产状测量的方法过程和结果

① 岩石的产状如何表达在野外如何测量和记录岩层的产状

1.用专用的地质罗盘测量
2.表达方式：用两个大写的英文字母表示方向,后加读数.先写南北再写东西.比如NE60°,NW135°.
3.测量内容：包括走向、倾向、倾角.

② 用罗盘测定线状和面状构造的产状要素

地质构造可分为线状和面状构造两种基本类型。例如褶皱的枢纽和轴迹、岩层面及节理面和断层面的走向，以及擦痕线、流线等均为线状构造。岩层层面、褶皱轴面、节理面、断层面、流面等均为面状构造。无论是线状还是面状构造，它们在空间的位置都可以用其几何要素加以表示。如表示线状构造的侧伏向和倾伏向、侧伏角和倾伏角，表示面状构造的走向、倾向、倾角等，测量这些要素归纳起来就是方向测定和角度测定问题。现仅就用罗盘量测线、角问题加以介绍。

1. 线状构造的量测

水平线状构造 包括岩层面走向，褶皱轴面、节理面、断层面、劈理面的走向，水平褶皱枢纽以及断层水平擦痕等。它们的共同点是既位于某一构造面之中，又位于水平面之中。在利用罗盘测定这种水平线状构造时，只需准确认定所测构造面 ( 如岩层层面) ，将罗盘的长边棱线与所测构造线贴紧并使水平泡居中，读出磁针所指的读数，即为走向的一个方向 ( 图 1-8) 。由于走向有两个方向，磁针的另一端读数为走向的另一个方向，两者相差 180°。这里必须说明的是，两个走向读数所指的方向如何和实际方向对应起来，对于初学者来说一定要从道理上搞懂。当把罗盘上的南北与地理南北一致起来 ( 磁偏角忽略不计或罗盘经过校正) ，这时磁北针指北、磁南针指南，如果把罗盘调换 180°，这时磁南针对准罗盘刻度环上的北，磁北针对准罗盘刻度环上的南。这一现象说明，罗盘刻度环上北所指的地理方向和磁北针的读数一致 ( 图 1-9) 。因此可得出结论: 罗盘刻度环上“北”所指方向为磁北针的读数，罗盘刻度环上 “南”所指方向为磁南针的读数，且这一结论适用于用罗盘量测任意方向。在有些教材或文献中强调磁北针的读数为走向，没有说明是走向的哪个方向，给初学者带来许多不便和概念上的混乱，值得注意。

倾斜线状构造 包括岩层的倾斜线、倾伏褶皱枢纽线、断层倾斜擦痕线等。它们的特点是线状构造在空间是倾斜的，为一条由高到低的射线。这表示倾斜线状构造的一个要素是它的倾斜方向，即倾向或倾伏向。不论是岩层的倾向还是枢纽或擦痕的倾伏向，它们都是各倾斜线状构造在水平面上的投影线。因此它们只有一个方向，即由高到低的方向。用罗盘测量它们的倾向或倾伏向时，首先应认定该线状构造由高到低的方向，将罗盘的长边与其平行，然后沿包含该线的铅垂面抬起罗盘低的一端至水泡居中时，再观察罗盘抬起端刻度环的基础方向是北还是南。如果是北，读磁北针所指读数; 如果是南，则读磁南针所指读数 ( 图 1-8) 。不管是哪种情况的读数，它们的结果都是一样的，即为所测线状构造的倾向或倾伏向。

图 1-6 根据一个已知目标确定相对位置

图 1-7 根据两个已知目标确定相对位置

图 1-8 罗盘测量产状方法示意图

图 1-9 罗盘确定方向读数的原理

2.面状构造的量测

根据几何学可知，两条相交的直线可确定一个平面。因此任何面状构造都可用它们的走向线和倾斜线加以表示(测量方法前已述及)，但它们的空间位置并未完全固定。如果其平面和水平面的夹角已定，则其平面的空间位置被确定，因此还必须测定它们的倾角。不论是倾角或是倾伏角，其测量方法相同。首先将罗盘长边竖直放在倾斜线上，转动倾斜仪，使倾斜仪上长水泡居中时所指示的角度值即为倾角或倾伏角(图1-8)。

对于面状构造的倾角，如岩层倾角、节理面倾角、轴面倾角等等，一般均要求测定它的真倾角(真倾角最大)。所以在量测时，最好沿构造面上的一点适当旋转罗盘，取其角度最大的，或在测量面上用砂土、小碎石或滴水的方法，沿砂、水下流方向测得的倾角往往是真倾角。

