罗盘的使用

一、罗盘的使用

地质罗盘仪是进行野外地质工作必不可少的一种工具。借助它可以定出方向、观察点所在的位置，测出任何一个观察面的空间位置（如岩层层面、褶皱轴面、断层面、节理面等构造面的空间位置），以及测定火成岩的各种构造要素、矿体的产状等。因此必须学会使用地质罗盘仪。

（一）罗盘使用前的检查

使用罗盘所取得的各种数据是否准确，除了个人操作水平之外，主要取决于地质罗盘的质量。因此在正式开展工作之前，需要对地质罗盘进行检查。首先应检查罗盘的各种零部件是否齐全，然后再检查各零部件的功能是否正常。检查的内容主要包括以下几项。

①打开罗盘的上盖，松开制动器，检查磁针的灵敏度。磁针的灵敏度表现在当把罗盘放平时（即水准气泡居中），磁针经摆动后较快静止，并指向南北。当左右摆动罗盘方向时，磁针随罗盘同步移动，则表明磁针不灵敏。

②检查水准泡，正常水准泡应小于玻璃上的小圆圈，以便准确判断水准气泡是否居中。当水准气泡大于玻璃上的小圆圈时，准确度不高；无水准气泡时，说明该罗盘不能使用。

（二）罗盘使用前磁偏角的校正

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＝A_磁±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°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。

（三）罗盘的应用

1．辨别方向

用地质罗盘辨别方向，主要是利用磁针指北的道理，分以下两种情况予以说明。

①当目标在视线（水平线）上方时，观测者右手握紧罗盘，上盖在测量者一侧，手臂紧贴身体，以减少抖功；然后松开磁针制动器，左手调整长照准合页和反光镜，转动身体，使所测目标、长照准合页的像同时映入反光镜，并为镜线所平分，保持圆水准气泡居中。这时磁北针所指读数即为该目标位于观测者的方向；其反方向（磁南针读数）则为观测者位于目标的方向。

②当目标在视线（水平线）下方时，观测者右手握紧罗盘，反光镜在观测者对面，而手臂同样贴紧身体，防止抖动；然后松开磁针制动器，左手调整长照准合页并转动身体，使目标、长照准合页同时映入反光镜的椭圆孔中，并为镜线所平分，保持圆水准气泡居中。此时磁南针读数即为目标位于观测者的方向；其反方向（磁北针）则为观测者位于目标的方向。

2．确定相对位置

利用地质罗盘确定相对位置有两种情况。

①在野外现场，已知某一目标的相对位置，在地形图上确定观测者所在点的实际位置。这时只需观测者用罗盘测量已知目标，读出位于目标的方向，然后测量观测者至目标点的距离，即可在地形图上求出观测者的位置（图1－4）。

②在野外现场有两个已知目标，并在地形图上找到它们的相应位置。这时只要观测者用罗盘分别测出位于两个已知目标的方向，其交汇点便是观测者在地形图上的位置（图1－5）。

图1－4　根据一个已知目标确定相对位置

a．已知目标；x．测量者所在位置

图1－5　根据两个已知目标确定相对位置

a、b．已知目标；x．测量者所在位置

3．测量坡度角

坡角有两种：一种是向上测的仰角，记录时在度数前加“＋”号（如＋15°）；另一种是向下的俯角，记录时在度数前加“－”号（如－25°）。仰角和俯角的测量方法相同，先将罗盘横竖，用左手握紧，使反光镜面对自己，长测望标拉直，并将短照准合页与长测望标相垂直，被测目标（被测目标离地面的距离要与罗盘仪离地面的距离相一致）通过反光镜透视孔中心线，与长测望标尖小孔成一直线后，用右手调正测斜仪的长水准气泡居中，在测斜仪上读出度数，即为被测目标的坡度角。

4．测定线状和面状构造的产状要素

地质构造可分为线状和面状构造两种基本类型。例如褶皱的枢纽和轴迹、岩层面及节理面和断层面的走向，以及擦痕线、流线等均为线状构造。岩层层面、褶皱轴面、节理面、断层面、流面等均为面状构造。不管是线状还是面状构造，它们在空间的位置都可以用它们的几何要素加以表示。如表示线状构造的侧伏向和倾伏向、侧伏角和倾伏角，表示面状构造的走向、倾向、倾角等，测量这些要素归纳起来就是方向测定和角度测定问题。

