實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面

第九章實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面第一節(jié)實(shí)測(cè)剖面的目的及剖面位置的選擇在某一地段內(nèi)，沿一定方位實(shí)際測(cè)量和編制地質(zhì)剖面圖是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)地質(zhì)研究工作，也是對(duì)工作區(qū)內(nèi)地層時(shí)代、層序、巖性特征、厚度、古生物演化特征、含礦層位和接觸關(guān)系等進(jìn)行綜合研究的手段。在實(shí)測(cè)剖面工作中，凡是剖面線所經(jīng)過(guò)的所有地質(zhì)現(xiàn)象都要進(jìn)行觀察描述；各種地質(zhì)數(shù)據(jù)和資料都要進(jìn)行測(cè)量和收集；所涉及的地質(zhì)問(wèn)題都要詳細(xì)進(jìn)行研究。包括沿剖面線的地形變化；各時(shí)代地層的巖性特征及厚度；古生物化石層位及所含化石的種屬特點(diǎn)；地層的接觸關(guān)系；系統(tǒng)采集巖石標(biāo)本及化石標(biāo)本，采集各種分析樣品待室內(nèi)進(jìn)行分析研究；有時(shí)要有專門人員進(jìn)行地球物理及放射性測(cè)量等項(xiàng)工作。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行該區(qū)地質(zhì)發(fā)展史的研究，以恢復(fù)古地理、古氣候的特征，推斷地殼運(yùn)動(dòng)的時(shí)期及特點(diǎn)，通過(guò)不同地質(zhì)剖面的對(duì)比，研究同一時(shí)期不同地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境的變化等等。因此許多專門性的研究工作也都要通過(guò)實(shí)測(cè)一定數(shù)量的地質(zhì)剖面來(lái)完成。在地質(zhì)測(cè)量工作中，通過(guò)實(shí)測(cè)剖面系統(tǒng)掌握測(cè)區(qū)內(nèi)上述資料的基礎(chǔ)上，詳細(xì)而準(zhǔn)確地劃分地層，確定填圖單位，明確分層標(biāo)志，為順利開展地質(zhì)測(cè)量作好基礎(chǔ)工作。在踏勘測(cè)區(qū)的基礎(chǔ)上，選擇幾條典型的剖面進(jìn)行實(shí)測(cè)和研究，是地質(zhì)測(cè)量工作的重要內(nèi)容。為了使實(shí)測(cè)剖面順利而有效地進(jìn)行，選擇好剖面線的位置是很重要的。選擇剖面線有以下幾點(diǎn)要求：剖面線要通過(guò)區(qū)內(nèi)所有地層，也就是說(shuō)，在剖面線最短的情況下，通過(guò)的地層越全越好。剖面線應(yīng)盡可能垂直于巖層走向。有時(shí)一條剖面不能包括所有地層，這時(shí)可分幾個(gè)剖面進(jìn)行測(cè)量，然后綜合成一個(gè)連續(xù)剖面。所測(cè)每一時(shí)代地層最好要有頂面和底面，選擇發(fā)育好、厚度最大的地段。以解決地層問(wèn)題為目的的剖面，最好選擇結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，盡可能不受斷層、褶皺及巖體干擾的剖面。如果以解決構(gòu)造問(wèn)題為主，所選剖面應(yīng)反映測(cè)區(qū)的主要構(gòu)造特征，剖面線要垂直主要的褶皺軸線和斷層走向。