy interpretacyjne wynikające z trudności odróżnienia form antropogenicz-

nych od naturalnych form krajobrazu.

W dużych skalach analizy lineamentów mogą obejmować interpretacje

kierunków i gęstości spękań, mikrospękań osi fałdów, itp., w odsłonięciach

bądź w rdzeniach. Wyniki tych badań mogą ułatwić odtworzenie następstwa

czasowego deformacji ciągłych i nieciągłych w badanym rejonie (pośrednio in-

formacja ta może być wykorzystana w kartografii wgłębnej).

Jednym ze sposobów prezentacji wyników analiz lineamentów jest wy-

konanie diagramów sumarycznych długości spękań w sektorach o szerokości

5 -10

o

na diagramach biegunowych.

MAPY GEOLOGICZNE I FOTOGEOLOGICZNE

MAPY GEOLOGICZNE

MG ukazują rozprzestrzenienie jednostek wydzieleń stratygraficznych

obserwowane na powierzchni terenu. MG mogą być wykonane klasycznymi

technikami – na podstawie terenowego zdjęcia kartograficznego lecz jeśli to

możliwe uwzględniają również wyniki fotointerpretacji.

6

Materiały wspomagające do wykonania MG obejmują profile glebowe,

profile litologiczne (sondy), profile wierceń. MG muszą również uwzględniać

archiwalne materiały bibliograficzne i kartograficzne.

Podstawowe rodzaje powierzchniowych MG ukazują rozkłady warstw

wraz z pokrywą czwartorzędową (utwory polodowcowe, deluwia, aluwia, po-

krywy glebowe). Mapy tego typu są przydatne dla celów gospodarczych –

umożliwiają lokalizację występowania stanowisk surowców potencjalnie uży-

tecznych gospodarczo. W przypadku miąższych pokryw utworów najmłod-

szych mapy zakryte maja nieznaczna użyteczność dla poszukiwań naftowych.

Dla celów KW największe znaczenie mogą mieć MG odkryte, bez utwo-

rów IV-rzędu. Wykorzystywane wraz z mapami lineamentów oraz mapami

geomorfologicznymi, umożliwiają one dokonanie wstępnej predykcji budowy

wgłębnej i lokalizacji prac sejsmicznych.

Dla płytko położonych, częściowo zerodowanych warstw, wynurzających

się na powierzchnię, informacje z map geologicznych (upady, miąższości, lito-

logia, parametry zbiornikowe) mogą być używane do konstruowania map

wgłębnych.

MAPY FOTOGEOLOGICZNE (MF)

Mapy fotogeologicze są wykonywane na podstawie zdjęć lotniczych lub sateli-

tarnych z zastosowaniem stereoskopu. Stereoskopowe widzenie zdjęć powo-

duje uwypuklenie obserwowanych w naturze kontrastów wysokościowych po-

zwalające precyzyjnie wychwycić istotne z punktu widzenia geologii lub geo-

morfologii cechy budowy powierzchni terenu.

Wyniki geologicznej fotointerpretacji zdjęć mają wielorakie aspekty. Po-

zwala ona dokonać interpretacji ilościowej interpretacji topografii ( przestrzen-

ne rozkłady i wysokości wydzielanych form terenu) oraz pomierzyć powierzch-

nie wydzielanych jednostek). Na podstawie analizy odcieni zdjęć można doko-

nać interpretacji litofacjalnej wydzielając tzw. facje fotogeologiczne. MF umoż-

7

liwiają również interpretację stratygraficzną ( przebieg wychoddni, zasięg po-

wierzchni niezgodności itp.) czy wreszcie strukturalno – tektoniczną.

MF mogą mieć szczególnie duże zastosowanie na obszarach słabo roz-

poznanych szczegółowym powierzchniowym zdjęciem geologicznym, w ob-

szarach trudno dostępnych ( wysokie góry, bagna, pustynie).