各种产状要素测定之后，要及时记录在野外记录簿上。由于倾向和走向相差90°，为节省时间，也可只测或只记倾向和倾角，其记录格式为:105°∠25°。

3.用罗盘测定线状和面状构造的产状要素时应该注意的问题

用罗盘测量线状或面状构造时，应注意以下几个问题:

◎测点附近应避免附近有铁制器件，如地质锤、铁镐、铁铲等，矿井下应避开金属支架、铁轨、电缆等，避免影响磁针指向而发生误差。

◎不论是测定方向或是测定角度，应在水泡居中、磁针稳定后再读数，且读数应及时记录或填绘在图上。

◎要准确识别所测的是线状构造或是面状构造。当构造面有覆盖物时，应进行清理后再进行量测;当构造面不平整时，可以用纸板、记录本等平整物放在所测面上，然后在平整物上量测。一般倾斜岩层应选择向上的层面，如有与上层面平行且暴露良好的向下层面也可以测量，但需注意罗盘的读数。

◎对于节理面、劈理面、流面等，由于比较闭合又没有充分暴露出来，沿裂面可插入硬纸片，然后在硬纸片的外延部分量测。

◎为准确测量各种要素，可以反复多测几次或多人进行量测，取其多数者或取其平均数作为实测结果。

③ 利用电子罗盘测量产状

1）点击产状属性框中的“电子罗盘”按钮，连接电子罗盘（图12.3.1）。

图 12.3.1 连接电子罗盘

2）当弹出下面对话框后，将电子罗盘置于岩层面上，放置方法为：电子罗盘背面紧贴岩层面，头部朝走向方向，长边尽量水平。等待数秒稳定读数后，按住罗盘右键超过 1 秒后松开，产状数据将自动传送至掌上机（图 12.3.2）。

3）检验数据无误后，点击“OK”保存到产状属性（图 12.3.3）。

图 12.3.2 从电子罗盘读数

图 12.3.3 产状数值自动保存

④ 如何用地质罗盘直接测量岩层的产状要素

用地质罗盘直接测量岩层的产状要素:

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（见图5-4）。

岩层走向的测量岩层走向是岩层层面与水平面相交线的方位，测量时将罗盘长边的底棱紧靠岩层层面，当圆形水准器气泡居中时读指北或指南针所指度数即所求（因走向线是一直线，其方向可两边延伸，故读南、北针均可）。
岩层倾向的测量岩层倾向是指岩层向下最大倾斜方向线（真倾向线）在水平面上投影的方位。测量时将罗盘北端指向岩层向下倾斜的方向，以南端短棱靠着岩层层面，当圆形水准器气泡居中时，读指北针所指度数即所求。
岩层倾角的测量岩层倾角是指层面与假想水平面间的最大夹角，称真倾角。真倾角可沿层面真倾斜线测量求得，若沿其他倾斜线测得的倾角均较真倾角小，称为视倾角。测量时将罗盘侧立，使罗盘长边紧靠层面，并用右手中指拨动底盘外之活动扳手，同时沿层面移动罗盘，当管状水准器气泡居中时，测斜指针所指最大度数即岩层的真倾角。若测斜器是悬锤式的罗盘，方法与上基本相同，不同之处是右手中指按着底盘外的按纽，悬锤则自由摆动，当达最大值时松开中指，悬锤固定所指的读数即岩层的真倾角。
岩层产状的记录方法如用方位角罗盘测量，测得某地层走向是330°、倾向为240°、倾角为50°，记做330°/SW∠50°，或记做240°∠50°（即只记倾向与倾角即可）。如果用方位角罗盘测量但要用象限角记录时，则需把方位角换算成象限角，再作记录。如上述地层产状其走向应为γ=360°－330°=30°，倾向β=240°－180°=60°。其产状记作N30°W/SW∠50°，或直接记作S60W∠50则可。在地质图或平面图上标注产状要素时，需用符号和倾角表示。首先找出实测点在图上的位置，在该点按所测岩层走向的方位画一小段直线（4mm）表示走向，再按岩层倾向方位，在该线段中点作短垂线（2mm）表示倾向，然后，将倾角数值标注在该符号的右下方。