剖面線經(jīng)過(guò)地段露頭要好，盡可能選擇連續(xù)山脊或溝谷。避開障礙物，減少平移。為使制圖整理方便，剖面線盡量取直，避免拐折太多。根據(jù)對(duì)剖面研究的精度要求，確定剖面比例尺。如果要求將出露1m寬的巖性單位劃分并表示出來(lái)，就應(yīng)選取1：1000的比例尺繪制；如果要求將出露2m寬的巖性單位劃分并表示出來(lái)，則應(yīng)選取1：2000的比例尺繪制等等。所以，在實(shí)測(cè)剖面過(guò)程中，凡是在圖上能表示1mm寬度的巖性單位都要?jiǎng)澐殖鰜?lái)，而有特殊意義的礦層、標(biāo)志層等，即使在圖上表示不足1mm,也應(yīng)放大至1mm夸大表示。剖面的起點(diǎn)與終點(diǎn)應(yīng)作為地質(zhì)點(diǎn)，標(biāo)定在地形圖上。第二節(jié)實(shí)測(cè)剖面的野外工作剖面測(cè)量方法有直線法和導(dǎo)線法。如果剖面較短，地形簡(jiǎn)單，利用直線法便于整理。如果剖面較長(zhǎng)，且地形變化較復(fù)雜時(shí)一般用導(dǎo)線法進(jìn)行。野外工作有地形及導(dǎo)線測(cè)量、巖性分層、測(cè)量巖層產(chǎn)狀、觀察描述、填寫記錄表格、繪制野外草圖、采集標(biāo)本及取樣等。一般需要3—5人，最好5—7人（包括前測(cè)手、后測(cè)手、分層員、記錄員和采樣員等）共同測(cè)制一條剖面，分工合作，互相配合。一、 測(cè)量導(dǎo)線方位、導(dǎo)線斜距及地形坡度角此項(xiàng)工作由前、后測(cè)手（各1人，二人身高最好一樣）來(lái)完成。一般用50m、100m長(zhǎng)的測(cè)繩，后測(cè)手持0m端，前測(cè)手持另一端。測(cè)量開始時(shí)，后測(cè)手站定剖面起點(diǎn)，前測(cè)手向剖面終點(diǎn)方向前進(jìn)，待到地形起伏變化處則停止。兩人將測(cè)繩拉直，此時(shí)，前測(cè)手向記錄員報(bào)告導(dǎo)線斜距——測(cè)繩終點(diǎn)所記米數(shù)。前測(cè)手應(yīng)當(dāng)注意尋找地形恰當(dāng)?shù)奈恢米鳛閷?dǎo)線終點(diǎn)，有時(shí)需前后照應(yīng)，盡量選擇地形起伏的折點(diǎn)部位，如溝底、山頂?shù)?，使每一?dǎo)線盡量放長(zhǎng)，減少導(dǎo)線次數(shù)，加快工作進(jìn)度，降低整理的工作量。前后測(cè)手共同測(cè)量導(dǎo)線方位和地形坡度角，導(dǎo)線方位是指導(dǎo)線的前進(jìn)方向，用方位角記數(shù)。前后測(cè)手測(cè)量誤差小于2°?3°,取其平均值記入記錄表格中。地形坡度的測(cè)量是利用羅盤測(cè)斜儀，前后測(cè)手分別瞄準(zhǔn)對(duì)方相同高度部位，使視線與地面平行一致,多測(cè)幾次,前后校正,開始讀數(shù)。以后測(cè)手為準(zhǔn),仰角為“+”,俯角為“—”,測(cè)準(zhǔn)后將角度連同“+”或“—”號(hào)一同報(bào)告給記錄員,記入表格中。二、 觀察、描述及分層觀察、描述及分層（1—2人）是實(shí)測(cè)面的中心工作,一切都圍繞其進(jìn)行。所以一般都由工作細(xì)心、經(jīng)驗(yàn)豐富的人員承擔(dān)。分層是根據(jù)巖石的巖性、顏色、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造上的差異性特征,按照比例尺的精度要求,劃分出不同的巖石單位,在分層處做好標(biāo)記（如插上小紅旗等）,并且將分層的位置在導(dǎo)線上讀出,報(bào)告給紀(jì)錄員記入表格中。