地质教学实习中的野外资料整理主要包括哪些?
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发布时间：2024-10-21 04:42
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时间：2024-11-14 12:09
野外原始资料的整理主要以实测地质剖面记录表、剖面草图进行对照检查，如发现问题应分析原因及时改正。在全面对照无误后进行数据换算和厚度计算及剖面图的绘制工作。
( 一) 数据换算
在实测地质剖面记录表中，除了在野外实测中直接取得部分数据外，还有一部分数据是在室内经过换算或计算而来。如导线平距、分层平距、岩层产状平距、高程差和累计高程差、视倾角、分层厚度和累计厚度等。其数据的换算公式和方法如下:
1. 导线平距
指每条导线在水平面上的投影长度。导线平距 ( Di) :
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式中:Li为导线斜距;βi为坡度角。
导线平距是用投影法绘制导线平面图不可缺少的数据。如果剖面为一条直线，采用直线法作图，可以不换算此项数据。
2.分层平距
分层斜距在水平面上投影的长度称分层平距。导线平距等于该导线各分层平距之和。如果剖面为一条直线，且采用直线法作图，则和导线平距一样可以不换算此项数据。分层平距(di)的换算公式为:
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式中:Li为分层斜距;βi为坡度角。
3.岩层产状平距
岩层产状斜距在水平面上的投影长度，称岩层产状平距。岩层产状平距(Dk)的换算公式为
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式中:Lk为岩层产状斜距;βi为坡度角。
4.高程差和累计高程差
分别简称高差(hi)和累计高差(H)。高差系指某一导线起点与终点的标高差，其公式为:
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式中:Li为导线斜距;βi为坡度角。
当导线起点的绝对高程在没有测定之前，可以先假设起点为0，待高程测定后再在各导线点上加起点高程得出各点的绝对高程。
累计高差(H)是指某一导线终点标高与剖面起点间的标高差，其公式为:
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式中:Li为导线斜距;βi为坡度角。
5.岩层视倾角
野外实测的岩层倾角一般应是真倾角，但当作图的剖面线方向与岩层走向的夹角等于或者小于80°时，应采用视倾角作图。在实际工作中，通常用查表法进行换算(附录一岩层倾角换算表)，也可通过公式计算、赤平投影求解等多种方法。
(二)厚度计算
岩层厚度包括岩层的分层厚度(mj)和累计厚度(M)，计算方法有多种，现介绍于下:
1.公式法
用公式法计算岩层厚度必须已知四个参数，即:岩层倾角、地面坡度角、分层斜距及地层走向与剖面线间锐夹角。通过野外测量和上述数据换算，已经直接获得了前三项，第四项实际上是导线方位角与地层走向之间的锐夹角。分层厚度(mj)可根据下列公式计算求出:
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式中:Lj为分层斜距;αj为岩层倾角;βi为坡度角;ωi为导线方位角与地层走向间的锐夹角。
式(5-6)正负号的取用原则是:当岩层倾向与地面坡向相反时用“+”号;当岩层倾向与地面坡向相同时用“－”号，计算结果为负值时则取绝对值。
