В геологии простирание и падение — это условное обозначение измерений, используемое для описания ориентации плоскости или положения плоской геологической особенности . Простирание особенности — это азимут воображаемой горизонтальной линии, пересекающей плоскость, а ее падение — это угол наклона (или угол депрессии ), измеренный вниз от горизонтали. [1] Они используются вместе для измерения и документирования характеристик структуры для изучения или для использования на геологической карте . [2] Ориентация особенности также может быть представлена падением и направлением падения , используя азимут падения, а не значение простирания. Линейные особенности аналогичным образом измеряются с помощью тренда и погружения , где «тренд» аналогичен направлению падения, а «погружение» — углу падения. [3]
Простирание и падение измеряются с помощью компаса и клинометра . Компас используется для измерения простирания объекта, удерживая компас горизонтально против объекта. Клинометр измеряет падение объекта, регистрируя наклон, перпендикулярный простиранию. [1] Это можно сделать по отдельности или вместе с помощью такого инструмента, как транзит Брантона или компас Сильвы .
Любая планарная особенность может быть описана с помощью простирания и падения, включая осадочное залегание , трещины , разломы , соединения , куэсты , магматические дайки и силлы , метаморфическую сланцеватость и структуру и т. д. Наблюдения за ориентацией структуры могут привести к выводам об определенных частях истории области, таких как движение, деформация или тектоническая активность . [3]
При измерении или описании положения наклонного объекта необходимы две величины. Угол спуска склона, или падение, и направление спуска, которое может быть представлено направлением простирания или падения. [4]
Падение — это наклон заданного объекта, который измеряется от самого крутого угла падения наклонного пласта или объекта относительно горизонтальной плоскости. [5] [6] Истинное падение всегда перпендикулярно простиранию. Оно записывается как число (от 0° до 90°), указывающее угол в градусах ниже горизонтали. Оно может сопровождаться приблизительным направлением падения (С, ЮВ и т. д.) для избежания двусмысленности. [1] Направление иногда можно опустить, если известно используемое соглашение (например, правило правой руки). [3]
Полностью плоская особенность будет иметь одинаковое значение наклона по всей поверхности. Наклон изогнутой особенности, такой как антиклиналь или синклиналь , будет меняться в разных точках вдоль особенности и будет плоским на любой оси складки . [1]
Простирание — это представление ориентации наклонного объекта. Линия простирания пласта , разлома или другого плоскостного объекта — это линия, представляющая пересечение этого объекта с горизонтальной плоскостью. Простирание объекта — это азимут ( направление по компасу) линии простирания. [5] Это может быть представлено либо квадрантным компасом (например, N25°E), либо одним трехзначным числом в терминах угла от истинного севера (например, N25°E просто станет 025 или 025°). [3] [1]
Ориентация объекта также может быть представлена направлением его наклона. Вместо азимута горизонтальной линии на плоскости используется азимут самой крутой линии на плоскости. [3] Направление наклона можно визуализировать как направление, в котором потечет вода, если ее вылить на плоскость. [7]
В то время как истинное падение измеряется перпендикулярно простиранию, кажущееся падение относится к наблюдаемому падению, которое не перпендикулярно линии простирания. Это можно увидеть в обнажениях или поперечных сечениях, которые не идут параллельно направлению падения. [7] Кажущийся наклон всегда меньше истинного падения. [1] Если простирание известно, кажущееся падение или истинное падение можно рассчитать с помощью тригонометрии:
где δ — истинное падение, α — кажущееся падение, а β — угол между направлением простирания и кажущимся направлением падения, все в градусах. [8]
Измерение ориентации линейного объекта похоже на простирание и падение, хотя терминология отличается, поскольку «простирание» и «падение» зарезервированы для плоскостей. Линейные объекты используют тренд и погружение вместо этого. Погружение, или угол погружения, представляет собой наклон объекта, измеренный вниз относительно горизонтали. Тренд представляет собой азимут объекта, измеренный в направлении погружения. Горизонтальная линия будет иметь погружение 0°, а вертикальная линия будет иметь погружение 90°. [3] [7] Линейный объект, который лежит в плоскости, также может быть измерен его наклоном (или шагом). В отличие от погружения, которое является азимутом объекта, наклон представляет собой угол, измеренный в плоскости от линии простирания. [3]
На геологических картах простирание и падение могут быть представлены символом T с числом рядом с ним. Более длинная линия представляет простирание и имеет ту же ориентацию, что и угол простирания. Падение представлено более короткой линией, которая перпендикулярна линии простирания в направлении вниз. Число указывает угол падения в градусах ниже горизонтали и часто не имеет символа градуса. Вертикальные и горизонтальные особенности не обозначены числами, а вместо этого используют свои собственные символы. Пласты, падающие вертикально, имеют линию падения по обе стороны от простирания, а горизонтальное залегание обозначается крестом внутри круга. [2] [9]
Интерпретация простирания и падения является частью создания поперечного сечения области. Информация о простирании и падении, записанная на карте, может быть использована для реконструкции различных структур, определения ориентации подповерхностных особенностей или обнаружения наличия антиклинальных или синклинальных складок. [1] [2]
Геологи используют несколько соглашений при измерении азимута объекта. При использовании простирания два направления могут быть измерены на 180° друг от друга, по часовой стрелке или против часовой стрелки от севера. Одним из распространенных соглашений является использование «правила правой руки» (RHR), когда плоскость наклоняется вправо, если смотреть на направление простирания, или что направление падения должно быть на 90° по часовой стрелке от направления простирания. Однако в Великобритании иногда правило правой руки уточняется так, что направление падения вместо этого против часовой стрелки от простирания. Некоторые геологи предпочитают использовать любое направление простирания, которое меньше 180°. Другие предпочитают использовать соглашение «направление падения, падение» (DDD) вместо использования направления простирания. Простирание и падение обычно записываются как «простирание/падение» или «направление падения, падение», при этом символ градуса обычно опускается. Общее алфавитное направление падения (N, SE и т. д.) может быть добавлено для уменьшения неоднозначности. Для объекта с падением 45° и направлением падения 75° простирание и падение можно записать как 345/45 NE, 165/45 NE или 075,45. Направление квадранта компаса для простирания также можно использовать вместо азимута, записав как S15E или N15W. [1] [3]
Простирание и падение измеряются в полевых условиях с помощью компаса и клинометра . Компас используется для измерения азимута простирания, а клинометр измеряет наклон падения. [2] Доктор Э. Клар впервые описал современный компас-клинометр в 1954 году, и некоторые из них продолжают называться компасами Клара. [10] Сегодня используются компасы, такие как компас Брантона и компас Сильвы .
Также доступны приложения для смартфонов , которые могут выполнять измерения удара и падения, включая такие приложения, как GeoTools . Эти приложения могут использовать внутренний акселерометр телефона для обеспечения измерений ориентации. В сочетании с функциональностью GPS таких устройств это позволяет записывать показания и позже загружать их на карту. [11]
При изучении подземных особенностей можно использовать наклономер. Наклономер — это инструмент, который опускается в скважину и имеет радиально прикрепленные рычаги, которые могут определять микросопротивление породы. Регистрируя время, в течение которого свойства породы изменяются на каждом из датчиков, можно определить простирание и падение подземных особенностей. [12]