首先確定沉積巖大類,然后根據(jù)具體特征進(jìn)行邊觀察邊描述,準(zhǔn)確定名,詳細(xì)描述、記錄。此項(xiàng)工作,最好兩人進(jìn)行互相研究共同切磋,取樣人員可同時(shí)配合,采集地層標(biāo)本和各種樣品。要注意分層準(zhǔn)確合理,有時(shí)無(wú)須將巖層分得過(guò)細(xì),但有時(shí)對(duì)于有特殊意義的巖層、礦層又必須詳細(xì)的劃分,待室內(nèi)整理時(shí)再行取舍。分層人員要及時(shí)向記錄人員報(bào)告分層位置、層號(hào)及巖性定名,當(dāng)一導(dǎo)線工作完畢及時(shí)指揮測(cè)手前進(jìn)。重要的地質(zhì)現(xiàn)象要作素描圖或照像。對(duì)一些出露不好而又關(guān)鍵的地段,要向?qū)Ь€兩側(cè)追蹤補(bǔ)充描述,必要時(shí)可將導(dǎo)線附近的地質(zhì)界限沿走向平移至導(dǎo)線上來(lái)。如果附近不可見或難于平移時(shí),則須動(dòng)簡(jiǎn)單山地工程,清理出露頭以便觀察。三、標(biāo)本和樣品的采集及編號(hào)原則上對(duì)所分層巖層應(yīng)逐層取樣,其中包括地層標(biāo)本、古生物化石標(biāo)本、巖石薄片標(biāo)本、礦石光片標(biāo)本、巖石化學(xué)分析樣品、人工重砂樣、同位素年齡樣、古地磁樣等等。對(duì)重點(diǎn)層位要加密采樣。根據(jù)地質(zhì)測(cè)量規(guī)范的要求而定取樣項(xiàng)目。標(biāo)本及樣品一定要準(zhǔn)確系統(tǒng)編號(hào),填好標(biāo)本簽（見附表1）,并用標(biāo)本紙包裝起來(lái)。所有的標(biāo)本及樣品編號(hào)不準(zhǔn)重復(fù)。一般編號(hào)要有剖面代號(hào)、層號(hào)、標(biāo)本及樣品類型（如薄片標(biāo)本、化學(xué)分析樣等）、標(biāo)本的序號(hào)等。如果在實(shí)習(xí)中有多組或不同班級(jí)同測(cè)一條剖面,則班級(jí)或小組的代號(hào)也要編入。女口：W—②一B]W—代表王莊剖面②—該標(biāo)本取自第層②內(nèi)B]—代表薄片用標(biāo)本，該層的第一塊薄片標(biāo)本iiiz—②一hiii—代表三班或三組2z—代表張崖子剖面⑤—該標(biāo)本取自⑤層H—化石標(biāo)本，該層的第二塊采集標(biāo)本及樣品的注意事項(xiàng)：一定要在真正露頭上采集樣品及標(biāo)本，不能用轉(zhuǎn)石代替。取樣位置要準(zhǔn)確，在測(cè)繩上讀準(zhǔn)斜距記入表格中。標(biāo)本與樣品一定要取新鮮巖石，規(guī)格視需要而定，一般情況下標(biāo)本規(guī)格為3X6X9cm3或2X4X6cm3、，特殊樣品可大一些或小一些。標(biāo)本上用白膠布貼好、寫上記錄編號(hào)，或者用記號(hào)筆直接寫在標(biāo)本上?；厥覂?nèi)最好涂上白漆，用墨筆編號(hào)、包裝。負(fù)責(zé)采樣人員，要逐層測(cè)量巖層產(chǎn)狀，報(bào)告記錄員填入表中。四、填寫記錄表格實(shí)測(cè)剖面需要在野外填記專用的記錄表格（見附表2）。表格內(nèi)除各項(xiàng)水平距、高差、累積高差、產(chǎn)狀視傾角、分層厚度等項(xiàng)待室內(nèi)整理時(shí)，經(jīng)計(jì)算或查有關(guān)表格填入外，其余各項(xiàng)均應(yīng)在野外準(zhǔn)確無(wú)誤填寫。