强磁地质罗盘(地质罗盘的使用方法)

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:

地质罗盘的使用方法,把握这些细节方显专业

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360°,0°和180°分别为N和S,90°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0~180°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2~3个目标物的方位角,然后在地形图上通过所测的2~3个目标物,作出2~3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(0°~360°)。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(0°~360°),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0°~90°。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。

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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NW310°/SW∠35°或310°/SW∠35°或220°∠35°。

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SW220°∠35°,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220°+90°=NW310°,或220°-90°=SE130°。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1~2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3~5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:

D=L(sina·cosb·sing±cosa·sinb)

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:

D=L(sina·cosb·sing+cosa·sinb)

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:

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:

D=L·sin(b-a)

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:

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,导线方向与岩层走向垂直是,则用:

D=L·sina

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图3

来自:有意思的地质队,仅供学习交流之用!

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