地质罗盘仪的使用方法（地质罗盘仪的使用方法的原理）

罗盘的使用

地质罗盘仪是进行野外地质工作必不可少的一种工具借助它可以定出方向观察点的所在位置测出任何一个观察面的空间位置如岩层层面褶皱轴面断层面节理面等构造面的空间位置以及测定火成岩的各种构造要素矿体的产状等

一地质罗盘的结构

地质罗盘式样很多但结构基本是一致的我们常用的是圆盆式地质罗盘仪由磁针刻度盘测斜仪瞄准觇板水准器等几部分安装在一铜铝或木制的圆盆内组成如下图

图1

1磁针一般为中间宽两边尖的菱形钢针按装在底盘中央的顶针上可自由转动不用时应旋紧制动螺丝将磁针抬起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使用时间在进行测量时放松固动螺丝使磁针自由摆动最后静止时磁针的指向就是磁针子午线方向由于我国位于北半球磁针两端所受磁力不等使磁针失去平衡为了使磁针保持平衡常在磁针南端绕上几圈铜丝用此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是采用这样的标示方式从零度开始按逆时针方向每10一记连续刻至3600和180分别为N和S90和270分别为E和W利用它可以直接测得地面两点间直线的磁方位角

3竖直刻度盘专用来读倾角和坡角读数以E或W位置为0以S或N为90每隔10标记相应数字

4悬锥是测斜器的重要组成部分悬挂在磁针的轴下方通过底盘处的觇板手可使悬锥转动悬锥中央的尖端所指刻度即为倾角或坡角的度数

5水准器通常有两个分别装在圆形玻璃管中圆形水准器固定在底盘上长形水准器固定在测斜仪上

6瞄准器包括接物和接目觇板反光镜中间有细线下部有透明小孔使眼睛细线目的物三者成一线作瞄准之用

二地质罗盘的使用方法

在使用前必须进行磁偏角的校正因为地磁的南北两极与地理上的南北两极位置不完全相符即磁子午线与地理子午线不相重合地球上任一点的磁北方向与该点的正北方向不一致这两方向间的夹角叫磁偏角

地球上某点磁针北端偏于正北方向的东边叫做东偏偏于西边称西偏东偏为西偏为

地球上各地的磁偏角都按期计算公布以备查用若某点的磁偏角已知则一测线的磁方位角A磁和正北方位角A的关系为A等于A磁加减磁偏角应用这一原理可进行磁偏角的校正校正时可旋动罗盘的刻度螺旋使水平刻度盘向左或向右转动磁偏角东偏则向右西偏则向左使罗盘底盘南北刻度线与水平刻度盘0180连线间夹角等于磁偏角经校正后测量时的读数就为真方位角

1目的物方位的测量

是测定目的物与测者间的相对位置关系也就是测定目的物的方位角方位角是指从子午线顺时针方向到该测线的夹角

测量时放松制动螺丝使对物觇板指向测物即使罗盘北端对着目的物南端靠着自己进行瞄准使目的物对物觇板小孔盖玻璃上的细丝对目觇板小孔等连在一直线上同时使底盘水准器水泡居中待磁针静止时指北针所指度数即为所测目的物之方位角若指针一时静止不了可读磁针摆动时最小度数的二分之一处测量其它要素读数时亦同样

若用测量的对物觇板对着测者此时罗盘南端对着目的物进行瞄准时指北针读数表示测者位于测物的什么方向此时指南针所示读数才是目的物位于测者什么方向与前者比较这是因为两次用罗盘瞄准测物时罗盘之南北两端正好颠倒故影响测物与测者的相对位置

为了避免时而读指北针时而读指南针产生混淆应以对物觇板指着所求方向恒读指北针此时所得读数即所求测物之方位角

记录时除记方位角外还要冠以所处相限名称如SW230其中230是方位角SW是相限称呼

2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

如果所在地点地面无明显地形地物标志则可利用罗盘测定不在同一方位上的23个目标物的方位角然后在地形图上通过所测的23个目标物作出23条方位线其交点即为所求地点这种方法称为交汇法其中三点交汇法更准确

3岩层产状要素的测量

岩层的空间位置决定于其产状要素岩层产状要素包括岩层的走向倾向和倾角

1岩层走向的测定

岩层走向strike是指岩层层面与水平面交线的方向也就是岩层任一高度上水平线的延伸方向其交线叫走向线走向表示岩层在空间的水平延伸方向用走向线的地理方位角来表示0360由于走向线有两个延伸方向故同一岩层的走向有两个值两者数值相差180

测量时将罗盘长边与层面紧贴如罗盘无长边则取与南北方向平行的边与层面紧贴然后转动罗盘使底盘水准器的水泡居中读出指针所指刻度即为岩层之走向

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均可代表该岩层之走向

2岩层倾向的测定

岩层倾向dip岩层面上垂直于走向线向下所引的直线称为倾斜线倾斜线在水平面上的投影所指的方向称为倾向倾向表示岩层在空间的倾斜方向一般用地理方位角表示0360其数值与走向相差90岩层的倾值只有一个

测量时将罗盘北端或接物觇板指向倾斜方向罗盘南端紧靠着层面并转动罗盘使底盘水准器水泡居中读指北针所指刻度即为岩层的倾向见下图

假若在岩层顶面上进行测量有因难也可以在岩层底面上测量仍用对物觇板指向岩层倾斜方向罗盘北端紧靠底面读指北针即可假若测量底面时读指北针受障碍时则用罗盘南端紧靠岩层底面读指南针亦可