導(dǎo)線號(hào)要寫導(dǎo)線起始點(diǎn)的位置編號(hào)，如第一根導(dǎo)線為：0—1，第二條為1—2等等。導(dǎo)線方位角是記錄后測(cè)手所測(cè)定的導(dǎo)線前進(jìn)的方位，注意不要把方位記反。各項(xiàng)地質(zhì)內(nèi)容的記錄都要與分層號(hào)相對(duì)應(yīng)，如斜距起止點(diǎn)，是指所分這一層在該導(dǎo)線測(cè)繩范圍內(nèi)的具體起終數(shù)字，如22—43。地形坡度角要以后測(cè)手為準(zhǔn)，傾角為“+”或“-”。其他各項(xiàng)要準(zhǔn)確填寫不得遺漏，記錄人員要及時(shí)向各工作人員詢問(wèn)所測(cè)數(shù)據(jù)及記錄內(nèi)容，分層人員得知記錄員已將表格填寫無(wú)誤后，方可指揮測(cè)手移動(dòng)測(cè)繩，記錄員應(yīng)起到監(jiān)督作用，保證質(zhì)量。五、繪制草圖實(shí)測(cè)剖面需要在野外填記專用的記錄表格（附表2）。在實(shí)測(cè)剖面中，應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)繪制草圖，包括平面圖和剖面圖，以便在室內(nèi)整理時(shí)參考。①野外平面圖的繪制方法首先大體確定剖面的總方位，可在野外大體測(cè)量，也可在地形圖上用量角器量得設(shè)計(jì)剖面的總方位。以圖紙的橫線作為該剖面的總方位線，在圖紙的上方標(biāo)明北的方向N）。在圖紙上確定剖面的起始位置，一般圖紙的右端為東或南，左端為西或北。如剖面的總方向?yàn)镹W310°,則在圖紙上應(yīng)將130°方向放于右方，而310°方向放于左方，這樣有利于與地形圖相對(duì)應(yīng)。開始，在圖紙上剖面起點(diǎn)處沿導(dǎo)線方位角畫一射線，在該射線上截取出導(dǎo)線水平距（根據(jù)導(dǎo)線斜距及地形坡度角求出水平距D=（L1-L2）cos0，或者按比例用作圖法求出）。將導(dǎo)線起止點(diǎn)標(biāo)好序號(hào)，按照導(dǎo)線順序一一作出。在各導(dǎo)線上，按照分層水平距截取各分層位置，每分層段內(nèi)要標(biāo)好分層號(hào)。在適當(dāng)位置標(biāo)記產(chǎn)狀符號(hào)、古生物化石采集部位等。導(dǎo)線號(hào)記在導(dǎo)線變換處，如有拐折，則標(biāo)于導(dǎo)線相交角尖處，層號(hào)最好用圓圈圈起，標(biāo)于分層段的中間，數(shù)字大小要一致。分層界線及產(chǎn)狀符號(hào)等所畫線的長(zhǎng)短也要做統(tǒng)一規(guī)格（圖9-1）。圖9-1平面示意圖以次法連續(xù)畫出各導(dǎo)線上內(nèi)容，直到剖面終點(diǎn)。如果中途需要平移距離較大，則可不按作圖比例尺,而在圖上標(biāo)明平移距離，但平移方向應(yīng)準(zhǔn)確畫出。②剖面草圖的繪制方法在圖紙上，平面圖下方的適當(dāng)位置繪制野外剖面草圖。此時(shí)圖紙的橫線即為水平線,豎線則為標(biāo)高（按作圖比例尺）。確定剖面的起點(diǎn)后，按照地形坡度角由起點(diǎn)做一射線，在其上按作圖比例尺截取第一條導(dǎo)線的斜距，依此，在第一條導(dǎo)線的終點(diǎn)的地形坡度角及斜距畫出第二條導(dǎo)線，依此類推就可以得到剖面方向上的地表地形線。在該線上截取各分層斜距，將其分層位置表明，按照實(shí)際產(chǎn)狀，在剖面地形線下方依次繪制巖性花紋符號(hào)，標(biāo)明產(chǎn)狀及地層時(shí)代（圖9-2）。