Profile i przekroje geologiczne służą do zapisu cech litologicznych i wieku skał. Jedną z metod określania cech litologicznych skał jest metoda litofacjalna. Polega ona na opisie teksturyteksturatekstury i strukturystrukturastruktury skały. Jednostkami wyznaczanymi w ten sposób są facjefacjafacje. Cechy strukturalne i cechy teksturalne skał zapisuje się na profilach i przekrojach geologicznych w sposób schematyczny przy pomocy symboli graficznych (szrafów) i literowych tzw. kodu litofacjalnego. Odtwarzanie przebiegu procesów i zjawisk oparte jest na interpretacji cech facjalnych skały. Na tej podstawie można odtworzyć genezę osadu, czyli sposób, w jaki powstał. Niektóre cechy facjalne można interpretować w różny sposób, ponieważ osady o podobnej strukturze i teksturze mogą powstawać w różnych warunkach. Dlatego dla poprawnej interpretacji genezy osadów trzeba posługiwać się także innymi metodami umożliwiającymi identyfikację środowisk sedymentacji - np. paleontologicznymi, palinologicznymi czy geochemicznymi. We współczesnych badaniach geologicznych stosuje się zasadę aktualizmu geologicznego.

Aktualizm geologiczny zwany również uniformitaryzmem - to zasada przyjmująca, że czynniki i procesy fizyczne i chemiczne oddziałujące na Ziemię i na skorupę ziemską były w przeszłości podobne do dzisiejszych; pozwala to na podstawie współczesnych obserwacji określać przebieg dawnych procesów geologicznych, co oznacza, że na podstawie obserwacji procesów zachodzących współcześnie można wnioskować co działo się na Ziemi nawet wiele milionów lat temu.

Wiek skał, czyli czas od ich powstania, najczęściej oznaczany jest na profilach lub przekrojach geologicznych w sposób przybliżony - na przykład poprzez wyznaczanie ery lub okresu geologicznego, w jakim powstały te skały. Wiek skał oznacza się schematycznie przy pomocy barw lub symboli literowych.

Ogólne zasady analizy profilu lub przekroju geologicznego

Zgodnie z zasadą superpozycjizasada superpozycjizasadą superpozycji skały znajdujące się w górnej części (stropie) profilu/przekroju powstały najczęściej później i są młodsze niż te w dolnej części (spągu), które są starsze. Wyjątki od tego mogą być efektem procesów postsedymentacyjnych na przykład: (1) denudacji skał; (2) fałdowań powodujących zmianę pozycji; (3) uskoków tektonicznych lub intruzji magmy powodujących zaburzenie ciągłości warstw skalnych.

Jeżeli powierzchnia zostanie zerodowana, może zostać zaburzony kształt ułożenia skał, a dalsza sedymentacja (odkładanie) będzie odbywać się na powierzchni utworzonej przez procesy erozyjne. Dzieje się tak, ponieważ procesy erozyjne należą do procesów denudacyjnychdenudacjadenudacyjnych, które dążą do wyrównywania powierzchni terenu (obniżania wyniesień i wypełniania zagłębień). Z tego powodu starsze skały mogą ulegać przemieszczeniu i zostać zdeponowane na skałach młodszych.

Zwykle określone typy skał powstają w specyficznych warunkach, to znaczy, że są skutkiem konkretnych procesów sedymentacji zachodzących w określonym środowisku przyrodniczym, np:

• piaski, mułki, iły, piaskowce, mułowce, iłowce, wapienie – powstają w środowisku wodnym (rzecznym, jeziornym lub morskim);

• jednorodne, zwykle drobnoziarniste piaski i mułki (lessy) – powstają przy udziale wiatru;

• gliny (diamiktony) – powstają w środowisku lądowym, często na skutek działalności lądolodu;

• węgiel – powstaje na terenach podmokłych w warunkach gorącego i wilgotnego klimatu;

• sól kamienna, gips – powstają w płytkich, ciepłych morzach;

• bazalty – to świadectwo zjawisk wulkanicznych.

W oznaczeniu wieku skał osadowych pomocne są skamieniałości przewodnie, ponieważ organizmy, których szczątki są tymi skamieniałościami, żyły w określonych erach geologicznych np. trylobity, graptolity i brachiopody w paleozoiku; amonity, belemnity, dinozaury w mezozoiku; ssaki w kenozoiku. Badaniem skamieniałości przewodnich zajmuje się paleontologiapaleontologia paleontologia. Ponadto do datowania osadów stosuje się badania palinologiczne, a szczególnie radioizotopowe (w tym metodę radiowęglową i luminescencyjną).