上述公式法的计算过程，完全可以通过计算机来实现，利用计算机计算岩层厚度，具有省时、准确的特点。岩层真厚度的详细图解计算可参考附录一。
2.表格法
为保证岩层厚度计算的准确、迅速，便于检查计算过程，通常采用剖面数据计算表。这种表格的原理和公式法完全一致，只是将不同项目分列于表中，将厚度公式法计算步骤表格化、系列化，使其一目了然。
3.赤平投影法
利用赤平投影法可简便地计算岩层厚度。
(三)实测地质剖面图的编制
由于在实测过程中的具体情况不同、具体要求不同以及人们的习惯不同，实测地质剖面图有着不同的编制方法。归纳起来，可分为直线法、展开法和投影法三种。
1.直线法
由于剖面导线始终保持一个方向，实际上整个剖面导线是由各分导线组成的一条直线，故称直线法。
直线法适用于构造简单、岩石裸露，以及地形平坦、通行条件好的地区。直线法的特点是:导线始终保持一个方向，并且大致垂直于地层或构造线的走向，沿剖面线只有地形的起伏而无其他因素干扰。因此用直线法作图具有方法简单、误差小，能真实反映地表地质情况的优点。但由于它仅能适用于导线始终保持一个方向的剖面，满足这种条件的往往是一些短剖面，对于多数实测剖面方向有一定变化的长剖面来说，直线法作图已解决不了实际问题。
剖面图的绘制一般是在方格计算纸上绘制。首先应该根据剖面的长度和高度，按制图比例尺缩小后，留足图名、比例尺、图例、责任表等所占面积，选裁足够大小的绘图用纸，然后根据实测地质剖面记录表的数据和内容作图，其步骤如下(图5-2):
图5-2 直线法绘制剖面图
(1)绘制地形线
◎根据所测剖面的总水平距、最高导线点与最低导线点间的高程差、剖面图的纵、横比例尺(一般纵、横比例尺应一致)，首先画出剖面图的基准线(水平线)，在基准线的两端垂直向上做垂直比例尺，基准线的位置要比最低导线点的高程略低，以能够表示岩性、构造及产状、标本等各种注记为准。垂直比例尺的高度要比最高导线点的高程相等或略高，终止高程应是垂直比例尺的整刻度。
◎依据各导线点的水平距和累计高程，分别做出各地形点，然后顺序连接各点，同时参考剖面草图勾绘的地形细节，画成一条圆滑的地形线，并在地形线上注明各导线点的位置。
此外，绘制地形线也可根据导线斜距和相应的地形坡脚资料，直接在图上投点，然后连接各点画出地形线。这种作图方法比较简单，无需换算导线平距和高程，当地形线画好以后，根据剖面起点的高程合理确定剖面基准线和垂直比例尺的起、终点。但这种方法的缺点是容易产生累计误差，如剖面的实际长度和高程与作图长度和高程不符的现象;再者不易做到计划用纸，图面结构布局也不合理。
(2)填绘地质内容
按分层平距垂直投影到地形线上，找出岩层分界点的位置，根据岩层在剖面线方向上的视倾角绘出分层界线。如果剖面线方向与岩层走向所夹锐角大于80°，可直接用岩层真倾角绘出岩层分界线，不需进行视倾角的换算。各分层依据岩性描述的内容，选择相应的岩性符号将其绘出填满，注明分层编号、产状、地层代号、标本采集地点及其编号。为了醒目，通常岩层分界线比岩性符号线稍长，地质时代界线要比岩层分层界线稍长。
对于实测构造剖面或实测地层剖面中有地质构造时，应注意首先将断层在地形线上的的位置找出，按断层走向与剖面方向的夹角换算断层面的视倾角滑出断层面界线，然后再绘岩层分界线。当遇到不整合时，则应首先将不整合面画出，具体绘制时应先画上覆地层，然后再画下下伏地层。对于平行不整合，要用规定的线条加以表示。在断层线两侧，应表示它们在该剖面上的相对位移方向、断距及其断层产状。对于被剥蚀的褶皱，可选择适当层间界面用虚线将其相连，以反映构造形态的完整性。一条复杂的构造剖面，一定要注意成层岩层无论受何种构造影响，都能追踪找到它们的脉络。各种构造的特征、组合、形成先后等，都能从理论上和作图时得出统一的解释。