⑤ 学习任务岩层产状、出露特征及厚度

一、岩层产状

岩层产状系指岩层面在三维空间的延伸方向，即地壳中岩层的产出状态。通常有水平、倾斜、直立、倒转、原始倾斜等几种产状。

（一）水平产状

水平产状系指岩层面与水平面近于平行的一种产状，具有这一特性的岩层称水平岩层。一般在沉积盆地中心部分或其他比较稳定的沉积条件下，岩层的原始状态是近水平的，如果这种岩层在成岩期及成岩期后受构造运动比较轻微，或只受到较均匀的升降运动，从而保持原始沉积时的水平（或近水平）状态，便形成水平岩层。

（二）倾斜产状

倾斜产状系指岩层层面与水平面之间有一定的交角，这种产状的岩层称倾斜岩层。它是水平岩层受地壳运动影响产生变化的结果。

（三）直立产状

直立产状系指岩层层面与地面（水平面）呈近90°交角，这种产状的岩层称直立岩层。直立岩层或倾斜很陡的岩层，大都发育在构造运动强烈的地区。

（四）倒转产状

强烈的构造运动还可以使直立状态的岩层发生翻倒，从而改变岩层的正常层序，在空间上形成老岩层在上面，新岩层在下面的状态，这种产状的岩层称为倒转岩层。倒转岩层的产状可以是倾斜的，也可以是水平的。如倒转褶皱的倒转翼和平卧褶皱的倒转翼就是呈倾斜和水平状态的倒转岩层。必须指出，通常所说的水平岩层和倾斜岩层，系指呈正常状态的岩层产状而言，不包括倒转后呈水平或倾斜状态的岩层。

（五）原始倾斜岩层

在研究岩层产状时要注意原始倾斜岩层。岩层的原始产状并不都是水平的，常有一定角度的倾斜，称原始倾斜岩层。原始倾斜岩层不是由水平岩层受构造变位产生的，而是在沉积过程中，受原始地形的影响形成的。在广阔而平坦的沉积盆地（如海洋、湖泊）中，一层层堆积起来的沉积岩，其原始产状大都是水平或近水平的。但在盆地边缘、岛屿或水下隆起的周围、河流入口或海沟处的地形都有一定起伏，其上堆积物的产状也随着出现倾斜，残积、坡积、冰川和风的堆积层、生物礁及周围的沉积岩层或火山锥、火山碎屑熔岩等产状，都可呈一定倾斜状态，这种倾斜是沉积时形成的，统称原始倾斜岩层。它的特点是分布面积较小，与古地貌直接有关。原始倾斜岩层对分析古地理和古构造及寻找近海地带的沉积矿产、潜山及生物礁油气藏等具有重要意义。

二、水平岩层

岩层层面保持水平或近水平状态，即同一层面上各点海拔都基本相同，这一状态的岩层称水平岩层。人们通常将倾角为5°～10°以下的岩层统称为水平岩层。

水平岩层在许多构造盆地中常有出露，如中国四川盆地中部侏罗-白垩系地层（图2-17），美国西部着名的亚利桑那州的科罗拉多大峡谷就可见层层叠叠的水平岩层（图2-18）。

图2-17 四川盆地水平岩层素描图

（据徐开礼等，1989）

图2-18 科罗拉多大峡谷水平岩层景象

（一）水平岩层露头形态及特征

所谓露头就是岩层天然或人工挖掘露出地表部分。实际工作中，常将出露岩层（主要是岩层界线的出露情况）勾绘在平面图上所呈现的形态，称为岩层的露头形态。水平岩层的露头形态比较简单。在正常情况下，时代较新的岩层总是叠置在时代较老的岩层之上。当地面平坦时，地表仅有最新岩层的出露，其他岩层均隐伏于地下（图2-19）；当地面起伏时，水平岩层露头形态具有以下特征：

图2-19 切割轻微时，地面只出露最新岩层

（1）时代新的岩层叠置在较老岩层上（上新下老）。若地形切割轻微，较老地层就难于裸露。但像科罗拉多大峡谷那样，河谷深切，各种时代地层（寒武-白垩系）都在陡崖得以出露，而构成层层叠叠的壮观景象。新岩层在山顶，老岩层在谷底出露，这一结论在今天看来是那么简单，但在1828年英国工程师（石匠）威廉·史密斯（Williams Smith）在工作过程中发现这一规律却是十分难得的。这一规律被后人命名为地层沉积律。

（2）水平岩层的出露和分布状态完全受地形控制。岩层出露线（岩层面与地面的交线）在地形地质图上表现为与地形等高线平行或重合（图2-20），在河谷、冲沟中的岩层出露界线随着地形等高线的弯曲而弯曲，形成“V”字形，“V”字形的尖端指向上游；在山坡和山顶上，岩层的露头的分布呈孤岛状、不规则的同心状。

