谈地质罗盘的使用.docx
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谈地质罗盘的使用
谈地质罗盘的使用—提两个问题
地质罗盘是地质战士的“枪”，士兵如果不会用“枪”或用不好“抢”，那就麻烦了！
我在工作中发现许多年轻岩土工作者不会用"枪",甚至缺乏基本知识。
在论坛中有几个介绍地质罗盘使用的资料，看后感觉较粗浅，也缺乏基本知识的介绍，在这里我提两个关于地质罗盘使用基本知识方面的问题，看看能有多少朋友可以正确回答。
你要不要试试？
1、地质罗盘为何又称“袖珍经纬仪”？
2、何谓方位角，何谓方向角？
后面我将介绍一些我所知道的地质罗盘的使用方法和知识。
我解释一下这两个问题，如有不当大家指正。
1、地质罗盘为何又称“袖珍经纬仪”？
我们都知道，经纬仪的功能是测量水平角与垂直角，由于它带有贴有蛛丝的望远镜、通过标尺，可以测读距离。
又因为具有游标度盘，测读精度高。
而地质罗盘同样具有测量水平角与垂直角的基本功能，只是不能测量距离，又因不具有游标度盘，测读精度较低。
其用途与经纬仪基本相同，只是其精度不高，但携带与使用轻便，所以又称“袖珍经纬仪”。
不要小看地质罗盘，除了不能量测距离，它的用途与经纬仪相同，如定位测量中的前方交会、后方交会，用地质罗盘同样可以胜任。
而且在一些无法使用经纬仪的特殊环境下，如小煤窑，陡峻的山坡等，地质罗盘的优势就很明显。
在小煤窑地质测量中，还专门设计生产了一种可以悬挂的悬挂罗盘。
在地质测量中采用罗盘仪作测量工具的测量方法，又称半仪器法。
前面已经介绍地质罗盘的功能与经纬仪基本相同，但据我所知，在岩土工程中，除了量测岩层产状而外，很少有人会使用地质罗盘的其它功能，例如交会定位、坡度测量等等。
就是量测岩层产状，许多人的使用也不规范，测出的岩层产状未必正确。
有哪位朋友能告诉我岩层产状的正确判别和测量方法吗？
岩层产状即岩层的空间位置。
用走向、倾向、倾角三要素表示。
走向岩层在空间的水平延伸方向。
岩层面与水平面的交线称为走向线。
走向线与地理子午线间所夹的方位角就是走向方位角。
岩层的走向用走向方位角表示。
同一岩层的走向有两个值，其数值相差180度。
倾向岩层倾斜的方向，垂直于走向线、沿层面倾斜向下所引的直线称为倾斜线。
倾斜线在水平面上的投影线所指的方向称为倾向。
倾向一般用方位角表示，数值与走向相差90度。
倾角岩层层面与水平面所夹的锐角称为岩层的倾角，岩层倾角表示岩层倾斜角度的大小。
岩层产状要素是在野外直接用地质罗盘在岩层层面上测量出来的。
测量走向时，使罗盘的长边紧贴层面，将罗盘放平，水准泡居中，读指北针所示的方位角，就是岩层的走向。
测量倾向时，将罗盘的短边紧贴层面，水准泡居中，读指北针所示的方位角，就是岩层的倾向。
因为岩层的倾向只有一个，所以在测量岩层的倾向时，要注意将罗盘的北端朝向岩层的倾斜方向。
测量倾角时，需将罗盘横着竖起来，使长边与岩层的走向垂直，紧贴层面，等倾斜器上的水准泡居中后，读悬锤所示的角度，就是岩层的倾角。
记录描述岩层产状时，岩层产状要素用规定的文字和符号。
通常格式是：
SW（象限）230（倾向方位角）∠20（倾角）。
表示岩层倾向为南偏西230度，倾角20度。
因为走向的方位角是倾向方位角加或减90度，所以一般不必记录走向，直接记下倾向就可以了。
一般都是这样搞的呀。
牧马人
2009-5-1902:
03:
26
首先谢谢楼上超版的解答。
方位角是指从起始方向北端算起,顺时针至某方向线间的水平角.起始方向为真子午线,其方位角为真方位角,以A表示.起始方向为磁子午线,其方位角为磁方位角,以Am表示.起始方向为坐标纵线,其方位角为坐际方位角,以T表示。
【方向角（Bearing）乃一平面角，系一直线与南北方向线（参见方位角条）间所夹之角，仍系用来标出两点方位之一法。
与方位角不同者，方向角系分由南北起算，角度值在零度及九十度之间。
方向角之表出方式乃是在角度值之前冠以南北字样，其后则书出东西字样。
例如在图一中，设O点观测点或原点，OA之方向角为N50。
E（北五十度东），系由北方以顺时针方向向东量出，OB之方向角为S35。
E，乃由南方沿反时针方向向东量出。
OC之方向角为S35。
W，OD之方向角为N30。
W。
此四线分别在不同之象限中，所表之值中，加上冠字尾字可表出该线在何象限，亦表出应向那一方向量出。
】
以上引自有关资料，用我的话讲：
方位角和方向角是平面角的不同标读方式。
方位角：
以北方为零度起算，沿顺时针方向，把圆周分为360度，标读时仍以北方为起点按360度沿顺时针方向进行。
方向角：
把圆周（360度）分为四个象限（北、东、南、西），每个象限为90度。
标读时必须以南、北为起点，方向角最大不超过90度。
即北东、南东、北西、南西。
现在的地质罗盘上的刻度是以方位角标读的。
例如，50度=北东50度，130度=南东50度，230度=南西50度，310度=北西50度等等。
标注水平角采用方位角或方向角本无区别，但采用方位角更为直观，所以现在一般都采用方位角的标注方式，方向角的标注方式已不多见。
老地质们都知道，过去岩层产状的标记法是用的方位角，标记形式为：
走向、倾向、倾角。
例如130度SW∠20度，后来发现在岩土地质中对此作了简化，不标出岩层走向，而只标倾向和倾角，如前例则标为230度∠20度。
当然两者并无实质性的区别。
我想再问一个问题：
如何才能正确量测岩层产状？
我提示一下，首先你要能够正确识别岩层层面，然后才是正确的量测。
zsx1234567
2009-5-1910:
39:
30
地质罗盘为何又称“袖珍经纬仪”？
那么地质罗盘的精度能达到多少呢？
sundywhite
2009-5-2015:
39:
53
正确识别岩层层面，我想这与岩层层面的暴露标示出发吧，比如泥裂、雨痕等来判断岩层的面向！
而且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。
三T上人
2009-5-2020:
35:
38
8楼专家提醒的极是，下面是收集的一点资料，通过论述，可以知道岩层的判别方法，下面所讲的面向即为倾向，
面向（facing）是指成层岩层顶面法线所指的方向，是成层岩系中岩层由老变新的方向。
沉积岩层的很多原生沉积构造，可以用来确定岩层的面向。
A、层理
层理及其识别
层理是沉积岩中最普遍的原生构造，包括层面以及由岩层内部的成分、粒度、结构、胶结物和颜色等特征在剖面上的突变或渐变所显现出来的一种成层性。
依据层理形态及其结构，将其分为水平层理和交错层理。
其中交错层理可以用来确定岩层的面向，而水平层理因其顶、底面方向性不明显，难以用来判别岩层的面向。
沉积岩层理可根据岩石的成分、结构、色调变化去识别。