(3)整饰
填绘好地质内容之后，应进行一次详细的自查，核实无误后便可对图面进行整饰。整饰工作主要包括:清除制图过程中的辅助点、线，修正线条的宽度和色调轻重，断层线改用红色，标注剖面方向、产状、分层号和标本位置及编号，书写图名、比例尺、绘制图例、责任表及图框等。
图名要求使用美观、大方的字体书写在图的上方居中位置，或图幅内上方的适当位置。比例尺可用数字比例尺或线条比例尺表示，一般放在图名下方正中位置。其中，垂直比例尺一定采用线条比例尺;当水平比例尺与垂直比例尺不一致时，图名下方的比例尺应分别表示。剖面方向要用方位角标于剖面两端垂直比例尺或竖直线的顶端，也可在剖面的一端用箭头表示。图例一般放在图的左下方，用大小统一的长方形小方框画出，按一定顺序排列并用文字标注。责任表放在图的右下方位置。有时因剖面的长度、地形变化等各种因素，为使图面布局合理，上述各项的位置可以适量灵活掌握，但必须符合剖面图的图式要求。
2.展开法
在实测剖面过程中，由于各种因素影响，剖面导线不可能始终保持一个方向而多呈反复转折。因此作图时采用将导线拉直，犹如一个呈折线摆放的屏风，使之展开为一平面，这种作图方法称展开法(图5-3)。
图5-3 用展开法作实测地质剖面示意图
展开法作图的优点是制图方便，不影响分层厚度的计算，就其每条导线内部来说，其地层、构造情况完全与真实情况相一致。但从展开以后的整体来看，地质体的形象有时却受到了一定程度的歪曲，如加大了地质体的实际长度，同一产状不同导线段视倾角不同，甚至会出现人为的褶皱、断层或不整合现象等。
展开法作图简单，不论剖面导线如何变化，一律拉成一条直线，每条剖面导线都按直线法作图，最后对接在一起构成一条完整剖面，并在对接处注明剖面方位，其他图素和整饰内容同直线法。
3.投影法
投影法是剖面导线方向不断转折的另一种制图方法。它是将实测的导线点、岩性分界点、地层界限点、岩层产状、断层、岩体界线点等垂直投影到水平面上，然后再投影到重新确定的剖面总方向线上，最后绘制剖面图的一种方法(图5-4)。由于投影法作图比较复杂，图面的构成与直线法和展开法不同，除了图名、比例尺、图例和责任表等外，它通常由平面图和剖面图两大部分组成(图5-5)。
图5-4投影法作剖面的立体示意图
图5-5 实测剖面图的格式(按投影法)
(1)导线平面图的绘制
按照各剖面导线的方位角和换算后的导线平距，由起点开始，按所定比例尺逐段连续地画出平面图;然后把岩性、地层分界点、岩层产状、断层、岩体、不整合等实测位置标在平面图的相应位置上，并用各种符号、数字加以注记。
在导线平面图绘制过程中，应注意以下几个问题:
剖面总方向线的选择 一条地质剖面是沿一定方向的铅垂剖面，该铅垂剖面的方向称剖面的方向。由于实地测量的各导线方向因地形、产状等各种因素影响而有所变化，为方便作图，往往首先选择剖面总方向线 ( 即导线的总方向线) ，它是实际作图的剖面线。剖面总方向线的选线原则有: 一是剖面总方向应尽量垂直大多数岩层走向; 二是剖面总方向线应尽量靠近多数导线段; 三是剖面总方向线至少应通过起、终点中的一个点。根据上述原则，一般选择导线的起、终点的连线作为剖面的总方向线，即作图的实际剖面线。当导线起、终点连线偏离垂直大多数地层走向或不能靠近多数导线段时，才选择通过导线起、终点中的一点，通常选择通过起点的方法。
导线平面图指北方向的确定 为使图面结构合理和作图方便，一定要使剖面总方向线与剖面水平基线平行，因此指北方向在多数情况下不是上北下南，而是任意的。通常借助野外草图和主要岩层倾向数据反推指北方向，然后根据初步确定的指北方向先绘制一张导线平面草图，在草图上确定剖面总方向线，并放平以确定图中的正北方向。
