地质罗盘的使用方法及其读数

地质罗盘测量岩层产状要素

测量岩层产状要素

⑴测量得工具—地质罗盘仪

一般得地质测量,如测量目得物得方位、岩层空间位置、山得坡度等,均用地质罗盘仪。这就是地质工作者必须掌握得工具。地质罗盘仪式样较多,但其原理与构造大体相同。

①地质罗盘仪得基本构造

一般都由磁针、磁针制动器、刻度盘、测斜器、水准器与瞄准器等几部分组成,并安装在一非磁性物质得底盘上(如图51)。

图51地质罗盘仪构造图

1—反光镜;2—瞄准觇板3—磁针;4—水平刻度盘;5—垂直刻度盘;6—测斜指示针(或悬锤); 7—长方形水准器;8—圆形水准器;9—磁针制动器;10—顶针;11—杠杆;12—玻璃盖;13—罗盘底盘

磁针为一两端尖得磁性钢针,其中心放置在底盘中央轴得顶针上,以便灵活地摆动。由于我国位于北半球,磁针两端所受地磁场吸引力不等,产生磁倾角。为使磁针处于平衡状态,在磁针得南端绕上若干圈铜丝,用来调节磁针得重心位置,亦可以此来区分指南与指北针。

磁针制动器就是在支撑磁针得轴下端套着得一个自由环,此环与制动小螺纽以杠杆相连,可使磁针离开转轴顶针并固结起来,以便保护顶针与旋转轴不受磨损,保持仪器得灵敏性,延长

罗盘得使用寿命。

刻度盘分内(下)与外(上)两圈,内圈为垂直刻度盘,专作测量倾角与坡度角之用,以中心位置

为0°,分别向两侧每隔10°一记,直至90°。外圈为水平刻度盘,其刻度方式有两种,即方位角与象限角,随不同罗盘而异,方位角刻度盘就是从0°开始,逆时针方向每隔10°一记,直至360°。在0°与180°处分别标注N与S(表示北与南);90°与270°处分别标注E与W(表示东与西)如图所示。象限角刻度盘与它不同之处就是S、N两端均记作0°,E与W处均记作90°,即刻度盘上分成0°—90°得四个象限。

必须注意:方位角刻度盘为逆时针方向标注。两种刻度盘所标注得东、西方向与实地相反,其目得就是为了测量时能直接读出磁方位角与磁象限角,因测量时磁针相对不动,移动得却就是罗盘底盘。当底盘向东移,相当于磁针向西偏,故刻度盘逆时针方向标记(东西方向与实地相反)所测得读数即所求。在具体工作中,为区别所读数值就是方位角或象限角,可按下述方法区分:如图A与B得测线位置相同,在方位角刻度盘上读作285°、记作NW285°或记作285°,在象限角刻度盘上读作北偏西75°,记作N75°W。如果两者均在第一象限内,例如50°,而后者记作

N50°E以示区别(图52 A、B,表5－1)。

测斜指针(或悬锤) 就是测斜器得重要组成部分,它放在底盘上,测量时指针(或悬锤尖端)所指垂直刻度盘得度数即为倾角或坡度角得值。

图52A 方位角刻度盘图52B 象限角刻度盘

表5－1 象限角与方位角之间关系换算表

象限方位角度数象限角(γ)与方位角(A)之关系象限名称

Ⅰ0—90°γ=A NE象限

Ⅱ90°—180°γ=180°－A SE象限

Ⅲ180°—270°γ=A－180° SW象限

Ⅳ270°—360°γ=360°－A NW象限

水准器罗盘上通常有圆形与管形两个水准器,圆形者固定在底盘上,管状者固定在测斜器上,当气泡居中时,分别表示罗盘底盘与罗盘含长边得面处于水平状态。但如果测斜器就是摆动式得悬锥,则没有管状水准器。

瞄准器包括接目与接物觇板、反光镜中得细丝及其下方得透明小孔,就是用来瞄准测量目得物(地形与地物)得。

②地质罗盘仪得使用方法

在使用前需作磁偏角得校正,因为地磁得南、北两极与地理得南、北两极位置不完全相符,即磁子午线与地理子午线不重合,两者间夹角称磁偏角。地球上各点得磁偏角均定期计算,并公布以备查用。当地球上某点磁北方向偏于正北方向得东边时,称东偏(记为+);偏于西边时,称西偏(记为—)。如果某点磁偏角(δ)为已知,则一测线得磁方位角(A磁)与正北方位角(A)得关系为A=A磁±δ。如图53 A表示δ东偏30°,且测线所测得角亦为NE30°时,则

