一、地质罗盘仪的使用方法

地质罗盘仪（简称罗盘）是进行野外地质工作必不可少的工具，被称为地质工作“三件宝”之一。借助它可以测量地形坡度、地层产状，并据以评价区域地质情况。因此，学生必须学会且熟练掌握罗盘仪的使用方法。

1. 地质罗盘仪的结构及各部件的功能

罗盘仪式样很多，但结构基本是一致的。我们常用的是圆盘式罗盘，由磁针、刻度盘、瞄准器、水准器等部分组成，如图9.1所示。

图9.1 罗盘的结构

1—上盖；2—联结合页；3—外壳；4—底盘；5—手把；6—顶针；7—玛瑙轴承；8—压圈；9—小瞄准器； 10—反光镜；11—磁偏校正螺丝；12—圆刻度盘；13—方向盘；14—制动螺丝；15—拨杆； 16—圆水准器；17—测斜器；18—长水准器；19—磁针；20—长瞄准器； 21—短瞄准器；22—半圆刻度盘；23—椭圆孔；24—中线

各部件的主要功能如下：

磁针（19） 为一两端尖的磁性钢针，安装在底盘中心的顶针上，可自由转动，用来指示南北方向。若不用时应旋紧制动螺丝（14），不让磁针转动，以免磨损顶针，降低灵敏度。由于我国位于北半球，磁针两端所受地磁场吸引力不等，磁针的北端大于南端，而且磁引力是倾斜的（不是地球表面的切线方向），故使磁针发生倾斜。在测量时，为使磁针处于平衡状态下自由转动，所以，常在磁针的南端绕上若干铜丝，用来调节磁针的重心位置，以求磁针的平衡，同时，也可借此标记来区分磁针的南北端。

圆刻度盘（12） 又称水平度盘，用来读方位角。一般的刻记方式是从 0° 开始按逆时针方向每隔 10°一记，连续刻到 360°，南（S）和北（N）分别为 180° 和0°，东（E）和西（W）分别为90° 和270°，这种刻记方法也称方位角法。注意：刻度盘是按逆时针方向刻记，而实际方位的读数是按顺时针方向排列的，所以，刻度盘上东西与实际方位相反，这是为了在测量方位时能直接读出读数。因为测量时，磁针保持不动（始终指向南北），转动的是罗盘外壳（即刻度盘），当刻度盘向东转时，磁针相对向西偏转，故刻度盘上按逆时针方向刻记所读的数与实际的度数相同。

半圆刻度盘（22） 也称竖直刻度盘，刻在罗盘的方向盘（13）上，用来读倾斜角和坡度角。一般以水平为0°，垂直地面为90°，它们之间每隔10° 标记相应数字。

长瞄准器（20）和小瞄准器（9） 在测量方位角时，用来瞄准所测物体，使三点在一条直线上。

反光镜（10） 椭圆孔（23）和中线（24） 反光镜起映像的作用，椭圆孔和中线用来透过视线瞄准被测物体。

圆水准器（16）和长水准器（18）：前者用来保持罗盘水平；后者用于指示测斜器保持铅直位置。

制动螺丝（14） 起固定磁针的作用，以保护顶针，减少磨损。

磁偏角校正螺丝（11） 用来转动圆刻度盘，校正磁偏角。

2. 罗盘的作用

由于地球的磁南北极（磁子午线）与地理的南北极（真子午线）不重合，有一定的偏差，它们之间的夹角称为磁偏角（见图 9.2）。我国大部分地区磁偏角都是西偏，只有极少的地区（新疆）是东偏。

罗盘测出的方位角为磁方位角，而地形图采用的是地理坐标，两者不一致。所以，在一个地区工作前，根据地形图提供的磁偏角，对罗盘进行校正，使得磁北极（磁子午线）与地理北极（真子午线）重合。

磁偏角的校正方法如下（见图 9.2）：若磁偏角西偏时，用小刀或起子按顺时针方向转动磁偏角校正螺丝，使圆刻度盘向逆时针方向转动磁偏角的度数；若地形图上有子午线收敛角（坐标纵线与真子午线的夹角），在校正罗盘时再加上这个角。注意：若采用前一种方法（无子午线收敛角）校正罗盘，定向时以图框的纵线为南北向；若以后一种方法校正罗盘，定向时以地形图的纵坐标线为南北方向。

图9.2 罗盘磁偏角的校正方法

根据公路与桥梁专业的实际情况，在野外工作中罗盘常起到以下两个方面的作用：

（1）测量岩层产状要素。

岩层产状要素包括岩层的走向、倾向和倾角。岩层走向是岩层层面与水平面交线的延伸方向；岩层倾向是岩层面上的倾斜线在水平面的投影所指方向；倾角是岩层层面与水平面所夹的锐角（见图9.3）。