R10ofJ4irlOx6

Ilustracja zawiera tabelę stratygraficzną, prezentującą w kolejnych kolumnach ery, ich okresy, epoki, na które się dzielą, i odpowiadające im skamieniałości. Najstarsza era to prekambr, odpowiada jej skamieniałość prekambryjskiej meduzy mawsonites. Kolejna era to paleozoik, mająca sześć okresów - kambr, ordowik, sylur, dewon, karbon, perm. Okresowi kambru odpowiada trylobit, morski stawonóg, będący skamieniałością przewodnią. Ordowikowi odpowiada graptolit, zwierzę morskie. Sylurowi odpowiada lanarkia, zwierzę rybokształtne. Dewonowi odpowiada coccosteus, ryba szczękoustna. Karbonowi odpowiada lepidodendron, roślina widłakowata. Permowi odpowiada branchiosaurus, płaz ogoniasty. Kolejna era to mezozoik, dzieląca się na trzy okresy: trias, jura, kreda. Triasowi przyporządkowany jest nothosaurus, morski gad. Jurze odpowiada amonit, morski głowonóg, będący skamieniałością przewodnią. Kredzie przyporządkowano belemnita, morskiego głowonoga, skamieniałość przewodnią. Kolejna era to kenozoik, dzieląca się na paleogen, neogen i czwartorzęd. Paleogen dzieli się z kolei na epoki: paleocen, eocen, oligocen. Neogen dzieli się na epoki: miocen, pliocen. Czwartorzęd dzieli się na epoki: plejstocen, holocen. Dla drugiej z epok ery kenozoicznej, czyli dla eocenu, charakterystyczne są skamieniałości gatunku arsinoitherium, ssaka kotowatego. Dla całego okresu neogenu charakterystyczny jest smilodon, ssak kotowaty. Dla pierwszej epoki czwartorzędu, czyli dla plejstocenu, charakterystyczny jest gatunek homo habilis, plejstoceński człowiekowaty.

Odkrywka geologiczna - prace terenowe

Zanim wyruszysz w teren, zapoznaj się z materiałami kartograficznymi. Mapy topograficzne i turystyczne pomogą Ci w ustaleniu lokalizacji i poruszaniu się w terenie. Mapy geologiczne i geologiczno‑turystyczne pozwolą na wstępne zapoznanie się z budową geologiczną regionu.

Po zlokalizowaniu swojego położenia oraz odkrywki na mapach możesz przystąpić do następnego etapu prac terenowych, jakim jest ogólny opis odkrywki geologicznej.

W opisie powinieneś uwzględnić takie elementy jak szerokość, wysokość i długość odkrywki. Jeśli odkrywka jest niewielka, jej zmierzenie nie powinno być problemem. Możesz dokonać pomiaru np. przy użyciu taśmy mierniczej. W przypadku większych odkrywek skorzystaj z mapy topograficznej (uwzględniając skalę mapy, możemy określić podstawowe wymiary odkrywki) lub z przeznaczonych do tego celu narzędzi na stronach geoportali  i aplikacji internetowych.

R5KXXEZ9PC81D

Satelitarne zdjęcie przedstawia odkrywkę bełchatowską. Na zdjęciu widać zmierzoną na całej szerokości odkrywkę długości 3,1 km przy użyciu narzędzi oferowanych przez Google Maps. Odkrywka z lotu ptaka składa się z kilku geometrycznych, jasnożółtych kształtów umieszczonych jeden koło drugiego, które układają się w jeden ciąg. Dookoła występują ciemnozielone lasy i jasnozielone tereny trawiaste.

Podchodząc do ścian odkrywki, przy pomocy kompasu możesz wykonać pomiary tzw. biegubiegbiegu i upaduupadupadu warstw skalnych, które pozwolą Ci określić kierunek i kąt nachylenia tych warstw.

RhasGVRi8ZKHS

Schemat przedstawia bieg i upad warstw skalnych w przekroju z góry. Na pierwszym planie jest schematycznie zobrazowany stok, na którym przedstawiony jest ukośną strzałką kierunek upadu. W poziomym przekroju skała dzieli się na dwie części. Równolegle do linii dzielącej te dwie części widoczna jest strzałka z podpisem bieg, czyli bieg skalny. W przekroju poziomym, w miejscu, gdzie zaczyna się stok widnieje napis upad, a od niego biegnie strzałka wyznaczająca kąt ostry.

