地质罗盘实验

实验七：地质罗盘的使用

实习目的

1、了解地质罗盘的构造及使用方法。

2、初步学会使用地质罗盘测量岩层的产状

3、掌握岩层产状要素的记录方法。

实习要求

1、预习岩层和岩层产状的有关概念

2、地质罗盘仪、3种基本产状岩层的模型。

实习内容

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。因此必须学会使用地质罗盘仪。

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。

（一）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。

（二）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度一记，连续刻至360度，o度和180度分别为N和S，90度和270度分别为E和W，利用它可以直接测得地面两点间直线的磁方位角。

（三）竖直刻度盘----专用来读倾角和坡角读数，以E或W位置为0度，以S或N为90度，每隔10度标记相应数字。

（四）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。

（五）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。

（六）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度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。（二）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，放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。

三）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。测量岩层产状是野外地质工作的最基本的工作方法之一，必须熟练掌握。 1. 岩层走向的测定

岩层走向是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。

测量时将罗盘长边与层面紧贴，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度与SW210度均可代表该岩层之走向。

2.岩层倾向的测定

岩层产状及其测量方法

岩层倾向——是指岩层向下最大倾斜方向线在水平面上的投影，恒与岩层走向垂直。

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。

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．岩层倾角的测定

岩层倾角是岩层层面与假想水平面间的最大夹角，即真倾角，它是沿着岩层的真倾斜方向测量得到的，沿其它方向所测得的倾角是视倾角。视倾角恒小于真倾角，也就是说岩层层面上的真倾斜线与水平面的夹角为真倾角，层面上视倾斜线与水平面之夹角为视倾角。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。

岩层产状的记录方式通常采用下面的方式：

既方位角记录方式，如果测量出某一岩层走向为3100，倾向为220 0，倾角350，则记录为NW3100

／SW∠350或310 0／SW∠350或2200∠350。

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。

实习报告

做实测岩层产状练习时，将所测数据记录在报告中。

实习九地质图的阅读与分析

一、目的要求

1、了解地质图的—般知识，初步学习地质图的阅读方法；

2、通过读地质图，进一步建立地质构造的立体概念。

二、课前准备

在认真复习教材中有关地质年代表、地层接触关系和褶皱断层确定依据等部分的基础上，并预习本次课的实习讲义。

三、内容和方法

1、地质图的概念及图式规格

地质图是一种将出露在地表的地质构造现象按比例投影到平面图(通常带有地形等高线，即地形图)上，并用规定的符号、色谱、花纹予以表示的图件。 地质图的编制，首先必须是通过野外观场观察，对区内地层、岩石、岩浆活动、变质作用和构造变动等情况进行综合调查研究。再以规定的线条把各种地质界线(包括地层界线、岩体界线、断层线、不整合界线等)勾划出来，把岩层和断层等的产状标记上去，对各时代地层和各类型岩浆岩涂以各种统一规定的颜色，对各种岩相(岩浆岩、变质岩)和蚀变、矿化现象加以各种规定的符号、花纹。

地质图不仅反映野外各种地表地质现象，还将区内地层、岩石、构造和矿产等方面形成、发展的一定时间、空间规律反映出来，包括能反映地下一定深度的地质构造。因此，地质图是帮助我们认识自然、改造自然的一种重要而最基本的地质资料。

在普通地质学课程中，我们要学习地质图的简单知识。接着，在普地教学实习中要实际运用地质图，并取得较多的感性知识。为二年级构造地质学课深入学习地质图有关知识打下良好基础。构造地质学和其它地质基础课基本学完后，三年级还有两个月时间进行系统的地质图测制(通常叫地质测量)教学实习，运用“实践、认识、再实践、再认识”的认识规律，把地质图的测制与运用这一基本功练得更好。

