地质罗盘的使用
地质罗盘是地质地貌等野外考察最重要的工具之一。利用罗盘可以测定方位、方向,测量岩层和构造面的产状等。地质罗盘由刻度盘和在水平面上可以自由转动的磁针构成,功能主要有识别方向、测量方位、倾角等。刻度盘有两个,一个是圆刻度盘,一个是半圆刻度盘。圆刻度盘是水平刻度盘,用来读水平方位角的;半圆刻度盘是用来测量倾角和坡度角的。圆刻度盘从0°~360°,半圆刻度盘从0°~90°,以水平为0°,垂直为90°。罗盘有两个水准器,一个圆水准器和一个长水准器。圆水准器用来使罗盘处于水平状态,长水准器用来使倾斜仪处于垂直状态。
1.磁偏角的校正
在野外使用罗盘时首先要校正磁偏角。各地区的磁北方向与地理北方向不完全一致,磁北方向与地理北方向的夹角为磁偏角。在阅读地形图时,为了将地质地貌要素的地理方位正确标定在地形图上,需要对罗盘进行磁偏角校正,然后用罗盘的读数直接代表地理方位。在测区的正规地形图上可以查到磁偏角,东偏记为“+”,西偏记为“-”。校正时拨动罗盘的刻度盘,东偏时顺时针方向拨动,西偏时逆时针方向拨动。嵩山地区的磁偏角是西偏4.5°,校正罗盘时逆时针转动4.5°。
2.方位的测定
方位角是以正北方向为起点,向顺时针方向旋转一周,划分为360°。0°和360°重合,正北为0°,正东为90°,正南为180°,正西为270°,分别以N,E,S,W表示。各方向线与正北方向的夹角是方位角。记录:NW45°,读作“北西45度”。
用罗盘测定方位时,如果自己位于基点A,要测定目标B位于自己的方位,将罗盘长边(N/S)平行AB线,将罗盘N端指向目标B,读磁针N在罗盘上的读数,即为目标B位于基点A的方位。例如,图7-1(左)中,B位于A的NE45°。如果自己位于基点A,要测定A点位于目标B点的方位,将罗盘长边平行于AB线,将罗盘S端指向目标B,读磁针N在罗盘上所指的读数即为A点位于B点的何方位。如图7-1(右)中,A位于B的SW225°。在测量中读罗盘磁针的读数前,一定要使圆形水准气泡居中,即罗盘水平,且使指针稳定下来,或者取左右摆动磁针的平均指数,读指北针指向刻度环上的数字即为测定的方位值。
3.产状要素的测定
各种地质界面的产状要素是一项主要的基础地质资料,岩层、断层面、侵入体与围岩接触面等产状要素均可用罗盘进行测量。以岩层为例介绍测量的基本方法。
走向的测定将罗盘的长边紧贴倾斜岩层面上,然后移动罗盘,使罗盘圆形水准气泡居中,即使罗盘水平。待指针稳定后,读出指针的度数,即为走向的方位角。走向有两个指向,二者相差180°。因此,仅记录一个方向即可(图7-2a)。
图7-1 方位的测定
倾向的测定先将罗盘的北端(N)指向岩层倾斜方向,将罗盘的南端(S)紧贴在岩层层面的走向线上,水平放置(罗盘圆形水准气泡居中),读出指针N在罗盘上的度数,即为倾向方位角,倾斜岩层的倾向只有一个。在野外实际工作中,只要测出岩层的倾向,再加上或减去90°即为岩层的走向(图7-2b)。如果上层面剥露不好或者空间限制只能在岩层底面进行测量。测量的方法:以罗盘北端(N)紧贴在岩层层面的走向线上,水平放置(罗盘圆形水准气泡居中),读出指针N在罗盘上的度数,即为倾向方位角;或者以罗盘南端(S)紧贴在岩层层面的走向线上,水平放置(罗盘圆形水准气泡居中),读出指针S在罗盘上的度数,即为倾向方位角。
倾角的测定将罗盘长边顺倾斜岩层的坡面侧竖,使其长边全部贴在倾向线上,摆动测斜仪上的长水准器气泡,使其居中,读测斜仪指针在刻度盘上的度数,即为倾角值(图7-2c)。
当一岩层的产状要素测量完毕后,应立即记录在野外记录簿上。例如:
图7-2 罗盘测量岩层产状示意图
走向:NW310°,SE130°
倾向:NE40°
倾角:30°
但因岩层的倾向只有一个,而且加、减90°即为走向,所以一般情况下用0°~360°的倾向方位角(即倾向)和倾角来表示。例如:NE40°∠30°,表示岩层倾向在北东象限,倾向方位角为40°,倾角为30°,由于走向和倾向成垂直关系,如需走向数据,可以把倾向角加、减90°换算出来。
在露头不好不能直接测量面状构造要素时,可借助硬纸板、野外记录簿等面状物体进行测量,将硬纸板放置于被测面相当的位置或者平行的位置上,将罗盘放置于硬纸板上进行测量。
测量各种产状要素时要保证其可靠性、代表性和系统性。在测量产状之前,首先要保证选择的构造面是真正要测的构造面,观察分析构造面,对构造面进行仔细地追索和判别,判断其真正的产状。选择的构造面还要具有代表性,在较大范围内构造面产状平整、变化微小时,选择一点进行产状要素的测量一般具有代表性;当受到各种要素的影响,使构造面的产状在一定范围内有变化时要多测量一些点,这些点必须能够代表其整体产状特征。为了把握地质体或构造的空间展布的状态和变化的规律,在野外实习中要随时关注和随时测量,使要素测量具有系统性。