Najwyższą jakość fotointerpretacji można uzyskać na obszarach słabo

zagospodarowanych oraz rejonach posiadających ubogą pokrywę roślinną.

W przypadku interpretacji małoskalowych zdjęć satelitarnych bądź lotni-

czych (skale mniejsze niż 1:100 000) MF mogą stanowić tani i stosunkowo do-

kładny sposób oceny geologii odsłaniającej się na powierzchni. W przypadku

zdjęć dużoskalowych Mogą stanowić precyzyjne uzupełnienie map geologicz-

nych wykonywanych tradycyjnymi metodami.

GEOLOGICZNE MAPY ODKRYTE (GMO)

[subcrop map, peel map, submask map]

GMO odtwarzają współczesne wykształcenie wybranej wgłębnej po-

wierzchni geologicznej. Najczęściej ukazują rozkłady wychodni na powierzchni

niezgodności. Są to linie intersekcji warstw podścielających powierzchnie nie-

zgodności. W pasach fałdowo- nasunięciowych GMO odtwarzają intersekcję

warstw autochtonicznych oraz powierzchni nasunięcia.

Mapy te są konstruowane i interpretowane w taki sam sposób jak wcze-

śniej opisane mapy geologiczne. Do ich wykonania mogą być wykorzystane

wyniki interpretacji sejsmiki refleksyjnej. GMO maja są stosowane do interpre-

tacji następstwa deformacji w obrębie starszych kompleksów strukturalnych.

Znajdują również zastosowanie jako wprowadzające ograniczenia geologiczne

przy konstruowaniu map ilościowych tych kompleksów. Bezpośrednia ich inter-

8

pretacja pozwala rozpoznać rozkład dyslokacji synklin antyklin itp. Wykształco-

nych w pogrzebanych kompleksach strukturalnych.

Nałożenie na GMO izohips powierzchni niezgodności w wielu wypad-

kach ułatwia interpretację zjawisk geologicznych a także pozwala bardziej pre-

cyzyjnie wykreślić prawdopodobny przebieg zasięgów warstw. Wspólna inter-

pretacja GMO oraz map miąższości warstw leżących nad powierzchnią nie-

godności w niektórych przypadkach umożliwia wykrycie stref wyklinowania

(wykrycie linii brzegowej).

MAPA GEOLOGICZNA SPĄGU (PODSZEWKI) POWIERZCHNI

NIEZGODNOŚCI [Worm’s eye map Lap-out map] (MPGSN)

Rodzaje map opisane przez L.B. Turka (1953 Significance and use of

lap–out maps in prospecting for oil and gas. Bull. AAPG, 34,3 p 625) oraz

W.C. Krumbeina i L.L. Sloss’a (Worm’s eye map; 1963 Stratigraphy and Sed-

imentation W.H. Freeman and Co. San Francisco).

Mapy tego rodzaju odzwierciedlają przestrzenne rozkłady warstw (inter-

sekcję) zalegających na powierzchni niezgodności lub wychodni warstw zale-

gających na powierzchni nasunięcia.

Wykorzystanie map podszewki

Mapy tego typu mogą być używane w geologii naftowej do oceny jakości

uszczelnień. Dobre rezultaty może dawać ich wspólna interpretacja z mapami

strukturalnymi powierzchni niezgodności, geologicznymi mapami odkrytymi dla

tej samej powierzchni, mapami miąższości warstw niżej i wyżej ległych oraz

mapami porowatości i przepuszczalności tych samych warstw. Uskoki obser-

wowane na tych mapach są młodsze niż wiek sekwencji przedstawianej na

mapie.

9

MPGSM są konstruowane z wykorzystaniem tych samych materiałów,

które są używane do opracowania map geologicznych i geologicznych map

odkrytych.

