罗盘的使用

地质罗盘仪是野外地质工作的重要工具。借助它，可以确定方向，观察点的位置，测量任何观察面的空间位置（如岩层、褶皱轴、断层、节理面等结构面的空间位置），测量火成岩的各种结构要素和矿体的形状。

（一）地质罗盘的结构

地质罗盘有很多样式，但结构基本相同。我们经常使用圆盆式地质罗盘仪。它由磁针、刻度盘、测斜仪、瞄准板、水准器等部件安装在铜、铝或木盆中，如下图所示：

图1

1.磁针：一般为中宽两侧尖的菱形钢针。安装在底盘中心的顶针上，可自由旋转。不使用时，拧紧制动螺钉，将磁针抬起并压在盖玻璃上，避免磁针帽与项针尖的碰撞，以保护顶针尖，延长罗盘的使用时间。测量时放松固定螺钉，使磁针自由摆动。最后，磁针的方向是磁针的午线方向。由于中国位于北半球磁针两端，磁力不同，使磁针失去平衡。为了保持磁针的平衡，通常在磁针的南端绕几圈铜线，这也便于区分磁针的南北两端。

2.水平刻度盘:水平刻度盘的刻度采用这种标记方法:逆时针方向从零开始，每10次°一记连续刻至360°，0°和180°分别为N和S，90°和270°分别为E和W，可直接测量地面两点之间直线的磁方位角。

3、垂直刻度盘：专门用于读取倾角和坡角读数E或W位置为0°，以S或N为90°，每隔10°标记相应的数字。

4.悬锥：它是测斜器的重要组成部分。悬挂在磁针轴下方，悬锥可通过底盘处的目标板手旋转。悬锥中心尖端的刻度为倾角或坡角度。

5.水准器：通常有两个，分别安装在圆形玻璃管中，圆形水准器固定在底盘上，长水准器固定在斜测器上。

6.瞄准器:包括接物和接目标板，反射器中间有细线，下部有透明孔，使眼睛、细线和目的物成为一线瞄准。

(二)使用地质罗盘的方法

磁偏角必须在使用前校正。由于地磁的南北两极与地理上的南北两极位置不完全一致，即磁子午线与地理子午线不一致，地球上任何点的磁北方向与点的正北方向不一致，两个方向之间的夹角称为磁偏角。

地球上某点磁针北端偏向正北方向的东侧称为东偏，偏向西侧称为西偏。( )西偏为(-)。

地球各地的磁偏角按期计算并公布供参考。如果某一点的磁偏角已知，则测线的磁方位角A磁和正北方位角A的关系为A等于A磁加减磁偏角。利用这一原理，可以校正磁偏角。校正时，可旋转罗盘的刻度螺旋，使水平刻度盘向左或向右旋转（磁偏角向东向右，西向左），使罗盘底盘的南北刻度线与水平刻度盘0~180°连接间夹角等于磁偏角。校正后测量的读数为真方位角。

1.测量目的物的位置

它是量目的物与测量人之间的相对位置关系，即测量目的物的方位角(方位角是指从子午线顺时针方向到测量线的夹角)。

测量时，放松制动螺钉，使目标板指向物体测量。即使罗盘北端面向目标物体，南端面向自己，使目标物体、目标板孔、玻璃上的细丝、目标板孔连接在一条直线上，同时使底盘水准器浸泡在中间。当磁针静止时，指向北针的度数为目标物体的方向角（如果指针暂时无法静止，则可读磁针摆动时最小度数的一半，其他元素的读数也可测量）。

如果用测量的目标板瞄准测量人员(此时罗盘南端瞄准目的物)，指北针读数表示测量人员位于测量人员的方向。此时，指南针显示的读数是目的物位于测量人员的方向。与前者相比，这是因为两次用罗盘瞄准测量人员时，罗盘的南北两端恰好相反，影响测量人员和测量人员的相对位置。