图2-20 水平岩层的出露分布特征

（据徐开礼等，1989）

（二）水平岩层厚度和露头宽度

（1）水平岩层厚度：岩层顶面至底面之间的标高差。

（2）水平岩层露头宽度：地面上岩层顶、底界线之间的水平距离（图2-21）。它随岩层的厚度和地面坡度的变化而变化。当坡度不变时，岩层厚度愈大露头愈宽，厚度越小露头越窄。当厚度相同时，坡度愈缓露头愈宽，坡度愈陡露头愈窄。陡崖处因岩层顶、底界线的水平投影重合为一条线，故露头宽度为零。

图2-21 水平岩层厚度和露头宽度图

三、倾斜岩层

具有倾斜产状的岩层称为倾斜岩层。它是野外最常见的地质现象。倾斜岩层可以是地壳不均匀抬升或下降引起的区域性倾斜，也可是某种地质构造的一部分，如褶皱构造的一翼，抑或断裂构造的一盘（图2-22）。如果一地区的岩层都以同一倾角同一方向倾斜，则称为单斜构造。

图2-22 倾斜岩层的露头实景

（一）倾斜岩层产状要素

岩层产状是以岩层面在三度空间的延伸方位及其倾斜程度来确定的。岩层面产状要素包括岩层面的走向、倾向和倾角。值得指出的是，野外任何面状构造或地质体的界面，都用产状要素确定其空间状态。

（1）走向：岩层面与水平面相交的线称走向线，走向线两端所指的方向即为岩层走向（图2-23之AOB）。岩层的走向有两个方位角，二者相差180°。

（2）倾向：在层面上与走向线垂直并沿倾斜面向下所引的直线称倾斜线，倾斜线在水平面上的投影线并指向层面向下倾斜的那个方向为岩层的真倾向，简称倾向（图2-23之OD）。在岩层面上凡是与走向线不直交的任一直线均为视倾斜线，其在水平面上的投影线所指的倾斜方向称为视倾向或假倾向。

（3）倾角：岩层倾斜线与水平面间的夹角为岩层的倾角，又称真倾角（图2-23之α）。真倾角只有唯一一个。视倾斜线与水平面间的夹角称视倾角或假倾角。假倾角有无数个，真倾角永远大于视倾角。

图2-23 岩层产状要素

AOB—走向线；OD—倾斜线；OD′—倾斜线的水平投影；箭头方向为倾向；α—倾角

真、假（视）倾角的关系如图2-24所示。其数学表达式如下：

tanβ＝tanα·cosω

图2-24 真倾角与视倾角的关系

α—真倾角；β、β′—视倾角；

ω—真倾向与视倾向之间的夹角

上述关系式表明，当ω＝0°时，cosω＝1，则tanβ＝tanα，β＝α，即垂直岩层走向剖面上出现的岩层倾角为真倾角；当ω≠0°时，cosω＜1，则tanβ＜tanα，β＜α，即斜交岩层走向剖面上出现的岩层倾角为岩层视倾角，它一定小于真倾角；当ω＝90°时，cosω＝0，则β＝0°，即平行岩层走向的剖面上出现的岩层视倾角等于0°（这一点在野外“走马观花”一般观察时或遇陡壁时，对“水平岩层”要审时度势）。

（二）产状要素测定和表示方法

1.产状要素测定

测量产状要素是地质调查中的一项基础工作。只有掌握岩（矿）层在各个地段的产状变化，才可能正确认识区内的地质构造特征。测定岩层产状要素，可以在野外直接测量，也可利用其他间接方式测定。

（1）直接测量：用地质罗盘直接在岩层层面上测量其倾向、倾角，测量时要注意选择有代表性又便于施测的层面。值得指出的是，在坑道内常见岩层下层面，这时测量其倾向，罗盘的长臂指向与岩层倾向相反，读数要读指针绑了铜丝端方向的数据。

（2）间接测定：在不能直接用地质罗盘测量产状的地方，如大比例地形图上可间接测量（间接测量产状的方法详见附篇）。

2.产状要素的表示方法

（1）方位角表示法：这种方法多用于野外记录、地质报告以及剖面素描中，将方位角分为360°，以正北方为0°（360°），通常只记倾向和倾角，如岩层倾向215°，倾角30°，记为215°∠30°。

（2）象限表示法：这种方法在论文撰写时常用，以北和南的方向作为0°，一般测记走向、倾角和倾向。如N35°E/40°SE，即走向北偏东35°，倾角40°，倾向南东。值得指出的是，地质工作者习惯将南北方向作为定位标准，这与地理工作者的习惯是不同的，如方位角300°或45°，地质工作者称为北西方向或北东方向，而地理工作者称为西北方向或东北方向。