MAPY OPISUJACE SKŁAD JEDNOSTEK GEOLOGICZNYCH

Mapy tego typu w jakościowy syntetyczny sposób opisują dominujące

składniki litologii, biofacji bądź rodzaj materii organicznej dominujące w anali-

zowanym interwale stratygraficznym.. Największe znaczenie w tej grupie mają

mapy zmienności litofacjalnej (ML). Mapy Tego typu mogą być uznane za

wiarygodne jeśli reprezentują krótki wycinek historii rozwoju basenu. Nieco

większe interwały czasowe można na nich przedstawiać tylko wtedy, gdy na

badanym obszarze panowały ustalone warunki sedymentacyjne

MAPY ZMIENNOŚCI LITOFACJALNEJ (ML)

ML są najistotniejszym i najczęściej wykonywanym rodzajem map zali-

czanych do opisywanej grupy. W zależności od zastosowanej techniki przygo-

towania danych i wizualizacji, zalicza się je do map jakościowych bądź ilościo-

wych.

Wstępnym etapem opracowania ML jest przygotowania danych umożli-

wiające wydzielenie udziału poszczególnych litofacji w profilach dokumentacyj-

nych. Jest ona najprostsza w przypadku litologii dwuskładnikowych np. pia-

skowce –mułowce. Wówczas w profilach wydzielane jest procentowy udział

poszczególnych litologii. Kryteria wydzielania poszczególnych pól facjalnych

nawiązują wówczas do znanych z literatury klasyfikacji , a rezultatem finalnym

jest wyznaczenie na mapach pół facjalnych gdzie dominuję konkretny typ lito-

logii- np. czyste piaskowce będą znaczone w strefach gdzie wkładki piaskow-

ców stanowią od 100 do 75 % profilu analizowanego interwału , facja piasz-

10

czysto – mułowcowa będzie występować w rejonach gdzie piaskowce stano-

wią 75 – 50% profilu wiercenia, facja mułowcowo-piaszczysta w strefach,

gdzie piaskowce tworzą 50 - 25 % profilu, zaś fację mułowcową wyznaczymy

w strefach gdzie uzawartość utworów piaszczystych nie przekracza 25%.

W przypadku bardziej złożonych zmienności litologicznych do wydziele-

nia litofacji należy użyć trójkątów klasyfikacyjnych, a skrajnie - przypadku

udziału 4 głównych typów litologicznych - nawet czworościanów klasyfikacyj-

nych.

W przypadku litologii obejmującej 3 główne typy litologiczne, klasyfikacji

litofacjalnej poszczególnych profili wykonuję się stosując trójkąt klasyfikacyjny.

Do każdego z wierzchołków przypisujemy konkretny typ litologii zaś podział

powierzchni trójkąta – a w konsekwencji klasyfikację litofacjalną profili opiera-

my na podziałach procentowych, współczynnikowych, wspólczynikowo-pro-

centowych, bądź zaczerpniętych z literatury funkcjach klasyfikacyjnych.

W praktyce konstruując ML dla obszarów jednostki gdzie można się

spodziewać występowania 4 głównych typów litologii należy:

•

Wybrać typ trójkąta klasyfikacyjnego, który będzie używany

•

Nanieść obserwowane w profilach dokumentacyjnych stosunki litologiczne

na trójkąt, definiując w ten sposób uśredniony typ litologiczny dominujący w

danym profilu.

•

Przenieść wyznaczone na trójkącie klasyfikacyjnym oznaczenia na mapę

lokalizacyjną

•

Wykreślić granice stref litofacjalnych.

11

Kreśląc granicę facji należy się wspomagać mapami:

•

paleogeograficznymi, które dają nam informacje o przestrzennym zasięgu

poszczególnych środowisk sedymentacyjnych, determinujących możliwość

występowania poszczególnych typów litologicznych;

•

miąższości które również dają informacje o możliwych kierunkach dystry-

bucji facji.