成分沉积物成分的变化是显示层理的重要标志，即使是成分比较均一的岩层，认真地观察也会发现细微的成分变化。
在成分较均一的巨厚岩层中，有时可能存在成分特殊的薄夹层，借助于这类夹层可以识别巨厚岩层的层理。
结构绝大多数碎屑沉积岩层都是由不同粒度、不同形状的颗粒分层堆积的，根据碎屑粒度和形状的变化可以识别出层理。
颜色在层理隐蔽、成分均一、颗粒较细的岩层中，如有颜色不同的夹层或条带，可以指示层理。
但要注意区分次生变化引起的色调变化。
层面原生构造波痕、底面印膜、暴露标志可以作为确定和识别层理的标志。
交错层理（crossbedding）是由纹层互相斜交组成的，常呈弧形，有多种类型。
利用前积纹层的形态及被层系面截切的关系可以判断岩层的顶底面。
前积纹层的顶部多被截切，与层系面呈高角度相交，下部常逐渐收敛、变缓，与底面小角度相交或相切。
递变层理又叫粒级层，是碎屑物质在沉积过程中由于流体（通常是浊流）流速减缓，碎屑物质逐渐沉淀下来而形成的一种沉积结构。
递变层理在单层中，从底面到顶面粒度由粗到细，例如，由底部的砾石或粗砂向上递变为细砂、粉砂以至泥质。
递变层理的顶面与其上一层的底面是突变的，有明显的界面。
少数情况下会出现反向递变层理，即在一个单层内，由底到顶粒度逐渐变粗，这是由于水流逐渐加强或粗碎屑物质相互碰撞、悬浮，细碎屑先沉积（动力筛作用）等原因所造成的。
与正向递变层理的区别在于它的顶界是渐变过渡的。
递变层理：
每一层的底部为粗碎屑，向上逐渐变细
逆递变层理：
动力筛作用
递变层理与逆递变层理区别:
前者顶面与上一层为突变关系，后者顶面与上一层为渐变关系
B、波痕
波痕是沉积物表面由于水和空气流动而形成的波状起伏不平的堆积形态。
主要发育在粉砂岩、砂岩及碳酸盐岩的表面，在细砾岩中也可见到。
C、层面暴露标志
泥裂 也称干裂，是未固结的沉积物露出水面后，经暴晒干固收缩形成的与层面大致垂直的楔状裂缝。
泥裂常使层面构成网状、放射状或不规则分叉状的裂缝，剖面上则呈“Ｖ”型或“Ｕ”型裂口。
这些裂缝被上覆沉积物填充，使填充层的底面形成底面脊状印模。
楔状裂缝和脊状印模的尖端均指向岩层底面。
泥裂常见于粘土岩、粉砂岩及细砂岩层面上，偶而也见于碳酸盐岩层面上。
雨痕 当雨点落在湿润柔软的泥质或粉砂质沉积物表面时，冲打出的圆形凹坑及其凸起的边缘，称作雨痕。
雨痕被上覆沉积物填充掩埋并成岩后，岩层面上会留下凹坑，在上覆岩层底面形成突起印模。
其它层面暴露标志如冰雹痕、石盐假晶以及冰晶痕等，也可用来确定岩层的面向。
D、生物标志
植物根系
贝壳埋藏状态
E、底面印模
当水流或涡流在松软沉积物上流动时，由于涡流对沉积物的侵蚀或水流携带物（如介壳碎片、岩屑、树枝等）对沉积物表面的刻划，会在沉积物的表面留下各种形状的凹坑和沟槽，这些痕迹常被砂质所充填。
成岩后多在泥质岩层之上的砂岩底面保留下来，称作底面印模（也称作铸型）。
由于页岩易风化、而砂岩抗风化能力强，因此印模常保存在砂岩的底面上（图4-A）。
以与原始凹槽相反的形态表现出来。
常见有鳞茎状、舌状凸起或细长的脊状等。
F、冲刷面
固结和半固结的沉积层的顶面，会因水流冲刷而成为凹凸不平的冲刷面。
冲刷面之上，再沉积时，被冲刷下来的下状岩层的碎块和砾石，又往往堆积在冲刷出的沟、槽中。
根据冲刷面和上覆岩层的碎屑，可以判别岩层的相对层序。
三T上人
2009-5-2020:
39:
47
还有一种间接测量产状的方法，