（3）符号表示法：如图2-25所示。

图2-25 不同产状的标示符号

A—水平岩层产状，表示倾角接近0°；B—倾斜岩层产状，长线示走向，短线示倾向，数字为倾角；

C—直立岩层产状，长线示走向，箭头指向新岩层一侧；D—倒转岩层产状，长线段表示岩层走向，箭头所指为倒转后倾向，数字为倾角

上述符号要按测量的产状数据，认真标绘在地质图上相应的位置，不能视为一般记号随意标记。

在野外测量岩层产状，通常是测量其倾向、倾角。在野外测剖面，如果剖面线与走向线斜交时，切记：剖面图上只能画视倾角（标示的产状是真倾向、真倾角）。其换算方式除公式计算外，也可查表或用极射赤平投影法以及GeoTools.exe（地信网）求得。查表法最简便，野外记录簿内附有“倾角换算表”，该表是根据上述关系式编制而成。如在野外用罗盘测得岩层倾角为60°，并已知岩层走向与剖面间夹角为70°，在换算表中查得与之对应的视倾角为57°。

（三）倾斜岩层露头界线形态

岩层的露头形态取决于地形、岩层产状以及两者的相互关系。水平岩层的露头界线在地质平面图上，表现为与地形等高线平行或重合（图2-20，图2-26之Ⅰ）；直立岩层露头界线在地质图上是沿走向呈直线延伸，不随地形等高线弯曲而弯曲（图2-26之Ⅱ）；倾斜岩层露头界线分布形态则较复杂（图2-26之Ⅲ）。当地面平坦时，产状稳定的倾斜岩层其界线呈直线延伸，岩层露头呈直线条带状分布，其延伸方向即岩层走向。当其横过沟谷或山脊时，均呈“V”字形形态。当岩层产状、地面坡向及坡度不同时，“V”字形形态也有不同的变化规律，人们将这种规律称为“V”字形法则。现分述如下：

图2-26 水平岩层（Ⅰ）、直立岩层（Ⅱ）、倾斜岩层（Ⅲ）的露头形态（A）及平面图（B）上的表现

（1）岩层倾向与地面坡向相反时，岩层界线与地形等高线的弯曲方向相同，在沟谷处，岩层界线的“V”字形尖端指向上游（图2-27），但岩层界线弯曲程度比等高线的弯曲程度小；简称“相反-相同”。

图2-27 倾斜岩层露头形态之一

（2）岩层倾向与坡向相同，且岩层倾角大于地面坡度角时，岩层界线与地形等高线弯曲方向相反，在沟谷处，岩层界线的“V”字形尖端指向下游（图2-28）；简称“相同-相反”。

图2-28 倾斜岩层露头形态之二

（3）岩层倾向与坡向相同，但岩层倾角小于地面坡度角时，岩层界线与地形等高线弯曲方向相同，在沟谷处，岩层界线的“V”字形尖端指向上游（图2-29），但岩层界线弯曲程度比等高线的弯曲程度大；简称“相同-相同”。

图2-29 倾斜岩层露头形态之三

“V”字形法则具有较大的实际意义，可以指导我们观测地质构造或填绘、分析地质图。

在应用时，需注意两点。其一，在大、中比例尺地质图上，“V”字形法则表现明显，有很大的实用意义，但在小比例尺图上，由于地形起伏对地质界线的影响不明显，其“V”字形法则的实用意义不大。其二，当地质体界面走向与山脊、沟谷延伸方向呈大角度相交时，“V”字形法则表现明显。如果地质体界面走向与山脊、沟谷方向近于平行时，则表现不明显，并为一直线（图2-30）。

上述规律常运用于各类倾斜界面（如地层分界线、不整合界线、断层线及矿层等界线）的连接和制图中。而在对岩相分界线、侵入接触界线、变化的矿脉界线的连接和褶皱的制图时，由于这些地质界面常常变化较大，就绝不能硬套上述规律，而是根据实际情况参照航片、遥感图像等，在野外实地勾绘。

图2-30 倾斜岩层顺沟谷的露头形态

（四）倾斜岩层露头宽度

倾斜岩层的露头宽度与岩层厚度、地面坡度和岩层产状有关。

（1）当地面平坦且岩层倾角不变时，露头宽度取决于岩层厚度，厚者宽，薄者窄（图2-31A）。

（2）当地面平坦和岩层厚度不变时，露头宽度取决于岩层倾角的变化。一般岩层倾角越小，岩层露头宽度越宽。岩层倾角越大，岩层露头宽度越窄；当岩层直立时，露头宽度等于岩层厚度（图2-31B）。