Rozpoznawanie skał

Zacznij od określenia ich barwy, twardości i przełamu. Zwróć uwagę, jakie elementy występują w skale. Czy są w niej małe ziarenka piasku, duże żwiry lub mikroorganizmy? Czy też skała jest raczej masywna i niewiele w niej widać?

Spróbuj określić, czy piaski i żwiry są dobrze czy słabo obtoczone. Reakcja ze słabo stężonym kwasem solnym również pomoże Ci w rozpoznaniu skał. Jeśli skała reaguje („burzy się”) z kwasem solnym, oznacza to, że zawiera w sobie węglan wapnia i jest to najprawdopodobniej wapień. Na Niżu Polskim podobną reakcją charakteryzują się osady lodowcowe, np. gliny zwałowe. Z kolei jeśli skała nie wykazuje reakcji, mamy do czynienia najprawdopodobniej z dolomitem. Podobnie dzieje się z odwapnionymi glinami zwałowymi (np. w stropowych partiach profilu), które najczęściej nie wykazują reakcji z kwasem solnym.

Wykonanie profilu geologicznego

Wszystkie Twoje prace i obserwacje znajdą swój finał w tzw. profilu geologicznym. Jest to graficzne przedstawienie zalegania warstw skalnych w postaci słupka, gdzie przy użyciu skali i w odpowiedniej kolejności przedstawia się zespoły skalne wraz z ich opisem. Musisz pamiętać, że najstarsze skały umieszcza się na dole profilu, a najmłodsze w jego górnej części.

Wiek skał przedstawia się odpowiednimi umownymi kolorami. Przykładowo skały dewońskie zaznacza się na brązowo, jurajskie na niebiesko, a kredowe na zielono. Litologię oznaczamy szrafamiszrafszrafami.

RYOmRlUKf48XB

Na zdjęciu widoczne są przykładowe szrafy, czyli symbole oznaczające określone rodzaje skał na mapie. Każdy z symboli znajduje się w osobnym prostokącie. Skały okruchowe sypkie są przedstawione jako kręte linie poziome, a równolegle do nich są poziomo ułożone punkty. Skały węglanowe są zobrazowane jako poziome równoległe linie oraz linie pionowe, prostopadłe lub ukośne, położone naprzemiennie. Skały żelaziste są przedstawione jako występujące naprzemiennie, w poziomych rzędach puste okręgi oraz trójkąty, w połowie czarne, a w połowie niewypełnione. Skały krzemionkowe są zobrazowane na mapie jako ułożone w rzędach dolne połowy elipsy koloru czarnego. Symbol skał siarczanowych, solnych i fosforanowych ma kształt grotów strzałek zwróconych w lewo. Symbol skał zwanych kaustobiolitami jest przedstawiony jako czarny prostokąt przecięty białymi, pionowymi pasami. Symbol skał piroklastycznych składa się z poziomych cienkich linii, pomiędzy którymi znajdują się trzy wzorki występujące naprzemiennie: pozioma, falista linia, linia złożona z kropek oraz symbol w kształcę litery Y. Skały plutoniczne są przedstawione jako duże krzyże ułożone w poziomych rzędach. Skały żyłowe natomiast zilustrowano jako dwie lekko powykrzywiane, równoległe do siebie, ułożone ukośnie linie, pomiędzy którymi znajdują się krzyże. Symbol skał wylewnych jest zobrazowany jako chaotyczny układ dwóch krótkich, równoległych do siebie linii. Z kolei skały metamorficzne są zobrazowane jako linie o nieregularnym kształcie, pomiędzy którymi są rzędy linii przerywanych.

Po prawej stronie profilu zamieszcza się zazwyczaj opis skał, którego dokonywałeś na trzecim etapie prac w odkrywce geologicznej.

