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羅盤的使用

地質羅盤儀是進行野外地質工作必不可少的一種工具借助它可以定出方向觀察點的所在位置測出任何一個觀察面的空間位置如巖層層面褶皺軸面斷層面節(jié)理面等構造面的空間位置以及測定火成巖的各種構造要素礦體的產(chǎn)狀等

一地質羅盤的結構

地質羅盤式樣很多但結構基本是一致的我們常用的是圓盆式地質羅盤儀由磁針刻度盤測斜儀瞄準覘板水準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動不用時應旋緊制動螺絲將磁針抬起壓在蓋玻璃上避免磁針帽與項針尖的碰撞以保護頂針尖延長羅盤使用時間在進行測量時放松固動螺絲使磁針自由擺動最后靜止時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示方式從零度開始按逆時針方向每10一記連續(xù)刻至3600和180分別為N和S90和270分別為E和W利用它可以直接測得地面兩點間直線的磁方位角

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標記相應數(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水準器通常有兩個分別裝在圓形玻璃管中圓形水準器固定在底盤上長形水準器固定在測斜儀上

6瞄準器包括接物和接目覘板反光鏡中間有細線下部有透明小孔使眼睛細線目的物三者成一線作瞄準之用

二地質羅盤的使用方法

在使用前必須進行磁偏角的校正因為地磁的南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的磁北方向與該點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算公布以備查用若某點的磁偏角已知則一測線的磁方位角A磁和正北方位角A的關系為A等于A磁加減磁偏角應用這一原理可進行磁偏角的校正校正時可旋動羅盤的刻度螺旋使水平刻度盤向左或向右轉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0180連線間夾角等于磁偏角經(jīng)校正后測量時的讀數(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系也就是測定目的物的方位角方位角是指從子午線順時針方向到該測線的夾角

測量時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行瞄準使目的物對物覘板小孔蓋玻璃上的細絲對目覘板小孔等連在一直線上同時使底盤水準器水泡居中待磁針靜止時指北針所指度數(shù)即為所測目的物之方位角若指針一時靜止不了可讀磁針擺動時最小度數(shù)的二分之一處測量其它要素讀數(shù)時亦同樣

若用測量的對物覘板對著測者此時羅盤南端對著目的物進行瞄準時指北針讀數(shù)表示測者位于測物的什么方向此時指南針所示讀數(shù)才是目的物位于測者什么方向與前者比較這是因為兩次用羅盤瞄準測物時羅盤之南北兩端正好顛倒故影響測物與測者的相對位置

為了避免時而讀指北針時而讀指南針產(chǎn)生混淆應以對物覘板指著所求方向恒讀指北針此時所得讀數(shù)即所求測物之方位角

記錄時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

1利用地形地物定點

如果所在地點地面有明顯的地形地物標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的標志物在地形圖上找到其位置

2交匯法定點

如果所在地點地面無明顯地形地物標志則可利用羅盤測定不在同一方位上的23個目標物的方位角然后在地形圖上通過所測的23個目標物作出23條方位線其交點即為所求地點這種方法稱為交匯法其中三點交匯法更準確

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0360由于走向線有兩個延伸方向故同一巖層的走向有兩個值兩者數(shù)值相差180

測量時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動羅盤使底盤水準器的水泡居中讀出指針所指刻度即為巖層之走向

因為走向是代表一條直線的方向它可以兩邊延伸指南針或指北針所讀數(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0360其數(shù)值與走向相差90巖層的傾值只有一個

測量時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動羅盤使底盤水準器水泡居中讀指北針所指刻度即為巖層的傾向見下圖

假若在巖層頂面上進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讀指北針受障礙時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090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為310傾向為220傾角35則記錄為NW310SW35或310SW35或22035