（3）当地面坡度和岩层厚度不变时，岩层倾向与坡向相同，且倾角小于坡角时，倾角越小，露头宽度越宽；倾角越大，露头宽度越窄。当坡向与倾向相反且坡向与倾向垂直时，露头宽度最小。

图2-31 岩层露头宽度与厚度、倾角的关系

（4）当岩层倾向与坡向相反时，一般是地面坡度缓，岩层露头就宽，坡度陡，露头就窄（图2-32A、B）；岩层出露在陡崖峭壁上，则岩层顶、底面的界线在平面上的投影重合成一条线，造成在平面上岩层“尖灭”的假象（图2-32C）。

图2-32 露头宽度与坡度的关系

（5）当岩层面与倾斜地面近垂直时，这时露头宽度小于岩层厚度（图2-33A）；当岩层厚度不变时，若岩层面与地面间的夹角（指相交锐夹角）由小变大，则露头宽度由宽变窄（图2-33）。

图2-33 露头宽度与岩层倾角和地面坡度之间的关系

值得说明的是，在野外影响岩层露头宽度的上述各种因素是变化的且相互约束，在实际工作中要根据具体情况来分析。

（五）倾斜岩层的厚度

岩（矿）层厚度数据是计算矿产储量、分析沉积环境、推断地质发展历史的基本参数之一。

1.真厚度、铅直厚度和假（视）厚度

（1）真厚度（h）：岩层顶面到底面的垂直距离（即顶、底面间的法线距离），简称厚度（图2-34）。

（2）铅直厚度（H）：岩层顶面到底面的铅直距离。同一岩层在不同方向上的铅直剖面出现的铅直厚度都相等（图2-34）。

（3）假（视）厚度（h′）：指在不垂直岩层走向的剖面上，岩层顶、底界线之间的垂直距离（图2-35）。产状稳定且顶、底面相平行的岩层，其真厚度、铅直厚度都只有一个，而假（视）厚度有无数个（即随剖面方向不同而变化）。

图2-34 真厚度、铅直厚度和视厚度

图2-35 测算倾斜岩层厚度立体图

2.三种厚度的关系与计算

（1）真厚度与铅直厚度的关系可在图2-34中垂直岩层走向剖面上求得：

h＝H·cosα

（2）假（视）厚度与铅直厚度得关系可在图2-34中不垂直岩层走向剖面上求得：

h′＝H·cosβ

（3）真厚度与视厚度关系：

h＝h′·cosα/cosβ

由于β总是小于α，故h＜h′，即真厚度总是小于视厚度。

岩层厚度可在野外直接测得，但因受条件限制，也常采用地质剖面法测得有关数据后再计算出岩层的厚度。通过野外的实测剖面，可以取得的数据有：导线上岩层顶、底界线间的斜长（L），导线上地面的坡度角（β），岩层倾角（α），岩层倾向与剖面方向间夹角（ω）或岩层走向与剖面间夹角（γ）等。将这些数据代入下列公式计算岩层得真厚度（h）和铅直厚度（H）：

h＝L（sinα·sinβ·sinγ±cosα·sinβ）

H＝L（tanα·cosβ·sinγ±sinβ）

式中的“±”号视情况而定，当地面坡向与岩层倾向相反时用“＋”号；当坡向与岩层倾向相同时用“-”号。计算中出现负值时，取其绝对值。

在地质图上直接用做图法或利用赤平投影方法来求，其方法详见附篇和附录。

四、直立岩层出露特征及厚度

（一）直立岩层出露形态

层面呈直立产状的岩层称为直立岩层。当岩层走向稳定不变时，其露头形态在平面图上呈直线延伸。

（二）直立岩层露头宽度及厚度

因直立岩层露头形态不受地形影响，其露头宽度等于岩层厚度。因此，厚度愈大，露头愈宽；厚度愈小，露头愈窄（图2-36）。

图2-36 直立岩层的露头形态

直立岩层的厚度，在野外用卷尺测量其顶、底界线间的水平距离即得；亦可在地质图上量取顶、底界线间的垂直距离，按比例尺换算出实际长度求得。

⑥ 如何测量岩面的产状

岩层产状三要素：走向、倾向、倾角.
走向---岩层面与水平面的交线称为走向线，走向线两端的延伸方向称为岩层走向。两个走向相差180度。
倾向---岩层面上垂直于走向线并向下所引的直线称为真倾斜线，其水平投影线的方向即倾向，倾向与走向相差90度。
倾角---真倾斜线与其水平投影线之间的夹角。
表示方法：72度∠18度;72度--倾向；18度--倾角