RvKKZLCofyBcE

Schemat obrazuje przykład miąższego na 250 metrów profilu geologicznego osadów miasta Legionowa. Schemat ma pionowy kształt, ponieważ przedstawia osady, które występują pod ziemią. Ze schematu można odczytać informację, że do głębokości 10 metrów pod ziemią występują osady z holocenu. Jest tam piasek drobnoziarnisty eoliczny, żółto-szary. Od głębokości od 10 metrów do 140 metrów pod ziemią występują skały z okresu plejstocenu. Są to wymieniając kolejno od występujących najpłycej: piasek żółty średnio- lub gruboziarnisty ze żwirem i głazikami, poniżej piasek szary drobnoziarnisty, zailony, ił szary, glina szara zwałowa, glina szara piaszczysta, piasek zagliniony, żółto-brunatny, drobno- i średnioziarnisty, piasek drobnoziarnisty, piasek szaro-żółty średnioziarnisty, żwir oraz piasek zailony, brunatno-szary, drobnoziarnisty ze żwirkiem. Na głębokości poniżej 140 metrów do 160 metrów występuje jeden rodzaj osadów pochodzący z pliocenu - jest to piasek drobnoziarnisty ze żwirkiem, zailony, brunatno-szary. W przedziale o głębokości poniżej 160 metrów do 190 metrów pod poziomem gleby występują dwa rodzaje skał powstałych w miocenie: są to poczynając od góry piasek brunatno-szary, średnioziarnisty z grudkami węgla brunatnego, a poniżej występuje piasek drobnoziarnisty z okruchami czarnego iłu, o barwie brunatno-szarej. Od głębokości od 190 metrów do 250 metrów są obecne skały z oligocenu. Są to kolejno: piasek zailony, zielonkawoszary, drobnoziarnisty z grudkami zielono-szarego iłu, kolejno mułek zielony, piaszczysty, miejscami piasek drobnoziarnisty zamulony, dalej piasek zielony, drobnoziarnisty, zailony, ił zielony, mułek zielony iliasty, ił zielony, piasek drobnoziarnisty szarozielony oraz ponownie ił zielony.

Przekrój geologiczny

Jeśli analizujesz kilka odkrywek, które położone są relatywnie blisko siebie, możesz wykonać tzw. przekrój geologiczny będący kolejnym sposobem na graficzne przedstawienie fragmentu litosfery przeciętego w pionie. W tak wyskalowanym przekroju uwzględnia się zarówno profil morfologiczny terenu (Góra Zamkowa i Zelejowa leżą wyżej na poniższym przekroju, podczas gdy Dolina Chęcińska jest obniżeniem), jak i budowę geologiczną opracowaną w oparciu o szczegółowe analizy kilku odkrywek geologicznych.

RX7zdNLRLeKOD

Na ilustracji widoczny jest przekrój geologiczny wzdłuż linii Góra Zamkowa – Góra Zelejowa w Górach Świętokrzyskich. Widoczny jest przekrój dwóch szczytów: Góra Zamkowa przedstawiona po lewej stronie na skrzydle południowym oraz po prawej, na skrzydle północnym Góra Zelejowa. Pomiędzy nimi jest Dolina Chęcińska. Szczyt Góry Zamkowej, jak wynika z legendy, powstał w okresie dewonu górnego i zbudowany jest wapieni i wapieni z rogowcami. Za górą, z perspektywy Doliny Chęcińskiej jest zaznaczony uskok. Za uskokiem znajdują się trzy warstwy skalne. Powierzchnię ziemi budują skały powstałe w triasie - piaskowce i mułowce. Pod nimi są zlepieńce z okresu permu, a poniżej skały z dewonu górnego. Stok Góry Zamkowej w kierunku Doliny Chęcińskiej budują osady z dewonu środkowego – dolomity i wapienie. Z obu stron Doliny Chęcińskiej teren zbudowany jest z osadów pochodzących z okresu dolnego dewonu – ze zlepieńców. Dno doliny natomiast zbudowane jest ze skał z pochodzących z okresu kambru czyli mułowców i piaskowców. Stok Góry Zelejowej od strony doliny jest zbudowany ze skał pochodzących z dewonu środkowego, z kolei szczyt z dewonu górnego. Zaraz za szczytem jest uskok. Teren za uskokiem zbudowany jest ze skał pochodzących z permu, w głąb ziemi z osadów z okresu dewonu górnego, a poniżej z okresu dewonu środkowego.

Jak interpretować przekrój geologiczny?

Najczęściej przekrój geologiczny jest interpretowany metodą superpozycji, czyli za pomocą teorii twierdzącej, że warstwy skalne położone niżej są starsze niż te znajdujące się wyżej. Ważną zasadą jest też prawo przecinania, twierdzące, że intruzje magmowe są młodsze od skał, które tę intruzję przecinają.

R1WZ2GQ8xObbi

Schemat przedstawia przekrój gleby. Nad schematem jest napis: superpozycja. Następnie na przekroju jest kilka warstw. Na samej górze zaznaczono dzisiejszą powierzchnię. Po lewej stronie przekroju, na całej jego wysokości, jest strzałka skierowana w dół. Na górze strzałki jest napis: warstwa najmłodsza, na dole - warstwy coraz starsze.