•

mapami paleostrukturalnymi i paleotektonicznymi bądź strukturalnymi i tek-

tonicznymi, również pozwalającymi wnioskować o możliwych przestrzen-

nych rozkładach facji.

Materiały wejściowe

Bezpośrednimi danymi używanymi do skonstruowani ML są profile litostraty-

graficzne wierceń uzyskane na podstawie rdzeni próbek okruchowych, bądź

profilowań geofizyki wiertniczej. Najlepszą jakość można uzyskać używając

materiału rdzeniowego, gdyż umożliwia on wykonanie analiz sedymentologicz-

nych oraz petrograficznych badań mikroskopowych (np. precyzyjne określenie

litologii węglanów).

12

MAPY OPISUJĄCE WARUNKI DEPOZYCJI I ROZWÓJ CZA-

SO-PRZESTRZENNY BASENÓW SEDYMENTACYJNYCH

Jednym z celów geologii jest odtworzenie środowisk sedymentacyjnych i

oraz rekonstrukcja czasoprzestrzennej ewolucji basenów sedymentacyjnych.

Istnieje szereg odmian map jakościowych służących temu celowi. W dalszej

części tekstu opisane zostaną niektóre z nich.

MAPY PALEOGEOGRAFICZNE

Są to mapy przedstawiające geografię oraz w niektórych przypadkach

przestrzenne rozkłady środowisk sedymentacyjnych w wybranym, na ogół

krótkim wycinku czasu geologicznego.

Wykorzystanie map paleogeograficznych w KW

Dla celów geologii naftowej szczególnie duże znaczenie mają MP obra-

zujące rozkłady środowisk sedymentacyjnych. Pozwala to określić położenie

potencjalnie macierzystych i zbiornikowych środowisk sedymentacyjnych.

Przykład rekonstrukcji paleogeograficznej węglanowych środowisk sedymen-

tacyjnych może stanowić MP utworów dolomitu głównego. Wyróżnione na niej

facje uwzględniają różnorodne czynniki takie jak skład litologiczny i wykształ-

cenie teksturalne skał. Reżim sedymentacyjny jaki panował w trakcie ich depo-

zycji (wody spokojne lub burzliwe), odległość strefy od linii brzegowej, głębo-

kość basenu sedymentacyjnego w trakcie depozycji. W morskich środowi-

skach węglanowych mapy paleogeograficzne mogą również ukazywać położe-

nie struktur rafowych i ich relacje z otaczającymi facjami potencjalnie macie-

rzystymi bądź uszczelniającymi. W morskich środowiskach klastycznych

mapy paleogeograficzne mogą przybliżać przestrzenne relacje piaszczystych

13

facji plażowych, barierowych czy deltowych i innych potencjalnie mniej ko-

rzystnych zbiornikowo facji.

W środowiskach lądowych obiektem szczególnego zainteresowania są

rozkłady facji eolicznych oraz piaszczystych utworów rzecznych.

MP mogą być stosowane tylko względem krótkich wycinków czasowych,

charakteryzujących się względnie stabilnymi warunkami sedymentacyjnymi.

Lecz nawet w takiej sytuacji są to wyłącznie mapy syntetyczne w poszczegól-

nych strefach basenu ukazujące występowanie najdłużej występującej tu facji (

środowiska sedymentacyjnego. MP są konstruowane na podstawie map miąż-

szości, map izolitów, map litofacjalnych (w tym ostatnim przypadku to relacja

wzajemna), oznaczeń biofaunistycznych.

Mapy te mogą być wykorzystywane jako modele „sterujące” mapami ilo-

ściowymi, np. parametrów zbiornikowych.

Odmiany MP to mapy ekologiczne i paleoekologiczne, paleoklimatycz-

ne, paleooceanograficzne, paleobatymetryczne itp.

