實測地質剖面

第九章實測地質剖面第一節(jié)實測剖面的目的及剖面位置的選擇在某一地段內(nèi)，沿一定方位實際測量和編制地質剖面圖是一項重要的基礎地質研究工作，也是對工作區(qū)內(nèi)地層時代、層序、巖性特征、厚度、古生物演化特征、含礦層位和接觸關系等進行綜合研究的手段。在實測剖面工作中，凡是剖面線所經(jīng)過的所有地質現(xiàn)象都要進行觀察描述；各種地質數(shù)據(jù)和資料都要進行測量和收集；所涉及的地質問題都要詳細進行研究。包括沿剖面線的地形變化；各時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；地層的接觸關系；系統(tǒng)采集巖石標本及化石標本，采集各種分析樣品待室內(nèi)進行分析研究；有時要有專門人員進行地球物理及放射性測量等項工作。在此基礎上，進行該區(qū)地質發(fā)展史的研究，以恢復古地理、古氣候的特征，推斷地殼運動的時期及特點，通過不同地質剖面的對比，研究同一時期不同地區(qū)的地質環(huán)境的變化等等。因此許多專門性的研究工作也都要通過實測一定數(shù)量的地質剖面來完成。在地質測量工作中，通過實測剖面系統(tǒng)掌握測區(qū)內(nèi)上述資料的基礎上，詳細而準確地劃分地層，確定填圖單位，明確分層標志，為順利開展地質測量作好基礎工作。在踏勘測區(qū)的基礎上，選擇幾條典型的剖面進行實測和研究，是地質測量工作的重要內(nèi)容。為了使實測剖面順利而有效地進行，選擇好剖面線的位置是很重要的。選擇剖面線有以下幾點要求：剖面線要通過區(qū)內(nèi)所有地層，也就是說，在剖面線最短的情況下，通過的地層越全越好。剖面線應盡可能垂直于巖層走向。有時一條剖面不能包括所有地層，這時可分幾個剖面進行測量，然后綜合成一個連續(xù)剖面。所測每一時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。以解決地層問題為目的的剖面，最好選擇結構比較簡單，盡可能不受斷層、褶皺及巖體干擾的剖面。如果以解決構造問題為主，所選剖面應反映測區(qū)的主要構造特征，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，就應選取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，則應選取1：2000的比例尺繪制等等。所以，在實測剖面過程中，凡是在圖上能表示1mm寬度的巖性單位都要劃分出來，而有特殊意義的礦層、標志層等，即使在圖上表示不足1mm,也應放大至1mm夸大表示。剖面的起點與終點應作為地質點，標定在地形圖上。第二節(jié)實測剖面的野外工作剖面測量方法有直線法和導線法。如果剖面較短，地形簡單，利用直線法便于整理。如果剖面較長，且地形變化較復雜時一般用導線法進行。野外工作有地形及導線測量、巖性分層、測量巖層產(chǎn)狀、觀察描述、填寫記錄表格、繪制野外草圖、采集標本及取樣等。一般需要3—5人，最好5—7人（包括前測手、后測手、分層員、記錄員和采樣員等）共同測制一條剖面，分工合作，互相配合。一、 測量導線方位、導線斜距及地形坡度角此項工作由前、后測手（各1人，二人身高最好一樣）來完成。一般用50m、100m長的測繩，后測手持0m端，前測手持另一端。測量開始時，后測手站定剖面起點，前測手向剖面終點方向前進，待到地形起伏變化處則停止。兩人將測繩拉直，此時，前測手向記錄員報告導線斜距——測繩終點所記米數(shù)。前測手應當注意尋找地形恰當?shù)奈恢米鳛閷Ь€終點，有時需前后照應，盡量選擇地形起伏的折點部位，如溝底、山頂?shù)?，使每一導線盡量放長，減少導線次數(shù)，加快工作進度，降低整理的工作量。前后測手共同測量導線方位和地形坡度角，導線方位是指導線的前進方向，用方位角記數(shù)。前后測手測量誤差小于2°?3°,取其平均值記入記錄表格中。地形坡度的測量是利用羅盤測斜儀，前后測手分別瞄準對方相同高度部位，使視線與地面平行一致,多測幾次,前后校正,開始讀數(shù)。以后測手為準,仰角為“+”,俯角為“—”,測準后將角度連同“+”或“—”號一同報告給記錄員,記入表格中。二、 觀察、描述及分層觀察、描述及分層（1—2人）是實測面的中心工作,一切都圍繞其進行。所以一般都由工作細心、經(jīng)驗豐富的人員承擔。分層是根據(jù)巖石的巖性、顏色、成分、結構、構造上的差異性特征,按照比例尺的精度要求,劃分出不同的巖石單位,在分層處做好標記（如插上小紅旗等）,并且將分層的位置在導線上讀出,報告給紀錄員記入表格中。首先確定沉積巖大類,然后根據(jù)具體特征進行邊觀察邊描述,準確定名,詳細描述、記錄。此項工作,最好兩人進行互相研究共同切磋,取樣人員可同時配合,采集地層標本和各種樣品。要注意分層準確合理,有時無須將巖層分得過細,但有時對于有特殊意義的巖層、礦層又必須詳細的劃分,待室內(nèi)整理時再行取舍。分層人員要及時向記錄人員報告分層位置、層號及巖性定名,當一導線工作完畢及時指揮測手前進。