圖9-2剖面示意圖因?yàn)閷⒄蹃?lái)折去的導(dǎo)線方位上的地形及地質(zhì)內(nèi)容，畫在同一直線方向上，肯定是歪曲了實(shí)際情況，第一，剖面圖的長(zhǎng)度等于將剖面上導(dǎo)線展開的長(zhǎng)度，而在剖面方向上長(zhǎng)于導(dǎo)線平面圖的長(zhǎng)度。第二，剖面上的產(chǎn)狀不應(yīng)是實(shí)際傾角（當(dāng)剖面線與巖層走向斜交時(shí)），而應(yīng)是各導(dǎo)線方向上的視傾角。但是在野外現(xiàn)場(chǎng)有時(shí)來(lái)不及換算，作為野外草圖這種偏差是允許的，待到最后整理成圖時(shí)則會(huì)給以校正。值得注意的是地形坡度要繪準(zhǔn)，繪圖人員應(yīng)視實(shí)際情況檢查測(cè)手及記錄員所報(bào)坡度角的正負(fù)，在室內(nèi)整理時(shí)，草圖是重要的參考依據(jù)。其次不要將傾向繪反，特別是如有小型褶曲，更要細(xì)心將其正確表示在剖面圖上，以免室內(nèi)整理時(shí)將層序及厚度作重復(fù)計(jì)算。第三節(jié)實(shí)測(cè)剖面的室內(nèi)整理實(shí)測(cè)剖面的室內(nèi)整理是很重要、很細(xì)致的一項(xiàng)工作，不僅是繪圖方法問(wèn)題，實(shí)際上是對(duì)剖面的系統(tǒng)研究過(guò)程。其中包括野外所取得資料、數(shù)據(jù)及標(biāo)本的系統(tǒng)整理；清繪平面圖及剖面圖；計(jì)算分層厚度；并且在以上整理的基礎(chǔ)上編繪地層柱狀圖。一、野外原始資料的整理小組成員一起核對(duì)野外記錄、實(shí)測(cè)草圖、巖石標(biāo)本、巖性描述記錄等。使各項(xiàng)資料完整、準(zhǔn)確、一致，如果出現(xiàn)遺漏和錯(cuò)誤，立即設(shè)法補(bǔ)充和更正。整理時(shí)要鑒定化石、巖石及礦石標(biāo)本，校核野外定名，確定地層時(shí)代，及時(shí)送出薄片鑒定及化學(xué)分析樣品等。在整理開始時(shí)，首先應(yīng)將記錄表格內(nèi)空白各項(xiàng)經(jīng)計(jì)算或查表將其填全。如：導(dǎo)線水平距D=（L1-L2）cosB高差H=(L1-L2)sin|3視傾角待確定剖面圖的方位之后再行換算。如最后清圖的剖面方位已定，則根據(jù)剖面方向與巖層走向夾角來(lái)計(jì)算或查表(野外記錄本后附表)，或者用赤平投影方法計(jì)算，從而將其換算成剖面方向的視傾角。二、巖層厚度計(jì)算巖層厚度是指巖層頂、底面之間的垂直距離，即巖層的真厚度。計(jì)算方法有查表法、圖解法和赤平投影法，也可編程利用微型計(jì)算機(jī)求真厚度。下面僅介紹公式計(jì)算法。在實(shí)測(cè)剖面整理中，往往利用巖層的出露寬度(分層斜距)、地形坡度、巖層產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)求出巖層的真厚度。公式計(jì)算法比較準(zhǔn)確，但是比較繁瑣，可用計(jì)算器計(jì)算。傾斜巖層厚度計(jì)算方法有下列七種情況。地面水平(B心0),導(dǎo)線方位垂直于巖層走向，則Hi=Lsina； Hi為真厚度、L為分層斜距、a為巖層傾向地面傾斜，地形坡向與巖層傾向相反，導(dǎo)線方向垂直于巖層走向，則Hi=Lsin(a+B)；B為地面坡度角。地面傾斜，坡向與傾向一致，而a<p，導(dǎo)線垂直巖層走向，則Hi=Lsin(B—a)地面傾斜，坡向與傾向一致，而a>B導(dǎo)線方位垂直于巖層走向，則Hi=Lsin(a—B)地面傾斜，坡向與傾向相反，導(dǎo)線方位斜交巖層走向，則Hi=L(sinacospsinY+sinpcosa)；Y為導(dǎo)線方位與巖層走向之間夾角。