投影方法的选择 在剖面总方向线确定之后，作图的剖面线位置即已确定，但该剖面线上的实测数据不多，主要依靠各导线上的实测资料来作，也就是说借助导线上的实测资料来反映剖面线通过地段的地层、构造。由于剖面总方向线与各导线偏离不大，所以基本上能反映该剖面线通过地段的实际地质情况。但如何借用导线上的实际资料来反映剖面通过地段的地质情况，这就涉及作图方法问题，常用的作图方法有垂直投影法和走向投影法两种: ①垂直投影法系指将各导线点、岩性分界、地层分界、产状、断层、岩体位置一一垂直投影到选定的剖面总方向上 ( 图 5-2) 。垂直投影法是一种常用的方法，它的特点是绘图简单，可直接投影作图。当地层厚度、产状在横向上有变化时，仍按原剖面导线的比例分配，不重新产生因投影而造成的厚度误差，导线平面图上剖面总方向线与所作剖面长度一致，图面协调美观。不足之处是当剖面在实测中有过导线平移时，经垂直投影后可出现地层重叠或空缺，因而不得不采取一些补救措施，但却不同程度地歪曲了真实情况。②走向投影法系指将剖面导线上的各点，如岩性分界点、地层分界点、产状点、断层点、岩体位置点等，沿地层走向或构造线走向投影到选定的剖面总方向线上。走向投影法一般适用于沿实测剖面方向各岩层产状基本一致，特别是在处理剖面导线平移问题有独到之处，它克服了垂直投影法中因制图方法而出现的人为重叠或空缺问题。但当剖面线不是首尾相连，则平面图的长度与剖面图的长度在铅垂方向上会出现不等长现象，从而影响整体图面的协调，且当产状变化较大或偏离导线较远时，失真较大。
一般情况下，通常采用垂直投影法作图，只有剖面导线出现平移时才选用走向投影。也有人将上述两种方法结合起来作图。这只有在很熟悉工作区地质情况并熟练掌握作图方法的情况下才能使用; 否则，将造成更大的人为误差而延误工作。
( 2) 剖面图的绘制
剖面图是投影法作图的第二组成部分。一般放在平面图的下方，剖面图的长度应和平面图的长度相等，剖面总方向线平行剖面图的水平基线。由于导线平面图做好之后，剖面总方向线已经确定，剖面导线各点及其地质点已投影到剖面总方向线上，这时已具备了直线法作图的条件，因此它的作图方法和直线法作剖面图的方法完全一样。如果全部采用垂直投影，亦可直接从剖面导线上各点直接投影到剖面的各相应高度上，按绘地形线、填绘地质内容、整饰的步骤进行，这里不再重述。
投影法作图尽管在解决实测地质剖面方向反复转折的情况下是一种比较实用的作图方法，这是因为剖面连续完整、地质内容歪曲较少，避免了展开法的缺点。但该法计算较麻烦，原始实测数据经过二次投影有些改变，特别是岩层厚度、产状、构造复杂多变的地区，将会产生一定的歪曲，所以在实测过程中要求尽量不改变方向。通常在具有一定长度的实测地质剖面的剖面方向始终不变的情况很难实现，就在这种情况下投影法作图仍不失是一个较好的作图方法。因此投影法作图使用比较广泛。要想自如地应用这种方法，减少因作图而造成的误差，初学者必须把两次投影的概念搞清，树立清晰的空间概念，才能处理各种复杂多变的情况，并避免机械地作图。
( 四) 实测地层柱状图的编制
地层柱状图可以分为实测地层柱状图和综合地层柱状图两种，下面将主要介绍实测地层柱状图的编制方法。
实测地层柱状图是根据野外实测地层剖面所获得的资料，经整理按新、老地层的叠置关系恢复成水平状态，编制而成的一种表格式的柱状图件 ( 图 5-6) 。地层柱状图实际上也是一种剖面图，或称柱状剖面图。实测地层柱状图仅反映该实测地层剖面上的岩性，以及地层的层序、时代、厚度、接触关系及其他地质现象。每条实测地层剖面都应编制该剖面的实测地层柱状图，以便掌握和对比填图区内地层在横向上的变化规律。实测地层柱状图的编制方法和步骤如下:
图 5-6 实测地层柱状图格式
1.厚度的计算和整理
厚度计算一般在实测地质剖面原始资料整理时同步进行。其计算方法请参阅本书附录一。但在厚度资料整理和计算过程中应注意以下几个问题:
◎对于遇有断层的实测地层剖面，由断层引起的地层重复应予去掉。如图5-7中，h1与h2同属3地层(断层F引起的地层重复)，由于h1>h2，应取h1厚度作为该地层的厚度，不能把h1和h2的厚度之和作为3的厚度。当由断层引起的地层缺失，则是以所见的地层厚度作为该层的厚度，并在地层柱状图中表示和说明断层的存在。
◎实测地层剖面中有褶皱构造发育时，应计入褶皱一翼的厚度。如图5-7中3砂岩出露于褶皱的两翼，东翼砂岩厚度完整，应取东翼的砂岩厚度作为该砂岩的厚度。
◎根据实测地层剖面的资料，由老到新自下而上分别整理出各岩性、层组及不同时代地层的厚度，然后相加累计成总厚度。厚度以米(m)为单位，小数点后取二位。
◎第四系是不整合在下伏各时代地层之上的一套地层，不能根据实测地层剖面中所见第四系的位置，按整合岩层计算厚度并放在成层岩层之中，造成在地层柱状图中第四系被夹在老地层之中的不正确画法。
◎岩浆岩侵入体不计算厚度，也不能在某一层位地层柱状图中画出。但呈岩床产出的岩浆岩，可以在地层柱状图中的相应层位予以反映，但其厚度一般应与被侵入岩层的厚度相吻合。
图5-7 有褶皱和断层的实测地质剖面岩层厚度的取舍示意图
2.确定比例尺及设计地层柱状图的格式
实测地层柱状图的比例尺应等于或大于实测地层剖面的比例尺。在这种原则下，所选用的比例尺对主要岩性特征，特别是标志层的特征在地层柱状图中能够得到清楚反映。根据地层总厚度及制图比例尺，计算出柱状图的总长度，并合理确定柱状和各栏的宽度，使整个图面成一竖长的矩形。一般总长以不超过1m为宜，岩性柱状宽度保持在2cm左右，其余各栏视需要而定。但地层单位、代号、厚度、累计厚度、层序、岩性柱状、岩性描述等基本栏一定要有。对于地层单位划分到什么程度，可根据填图规程和实际需要而定。
3.编制实测地层柱状图
◎根据岩性柱状总长度和各栏目的总宽度，首先绘出图框，上、下要留出图名、比例尺和责任表的位置，然后按已定格式绘制各栏目。
◎填绘岩性柱状。岩性柱状自下而上由老到新，为确保精度，使作图误差得到合理分配，根据各级地层单位的总厚，逐级画出各自的地层单位界线，然后根据岩性厚度再细分，以便保证总长度不变，防止按顺序累计绘制，出现总长度超长或不足的现象。待检查无误后，即可填绘岩性符号。当有不整合接触关系时，则应画出相应的接触关系符号;对于煤层和有特殊意义的岩、矿层，由于比例尺*而表示不出时，可适当夸大加厚，予以表示。
◎根据岩性柱状的岩性地层分层向两侧延伸横线。由于各岩层厚度不一，有时相差较大，直线延伸将会造成岩性描述、地层单位名称等文字容纳不下或字数过稀，致使文字书写过于拥挤和过于稀疏并存，在整体上显得不够美观，这时应充分利用岩性柱状两侧的空白窄缝(引线空格)，引斜线进行适当调整，并使其他栏目的上、下分界线均保持水平，求得图面结构布局合理。
◎填写各栏中的数字和文字。文字书写要工整，各种数字、代号要规范，层序、累计厚度由下而上顺序编号和累计。
◎岩浆岩在地层柱状图中的表示。对于火山岩，一般将其厚度纳入地层厚度，并根据岩性采用规定的岩性花纹符号绘入岩性柱状中。
◎检查整饰。实测地层柱状图作图完毕，应进行全面的复核检查，在认定没有问题之后书写图名、比例尺和责任表。由于地层柱状图中有岩性描述一栏。故无需再附图例。