重要的地質現(xiàn)象要作素描圖或照像。對一些出露不好而又關鍵的地段,要向導線兩側追蹤補充描述,必要時可將導線附近的地質界限沿走向平移至導線上來。如果附近不可見或難于平移時,則須動簡單山地工程,清理出露頭以便觀察。三、標本和樣品的采集及編號原則上對所分層巖層應逐層取樣,其中包括地層標本、古生物化石標本、巖石薄片標本、礦石光片標本、巖石化學分析樣品、人工重砂樣、同位素年齡樣、古地磁樣等等。對重點層位要加密采樣。根據(jù)地質測量規(guī)范的要求而定取樣項目。標本及樣品一定要準確系統(tǒng)編號,填好標本簽（見附表1）,并用標本紙包裝起來。所有的標本及樣品編號不準重復。一般編號要有剖面代號、層號、標本及樣品類型（如薄片標本、化學分析樣等）、標本的序號等。如果在實習中有多組或不同班級同測一條剖面,則班級或小組的代號也要編入。女口：W—②一B]W—代表王莊剖面②—該標本取自第層②內(nèi)B]—代表薄片用標本，該層的第一塊薄片標本iiiz—②一hiii—代表三班或三組2z—代表張崖子剖面⑤—該標本取自⑤層H—化石標本，該層的第二塊采集標本及樣品的注意事項：一定要在真正露頭上采集樣品及標本，不能用轉石代替。取樣位置要準確，在測繩上讀準斜距記入表格中。標本與樣品一定要取新鮮巖石，規(guī)格視需要而定，一般情況下標本規(guī)格為3X6X9cm3或2X4X6cm3、，特殊樣品可大一些或小一些。標本上用白膠布貼好、寫上記錄編號，或者用記號筆直接寫在標本上?；厥覂?nèi)最好涂上白漆，用墨筆編號、包裝。負責采樣人員，要逐層測量巖層產(chǎn)狀，報告記錄員填入表中。四、填寫記錄表格實測剖面需要在野外填記專用的記錄表格（見附表2）。表格內(nèi)除各項水平距、高差、累積高差、產(chǎn)狀視傾角、分層厚度等項待室內(nèi)整理時，經(jīng)計算或查有關表格填入外，其余各項均應在野外準確無誤填寫。導線號要寫導線起始點的位置編號，如第一根導線為：0—1，第二條為1—2等等。導線方位角是記錄后測手所測定的導線前進的方位，注意不要把方位記反。各項地質內(nèi)容的記錄都要與分層號相對應，如斜距起止點，是指所分這一層在該導線測繩范圍內(nèi)的具體起終數(shù)字，如22—43。地形坡度角要以后測手為準，傾角為“+”或“-”。其他各項要準確填寫不得遺漏，記錄人員要及時向各工作人員詢問所測數(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誤后，方可指揮測手移動測繩，記錄員應起到監(jiān)督作用，保證質量。五、繪制草圖實測剖面需要在野外填記專用的記錄表格（附表2）。在實測剖面中，應現(xiàn)場繪制草圖，包括平面圖和剖面圖，以便在室內(nèi)整理時參考。①野外平面圖的繪制方法首先大體確定剖面的總方位，可在野外大體測量，也可在地形圖上用量角器量得設計剖面的總方位。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。如剖面的總方向為NW310°,則在圖紙上應將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應。開始，在圖紙上剖面起點處沿導線方位角畫一射線，在該射線上截取出導線水平距（根據(jù)導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）。將導線起止點標好序號，按照導線順序一一作出。在各導線上，按照分層水平距截取各分層位置，每分層段內(nèi)要標好分層號。在適當位置標記產(chǎn)狀符號、古生物化石采集部位等。導線號記在導線變換處，如有拐折，則標于導線相交角尖處，層號最好用圓圈圈起，標于分層段的中間，數(shù)字大小要一致。分層界線及產(chǎn)狀符號等所畫線的長短也要做統(tǒng)一規(guī)格（圖9-1）。圖9-1平面示意圖以次法連續(xù)畫出各導線上內(nèi)容，直到剖面終點。如果中途需要平移距離較大，則可不按作圖比例尺,而在圖上標明平移距離，但平移方向應準確畫出。②剖面草圖的繪制方法在圖紙上，平面圖下方的適當位置繪制野外剖面草圖。此時圖紙的橫線即為水平線,豎線則為標高（按作圖比例尺）。確定剖面的起點后，按照地形坡度角由起點做一射線，在其上按作圖比例尺截取第一條導線的斜距，依此，在第一條導線的終點的地形坡度角及斜距畫出第二條導線，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，按照實際產(chǎn)狀，在剖面地形線下方依次繪制巖性花紋符號，標明產(chǎn)狀及地層時代（圖9-2）。圖9-2剖面示意圖因為將折來折去的導線方位上的地形及地質內(nèi)容，畫在同一直線方向上，肯定是歪曲了實際情況，第一，剖面圖的長度等于將剖面上導線展開的長度，而在剖面方向上長于導線平面圖的長度。第二，剖面上的產(chǎn)狀不應是實際傾角（當剖面線與巖層走向斜交時），而應是各導線方向上的視傾角。