一幅地质图应有图名、比例尺、图例、测制单位和测制日期。

图名表明图幅所在地区和类型。如《北京门头沟地区地质图》、《江西德兴铜矿矿床地质图》。

比例尺包括数字比例尺与线条比例尺，数字比例尺用分数表示图上长度与实地长度的比例(如1：1000表示图上1cm相当实地1000cm即10m)。分子规定用1。因此，分母愈大，表明图缩得愈厉害。线条比例尺是在图上绘一直线如尺状，在该直线上截取若干段、每段标出所代的实地长度米或公里)。比例尺一般放在图名下或图框下方正中位置。

图例表示地质现象的各种色谱。花纹和符号的说明，通常放在图的右方或下方。地质图例的安排以上

到下由新到老，如横排则一般由左向右从新到老。岩浆岩体图例放在地层图例之后。或按新老排列，或按酸性到基性的顺序排列。构造图例，如地质界线、断层、岩层产状等排在最后。

图切地质剖面图正规地质图均附有一幅或几幅切过图区主要地层、构造的剖面图。它有代表性地和最醒目地概略揭示了本区的地质构造特征。这种图通常是室内由地形图上切制成的。在地形图切制成的地形起伏剖面上，还要按地质界线位置及地层产状绘上地质的内容。这种剖面图通常附在地质图的下方。

地层柱状图是以柱状剖面形式系统表示各地质时代地层的岩性、厚度和接触关系的一种图件。由于它是测制地质图的首要依据，故许多地质图特别是区域地质图，常在图幅左侧附上地层柱状图。关于地层柱状图的编制，已在上次实习中专门解决。

2、阅读地质图的方法和步骤

在前面，我们已阐明地质图是各种地质构造现象的综合图件。对这种内容繁多的图件，阅读时要由浅入深、循序渐进，才能抓住主要内容。现将阅读地质图的方法和步骤简要介绍如下： 首先是读框外的内容：包括阅读图名、比例尺、图例和地层柱状图。通过这一步，我们就可以了解图幅区的地理位置、范围大小和制图精度。特别是可了解本区有哪些时代的地层、岩石类型、岩性特点、地层接触关系，即对地质图幅有一总体的概念。

第二步是读图框内的内容在深入分析图的各个细节之前，首先要大致将地质图的内容通读一遍。在通读时，先根据地形等高线、水系及标高点的分布情况，了解本区的地形特点、山脉、水系分布的主要方向，地形和岩性、构造的关系，然后对照图例了解各时代地层的分布和产状，主要褶皱和断层构造的分布方向，岩浆岩体的分布和产状等，查明本区总的地质构造轮廓。在这基础上，便可对地层、褶皱、断层、岩浆岩、变质岩及矿产等方面

的细节，逐一按步进行详细分析。

第三步是综合归纳和提出问题地质图中的地质构造不是孤立的东西。这些地质现象是这个地区历史演变发展的结果，实质上说是这个地区所经受的各种地质作用的结果。因此，它们之间是有着密切联系的。通过对地质现象逐一的分析之后。应该进一步找出这些地质现象之间的内在联系。分析它们是怎样演变发展成现在所见的情况，即综合本区的地质发展概况。最后提出问题。

3、初步认识岩层、岩体露头形状与地形的关系

在野外进行地质制图时，是将各种岩层、岩体露头的边界线垂直投影到地形底图上。因此不同产状、地形情况下，地形地质图上的各种露头的地质界线形状就有所不同。

水平岩层露头的地质界线在地质图上的特点是和地形等高线重合或平行。时代老的岩层分布在低处。新岩层在高处、山顶是新岩层(山坡对称重复出现老岩层，不应误认为向斜）。

倾斜岩层露头的地质界线在地质图上的特点，是切穿地形等高线，岩层界线本身也受岩层产状和地形影响表观为V形或“之”字形曲线。

当倾斜岩层倾角逐渐加大，至最陡(90°)时，即为直立岩层，这时地质图上的岩层界线也与等高线斜交在倾角加大时，“之”字形的拐变渐缓，到岩层直立时，地质图上的地质界线已是顺岩层走向的一条直线，完全不受地形影响。