为了避免有时读指北针，有时读指南针，造成混淆，指向所需方向的物体目标板恒定读指北针，此时所得读数为所需物体的方向角。

除记录方位角外，记录时还应注明相限名称，如SW230°，其中230°是方位角，SW有限称呼。

在地形图上定点

(1)利用地形地物定点

如果所在地点地面有明显的地形地物标志（如房屋、塔、山头、三角架、桥梁、河沟或道路拐弯处等），可利用该点的标志物在地形图上找到其位置。

(2)交汇法定点

如果地面上没有明显的地形标志，可以用罗盘测定不在同一方位的2~3个目标的方位角，然后通过测量的2~3个目标在地形图上制作2~3个方位线，其交点为所需位置。这种方法被称为交叉法，其中三种交叉法更准确。

3.测量岩层产状元素

岩层的空间位置取决于其产状元素，包括岩层的方向、倾向和倾角。

(1)确定岩层走向

岩层走向（strike）：指岩层与水平面交叉线的方向，即岩层任何高度水平线的延伸方向，其交叉线称为方向线。方向表示空间中岩层的水平延伸方向，以方向线的地理方向角表示（0°～360°）。由于方向线有两个延伸方向，同一岩层的方向有两个值，相差180°。

测量时，将罗盘的长边与水平紧密相连；如果罗盘没有长边，则取平行于南北方向的边缘和水平。然后转动罗盘，使底盘水准器的水泡在中间。读取指针指示的刻度是岩层的方向。

因为走向是代表一条直线的方向，它可以两边延伸，指南针或指北针所读数正是该直线之两端延伸方向，如NE30°与SW210°可代表岩层的方向。

(2)确定岩层倾向

岩层倾向（dip）：垂直于岩层方向线的直线称为倾斜线，倾斜线在水平面上的投影方向称为倾斜线。倾向表示空间中岩层的倾斜方向，一般以地理方向角表示（0°～360°），其值与方向相差90°。岩层只有一个倾斜值。

测量时，指向罗盘北端或接头目标板的倾斜方向。罗盘南端靠近层并旋转罗盘，使底盘水准器中间起泡。读指北针指的刻度为岩层的倾向（见下图）。

如果岩层顶表面难以测量，也可以在岩层底表面测量仍然用对象板指向岩层的倾斜方向。罗盘北端靠近底表面，读指北针。如果测量底表面时读指北针受阻，则用罗盘南端靠近岩层底表面，读指南针。

(3)岩层倾角测量

岩层倾角（dipangle）：是指倾斜线与水平面投影线之间的夹角，称为倾角(或真倾角)。它是岩层与水平面之间最大的锐角，倾角值为0°～90°。在不垂直岩层走向线的任何方向上测量的倾角称为视倾角或假倾角，视倾角总是小于真倾角。

野外区分层的真实倾斜方向非常重要。它总是垂直于方向。此外，小石头可以用来在水平上滚动或滴水。滚动或流动的方向是水平的真实倾斜方向。

测量时，将罗盘直立，沿层左右移动罗盘，长边靠近岩层的真实倾斜线，用中指移动罗盘底部的活动扳手，使测斜水准器中间起泡，读取悬锥中尖的最大读数，即岩层的真实倾角。

图2

(4)记录岩层记录

通常采用以下方法记录层产状：

如果某一岩层的方向是310°，倾向为220°，倾角35°，则记录为NW310°／SW∠35°或310°／SW∠35°或220°∠35°。

在实际工作中，为了简单，只需测量和记录岩层的倾向和倾角，写作方法如SW220°∠35°，因为方向和倾向相差900°(夹角)，如果你知道倾向，加减90°是方向度数。比如220° 90°=NW310°，或220°－90°=SE130°。如果要在图纸上标记方向、倾向和倾角，则符号为├30°，长期方向表示方向，短期表示倾向(SW220°)，数字代表倾角。

在野外测量岩层的形状时，需要在岩层的露头上进行测量，而不是在转石（滚石）上进行测量。因此，有必要区分露头和滚石。区分露头和滚石主要是观察和追索，善于判断。

在测量岩层的产状时，如果岩层不均匀，可以将记录本平放在岩层上进行测量。

剖面的测绘

1.剖面测量的目的

通过测量地质剖面，建立各种地质空间的几何关系和地质组合顺序，合理确定区域地质填充中各种地质的基本填充单位，有效掌握区域地质结构框架，为解决区域地质矿产调查需要解决的基本地质问题奠定基础。