在野外或井下实际工作中，有时受各种地质条件的限制，不能用罗盘直接测量岩层的产状，就需要用间接测量产状的方法。
常用的方法有：
1）三点法求岩层的产状
当岩层的倾角很缓，用罗盘不易直接测量其产状，或岩层深埋地下，不能直接测量其产状时，可以利用同一岩层面上的三个点的标高资料，间接求出岩层的产状，但是，所知的三个点必须符合以下条件：
三点位于同一层面且又不在同一条直线上，三点的坐标和标高都是已知的，在三点范围内岩层的产状没有变化。
其具体求法为：
以一定的比例尺将三个已知点A、B、C按坐标位置投到平面图上，连接三点中的最高点A和最低点C，再利用内插法求出与B点高程相等的点D，连接B、D，则直线BD的方向即为岩层的走向；过点A、C分别作AE、CF与直线BD平行，则直线AE、CF也是岩层的走向；过B点沿岩层面倾斜向下的方向，作垂直与走向BD的直线，与CF交与G点，则直线BG的方向，即为岩层的倾向；在走向线BD上取BH等于B、C两点的高差，连接GH，则角BGH即为岩层的倾角α。
2）利用煤层底板等高线图求岩层的产状
其具体求法为：
在已知的煤层底板等高线图上，选择两条煤层底板等高线，在标高较高的等高线上分别取两点A、D，则AD的方向即为岩层的走向；过A点，向标高较低的等高线作垂线，与其相交与B点，则直线AB的方向，即为岩层的倾向；在较低等高线上，找一点C，使直线BC的长度与两条等高线的高差相等，连接AC，则角BAC即为岩层的倾角。
煤矿井下找不到理想的层面时，可测出岩层的视倾角和视倾向与真倾向的夹角，利用上述公式⑴求出岩层的真倾角。
此外还应注意，在煤矿井下使用罗盘时，不要靠近带有磁性的金属体，以免吸引磁针，造成测量误差。
牧马人
2009-5-2021:
56:
18
谢谢sundywhite和三T上人超版的回答，特别是三T上人超版为此还认真查找资料，这种精神值得学习和发扬。
两位上面说的都是沉积学的内容，学岩土的人一般是不知道的，这是我为甚麽提倡学习沉积相的又一个佐证。
当地层的层里不发育或不太发育而岩层节理又十分发育的时候，往往容易错把节理当做层理，这种错误我也犯过，所以提醒大家在测量产状以前一定要正确地辨别层理，这时可以采用楼上超版所介绍的沉积学方法。
但是，这些层面痕迹是不容易看到的。
同时在上面的沉积学关于层理的论述中也说了，在沉积岩中还有斜层理、波状层理、交错层理、透镜状层理、浊流沉积物、不整合面、假整合面等等，这些东西大多是局部的现象，不能代表区域地层产状，而我们要测量的是场区的地层产状，如果你把这些特殊现象当做区域地层产状去测量，那就错了。
我的经验是在寻找层面的时候，如果场地及附近没有断层或褶曲构造，就要看一看周围地层的产状与我们所找到的层面产状是否大致吻合，以判断我们找的层面是否正确。
当场地及附近没有岩层露头，或场地及附近的岩层露头很难找到可供测量的层面，或者是上面说的波状层理等局部层理，不能代表区域地层产状的时候，我们可以走远一点到具备正确测量条件的地方去测量。
如果你有经验，也可根据远处的地层产状进行估测。
zsx1234567朋友问：
地质罗盘的精度能达到多少呢？
地质罗盘上的水平和垂直度盘最小刻度都是一度，因此，估读精度可以达到30分左右。
这个问题昨天我回帖答了，不知为何今天找不到帖子了。
我再问一个问题：
如果你找到的层面是岩层的底面（即是在上面，在我们的脚面以上，有时实在我们的头顶以上），不能按照别的资料上介绍的办法去量测，这时该如何办?