3岩层倾角测量

岩层倾角dipangle是指倾斜线与其在水平面上的投影线之间的夹角称倾角或真倾角它是岩层面与水平面之间的最大锐角倾角值为090在不垂直岩层走向线的任何方向上量得的倾角称视倾角或假倾角视倾角总是小于真倾角

野外分辨层面之真倾斜方向甚为重要它恒与走向垂直此外可用小石于使之在层面上滚动或滴水使之在层面上流动此滚动或流动之方向即为层面之真倾斜方向

测量时将罗盘直立并以长边靠着岩层的真倾斜线沿着层面左右移动罗盘并用中指搬动罗盘底部之活动扳手使测斜水准器水泡居中读出悬锥中尖所指最大读数即为岩层之真倾角

图2

4岩层产状的记录

层产状的记录方式通常采用下面的方式

如果测量出某一岩层走向为310倾向为220倾角35则记录为NW310SW35或310SW35或22035

在实际工作中为了简便只要测量和记录岩层的倾向和倾角即可写法如SW22035因为走向与倾向相差90夹角如果知道了倾向加减90就是走向度数了例如22090NW310或22090SE130如果要将走向倾向和倾角三者标在图上时写的符号是30长线方向表示走向短线表示倾向SW220数字代表倾角

野外测量岩层产状时需要在岩层露头测量不能在转石滚石上测量因此要区分露头和滚石区别露头和滚石主要是多观察和追索并要善于判断

测量岩层面的产状时如果岩层凹凸不平可把记录本平放在岩层上当作层面以便进行测量

剖面的测绘

1剖面测制目的

通过实测地质剖面建立各类地质体空间几何关系以及地质体组合顺序合理确定区域地质填图中各类地质体的基本填图单位有效地把握区域地质构造框架为解决区域地质区域矿产调查需要解决的基础地质问题奠定基础

2剖面布设原则

一般每个地质单元应测制12条地质剖面

3剖面类型

地质剖面类型主要有沉积岩剖面火山岩剖面侵入岩剖面变质岩剖面混杂岩剖面构造地质剖面矿化体带剖面等

4剖面位置选择

剖面线位置选择要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楚当难以选择基岩露头连续性好的剖面时可布置一些短剖面加以拼接层位拼接要准确防止重复和遗漏层位剖面线上如某些地段有掩盖又无辅助剖面替代时应使用探槽揭露实测剖面线方向应基本垂直于地质体走向一般情况下两者之间的夹角不可小于60花岗岩区要横穿岩基主体火山岩区要横穿火山机构发育地区造山带混杂岩地层剖面要求各种重要界面和剖面的顶底无掩盖接触关系清楚第四系平原区如无天然或人工挖掘剖面又无前人的钻孔资料利用时可布适量钻孔取芯建立剖面柱钻孔数量以控制区内第四系成因地层类型为宜

5剖面线的布设

在测制剖面之前应进行野外踏勘确定剖面的具体线路和起终点位置确定剖面的总方向及了解相关情况

6剖面测制

剖面测制一般包括野外实测各类标本及样品采集剖面图绘制和室内综合整理由于实际的剖面不可能是平直的在野外测制剖面实际是用测绳一段一段地进行测量最后统一绘制在图纸上

1人员和工具

测制地质剖面至少需要2人以上一般35人所须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质文件夹计算纸厘米纸三角尺量角器铅笔红色油漆标本纸样品袋标签记号笔橡皮擦木桩等

2实测工作

首先准确定好剖面起点位置并用红油漆做好标记打上木桩然后前测手从剖面起点往前拉测绳并在适当位置固定好测绳然后与后测手一起测量这一导线剖面的方位和坡度报与记录人员记录负责分层观察的地质人员进行分层观察各种地质要素测量和记录分层界线和层号用红油漆标记负责采样的人进行各类样品的采集负责绘图的人员进行现场绘图完成一段导线剖面测量后接着下一导线的测量直至剖面终点终点和起点一样应做好相应标记在测量过程中对重要的地质现象应作素描和照相有条件的还应录像

3记录和绘制剖面图

把野外观察和测量结果记录在野外记录簿上记录内容应真实准确齐全清楚用铅笔记录不得涂改

原则上剖面图绘制应现场进行把测量结果按适当的比例尺投影绘制在统一方向剖面总方向的图纸上绘图时应把各类测量数据标注在上面且与记录内容一致并要保持图面整洁

7综合整理

野外测量结束后根据所采样品的分析测试结果和前人资料进行综合研究对剖面测量结果进行综合整理形成最终成果

在整理过程中应进行地层厚度计算计算公式如下

DLsinacosbsingcosasinb

其中D为真厚度L为斜距a为地层倾角b为坡度角g为地层走向与剖面线夹角

1当导线方向与地层倾向斜交岩层倾向与地面坡度相反时则用

DLsinacosbsingcosasinb

2当导线方向与地层倾向斜交岩层倾向与地面坡度相同时则用

DLsinacosbsingcosasinb

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

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4当导线方向与岩层走向垂直岩层倾向与地面坡度相同时地形坡度角大于岩层倾角时则用

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5当导线方向与岩层走向垂直岩层倾角与地面坡度相同时地形坡度角小于岩层倾角时则用

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6当地面水平导线方向与岩层走向斜交时则用

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7当地面水平时导线方向与岩层走向垂直是则用

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图3

来自有意思的地质队仅供学习交流之用