在實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SW22035因為走向與傾向相差90夾角如果知道了傾向加減90就是走向度數(shù)了例如22090NW310或22090SE130如果要將走向傾向和傾角三者標在圖上時寫的符號是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)狀時需要在巖層露頭測量不能在轉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)狀時如果巖層凹凸不平可把記錄本平放在巖層上當作層面以便進行測量

剖面的測繪

1剖面測制目的

通過實測地質剖面建立各類地質體空間幾何關系以及地質體組合順序合理確定區(qū)域地質填圖中各類地質體的基本填圖單位有效地把握區(qū)域地質構造框架為解決區(qū)域地質區(qū)域礦產(chǎn)調查需要解決的基礎地質問題奠定基礎

2剖面布設原則

一般每個地質單元應測制12條地質剖面

3剖面類型

地質剖面類型主要有沉積巖剖面火山巖剖面侵入巖剖面變質巖剖面混雜巖剖面構造地質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大于60頂?shù)R全接觸關系清楚當難以選擇基巖露頭連續(xù)性好的剖面時可布置一些短剖面加以拼接層位拼接要準確防止重復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應使用探槽揭露實測剖面線方向應基本垂直于地質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)要橫穿火山機構發(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

在測制剖面之前應進行野外踏勘確定剖面的具體線路和起終點位置確定剖面的總方向及了解相關情況

6剖面測制

剖面測制一般包括野外實測各類標本及樣品采集剖面圖繪制和室內(nèi)綜合整理由于實際的剖面不可能是平直的在野外測制剖面實際是用測繩一段一段地進行測量最后統(tǒng)一繪制在圖紙上

1人員和工具

測制地質剖面至少需要2人以上一般35人所須工具包括地形圖羅盤2個以上地質錘放大鏡測繩或皮尺繪圖板或硬質文件夾計算紙厘米紙三角尺量角器鉛筆紅色油漆標本紙樣品袋標簽記號筆橡皮擦木樁等

2實測工作

首先準確定好剖面起點位置并用紅油漆做好標記打上木樁然后前測手從剖面起點往前拉測繩并在適當位置固定好測繩然后與后測手一起測量這一導線剖面的方位和坡度報與記錄人員記錄負責分層觀察的地質人員進行分層觀察各種地質要素測量和記錄分層界線和層號用紅油漆標記負責采樣的人進行各類樣品的采集負責繪圖的人員進行現(xiàn)場繪圖完成一段導線剖面測量后接著下一導線的測量直至剖面終點終點和起點一樣應做好相應標記在測量過程中對重要的地質現(xiàn)象應作素描和照相有條件的還應錄像

3記錄和繪制剖面圖

把野外觀察和測量結果記錄在野外記錄簿上記錄內(nèi)容應真實準確齊全清楚用鉛筆記錄不得涂改

原則上剖面圖繪制應現(xiàn)場進行把測量結果按適當?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應把各類測量數(shù)據(jù)標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

野外測量結束后根據(jù)所采樣品的分析測試結果和前人資料進行綜合研究對剖面測量結果進行綜合整理形成最終成果

在整理過程中應進行地層厚度計算計算公式如下

DLsinacosbsingcosasinb

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當導線方向與地層傾向斜交巖層傾向與地面坡度相反時則用

DLsinacosbsingcosasinb

2當導線方向與地層傾向斜交巖層傾向與地面坡度相同時則用

DLsinacosbsingcosasinb

3當導線方向與巖層走向垂直巖層傾向與地面坡度相反時則用

DLsinab

4當導線方向與巖層走向垂直巖層傾向與地面坡度相同時地形坡度角大于巖層傾角時則用

DLsinba

5當導線方向與巖層走向垂直巖層傾角與地面坡度相同時地形坡度角小于巖層傾角時則用

DLsinab

6當?shù)孛嫠綄Ь€方向與巖層走向斜交時則用

DLsinasing

7當?shù)孛嫠綍r導線方向與巖層走向垂直是則用

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圖3

來自有意思的地質隊僅供學習交流之用