A=30°+30°=NE60°;图53 B表示δ西偏20°,测线所测角为SE110°,则A=110°20°=90°。为工作上方便,可以根据上述原理进行磁偏角校正,磁偏角偏东时,转动罗盘外壁得刻度螺丝,使水平刻度盘顺时针方向转动一磁偏角值则可(若西偏时则逆时针方向转动)。经校正后得罗盘,所测读数即为正确得方位。

在对方向或目得物方位进行测量时即测定目得物与测者两点所连直线得方位角。方位角就是指从子午线顺时针方向至测线得夹角(如图53 C所示)。首先放松磁针制动小螺纽,打开对物觇板并指向所测目标,即用罗盘得北(N)端对着目得物,南(S)端靠近自己进行瞄准。使目得物、对物觇板小孔、盖玻璃上得细丝三者连成一直线,同时使圆形水准器得气泡居中,待磁针静止时,指北针所指得度数即为所测目标得方位角。

图53A 磁偏角东偏示意图图53B 磁偏角西偏示意图图53C罗盘仪测量目得物得方位

⑵岩层产状要素得测定

岩层得空间位置决定于其产状要素,岩层产状要素包括岩层得走向、倾向与倾角(见图54)。

图54 岩层产状要素极其测量方法

岩层走向得测量岩层走向就是岩层层面与水平面相交线得方位,测量时将罗盘长边得底棱紧靠岩层层面,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(因走向线就是一直线,其方向可两边延伸,故读南、北针均可)。

岩层倾向得测量岩层倾向就是指岩层向下最大倾斜方向线(真倾向线)在水平面上投影得方位。测量时将罗盘北端指向岩层向下倾斜得方向,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。

岩层倾角得测量岩层倾角就是指层面与假想水平面间得最大夹角,称真倾角。真倾角可沿层面真倾斜线测量求得,若沿其她倾斜线测得得倾角均较真倾角小,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得真倾角。若测斜器就是悬锤式得罗盘,方法与上基本相同,不同之处就是右手中指按着底盘外得按纽,悬锤则自由摆动,当达最大值时松开中指,悬锤固定所指得读数即岩层得真倾角。

岩层产状得记录方法如用方位角罗盘测量,测得某地层走向就是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,需用符号与倾角表示。首先找出实测点在图上得位置,在该点按所测岩层走向得方位画一小段直线(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得右下方。

(二)目得物方位得测量

就是测定目得物与测者间得相对位置关系,也就就是测定目得物得方位角(方位角就是指从子午线顺时针方向到该测线得夹角)。

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得物,南端靠着自己,进行瞄准,使目得物,对物觇板小孔,盖玻璃上得细丝,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得物之方位角。(若指针一时静止不了,可读磁针摆动时最小度数得二分之一处,测量其它要素读数时亦同样)。

若用测量得对物觇板对着测者(此时罗盘南端对着目得物)进行瞄准时,指北针读数表示测者位于测物得什么方向,此时指南针所示读数才就是目得物位于测者什么方向,与前者比较这就是因为两次用罗盘瞄准测物时罗盘之南、北两端正好颠倒,故影响测物与测者得相对位置。

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)岩层产状要素得测量

岩层得空间位置决定于其产状要素,岩层产状要素包括岩层得走向、倾向与倾角。测量岩层产状就是野外地质工作得最基本得工作方法之一,必须熟练掌握。

1、岩层走向得测定

岩层走向就是岩层层面与水平面交线得方向也就就是岩层任一高度上水平线得延伸方向。

测量时将罗盘长边与层面紧贴,然后转动罗盘,使底盘水准器得水泡居中,读出指针所指刻度即为岩层之走向。

因为走向就是代表一条直线得方向,它可以两边延伸,指南针或指北针所读数正就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、岩层倾向得测定

图4—1—2 岩层产状及其测量方法

岩层倾向——就是指岩层向下最大倾斜方向线在水平面上得投影,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得倾向。

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。(测量岩层倾向暂可不学)

3.岩层倾角得测定

岩层倾角就是岩层层面与假想水平面间得最大夹角,即真倾角,它就是沿着岩层得真倾斜方向测量得到得,沿其它方向所测得得倾角就是视倾角。视倾角恒小于真倾角,也就就是说岩层层面上得真倾斜线与水平面得夹角为真倾角,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,此外可用小石子使之在层面上滚动或滴水使之在层面上流动,测量时将罗盘直立,并以长边靠着岩层得真倾斜线,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,读出悬锥中尖所指此滚动或流动之方向即为层面之真倾斜方向。