（1）线状构造的量测

1）水平线状构造

水平线状构造包括岩层面走向，褶皱轴面、节理面、断层面、劈理面的走向，水平褶皱枢纽以及断层水平擦痕等。它们的共同特点是既位于某一构造面之中，又位于水平面之中。在利用罗盘测定这种水平线状构造时，只需准确认定所测构造面（如岩层层面），将罗盘的长边棱线与所测构造线贴紧并使水准气泡居中，读出磁针所指的读数，即为走向的一个方向（图1－6）。由于走向有两个方向，磁针的另一端读数为走向的另一个方向，两者相差180°。必须说明的是，两个走向读数所指的方向要和实际方向对应起来，初学者一定要从原理上弄清。当把罗盘上的南北与地理南北一致起来（磁偏角忽略不计或罗盘经过校正），这时磁北针指北、磁南针指南。如果把罗盘调换180°，这时磁南针对准罗盘刻度环上的北，磁北针对准罗盘刻度环上的南。这一现象说明，罗盘刻度环上北所指的地理方向和磁北针的读数一致。因此可得出结论：罗盘刻度环上“北”所指方向为磁北针的读数，罗盘刻度环上“南”所指方向为磁南针的读数。这一结论适用于用地质罗盘量测任意方向。

2）倾斜线状构造

倾斜线状构造包括岩层的倾斜线、倾伏褶皱枢纽线、断层倾斜擦痕线等。它们的特点是线状构造在空间是倾斜的，为一条由高到低的射线。这表示倾斜线状构造的一个要素是它的倾斜方向，即倾向或倾伏向。不论是岩层的倾向还是枢纽或擦痕的倾伏向，它们都是各倾斜线状构造在水平面上的投影线。因此它们只有一个方向，即由高到低的方向。用地质罗盘测量它们的倾向或倾伏向时，首先应认定该线状构造由高到低的方向，将罗盘的长边与其平行，然后沿包含该线的铅垂面抬起罗盘低的一端至水准气泡居中时，再看罗盘抬起端刻度环的基础方向是北还南：如果是北，读磁北针所指读数；如果是南，则读磁南针所指读数。不管是哪种情况的读数，它们的结果都是一样，即为所测线状构造的倾向或倾伏向。

（2）面状构造的量测

根据几何学可知，两条相交的直线可表示一个平面。因此任何面状构造都可用它们的走向线和倾斜线加以表示（测量方法前已述及），但它们的空间位置并未完全固定。如果其平面和水平面的夹角已定，则其平面的空间位置被确定，因此还必须测定它们的倾角。不论是倾角或是倾伏角，其测量方法相同：首先将地质罗盘长边竖直放在倾斜线上，转动倾斜仪，使倾斜仪上长水准气泡居中时所指示的角度值即为倾角或倾伏角（图1－6）。

图1－6　岩层产状及其测量方法

对于面状构造的倾角，如岩层倾角、节理面倾角、轴面倾角等，一般均要求测定它的真倾角（真倾角最大），所以在量测时，最好沿构造面上的一点适当旋转罗盘，取其角度最大的，或在测面上用砂土、小碎石或滴水的方法，沿砂、水下流方向测得的倾角往往是真倾角。

（四）罗盘使用时的注意事项

在开展地质调查过程中，地质罗盘是一件必须携带的工具，它随时随地都要使用。所以在使用地质罗盘时，要经常注意以下6个问题：

①罗盘不使用时一定要装在特制的皮盒内，最好系在腰带上，养成用完放回的习惯，避免遗忘或损坏。

②磁针制动器的旋紧或松开一定要轻，以防顶针尖受损而降低磁针灵敏度。罗盘用完应及时旋紧制动器，避免顶针受振动而磨损。

③严防罗盘被摔、碰、振，避免磁针失去磁性，或磁针和顶针振断，玻璃盖及反光镜破碎等。

④严防罗盘被水浸雨淋，避免磁针和顶针氧化生锈不能灵活转动。如果罗盘受到水浸雨淋，需及时拆开拭干后放在阴凉通风处，待完全干燥后再行装上。

⑤切记罗盘不能在强烈日光下暴晒或放在火旁烘烤，否则易使内部金属元件骤然膨胀发生误差，或使水准泡中的乙醚挥发。

⑥量测时应注意的问题：

——应避免测点附近有铁制器件，如地质锤、铁镐、铁铲等，矿井下应避开金属支架、铁轨、电缆等，以免影响磁针指向而发生误差。

——不论是测定方向或是测定角度，应在水准气泡居中、磁针稳定后再读数，且读数应及时记录或填绘在图上。由于倾向和走向相差90°，为节省时间，也可只测或只记倾向和倾角，其记录格式为：105°∠25°。

——要准确识别所测的是线状构造或是面状构造，当构造面有覆盖物时，应进行清理后再进行量测；当构造面不平整时，可以用纸板、记录本等平整物放在所测面上，然后在平整物上量测。一般倾斜岩层应选择向上的层面，如有和上层面平行且暴露良好的向下层面也可以测量，但需注意罗盘的读数。

——对于节理面、劈理面、流面等，由于比较闭合又没有充分暴露出来，沿裂面插入硬纸片，然后在硬纸片的外延部分量测。

——为准确测量各种要素，可以反复多测几次或多人进行量测，取其多数者或取其平均数作为实测结果。

——野外测量岩层产状时需要在岩层露头测量，不能在转石（滚石）上测量，因此要区分露头和滚石。区别露头和滚石，主要是多观察和追索并要善于判断。