地質羅盤的使用方法

2021-07-31 20:20:35 字數 4080 閱讀 1230

第三章附錄

地質羅盤用途廣泛,借助它可以確定方位、測量地形坡度、測量各種面狀要素(如岩層層面、褶皺軸面、斷層面、節理面)和線狀要素(如褶皺樞紐、線理、斷層擦痕等)的產狀等,以確定各種構造面和構造線的空間位置,是進行野外地質工作必備工具。因此必須學會使用地質羅盤儀。

一、認識地質羅盤

地質羅盤式樣很多,但結構大同小異,主要功能也都相同。其結構如圖1所示。

磁針——由於我國位於北半球磁針兩端所受磁力不等,使磁針失去平衡。為了使磁針保持平衡常在磁針南端繞上幾圈銅絲,用此也便於區分磁針的南北兩端。

刻度環---水平刻度盤的刻度是採用這樣的標示方式:從零度開始按逆時針方向每10°一記,連續刻至360°,0°和180°分別為n和s,90°和270°分別為e和w,利用它可以直接測得地面兩點間直線的磁方位角。

角度刻度環----專用來讀傾角和坡角指數。

水準器---通常有兩個,分別裝在圓形玻璃管中,圓形水準器固定在底盤上,長形水準器固定在測斜儀上。

二、羅盤方位與校正

方位是指在水平面內,一點(未知點)在另一點(已知點)的方向。方位規定正北方向為0°,正東方向為90°,正南方向為 180°,正西方向為270°,在水平面內順時針方向旋轉一圈為360°。如方位角為60°, 即為北東方向,通常可直接寫為360°。

若方位角為210°,即為南西方向,可直接寫為210°。有時也用象限角表示,即用北、南兩個基準,分為北東、北西、南東、南西四個象限。若方位角為60°,用象限角表示為n60°e;若方位角為210°,用象限角表示為s210°w。

欲知此方位,必須有乙個參照點或參照方向,也即基準點或基準方向。方位角是在水平面內測出由已知點向未知點的連線方向與基準方向的夾角,如圖2所示。

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圖2 磁偏角及其校正示意圖

基準方位有兩種:一種是真北方向,即地北極方向,也叫真子午線方向;另一種是磁北方向,即地球的磁北極方向,也叫磁子午線方向。地球的南北極與地球磁場的南北極並不重合。

出於通常習慣和方便使用考慮,基準方位一般採用真北方向。

羅盤出廠時,其0°刻度一般在長照准合頁的方向。而羅盤的指標為磁針,其總是指向磁南北方向而保持不動。當將羅盤順時針方向旋轉時(與方位角的計量方向一致),磁針卻相對逆時針方向旋轉,因此必須將羅盤刻度環刻劃數值按逆時針方向標記。

一般情況下,地球上的某點的磁子午線並不與真子午線重合,磁北方向偏離真北方向的角度叫做磁偏角,一般以i表示。如果磁北方向在真北方向以東,叫做東偏,規定為正角;如果磁北方向在真北方向以西叫做西偏,規定為負角,見圖2。

當羅盤長照准合頁指向磁北方向時,磁針指向0°,這時羅盤測量的是磁方位角。當羅盤長照准合頁指向真北方向時,磁針仍指向磁南北方向並不指向0°,羅盤測量的仍是磁方位角,必須利用關係式:α=αm±i(α為真方位角,αm為磁方位角,i為磁偏角)進行換算,才能得到真北的0°方位角。

以此類推,其他方位的測量也要經過如此換算。因此若要快速獲得真方位角,必須進行羅盤校正。羅盤校正的方法是東偏多少度,則將刻度環順時針旋轉多少度;西偏多少度,則將刻度環逆時針旋轉多少度。

若東偏5°,則將5°刻劃線調至對準羅盤北端標記線即可,見圖3紅線所示。校正前,0°位於照准點或長照准中心合頁中心線的位置;校正後,0°已調離照准點或長照准中心合頁中心線的位置。如北京地區西偏5°50′,則將355°10′刻劃線調至對準北端標記線即可。

經校正後磁偏角的羅盤可直接用於測量方位角。

圖3 羅盤校正後

三、地質羅盤用途

1.測量方位

對於觀測者而言,方位有兩個,一是觀測點(未知點)相對於某一點(已知點)的方位,另乙個是某一點(未知點)相對於觀測者點(已知點)的方位,二者相差180°。

當被測目標高於觀測者時,觀測者可將長照准合頁指向目標,並略向上抬起,保持羅盤底盤水平(圓水準居中),將反光鏡向上抬起,使目標通過長照准合頁中線投影到反光鏡中線上,如圖4上圖所示。

圖4 測量方位示意圖

磁北針所指的刻度總是長照准合頁所指的方位,這時應為目標點相對於觀測者的方位;磁南針所指的刻度總是反光鏡所指的方位,這時應為觀測者相對於目標點的方位。

當被測目標低於觀測者時,觀測者可將長照准合頁指向自己,並略向上抬起,報紙羅盤水平,將反光鏡抬起,使觀察者在反光鏡內亦可看到刻度環。從短照准合頁的中孔,通過橢圓孔,看到遠方目標的方位,如圖4下圖所示,這時磁北針所指的刻度即為觀測者相對於目標點的方位,磁南針所指的刻度即為目標點相對於觀測者的方位。