以上岩层露头分布形状与地形的关系，不仅层状、似层状的地质体如此，其它地质体露头的分布形状与地形间的关系也都符合此特点，如岩浆岩侵入体、矿体与围岩的接触界面、断层面及不整合面等。 4、在地质图上判读岩层、岩体的接触关系

岩层、岩体与岩层间的接触关系诸概念和这些接触关系在地质剖面图上的判读，已在前次实习中解决，这次主要是在地质图上进行判读。

整合、平行不整合接触上、下岩层地质界线互相平行，其间无地层缺失者为整合接触。岩层间缺失某时代地层者即为平行不整合接触，在附有地层柱状图时，可参看柱状图中情况进行判断。

角度不整合接触较新地层盖在较老的不同层位地层上，在地质图面上的具体表现是，较新地层的下界面地质界线与较老地层的一个或几个地质界线相接触，前者明显地切断后者。判读时也可参看地层柱状图。角度不整合反映了重大地质事件，为求醒目、地质图上通常用特有的符号加以表示。

侵入接触岩体的边界线切断一条或数条地层界线。当存在与侵入有关的接触变质现象时，地质图上常用一定的花纹表示出来。在某一时代地层出露较宽而岩体较小时，往往只见岩体边界线在该地层分布区内呈封闭状态；在这种情况下需要根据岩体附近是否存在接触变质现象来进行判断。

沉积接触岩体的边界线为晚于某形成时期的较新地层的界线所切断；岩体与该地层的接触带附近不见接触变质花纹标志。

喷出岩一般放在地层内，作为与某相当时代的地层统一处理，岩床则不归入地层中而单独圈出来，但其界线也与地层界线的相平行。对于喷出岩和包括岩床在内的各种侵入岩体，往往在地质图面上还用规定的花纹或颜色表示出来，在读图时应注意辨认其岩性、岩相与时代。

5、地质图上褶皱构造的判读

众所周知，褶皱判断首先得注意新老岩层的分布，但在地质图上，新老岩层的分布还与地形切割有关。那么，地质图上的褶皱判读不是太复杂了吗?好在绝大多数地质图上，图切剖面的地形起伏并不大。如全国地图(或地质图)上我们需切制—条从海平面附近的上海到“世界屋脊”上的珠穆朗玛峰的长达3300公里的大剖面，当剖面线画出后，我们发观高差0．6公里与几千公里的平距相比，地形线简直成了一条水平线。再如最常见的区域地质

图的比例尺为1：20万，以江西省为例，这样一幅图通常长约半公尺（代表实地距离近百公里)，图切剖面一般也长约半公尺，由于江西山丘的比高通常在500公尺以下，在这1：20万的剖面上只是2．5mm高，也就是说半公尺长的剖面上只有许多不超过2．5mm的小起

伏，粗略看来，也可说接近一条水平线。因此，我们阅读地质图上的褶皱时，可首先暂不考虑地形起伏的干扰，于是讨论起来就较为方便(当然，大比例尺矿区地质图，特别是当地形切割厉害时，是要充分注意地形起伏因素的)。

在地质图上判读褶皱构造时，首先要垂直地层走向(顺倾向或背倾向)进行追索，注意沿途地层出露的新老关系。若地层依次对称出现时，即表示区内有褶皱存在，当较新的地层两侧依次出现较老地层时为向斜构造；相反，在较老地层两侧依次出现较新地层时为背斜构造。向斜构造中的最新地层分布区向斜核部，背斜构造中的最老地层分布区为背斜核部，核部两则的其余部分为褶曲(背斜或向斜)的翼部。

当追索中发现地层被岩体、断层切断，或为较薪地层角度不整合覆盖时，可沿走向追索，注意用相邻地段出露情况来推断被切断或被覆盖部位原应属何地层分布，以使恢复褶皱构造的原来面貌。