测量岩层走向时，将罗盘的长边（与罗盘上标有 N-S 相平行的边）的一条棱与层面紧贴（见图 9.3），然后缓慢转动罗盘。（在转动过程中，罗盘紧靠层面的那条棱的任何一点都不能离开层面），使圆水准器的气泡居中，磁针停止摆动，这时，读出磁针所指的读数即为岩层的走向。读磁北针和磁南针都可以，因此，岩层走向是朝两个方向延伸的，且相差180°。

测量岩层的倾向时，将罗盘南端（标有 S）的一条棱紧靠岩层面（见图9.3），这时，长瞄准器指向与岩层的倾向一致，并转动罗盘，转动方法及原则同上。当罗盘水平、磁针不动时，即可读数。如图 9.3 所示放置罗盘，读磁北针所指的读数。请同学思考：若要测量岩层下层面的产状时，罗盘应怎样放置，怎样读数？

图9.3 测量岩层产状要素

当测量完倾向后，不要让罗盘离开岩层面，马上将罗盘转动 90°（罗盘直立）如图放置（见图 9.3），使罗盘的长边紧靠岩层面，并与倾斜线重合，然后转动罗盘底面的手把，使测斜器上的水准器（长水准器）气泡居中，这时测斜器上的游标所指半圆刻度盘的读数即为倾角。

在测量岩层产状时，一般只需测量岩层的倾向和倾角，而走向可通过倾向的数字加或减90° 得到。注意：测量倾向和倾角时，必须先测倾向，后测倾角。

若被测量的岩层表面凹凸不平，可把记录本平放在岩层面上当作岩面，以便提高测量的准确性和代表性。如果岩层出露很不完整时，要找岩层的断面，找到属于同一层面的三个点（一般在两个相交的断面易找到），再用记录本把这三个点连成一平面（相当于岩层面），这时测量记录本的平面即可。

（2）测量地形坡度。

地形坡度是指斜坡的斜面（线）与水平面的夹角，其测量方法如图 9.4 所示。在坡顶、坡底或斜坡上各站一人或各立一与人等高的标杆，站在坡底的人把罗盘直立，长瞄准器指向测量者，并转动反光镜，以观察到长水准器为准。视线从短瞄准器的小孔或尖通过，经反光镜的椭圆孔直达标杆的顶端或人的头顶。调整罗盘底面的手把，使长瞄准器的气泡居中（在反光镜中看时），这是测斜器上的游标所示半圆刻度的读数即为坡度角。同样，可以用相同的方法从坡顶向坡角测量坡度角。

图9.4 地形坡度的测量方法(www.daowen.com)

二、野外记录簿记录格式及要求

学生在野外工作过程中，应将观察到的地形坡度的测量方法、各种地质与土质现象准确、清楚、系统地记录在专用的野外记录簿上。野外记录是最宝贵的原始资料，是野外地质与土质工作的成果，也是地质与土质工作一切结论的基础。野外记录的质量直接关系到地质与土质工作的质量，反映了学生的工作作风和科学态度。所以，要求记录认真、态度严谨、格式通用、术语准确、字迹清楚。野外记录内容包括文字和图件两部分。

1. 文字记录

文字记录在记录簿的右页，是学生把在野外所观察到的地质与土质内容按一定规格用铅笔记录在记录簿上，记录除自己看外，还要供他人查阅，是一个地区最原始的资料，这完全不同于上课笔记或读书笔记。为便于大家都能看懂记录，除文字清晰外，还要按一定格式记录。记录规格，并对文字记录特作如图9.5的要求。

图9.5 野外记录格式示意图

（1）文字记录在野外完成，一般不能在室内想象或追忆记录。记录内容必须是自己观察到的地质现象，绝对不允许抄别人的内容。

（2）记录要清楚，格式正确。

（3）只能用铅笔，不能用其他笔记录。

（4）记错的地方可用铅笔划掉或改正，不要用橡皮擦掉重新写，绝对不能撕掉废页。上交记录簿时，页码齐全，不能缺失。

（5）记录簿是专供记录野外地质与土质现象之用，除记录与地质、土质有关的内容外，不得记录任何其他内容。

（6）记录簿用毕（工作结束），上交所在单位或主管部门保管，不能遗失。如果遗失必须马上报告老师或主管单位。

记录产状要素，要另起一行，并用一定的符号表示，如岩层产状表示为 200°∠25°，前一数字表示倾向值，后一数字表示倾角。若为断层与节理产状，表示为150°∠30°