RpzcwGjLWSyCO

Na schemacie przedstawiono teorię przecinania. Na przekroju jest kilka warstw. Po lewej stronie schematu w górnej części jest stożek wulkaniczny, od niego w głąb schematu jest wąski, czarny kanał. Warstwy ziemi oznaczono literami alfabetu od A do E. Po prawej stronie schematu przez przekrój biegnie ukośna linia - warstwy ziemi po jej prawej stronie są przesunięte ku górze względem znajdujących się po jej lewej stronie. Warstwę znajdującą się tuż pod wulkanem oznaczono literą A. Warstwę leżącą od powierzchni ziemi do drugiej warstwy, lezącej pod A, oznaczono literą B. Drugą warstwę oznaczono literą C. Warstwy od litery C w dół - do końca schematu oznaczono jako E. Przy linii skośnej, na dole, jest litera D. Po prawej stronie schematu jest strzałka skierowana w dół. Litera A oznacza zdarzenie najmłodsze, litera E najstarsze. Pomiędzy nimi są litery B, C, D.

Odtworzenie dziejów

Podczas określania wydarzeń geologicznych zachodzących na podstawie przekroju geologicznego ważna jest informacja dotycząca powstania danych formacji skalnych. Jedne skały powstają bowiem wskutek zalewów morskich, inne zaś są efektem zjawisk plutonicznych.

Proces biorący udział w tworzeniu warstw skalnych w warunkach morskich to sedymentacjasedymentacjasedymentacja. Odpowiada ona za powstawanie osadów na dnie zbiornika, które przybierają postać organicznych płaszczyzn.

Skały powstające wskutek zalewów morskich to skały organogeniczne. Należą do nich: wapienie, gipsy, anhydryty czy margle.

Kolejnym zagadnieniem, które trzeba wziąć pod uwagę, jest tektonika. Mianowicie ruchy tektoniczne mogą brać udział w zmianie położenia danej warstwy przez przerwanie jej ciągłości (uskok) czy jej sfałdowanie. Według prawa przecinania warstwy sfałdowane są starsze niż fałdowanie, a w przypadku uskoku – obejmujący dane warstwy skalne jest młodszy niż same warstwy skalne.

Erozja jest dobrze widoczna na profilu geologicznym w obrębie miejsc przeciętych uskokiem, gdzie nastąpiła sedymentacja.

Ważnym elementem w analizie przekroju są procesy plutoniczne widoczne w profilach jako przecinające słupy warstw osadowych i starszych - magmowych. Wiek tych procesów określa się jako młodszy od najmłodszych skał przeciętych.

R3HNG8FxOXf66

Schemat przedstawia warstwy poziome zgodne. Wszystkie warstwy są ułożone względem siebie poziomo. Warstwy z drobnymi kropkami, przeplatają się z warstwą zbudowaną z prostokątów. Układ przypomina mur z cegieł.

R1Wu5IGLIwNBi

Schemat przedstawia warstwy sfałdowane zgodne. Wszystkie warstwy są ułożone względem siebie w postaci poziomych fałdów. Warstwy z drobnymi kropkami, przeplatają się z warstwą zbudowaną z prostokątów. Układ przypomina mur z cegieł.

RcdPTzlMzXWxi

Schemat przedstawia warstwy sfałdowane zgodne, przecięte uskokiem. Warstwy są ułożone względem siebie w postaci poziomych fałdów. Przez środek warstw przechodzi skośna linia. Powoduje ona, że warstwy leżące po jej prawej stronie są obniżone względem warstw leżących po jej lewej stronie. Warstwy z drobnymi kropkami, przeplatają się z warstwą zbudowaną z prostokątów. Układ przypomina mur z cegieł.

R434DKkNkbinf

Schemat przedstawia warstwy sfałdowane zgodne, przecięte uskokiem, zerodowane. Warstwy są ułożone względem siebie w postaci poziomych fałdów. Przez środek warstw przechodzi skośna linia. Powoduje ona, że warstwy leżące po jej prawej stronie są obniżone względem warstw leżących po jej lewej stronie. Górna warstwa leżąca po lewej i prawej stronie skośnej linii stronie ma pofalowaną powierzchnię. Warstwy z drobnymi kropkami, przeplatają się z warstwą zbudowaną z prostokątów. Układ przypomina mur z cegieł.

Datowanie formacji skalnych można bardziej sprecyzować, określając wiek  skamieniałości przewodnich w danej warstwie.