但是在野外現(xiàn)場有時來不及換算，作為野外草圖這種偏差是允許的，待到最后整理成圖時則會給以校正。值得注意的是地形坡度要繪準，繪圖人員應視實際情況檢查測手及記錄員所報坡度角的正負，在室內(nèi)整理時，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，更要細心將其正確表示在剖面圖上，以免室內(nèi)整理時將層序及厚度作重復計算。第三節(jié)實測剖面的室內(nèi)整理實測剖面的室內(nèi)整理是很重要、很細致的一項工作，不僅是繪圖方法問題，實際上是對剖面的系統(tǒng)研究過程。其中包括野外所取得資料、數(shù)據(jù)及標本的系統(tǒng)整理；清繪平面圖及剖面圖；計算分層厚度；并且在以上整理的基礎上編繪地層柱狀圖。一、野外原始資料的整理小組成員一起核對野外記錄、實測草圖、巖石標本、巖性描述記錄等。使各項資料完整、準確、一致，如果出現(xiàn)遺漏和錯誤，立即設法補充和更正。整理時要鑒定化石、巖石及礦石標本，校核野外定名，確定地層時代，及時送出薄片鑒定及化學分析樣品等。在整理開始時，首先應將記錄表格內(nèi)空白各項經(jīng)計算或查表將其填全。如：導線水平距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計算或查表(野外記錄本后附表)，或者用赤平投影方法計算，從而將其換算成剖面方向的視傾角。二、巖層厚度計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算機求真厚度。下面僅介紹公式計算法。在實測剖面整理中，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。公式計算法比較準確，但是比較繁瑣，可用計算器計算。傾斜巖層厚度計算方法有下列七種情況。地面水平(B心0),導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，導線方位斜交巖層走向，則Hi=L(sinacospsinY+sinpcosa)；Y為導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，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，導線方位斜交巖層走，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。野外所測導線拐來拐去，最終要繪制在一個方向的剖面上，一般采用投影法，選擇一個對于每條導線的地質內(nèi)容和地形都歪曲不大的一個方向進行投影。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恰當?shù)奈恢蒙?。一般的選擇是將剖面的起點和終點的連線方位作為剖面的方位，如果這時所有的導線都在該方位的兩側，而不偏離很大，則最理想。另一個原則是使剖面線盡量垂直于巖層走向，如果所有導線都在起、終點連線的一側則可根據(jù)巖層產(chǎn)狀進行整理，或者分段選擇方位使剖面線方位盡量成為各導線的平均方位。剖面線方位的選擇在野外草圖上進行最為方便(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。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。但是要更準確、整潔和美觀，而且將圖的位置要連同剖面圖等統(tǒng)一設計好，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，野外草圖是一根導線接一根導線展開，是將各導線都繪在一個剖面線上，這樣剖面的總長度伸長。如我們在地形圖上量得所測剖面的起點至終點距離是500m，用展開法作出的剖面可能是530m。這樣就歪曲了其真實性。用投影發(fā)作圖，是剖面的起點和終點與地形圖上相吻合，只不過將拐來拐去的導線上的地形及地質內(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，剖面的起點要一致，每根導線的起、終點都按照圖紙的豎線向下投好位置。在作圖9-4時注意，畫地形線不用地形坡度角，這是與野外草圖不同的地方。而在導線間的連接位置用累積高差確定該點地形的高度，然后與前點地形線相連。這樣可以保證剖面起點與終點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，由平面圖上相應的點直接投影到地形線上，根據(jù)巖層的產(chǎn)狀及規(guī)定的巖性花紋符號畫出巖層層面線，在下方標出一定數(shù)量的產(chǎn)狀要素及地層時代。剖面圖的上方標明方位，明顯的地物要標注清楚。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、編寫剖面說明書實測剖面的成果整理還包括編寫剖面說明書，以備利用剖面資料的人員閱讀剖面圖時參