地面傾斜，坡向與傾向一致，而a>p時(shí)，方位斜交巖層走向，則Hi=L(sinpcosasinY-sinpcosa)地面傾斜，坡向與傾向一致，而a<p時(shí)，導(dǎo)線方位斜交巖層走，則Hi=L(sinpcosa-sinacospsinY)三、清繪平面圖和剖面圖根據(jù)野外草圖和記錄，最終要清繪出正規(guī)的平面圖和剖面圖。首先求得合理的剖面線方位。野外所測(cè)導(dǎo)線拐來(lái)拐去，最終要繪制在一個(gè)方向的剖面上，一般采用投影法，選擇一個(gè)對(duì)于每條導(dǎo)線的地質(zhì)內(nèi)容和地形都歪曲不大的一個(gè)方向進(jìn)行投影。因此繪平面圖的目的是為了投影剖面圖，首先要選擇好剖面方位，而使平面圖能擺在一個(gè)恰當(dāng)?shù)奈恢蒙?。一般的選擇是將剖面的起點(diǎn)和終點(diǎn)的連線方位作為剖面的方位，如果這時(shí)所有的導(dǎo)線都在該方位的兩側(cè)，而不偏離很大，則最理想。另一個(gè)原則是使剖面線盡量垂直于巖層走向，如果所有導(dǎo)線都在起、終點(diǎn)連線的一側(cè)則可根據(jù)巖層產(chǎn)狀進(jìn)行整理，或者分段選擇方位使剖面線方位盡量成為各導(dǎo)線的平均方位。剖面線方位的選擇在野外草圖上進(jìn)行最為方便(圖9-3)。選擇好剖面方位之后，圖紙上的橫線就是剖面方位線，據(jù)此將圖紙定好方向，繪好圖紙上北(N)向方向指標(biāo)。然后按照新的圖紙方位，根據(jù)野外記錄繪出正規(guī)的平面圖，其繪法和內(nèi)容同野外草圖。但是要更準(zhǔn)確、整潔和美觀，而且將圖的位置要連同剖面圖等統(tǒng)一設(shè)計(jì)好，最好一次成圖避免反工。繪制剖面圖的方法與野外草圖不同，野外草圖是一根導(dǎo)線接一根導(dǎo)線展開，是將各導(dǎo)線都繪在一個(gè)剖面線上，這樣剖面的總長(zhǎng)度伸長(zhǎng)。如我們?cè)诘匦螆D上量得所測(cè)剖面的起點(diǎn)至終點(diǎn)距離是500m，用展開法作出的剖面可能是530m。這樣就歪曲了其真實(shí)性。用投影發(fā)作圖，是剖面的起點(diǎn)和終點(diǎn)與地形圖上相吻合，只不過(guò)將拐來(lái)拐去的導(dǎo)線上的地形及地質(zhì)內(nèi)容都投影在統(tǒng)一的剖面線方向上。其具體作法如下。畫剖面圖是由已經(jīng)畫好的平面圖向下投影的方法，剖面的起點(diǎn)要一致，每根導(dǎo)線的起、終點(diǎn)都按照?qǐng)D紙的豎線向下投好位置。在作圖9-4時(shí)注意，畫地形線不用地形坡度角，這是與野外草圖不同的地方。而在導(dǎo)線間的連接位置用累積高差確定該點(diǎn)地形的高度，然后與前點(diǎn)地形線相連。這樣可以保證剖面起點(diǎn)與終點(diǎn)的高差與地形圖上相符，否則就將出現(xiàn)誤差。巖層的分層界線點(diǎn)，由平面圖上相應(yīng)的點(diǎn)直接投影到地形線上，根據(jù)巖層的產(chǎn)狀及規(guī)定的巖性花紋符號(hào)畫出巖層層面線，在下方標(biāo)出一定數(shù)量的產(chǎn)狀要素及地層時(shí)代。剖面圖的上方標(biāo)明方位，明顯的地物要標(biāo)注清楚。寫好圖名及比例尺。圖名最好用隸書，比例尺最好用線段比例尺。四、編寫剖面說(shuō)明書實(shí)測(cè)剖面的成果整理還包括編寫剖面說(shuō)明書，以備利用剖面資料的人員閱讀剖面圖時(shí)參