⑦ 地质罗盘量测岩层产状的方法

测量地质体产状是野外地质工作中最基本的技能，因此，必须通过实习熟练掌握。

3.1.1量测岩层走向

将地质罗盘长边（刻度SN平行的一边）紧贴在岩层的层面上，使罗盘水平（水准气泡居中），读出罗盘磁北针（不绕铜丝的磁针）所指方向的度数，即为岩层走向（图3.1）。一般直立产状才量测走向。

图3.1 产状测量示意图

3.1.2量测岩层倾向

将地质罗盘长边与走向线平行，将镜面或短边紧贴在岩层层面上，使罗盘水平，然后读出磁北针所指方位的度数，即为岩层的倾向。

3.1.3量测岩层倾角

将地质罗盘长边紧贴岩层倾斜方向（垂直岩层走向），罗盘里面的分度弧朝下，然后拨动罗盘中的测斜仪，使测斜仪的水准气泡居中，读出测斜仪指针所指度数，即为岩层倾角。

注意：量测岩层产状一定要先确定层面位置，在层面上先测量倾向，再测量倾角。当层面不平整时，可用讲义夹紧贴层面，再在其上量测。并防止磁性物体靠近罗盘。

产状要素的记录方法，一般只记倾向、倾角。记为：产状：310°∠70°（注意：不要写倾向、倾角）

⑧ 产状要素的测量与标绘

路线地质调查中，应测量各种面状和线状构造的产状，测量数据要真实可靠，并具有代表性。

每个地质界线点应测量上、下地层的岩层产状。点间若产状有变化，应沿路线进行系统地测量，以了解岩层产状变化的规律。

岩层产状应在原生露头上测量。找准岩层面，找出该地段有代表性的岩层进行测量。断层面产状可直接测量，或测量平行断层面的劈理面（或剪裂隙面）的产状，或根据断层线的延伸情况进行测量。在中浅变质而变形强烈的地层中测量岩层产状前，需仔细观察原生层理（即S₀）与后生节、片理（即S₁，甚至还有S₂）的关系，然后再进行测量，以避免在层理被节、片理强烈置换地区，误将后者视为前者而出现错误。

岩层产状用正常或倒转产状符号按实测位置标绘在地形（手）图上，并标注产状要素（倾向或走向、倾角）。断层产状也要按实测位置标绘在断层线上。

各种线理（流线、拉伸线理）、面理（板理、千枚理、片理、片麻理、流面、糜棱面理、节理）的产状也需进行测量，并用相应符号标绘在图上。

所有产状符号都必须在野外现场进行标绘（掌机及手图），不准在野外只做记录而回到室内再标绘到地形底图上。

⑨ 岩层产状的测定方法

遥感图像上岩层及其它构造面产状测定,就是从影像特征来定性或半定量确定其走向、倾向和倾角。

(一)岩层三角面的图像特征

1.岩层三角面

岩层三角面是指在遥感图像上同一倾斜岩层地表露头线上的最高点(山脊点)和与之相邻的两个最低点(河谷点)相结而成的一个假想三角形平面。岩层三角面是岩层风化剥蚀出露的实体上三点连结成的面,所以这个三角面的产状可代表岩层的产状,它是在遥感图像上判断岩层产状要素的最佳标志。它的形态受岩性和地形侵蚀形态的影响,遥感图像上可以是三角形、熨斗形、半圆形、半月形、梯形等形状,多个岩层三角面常沿岩层倾向形成叠瓦状影像,沿岩层走向断续相连形成锯齿状、波浪状或不规则的折线状(图版45)。与倾斜岩层的层面一样,任何倾斜的构造面(包括断层面、节理面、不整合面等)在地表遭受切割后都会构成“三角面”(或“V”字形影像)。

