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羅盤的使用

地質(zhì)羅盤儀是進(jìn)行野外地質(zhì)工作必不可少的一種工具。借助它可以定出方向，觀察點(diǎn)的所在位置，測出任何一個(gè)觀察面的空間位置(如巖層層面、褶皺軸面、斷層面、節(jié)理面等構(gòu)造面的空間位置)，以及測定火成巖的各種構(gòu)造要素，礦體的產(chǎn)狀等。

（一）地質(zhì)羅盤的結(jié)構(gòu)

地質(zhì)羅盤式樣很多，但結(jié)構(gòu)基本是一致的，我們常用的是圓盆式地質(zhì)羅盤儀。由磁針、刻度盤、測斜儀、瞄準(zhǔn)覘板、水準(zhǔn)器等幾部分安裝在一銅、鋁或木制的圓盆內(nèi)組成，如下圖：

圖1

1、磁針：一般為中間寬兩邊尖的菱形鋼針，按裝在底盤中央的頂針上，可自由轉(zhuǎn)動，不用時(shí)應(yīng)旋緊制動螺絲，將磁針抬起壓在蓋玻璃上避免磁針帽與項(xiàng)針尖的碰撞，以保護(hù)頂針尖，延長羅盤使用時(shí)間。在進(jìn)行測量時(shí)放松固動螺絲，使磁針自由擺動，最后靜止時(shí)磁針的指向就是磁針子午線方向。由于我國位于北半球磁針兩端所受磁力不等，使磁針失去平衡。為了使磁針保持平衡常在磁針南端繞上幾圈銅絲，用此也便于區(qū)分磁針的南北兩端。

2、水平刻度盤：水平刻度盤的刻度是采用這樣的標(biāo)示方式：從零度開始按逆時(shí)針方向每10°一記，連續(xù)刻至360°，0°和180°分別為N和S，90°和270°分別為E和W，利用它可以直接測得地面兩點(diǎn)間直線的磁方位角。

3、豎直刻度盤：專用來讀傾角和坡角讀數(shù)，以E或W位置為0°，以S或N為90°，每隔10°標(biāo)記相應(yīng)數(shù)字。

4、懸錐：是測斜器的重要組成部分，懸掛在磁針的軸下方，通過底盤處的覘板手可使懸錐轉(zhuǎn)動，懸錐中央的尖端所指刻度即為傾角或坡角的度數(shù)。

5、水準(zhǔn)器：通常有兩個(gè)，分別裝在圓形玻璃管中，圓形水準(zhǔn)器固定在底盤上，長形水準(zhǔn)器固定在測斜儀上。

6、瞄準(zhǔn)器：包括接物和接目覘板，反光鏡中間有細(xì)線，下部有透明小孔，使眼睛，細(xì)線，目的物三者成一線，作瞄準(zhǔn)之用。

（二）地質(zhì)羅盤的使用方法

在使用前必須進(jìn)行磁偏角的校正。因?yàn)榈卮诺哪?、北兩極與地理上的南北兩極位置不完全相符，即磁子午線與地理子午線不相重合，地球上任一點(diǎn)的磁北方向與該點(diǎn)的正北方向不一致，這兩方向間的夾角叫磁偏角。

地球上某點(diǎn)磁針北端偏于正北方向的東邊叫做東偏，偏于西邊稱西偏。東偏為(+)西偏為(-)。

地球上各地的磁偏角都按期計(jì)算，公布以備查用。若某點(diǎn)的磁偏角已知，則一測線的磁方位角A磁和正北方位角A的關(guān)系為A等于A磁加減磁偏角。應(yīng)用這一原理可進(jìn)行磁偏角的校正，校正時(shí)可旋動羅盤的刻度螺旋，使水平刻度盤向左或向右轉(zhuǎn)動，(磁偏角東偏則向右，西偏則向左)，使羅盤底盤南北刻度線與水平刻度盤0～180°連線間夾角等于磁偏角。經(jīng)校正后測量時(shí)的讀數(shù)就為真方位角。