在确定褶皱构造的基本类型后，应进一步分析下列内容：

(1)褶皱轴的延展方向传统的褶皱轴(也叫褶皱）指轴面与水平的交线，亦即轴面的走向线。在地质图上，两翼相应地层界沿走向相交点的连线即为褶皱轴所在，它的方向即为人们通常所说的“轴向”。

(2)褶皱构造的横断面形态两翼地层倾向相反、倾角大小相等的为直立褶皱；两翼倾向相反而倾角大小不等的为倾斜褶皱；两翼倾向相同，其中有一翼地层层序倒转时为倒转褶皱。

(3)褶皱枢纽产状的确定如果褶曲核部宽窄大体不变，两翼的地层界线大致平行，表示枢纽是水平的；如果核部呈封闭曲线，两翼地层界线不平行，具有弧形转折端，表示枢纽是倾伏的在倾伏方向上地层时代越来越新。同时，从核部宽窄变化上也能反映枢纽的产状及倾伏方向，核部变窄或闭合尖灭的方向，是背斜枢纽倾伏的方向，或向斜枢纽扬起方向。

6、地质图上断层构造的判读

大部分地质图上都用一定的符号表示出断层的产状要素和断层类型；在没有用符号表示断层产状及类型的地质图上，也画出了断层线。此时，首先要注意断层的大致倾向及倾角，然后判断两盘相对位移方向。关于断层的存在，我们还可以撇开断层符号来检验。当地质图上某一地层界线沿走向突然中断，说明该处有倾向断层或斜交断层存在；如图面上沿地层倾向发现地层有不正常的缺失(这从与地层柱状图的比较可以鉴别)，或不对称的重复

出现，则往往有走向断层存在。

在上述褶皱、断层构造判读时，参阅所附图切地质剖面图是有益的，但本次实习应侧重于根据地质图面的判读。

7、褶皱、断层和侵入岩体的时代确定

区域性的褶皱通常是在重要的构造运动中形成，运动中还伴有断层发生，在大断层发生的基础上常导致深部岩浆向上入侵。褶皱上升过程中产生了大面积的剥蚀，随着地壳下降，新的沉积物覆盖其上就形成了角度不整合，因此，研究角度不整合对以上诸方面的时代确定有重大意义。概括说来，褶皱、断层和岩体侵入形成于不整合面下最新地层或侵入的最新地层之后、不整合面上最老地层形成之前。此外，岩体与岩体间的相互穿插关系和岩

体本身的同位素年龄测定等，也是时代确定的依据。

四、读图报告编写提纲

1、地形

叙述山和水系的分布及河流流向(分布位置及流向均依图面相对位置及方位描写)。

2、地层

从图例和综合地层柱状图中，了解图区出露的地层时代、层序和岩性、化石等特征，特别要注意各地层层序是否连续，有没有地层缺失，在有地层缺失的部位，要进一步分析不整合的类型和时代。然后浏览全图，了解各时代地层分布情况。

3、地质构造

对褶皱构造，要按背、向斜逐个予以简述，首先是按重要地名给予命名(如XX——XX背斜)，并描述该褶曲是哪些地层组成的，说明其核部是什么地层，褶皱轴的分布方向，遭受后期断层和岩浆活动的破坏、或为较新地层角度不整合覆盖的情况，还要分析褶皱形成的时代。

对断层构造，也要首先按地物命名，然后描述断层切割了哪些地层，断层面的产状、断层两盘相对位移方向及断层的形成时代等。

4、侵入岩

注意侵入岩体的岩石类型、产状和说明它们的时代。

5、地质发展历史

从老到新按地质历史时期顺序地阐述地壳运动、沉积作用、岩浆活动和变质作用等的形成和演化发展历史(需要注意的是，我们要求写“活”的历史，而不是写死的证据。如可以写某时期浅海中有碳酸盐沉积，而不能写有石灰岩沉积；又如可说当时有大规模酸性岩浆侵入，而不能说当时花岗岩在侵入)。