2. 图件记录

图绘在记录簿的左页，是为了配合文字记录而进行的，在野外，记录者为了更清晰更形象把所观察到的地质现象表示出来，而用文字较难说清楚，这时可用图来表示内容。图常能起到简洁、直观、明了、形象地说明地质内容的作用，使阅读者能较快正确地理解记录者所表示的内容，建立空间概念，这些特点均优于文字记录。图的类型有多种，可根据需要绘制不同的图件。公路与桥梁专业的学生野外的地质实习常用的有地质素描剖面图、地质信手剖面图。无论何种图件，均必须具备以下内容：图名、比例尺、方位、图例及所表示的地质内容 5 部分，它们的相对位置关系如图 9.6 所示，图例放在比例尺与图名之间也可。作图要求图面内容正确、结构合理、线条均匀、清晰、整洁、美观等。

图9.6 地质图件各项内容相对位置图

素描图 是把某点观察到的典型且重要的地质内容形象真实地描绘出来的图件。地质素描图类似于照相，但又不同于照相，照相是绝对直观的反映，不分主次，而地质素描图则可以突出重点，去掉一些次要的部分或干扰因素，观察者可以根据需要取舍，使图面简洁、明了、形象，如图9.7所示。

图9.7 辽宁赛马集平定山剖面素描图

作图的步骤是：①选取地质内容；②确定素描图的方位；③根据要求确定比例尺；④按实际的相对位置勾画地质内容；⑤标出图名、图例等。

地质信手剖面图 是把在某一条路线上观察到的地层、构造及地层接触关系等地质现象实事求是地反映在地形图上，如实习路线中的剖面图。剖面图上的地质内容的相对位置是目估或步测的，而不是实测的，故称地质信手剖面图。但图中所反映的地质现象必须是正确、真实的，不可虚构，可以简化复杂的地质现象，把主体内容表示出来，而将次要内容删去，使图面更清晰，做法是：

① 确定剖面线（基线）的方位。一般均要求与地层走向线或地质构造线垂直。

② 确定比例尺。根据实际剖面的长度选择适当的比例尺，以便绘出的剖面图不至于过长或过短，同时又能满足表示各地质内容的需要，使图面美观。

③ 按选取的剖面方位和比例尺勾绘地形轮廓（地形线）。可根据地形图上的等高线和剖面线的交点，按高程及水平距离投影到方格纸（野外记录簿的左页）上，然后把相邻点按实际地形情况连接起来，即成地形线（地形剖面）。

④ 将各项地质内容按要求所划分的单元及产状用量角器量出，投在地形剖面（地面线）相应的点的下方（即地质界线与地形线的交点）。画地质界线的产状时必须用量角器量。

⑤ 用各种通用的花纹和代号表示各项地质内容。

⑥ 标出图名、图例、比例尺、剖面方位及剖面上地物名称。

3. 室内整理

白天在野外记录的内容（文字、图件等）回到室内要进行整理。原则上文字不能改动，只是由于下雨等种种原因，未来得及记录的内容，回到室内可以根据当天采回的标本或回忆加以补充，或者一些记错的内容加以改正，但必须标上“补充”和“批注”等字，以免与野外记录相混淆。

记录簿上的图件要清绘。如上墨时上墨方法是：用绘图铅笔沾绘图墨水或碳素墨水，按野外用铅笔画好的线条逐一上墨，补充未完成的内容（如图例、图名）。

三、岩石标本的野外采集和室内整理

在野外，除认真观察地质现象作记录外，还需采集标本，这也是野外地质工作的一项重要内容。在野外由于时间和条件所限，有些地质现象来不及仔细观察、记录或需要在室内进一步观察；或者某些重要、典型的地质现象需采标本保存，用实物供他人检查、参观；或者在地层剖面上为了达到某一目的和要求需逐层采集标本。标本种类很多，如岩石标本、构造标本、矿物标本、化石标本等，无论是采集何种标本，其共同要求是：①具有代表性；②标本新鲜、未风化；③标上编号。

公路与桥梁专业学生野外主要是采集岩石标本。一般在不同的岩性层中都需要采集，以便在室内观察、分析、定名等。岩石标本的规格要求是：长9 cm、宽6 cm、厚3 cm。在地质中，常按地层分层进行采集，并从下到上（从早到晚）逐层采集和编号。编号可按不同性质的标本，不同观察点或某个剖面进行，在标本上用记号笔写上编号或先在标本上贴上橡皮胶再用圆珠笔标上编号，同时在记录簿上记下标本采集的情况。编号不能重复。标本采回后，在室内需整理，在标本右上角涂上油漆，写上编号，进行标本登记，登记内容包括：岩石名称、用途、采集位置、时代（地层时代）、采集时间、采集者。然后把标本包好、装箱。