1、目的物方位的測量

是測定目的物與測者間的相對位置關(guān)系，也就是測定目的物的方位角(方位角是指從子午線順時(shí)針方向到該測線的夾角)。

測量時(shí)放松制動螺絲，使對物覘板指向測物，即使羅盤北端對著目的物，南端靠著自己，進(jìn)行瞄準(zhǔn)，使目的物，對物覘板小孔，蓋玻璃上的細(xì)絲，對目覘板小孔等連在一直線上，同時(shí)使底盤水準(zhǔn)器水泡居中，待磁針靜止時(shí)指北針?biāo)付葦?shù)即為所測目的物之方位角。(若指針一時(shí)靜止不了，可讀磁針擺動時(shí)最小度數(shù)的二分之一處，測量其它要素讀數(shù)時(shí)亦同樣)。

若用測量的對物覘板對著測者(此時(shí)羅盤南端對著目的物)進(jìn)行瞄準(zhǔn)時(shí)，指北針讀數(shù)表示測者位于測物的什么方向，此時(shí)指南針?biāo)咀x數(shù)才是目的物位于測者什么方向，與前者比較這是因?yàn)閮纱斡昧_盤瞄準(zhǔn)測物時(shí)羅盤之南、北兩端正好顛倒，故影響測物與測者的相對位置。

為了避免時(shí)而讀指北針，時(shí)而讀指南針，產(chǎn)生混淆，應(yīng)以對物覘板指著所求方向恒讀指北針，此時(shí)所得讀數(shù)即所求測物之方位角。

記錄時(shí)除記方位角外，還要冠以所處相限名稱，如SW230°，其中230°是方位角，SW是相限稱呼。

2、在地形圖上定點(diǎn)

（1）利用地形地物定點(diǎn)

如果所在地點(diǎn)地面有明顯的地形地物標(biāo)志（如房屋、塔、山頭、三角架、橋梁、河溝或道路拐彎處等），可利用該點(diǎn)的標(biāo)志物在地形圖上找到其位置。

（2）交匯法定點(diǎn)

如果所在地點(diǎn)地面無明顯地形地物標(biāo)志，則可利用羅盤測定不在同一方位上的2～3個(gè)目標(biāo)物的方位角，然后在地形圖上通過所測的2～3個(gè)目標(biāo)物，作出2～3條方位線，其交點(diǎn)即為所求地點(diǎn)。這種方法稱為交匯法，其中三點(diǎn)交匯法更準(zhǔn)確。

3、巖層產(chǎn)狀要素的測量

巖層的空間位置決定于其產(chǎn)狀要素，巖層產(chǎn)狀要素包括巖層的走向、傾向和傾角。

（1）巖層走向的測定

巖層走向（strike）：是指巖層層面與水平面交線的方向也就是巖層任一高度上水平線的延伸方向，其交線叫走向線。走向表示巖層在空間的水平延伸方向，用走向線的地理方位角來表示（0°～360°）。由于走向線有兩個(gè)延伸方向，故同一巖層的走向有兩個(gè)值，兩者數(shù)值相差180°。

測量時(shí)將羅盤長邊與層面緊貼；如羅盤無長邊，則取與南北方向平行的邊與層面緊貼。然后轉(zhuǎn)動羅盤，使底盤水準(zhǔn)器的水泡居中，讀出指針?biāo)缚潭燃礊閹r層之走向。

因?yàn)樽呦蚴谴硪粭l直線的方向，它可以兩邊延伸，指南針或指北針?biāo)x數(shù)正是該直線之兩端延伸方向，如NE30°與SW210°均可代表該巖層之走向。

（2）巖層傾向的測定

巖層傾向（dip）：巖層面上垂直于走向線向下所引的直線稱為傾斜線，傾斜線在水平面上的投影所指的方向稱為傾向。傾向表示巖層在空間的傾斜方向，一般用地理方位角表示（0°～360°），其數(shù)值與走向相差90°。巖層的傾值只有一個(gè)。

測量時(shí)，將羅盤北端或接物覘板指向傾斜方向，羅盤南端緊靠著層面并轉(zhuǎn)動羅盤，使底盤水準(zhǔn)器水泡居中，讀指北針?biāo)缚潭燃礊閹r層的傾向（見下圖）。

假若在巖層頂面上進(jìn)行測量有因難，也可以在巖層底面上測量仍用對物覘板指向巖層傾斜方向，羅盤北端緊靠底面，讀指北針即可，假若測量底面時(shí)讀指北針受障礙時(shí)，則用羅盤南端緊靠巖層底面，讀指南針亦可。

（3）巖層傾角測量

巖層傾角（dipangle）：是指傾斜線與其在水平面上的投影線之間的夾角稱傾角（或真傾角）。它是巖層面與水平面之間的最大銳角，傾角值為0°～90°。在不垂直巖層走向線的任何方向上量得的傾角稱視傾角或假傾角，視傾角總是小于真傾角。