2.測量面狀要素產狀

圖5 面狀要素的產狀三要素

面狀要素產狀可用走向、傾向和傾角三要素表示,如圖5。

測量岩層走向時,可選擇一代表性的面,將羅盤長邊(即側邊)平行於走向線並緊貼於面上,並使羅盤水平,此時南針兩端的指數都為走向方位角,如圖6所示。

測量要點:將羅盤側邊緊貼於待測面上;保持羅盤底座水平;此時羅盤磁北針和磁南針指數均是待測面走向。

圖6 測量傾斜面走向示意圖

測量傾向時,可將羅盤蓋(帶反光鏡一側)緊貼於待測面上,並使羅盤水平。如圖7所示,長照准合頁即指向岩層傾向的方向,這時羅盤的磁針北針所指的刻度即為待測面的傾向。個別情況下,羅盤在待測面底面測量時,反光鏡一側指向傾向方向,此時磁南針所示的刻度為待測面的傾向。

圖7 測量傾斜面傾向示意圖

測量要點:將羅盤反光鏡邊緊貼於待測面上;保持羅盤底座水平;此時羅盤磁北針指數是待測面傾向。

測量傾角時,將羅盤長邊平行於真傾斜線(即傾角最大方向)並緊貼於待測面上,保持羅盤直立,轉動長水準使水泡居中,此時傾斜刻度盤上的讀數即為傾角,見圖8。

圖8 測量傾斜面傾角示意圖

測量要點:將羅盤側面緊貼於待測面上,長水準朝下;使羅盤底座直立,即平行於真傾斜線;轉動長水準使其水泡居中;此時角度刻度盤上的刻度即為傾角。

3.測量現狀要素產狀

線狀要素的產狀是用傾伏向和傾伏角或側伏向和側伏角來表示,見圖9。

線狀要素的傾伏向市指在通過該線狀構造的鉛直平面內,指示該線狀要素向下傾斜的水平投影方向。線狀構造與水平面的夾角稱為傾伏角。

線狀要素的側伏向是指線狀要素與其所在的平面內的走向線夾角較小的一側平面的走向方向。側伏角是指線狀要素與其所在平面走向線間較小的夾角(銳角)。

圖9 線狀要素產狀要素

線狀要素的傾伏向和傾伏角要在鉛直麵內測量。實測方法是借助野外記錄本,將記錄本的一長邊緊貼於線狀構造上,然後使記錄本直立。測量傾伏向時,將羅盤側面(長邊)緊貼於記錄本的一側面上,並使羅盤水平,當長照准合頁指向線狀構造的傾伏向時,磁北針所指的刻度即為傾伏向,見圖10,測量要點如下:

將野外記錄薄一邊緊貼於被測線狀要素上;保持野外記錄薄直立,將羅盤一側緊貼於野外記錄薄上並保持羅盤底座水平;若長照准合頁指向傾伏向一側,則羅盤磁北針指數即為傾伏向。若反光鏡指向傾伏向一側,則羅盤磁南針指數為傾伏向。測量傾伏角是,將羅盤側面(長邊)緊貼於記錄本的上邊,並使羅盤直立,轉動長水準,並使水泡居中,此時角度刻度盤的讀數即為傾伏角,見圖11,測量要點如下:

將野外記錄薄一邊緊貼於被測線狀要素上;保持野外記錄薄直立,將羅盤一側緊貼於野外記錄薄側面上,長水準在下方,並保持羅盤底座直立;轉動長水準,使其水泡居中,讀取角度刻度盤上的刻度,即為傾伏角。

圖10 測量傾伏向示意圖

圖11 測量傾伏角示意圖

4.測量坡度角

觀測者手持羅盤,並使底盤處於直立狀態,開啟長照准合頁,使其與底盤平行,並使短照准合頁與其垂直,轉動反光鏡,使其與底盤大致呈45°夾角,在遠處選一高度與觀測和眼睛高度基本一致的目標,通過短照准合頁,再穿過橢圓孔觀測目標,同時轉動長水準使水泡居中(在反光鏡中觀察)。此時,長水準所指的角度刻度盤上的角度即為坡度較,見圖12。

測量要點:保持羅盤底座直立;通過長照准合頁上的小孔和羅盤反光鏡上的橢圓孔觀察遠方目標;轉動長水準使其水泡居中;讀取角度刻度盤上的刻度,即為坡腳。

圖12 測量斜面坡角示意圖

四、使用地質羅盤注意事項

1.使用和保管地質羅盤要注意以下幾點:避免其與鐵製品接觸,以免磁針失去磁性;不能受潮,以防磁針或頂針生鏽不能靈活轉動;用完後要鎖定磁針固定器,以防磁針自由轉動磨損頂針。

2.在測量方位時,無論長照准合頁指向何方,如果要測長照准合頁所指的方向,就讀磁北針所指刻度;如果要測反光鏡一側所指的方向,就要讀磁南針所指的刻度。

3.在測量方位、走向、傾向、傾角和傾伏向時,一定要保持羅盤水平(圓水準器水泡居中),這樣磁針才能自由擺動。

4.在測量坡度較、傾角和傾伏角時,務必要保持羅盤直立,長水準器水泡居中,這樣測量的角度才比較準確。

5.當面狀要素凸凹不平或線狀要素曲折不直時,要設法取其整體真正的方位,而不要受區域性所干擾,這時記錄本是常用的借助工具。

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