aizeke
2009-5-2321:
45:
11
比较平的测不出来倾向，那测走向换算好了，还那么麻烦
牧马人
2009-5-2323:
53:
38
那么请问楼上的朋友，要知道，在岩层比较平的情况下，要正确判定岩层产状是比较困难的，你如何去准确的测定岩层走向呢？
在这种情况下，真的就没法测出岩层倾向吗？
我上面的问题为何没人来发表意见呢？
shihuabo
2009-5-2413:
21:
34
范围看大点，到处看看，根据周围产状追溯一下，然后打个大的方向，不过精度不高，但我想，这么平缓的产状，差一点点应该问题也不大吧，
我平常量产状，我都是在去的路上就先看大方向，估计个大概值，再用罗盘去量的，这里也可以避免量到节理，而不是产状。
shihuabo
2009-5-2413:
23:
42
地质本来就是大东西，不能太局限，先把大的区域构造看清楚了，再看看有没小的构造等，推理追溯后再去量，这样出错的机会就少了。
shihuabo
2009-5-2413:
29:
48
我再问一个问题：
如果你找到的层面是岩层的底面（即是在上面，在我们的脚面以上，有时是在我们的头顶以上），不能按照别的资料上介绍的办法去量测，这时该如何办?
如果不是太缓，可以调平罗盘读数的话，就按正常的读，然后+180°就OK了。
或则是读走向，再根据情况看是+90°或-90°
ljmtidilgw
2009-5-2420:
50:
04
QUOTE:
范围看大点，到处看看，根据周围产状追溯一下，然后打个大的方向，不过精度不高，但我想，这么平缓的产状，差一点点应该问题也不大吧，
我平常量产状，我都是在去的路上就先看大方向，估计个大概值，再用罗盘去量的...
shihuabo发表于2009-5-2413:
21
岩层产状还是要测量准确点，属于第一手资料。
当岩层产状比较平缓时，确实用肉眼难以判断出来，不是差一点的问题，而是差的很多，而您在野外也根本不知道是对、是错。
这个野外经常反复，这个在毕业实习时或新手上路工作时经常有。
我采取的办法是给层面上倒点水，看水往哪里流！
水流的方向是倾向方向，走向与之垂直。
牧马人
2009-5-2423:
38:
39
[i=s]本帖最后由牧马人于2009-5-2423:
40编辑
shihuabo朋友看来还是个比较认真的人，不过有些问题你还是没说清楚。
我来介绍一种能比较准确测量岩层产状的方法。
根据“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。
"这一原理，当你正确的找到了岩层层面以后，把罗盘的垂直度盘调到零，再把罗盘竖起来用其长边放到层面上，慢慢移动罗盘长边，等到垂直水准器（垂直度盘水泡）居中的时候，罗盘长边的方向就是水平线的延伸方向，也就是岩层的走向线，用铅笔或小石子沿罗盘长边把这条线画出来，这样你就能很好的完成产状测量工作了，哪怕是在岩层产状近于水平的情况下，你都能比较快速而准确的测到岩层产状。
在岩层产状近于水平的情况下，要确定岩层的倾向，就用楼上超版介绍的方法，即“给层面上倒点水，看水往哪里流！
水流的方向是倾向方向。
”
如果你找到的层面是岩层的底面（即是在上面，在我们的脚面以上，有时是在我们的头顶以上），不能按照别的资料上介绍的办法去量测，这时该如何办呢？
你在按上述方法画出了走向线以后，你就可以在上方层面以下打开罗盘，将其反光镜的中心线调调到与走向线一致，这时罗盘的度数，就是岩层走向。
wangchengliang
2009-5-2500:
35:
38
呵呵，好贴啊
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