野外分辨層面之真傾斜方向甚為重要，它恒與走向垂直，此外可用小石于使之在層面上滾動或滴水使之在層面上流動，此滾動或流動之方向即為層面之真傾斜方向。

測量時(shí)將羅盤直立，并以長邊靠著巖層的真傾斜線，沿著層面左右移動羅盤，并用中指搬動羅盤底部之活動扳手，使測斜水準(zhǔn)器水泡居中，讀出懸錐中尖所指最大讀數(shù)，即為巖層之真傾角。

圖2

（4）巖層產(chǎn)狀的記錄

層產(chǎn)狀的記錄方式通常采用下面的方式：

如果測量出某一巖層走向?yàn)?10°，傾向?yàn)?20°，傾角35°，則記錄為NW310°／SW∠35°或310°／SW∠35°或220°∠35°。

在實(shí)際工作中為了簡便，只要測量和記錄巖層的傾向和傾角即可，寫法如SW220°∠35°，因?yàn)樽呦蚺c傾向相差90°(夾角)，如果知道了傾向，加減90°就是走向度數(shù)了。例如220°+90°=NW310°，或220°－90°=SE130°。如果要將走向、傾向和傾角三者標(biāo)在圖上時(shí)，寫的符號是├30°，長線方向表示走向，短線表示傾向(SW220°)，數(shù)字代表傾角。

野外測量巖層產(chǎn)狀時(shí)需要在巖層露頭測量，不能在轉(zhuǎn)石(滾石)上測量，因此要區(qū)分露頭和滾石。區(qū)別露頭和滾石，主要是多觀察和追索并要善于判斷。

測量巖層面的產(chǎn)狀時(shí)，如果巖層凹凸不平，可把記錄本平放在巖層上當(dāng)作層面以便進(jìn)行測量。

剖面的測繪

1、剖面測制目的

通過實(shí)測地質(zhì)剖面，建立各類地質(zhì)體空間幾何關(guān)系以及地質(zhì)體組合順序，合理確定區(qū)域地質(zhì)填圖中各類地質(zhì)體的基本填圖單位，有效地把握區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造框架，為解決區(qū)域地質(zhì)區(qū)域礦產(chǎn)調(diào)查需要解決的基礎(chǔ)地質(zhì)問題奠定基礎(chǔ)。

2、剖面布設(shè)原則

一般每個(gè)地質(zhì)單元應(yīng)測制1～2條地質(zhì)剖面。

3、剖面類型

地質(zhì)剖面類型主要有：沉積巖剖面、火山巖剖面、侵入巖剖面、變質(zhì)巖剖面、混雜巖剖面、構(gòu)造地質(zhì)剖面、礦化（體）帶剖面等。

4、剖面位置選擇

剖面線位置選擇，要注意露頭的連續(xù)性，剖面線上的基巖露頭應(yīng)大于60%，頂?shù)R全，接觸關(guān)系清楚。當(dāng)難以選擇基巖露頭連續(xù)性好的剖面時(shí)，可布置一些短剖面加以拼接，層位拼接要準(zhǔn)確，防止重復(fù)和遺漏層位。剖面線上如某些地段有掩蓋，又無輔助剖面替代時(shí)，應(yīng)使用探槽揭露。實(shí)測剖面線方向應(yīng)基本垂直于地質(zhì)體走向，一般情況下兩者之間的夾角不可小于60°。花崗巖區(qū)要橫穿巖基主體,火山巖區(qū)要橫穿火山機(jī)構(gòu)發(fā)育地區(qū)。造山帶混雜巖地層剖面，要求各種重要界面和剖面的頂?shù)谉o掩蓋，接觸關(guān)系清楚。第四系平原區(qū)如無天然或人工挖掘剖面，又無前人的鉆孔資料利用時(shí)，可布適量鉆孔取芯建立剖面柱。鉆孔數(shù)量以控制區(qū)內(nèi)第四系成因地層類型為宜。

5、剖面線的布設(shè)

在測制剖面之前，應(yīng)進(jìn)行野外踏勘，確定剖面的具體線路和起、終點(diǎn)位置；確定剖面的總方向及了解相關(guān)情況。

6、剖面測制

剖面測制一般包括野外實(shí)測、各類標(biāo)本及樣品采集、剖面圖繪制和室內(nèi)綜合整理。由于實(shí)際的剖面不可能是平直的，在野外測制剖面實(shí)際是用測繩一段一段地進(jìn)行測量，最后統(tǒng)一繪制在圖紙上。