MAPY PALEOGEOLOGICZNE (MPL)

Pod pojęciem MPL rozumiem odmiany map mających na czaso-przest-

zrenna rekonstrukcję wykształcenia jednostek chrono i/lub litostratygraficznych

występujących na analizowanych obszarze, dla arbitralnie wybranego okresu

rozwoju basenu, gdy jego geometria była odmienna od współczesnej.

MAPY PALINSPASTYCZNE (MPS)

MPS są mapami które odtwarzają położenie basenów, jednostek struk-

turalnych lub warstw w okresie poprzedzającym ich deformację tektoniczną lub

w wybranym interwale czasowym charakteryzującym geometrię w trakcie de-

14

formacji. (Kay G.M 1945. Paleogeographic and palinspastic maps. Bull. AAPG,

29, 4 pp. 426-450)

Dane wejściowe dla MPS stanowią wyniki analiz stratygraficznych, litolo-

gicznych i strukturalnych, obejmujące mapy facjalne tektoniczne, odkryte

mapy geologiczne, mapy miąższości, przekroje strukturalne i in.).

Mapy palinspastyczne mogą odwzorowywać pierwotną geometrię

warstw (basenów) w strefach o budowie fałdowo-nasunięciowej, bądź odtwa-

rzać położenie warstw w strefach silne zdyslokowanych, gdzie stwierdzono

występowanie elementu przesuwczego w ruchu skrzydeł uskoków.

Materiałem wejściowym do stworzenia map palinspastycznych są prze-

kroje strukturalne wykonane w jednakowej skali pionowej i poziomej.

Wielkość skrócenia warstw jest mierzona (krzywomierzem bądź z za-

stosowaniem digitizera) wzdłuż stropu warstwy wykazującej największą cią-

głość (jeśli to możliwe poziomu izochronicznego). W przypadku wyciągnięcia

warstw w strefach przyuskokowych (ścinanie) lub odchylenia linii przekrojowej

od regionalnego upadu warstw następuje pozorne wydłużenie stropu. Zjawisko

to jest eliminowane z zastosowaniem współczynnika miąższości, gdyż wydłu-

żeniu warstw towarzyszy zachowanie ich objętości.

Wynikowe mapy palinspastyczne są przedstawiane w formie map izo-

tym - linii równego przemieszczenia wyrażonego w metrach bądź procentach

(pprojekcja współczesna), bądź jako mapy ukazujące pierwotny zasięg rekon-

struowanych jednostek (projekcja pierwotna).

MAPY PALEOTEKTONICZNE (MPT)

MPT maja na celu rekonstrukcję zasadniczych elementów budowy tek-

tonicznej i strukturalnej analizowanego obszaru, dla wybranego czasu w hi-

storii jego rozwoju.

15

MPT na ogół kładą nacisk na tektoniczny aspekt rozwoju jednostek.

Umożliwiają one wyróżnienie na analizowanych obszarze stref stabilnych , ro-

wów tektonicznych stref orogenicznych dyslokacji o starszych za łożeniach

tektonicznych. MPT odwzorowują paleogeometrię struktur oraz wzajemne re-

lacje struktur.

Mapy paleotektoniczne są bardzo zbliżone do wcześniej omawianych

map tektonicznych. Jednak nie mogą one stanowić prostego odniesienia geo-

logii do wgłębnej powierzchni odniesienia, takiej jak np. powierzchnia niezgod-

ności erozyjnej, gdyż wówczas mamy do czynienia z mapą geologiczna odkry-

tą lub odkrytą mapa tektoniczną. W przypadku MPT z odwzorowywanej po-

wierzchni wgłębnej należy, usunąć wszelkie dyslokacje i struktury powstałe w

okresie późniejszym niż wiek, w którym została ukształtowana odwzorowywa-

na struktura. Chronologię deformacji i (ewentualnie) działania erozji należy

uwzględnić również przy wyznaczaniu zasięgu jednostek strukturalnych. Za-

gadnienie to będzie jeszcze omawiane w bloku dotyczącym map ilościowych

(mapy paleostrukturalne).

16