2、剖面布设原则

一般每个地质单元应测量1~2个地质剖面。

3、剖面类型

地质剖面主要有：沉积岩剖面、火山岩剖面、侵入岩剖面、变质岩剖面、混合岩剖面、结构地质剖面、矿化（体）带剖面等。

4.选择剖面位置

在选择剖面线的位置时，应注意露头的连续性。剖面线上的基岩露头应大于60%，顶底齐全，接触关系清晰。当基岩露头连续性好的剖面难以选择时，可以布置一些短剖面进行拼接，层位拼接要准确，防止层位重复和遗漏。如果剖面线上有一些区域被掩盖，没有辅助剖面更换，则应使用探槽进行曝光。实测剖面线的方向应基本垂直于地质体的方向。一般来说，两者之间的夹角不应小于60°。穿越岩基主体的花岗岩区，火山岩区应穿过火山机构发展区。山带混合岩地层剖面要求各种重要界面和剖面的顶部和底部无掩盖，接触关系清晰。如果第四系平原区域没有自然或人工挖掘剖面，也没有前人的钻孔数据，则可以布置适当的钻孔芯来建立剖面柱。钻孔数量适用于控制区域内第四系统原因的地层类型。

5.剖面线的布置

在测量剖面之前，应进行现场勘察，确定剖面的具体线路和起止位置；确定剖面的总方向，了解相关情况。

6、剖面测制

剖面测量一般包括野外测量、各种标本和样品采集、剖面图绘制和室内综合分类。由于实际剖面不可能是直的，在野外测量的剖面实际上是用测量绳测量的，最后统一绘制在图纸上。

(1)人员和工具

测量地质剖面至少需要2人，一般需要3~5人。所需工具包括地形图、罗盘(2个以上)、地质锤、放大镜、测绳(或皮尺)、绘图板(或硬文件夹)、计算纸(cm纸)、三角尺、测角器、铅笔、红漆、标本纸、样品袋、标签、记号笔、橡皮擦、木桩等。

(2)实测工作

首先，准确确定剖面的起点位置，用红色油漆标记，并打上木桩。然后，前测量员从剖面的起点向前拉测量绳，并在适当的位置固定测量绳，然后与后测量员一起测量导线剖面的方向和坡度，并向记录人员报告。负责分层和观察的地质人员进行分层、观察和各种地质元素的测量和记录，并用红色油漆标记分层油漆标记；负责采样的人收集各种样品；负责绘图的人员进行现场绘图。完成导线剖面表面测量后，然后测量下一条导线，直到剖面终点，终点和起点相同，并做出相应的标记。在测量过程中，应对重要的地质现象进行素描和拍照，并在条件允许的情况下进行录像。

(3)记录和绘制剖面图

在野外记录簿上记录野外观察和测量结果，记录内容应真实、准确、完整、清晰，用铅笔记录，不得更改。

原则上，应在现场绘制剖面图，并在统一方向（剖面总方向）的图纸上按适当的比例尺投影测量结果。各种测量数据应标记在上面，并与记录内容一致，并保持图纸清洁。

7、综合整理

野外测量结束后，根据采集样品的分析测试结果和前人数据进行综合研究，综合整理剖面测量结果，形成最终结果。

地层厚度计算应在整理过程中进行，计算公式如下：

   D=L（sina·cosb·sing±cosa·sinb）

其中D为真厚度，L为斜距，a地层倾角，b为坡度角，g夹角地层走向和剖面线。

1.当导线方向与地层倾斜，岩层倾向与地面坡度相反时，使用:

D=L（sina·cosb·sing cosa·sinb）

2.当导线方向与地层倾斜时，岩层倾向与地面坡度相同：

D=L（sina·cosb·sing - cosa·sinb）

3、当导线方向与岩层走向垂直，岩层倾向与地面坡度相反时，则用：

D=L·sin（a b）

4.当导线方向垂直于岩层，岩层倾向与地面坡度相同时，当地形坡度角大于岩层倾角时，使用：

D=L·sin（b - a）

5.当导线方向垂直于岩层，岩层倾角与地面坡度相同时，当地形坡角小于岩层倾角时，使用：

D=L·sin（a - b）

6、当地面水平，导线方向与岩层走向斜交时，则用：

D=L（sina·sing）

7.当地面水平时，导线方向垂直于岩层。

D=L·sina

图3

有趣的地质队，仅供学习交流！