2.中心投影成像引起岩层三角面的畸变

由于航空像片属中心投影,因此它出现在像片不同部位时,其形态会产生畸变,如图8-2所示,地面上一组向西倾斜,倾角都是60°的单斜岩层,在图像上形成一系列形态与大小不同的三角面。在像主点右侧的三角面显示岩层的西倾,但随着与像主点距离的增大三角面尖端愈来愈尖锐,造成岩层变缓的假象(图8-2中1—5);而在像主点左侧(图8-2中6—8)三角面亦指示岩层向西倾斜,但随着它与像主点距离的增大,三角面的尖端愈来愈钝,造成岩层越来越陡的假象;当摄影投射角与岩层倾角相等时(图8-2中9),岩层三角面在像片上的投影变为一条直线,造成岩层直立的假象;而在摄影投射角小于岩层倾角的部位(图8-2中10,11),岩层三角面尖端指向改变,图像上指示岩层向东倾,造成岩层倒转的假象。因此,在利用岩层三角面确定岩层产状时,应尽量选择在像主点附近的三角面来作产状解译,而不能选择像片边缘处的三角面。

图8-2 航空像片上岩层视倾角和岩层三角面形态的变化规律

(二)岩层走向和倾向的确定

在分析构造时,必须在充分考虑岩层分布,露头形态以及它们与地形和影像的相互关系的基础上,来估测岩层的走向和倾向。在地势平坦地区,倾斜岩层出露地表的地质界线就是岩层走向线,直线状地层条带的延伸方向就是地层走向。在地形起伏较大的地区,倾斜岩层的露头线变成折线状的条带影像。这时可沿着河谷的相对两岸、窄分水岭的两边或者两个平行的沟谷谷坡上的岩层露头,选择同一岩层层面上高程相等的两个点,其连线即为岩层的走向线,向岩层倾斜方向作走向线的垂线,即得到岩层倾向线;然向利用地形图或通过图像经纬线确定像片上的真北方向,测量出走向线和倾向线的方位角。

当沟谷与岩层走向近于垂直时,根据构造地质学中的“V”字形法则来判断岩层倾向应当慎重。

(三)岩层倾角的测定方法

测定岩层倾角大小的测定方法有多种,下面介绍两种常用的方法:

1.目估法

可以依据遥感图像上岩层三角面的形态特征目估岩层产状。在其它条件相似的情况下,岩层三角面的高(即三角面顶点到底边垂线的长度)愈长,岩层倾角愈小(图8-3)。也可以据岩层三角面顶角的大小来判别,岩层倾角较小时,其顶角也较小。目估法只能定性地判定岩层倾向及倾角大小。通常把水平岩层、缓、中等及陡倾斜及近直立岩层的倾角定为<5°、5°-20°、20°-45°、45°-80°、>80°。利用航空像片目估产状时要尽量选用在图像中心处的岩层三角面,以减小中心投影产生的误差。

图8-3 用岩层三角面的影像特征判别岩层倾角

2.立体模型测量法

这种方法需用航空像片立体像对。首先在立体镜下观察出立体模型,从像片中心(即靠近像主点附近)露头良好地段选定一个岩层三角面,然后用一小三角板(硬纸板)贴着立体模型中所测量的岩层三角面逐渐变化三角板的倾角,直到确认小三角板很准确地模拟出所测岩层三角面的产状时为止。然后用量角器测量小三角板与像平面间的夹角,即为该岩层三角面的视倾角。由于立体镜下的光学立体模型在垂直方向上有夸大,所以量得的视倾角要经换算才是真倾角。换算首先要知道垂直夸大系数K,它是一个立体模型垂直比例尺与水平比例尺的比值,取决于航摄仪系统和立体观察系统的几何关系,主要与两摄影基站的距离B,立体观察用的两张像片相对定位后像主点之间的间距S、航摄仪焦距f、航高H等多种因素有关。室内解译时,可采用M.H.彼得鲁谢维奇等人推荐的下列经验公式:

遥感地质学

图8-4 真倾角、视倾角及垂直夸大系数的关系

垂直夸大系数K一般为2.5—3.5。图8-4为一种将视倾角换算成真倾角的图表,其横坐标为视倾角,纵坐标为垂直夸大系数,曲线为真倾角。假设垂直夸大系数为3.0,视倾角为70°,则沿横坐标70°线上向上直至纵坐标为3.0处,得一交点,顺曲线方向向上至上边标有真倾角数处所指示的42°,就是换算后的真倾角。

上述测量岩层产状要素的方法,同样适用于在遥感图像上求其它地质构造面(如断层面、节理面、不整合面等)和岩脉、矿脉等的产状要素。

岩层产状要素的解译是大量的、非常重要的基础性解译。它是构造与岩性识别与编图的基础。由于岩性、地形及成像方式的不同,岩层和岩层三角面在遥感图像上影像特征会有很多变化,作产状(尤其是倾向)解译时要慎重和充分应用地质知识和解译技巧。