地形产状测量方法

A. 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。

B. 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。

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D. 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。