（1）人員和工具

測制地質(zhì)剖面至少需要2人以上，一般3～5人。所須工具包括地形圖、羅盤（2個(gè)以上）、地質(zhì)錘、放大鏡、測繩（或皮尺）、繪圖板（或硬質(zhì)文件夾）、計(jì)算紙（厘米紙）、三角尺、量角器、鉛筆、紅色油漆、標(biāo)本紙、樣品袋、標(biāo)簽、記號筆、橡皮擦、木樁等。

（2）實(shí)測工作

首先準(zhǔn)確定好剖面起點(diǎn)位置，并用紅油漆做好標(biāo)記，打上木樁。然后前測手從剖面起點(diǎn)往前拉測繩，并在適當(dāng)位置固定好測繩，然后與后測手一起測量這一導(dǎo)線剖面的方位和坡度，報(bào)與記錄人員記錄。負(fù)責(zé)分層、觀察的地質(zhì)人員進(jìn)行分層、觀察、各種地質(zhì)要素測量和記錄，分層界線和層號用紅油漆標(biāo)記；負(fù)責(zé)采樣的人進(jìn)行各類樣品的采集；負(fù)責(zé)繪圖的人員進(jìn)行現(xiàn)場繪圖。完成一段導(dǎo)線剖面測量后接著下一導(dǎo)線的測量，直至剖面終點(diǎn)，終點(diǎn)和起點(diǎn)一樣，應(yīng)做好相應(yīng)標(biāo)記。在測量過程中對重要的地質(zhì)現(xiàn)象應(yīng)作素描和照相，有條件的還應(yīng)錄像。

（3）記錄和繪制剖面圖

把野外觀察和測量結(jié)果記錄在野外記錄簿上，記錄內(nèi)容應(yīng)真實(shí)、準(zhǔn)確、齊全、清楚，用鉛筆記錄，不得涂改。

原則上，剖面圖繪制應(yīng)現(xiàn)場進(jìn)行，把測量結(jié)果按適當(dāng)?shù)谋壤咄队袄L制在統(tǒng)一方向（剖面總方向）的圖紙上，繪圖時(shí)應(yīng)把各類測量數(shù)據(jù)標(biāo)注在上面，且與記錄內(nèi)容一致，并要保持圖面整潔。

7、綜合整理

野外測量結(jié)束后，根據(jù)所采樣品的分析測試結(jié)果和前人資料進(jìn)行綜合研究，對剖面測量結(jié)果進(jìn)行綜合整理，形成最終成果。

在整理過程中，應(yīng)進(jìn)行地層厚度計(jì)算，計(jì)算公式如下：

D=L（sina·cosb·sing±cosa·sinb）

其中D為真厚度，L為斜距，a為地層傾角，b為坡度角，g為地層走向與剖面線夾角。

1、當(dāng)導(dǎo)線方向與地層傾向斜交，巖層傾向與地面坡度相反時(shí)，則用：

D=L（sina·cosb·sing+cosa·sinb）

2、當(dāng)導(dǎo)線方向與地層傾向斜交，巖層傾向與地面坡度相同時(shí)，則用：

D=L（sina·cosb·sing-cosa·sinb）

3、當(dāng)導(dǎo)線方向與巖層走向垂直，巖層傾向與地面坡度相反時(shí)，則用：

D=L·sin（a+b）

4、當(dāng)導(dǎo)線方向與巖層走向垂直，巖層傾向與地面坡度相同時(shí)，地形坡度角大于巖層傾角時(shí)，則用：

D=L·sin（b-a）

5、當(dāng)導(dǎo)線方向與巖層走向垂直，巖層傾角與地面坡度相同時(shí)，地形坡度角小于巖層傾角時(shí)，則用：

D=L·sin（a-b）

6、當(dāng)?shù)孛嫠?，?dǎo)線方向與巖層走向斜交時(shí)，則用：

D=L（sina·sing）

7、當(dāng)?shù)孛嫠綍r(shí)，導(dǎo)線方向與巖層走向垂直是，則用：

D=L·sina

圖3

來自：有意思的地質(zhì)隊(duì)，僅供學(xué)習(xí)交流之用！