一般的地质测量,如测量目的物的方位、岩层空间位置、山的坡度等,均用地质罗盘仪这是地质工 作者必须掌握的工具地质罗盘仪式样较多,但其原理和构造大体相同①地质罗盘仪的基本构造 一般都由磁针、磁针制动器、刻度盘、测斜器、水准器和瞄准器等几部分组成,并安装在一非磁性物质 的底盘上(如图 5-1)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 为一两端尖的磁性钢针,其中心放置在底盘中央轴的顶针上,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,在磁针的南端绕上若干圈铜丝, 用来调节磁针的重心位置,亦可以此来区分指南和指北针磁针制动器 是在支撑磁针的轴下端套着的一个自由环,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,以便保护顶针和旋转轴不受磨损,保持仪器的灵敏性,延长罗盘的使用寿命刻度盘 分内(下)和外(上)两圈,内圈为垂直刻度盘,专作测量倾角和坡度角之用,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,即方位角和象限角,随不同 罗盘而异,方位角刻度盘是从 0°开始,逆时针方向每隔 10°一记,直至 360°在 0°和 180°处分别标注 N 和S (表示北和南);90和270处分别标注E和W (表示东和西)如图所示象限角刻度盘与它不同之处 是 S、N 两端均记作 0°,E 和 W 处均记作90°,即刻度盘上分成 0°—90°的四个象限必须注意:方位角刻度盘为逆时针方向标注两种刻度盘所标注的东、西方向与实地相反,其目的是为了 测量时能直接读出磁方位角和磁象限角,因测量时磁针相对不动,移动的却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 为区别所读数值是方位角或象限角,可按下述方法区分:如图A与B的测线位置相同,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N50OE以示区别(图5-2 A、B,表5 — 1)测斜指针(或悬锤) 是测斜器的重要组成部分,它放在底盘上,测量时指针(或悬锤尖端)所指垂直刻度 盘的度数即为倾角或坡度角的值。
图 5-2A 方位角刻度盘 图 5-2B 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(Y)与方位角(A)之关系象限名称I 0—90° y=A NE 象限II 90一180° 丫=180°—A SE 象限III 180°—270° y=A—180° SW 象限IV 270一360° y=360°—A NW 象限水准器 罗盘上通常有圆形和管形两个水准器,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,分别表示罗盘底盘和罗盘含长边的面处于水平状态但如果测斜器是摆动式的悬锥,则没有管状水准 器瞄准器 包括接目和接物觇板、反光镜中的细丝及其下方的透明小孔,是用来瞄准测量目的物(地形和地物) 的② 地质罗盘仪的使用方法 在使用前需作磁偏角的校正,因为地磁的南、北两极与地理的南、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的磁偏角均定期计算,并公布以备查用当地球上 某点磁北方向偏于正北方向的东边时,称东偏(记为+);偏于西边时,称西偏(记为—)如果某点磁偏角(6)为已知,则一测线的磁方位角(A磁)和正北方位角(A)的关系为A=A磁±6。
如图5-3 A表示6 东偏30且测线所测的角亦为NE30时,则A=30°+30°=NE60图5-3 B表示6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 动罗盘外壁的刻度螺丝,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 校正后的罗盘,所测读数即为正确的方位在对方向或目的物方位进行测量时即测定目的物与测者两点所连直线的方位角方位角是指从子午线顺时 针方向至测线的夹角(如图5-3 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 罗盘的北(N)端对着目的物,南(S)端靠近自己进行瞄准使目的物、对物觇板小孔、盖玻璃上的细丝 三者连成一直线,同时使圆形水准器的气泡居中,待磁针静止时,指北针所指的度数即为所测目标的方位 角图 5-3A 磁偏角东偏示意图 图 5-3B 磁偏角西偏示意图 图 5-3C 罗盘仪测量目的物的方位⑵ 岩层产状要素的测定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)图 5-4 岩层产状要素极其测量方法岩层走向的测量 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°/SWZ50或记做240°Z50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丫=360°—330倾向0=240° —180其产状记作N30°W/SWZ50或直接记作S60WZ50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,如上图所示一) 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) 竖直刻度盘一一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.岩层倾向的测定图 4 —1 —2 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。