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第7章 野外地质实习的基本技能与方法(2)

1)地质素描表现手法举例

(1)地貌景观素描图

这类素描图的表现手法完全是以绘画理论为基础的(主要是透视学原理),用于反映大范围的地质构造、地质作用景观,其绘制的难度较大。

(2)剖面及构造素描图

这类素描的主要对象是范围不大的地质构造剖面或地质剖面,是常用的一种素描图。

(3)露头素描图

这是指在一个观测点上所见的某一重要地质现象的点的素描,一般表现的范围不超过数十平方米,往往只表现小范围内(几个平方米)的现象。这是野外工作最重要并且应用最多的一类素描图,绘制比较容易,应多绘、多练、多收集。

当露头出露好,而且立体关系清楚时,就用立体图形表现;当露头的地质现象单一只出露一个面时,则用平面图形表现。

(4)手标本素描图

主要指对可以被搬运的,可以采集下来带回室内进一步研究的标本所进行的素描。

2)地质素描的一般步骤

这与一般绘图写生大致相同,但有其特点,可归纳为如下5个步骤。

(1)观察与构思

仔细观察、分析地质素描对象的关系及其所反映的主要地质特征,抓住问题的实质,确定好所要表现的主要内容。进一步的观察要仔细、正确、透过现象看本质,要画好素描图必须建立在对地质现象正确认识的基础上。

(2)取景

就是确定素描的具体范围,包括素描主题的确定、素描位置的选择、内容的取舍及整个画面的安排。其中,以素描者视角位置的选择最为重要。

(3)构图

用轻线条在素描纸上划分出素描对象的各部分比例,并勾绘出大体的轮廓线,做到各部分大小比例适度,合乎近大远小等透视原理及其法则。

(4)画线

对于素描对象的各部分几何形态,按常见的几何块面形象地分绘出各部分的具体轮廓线,并进一步刻画出细部和加光(即适当的阴影线,以突出立体感觉,但不宜加的过多)。

(5)标注及文字说明

图中的重要地层产状、构造要素、素描图的方位。

主要山头、标高、村落、河流、道路及其名称。

地质体的分界、代表符号、图例。

比例尺。可用数字的、线条的,而更多的是加用陪衬物作比例。

图名及简要文字说明(均列于图下方)。

作者、日期、地点及所属观测点的编号。

2.绘制剖面示意图

(1)地层剖面示意图

地层剖面示意图是表示地层在野外出露实际情况的概略性图件,用于路线地质工作中。

它是在勾绘出地形轮廓剖面的基础上,进一步反映出某一或某些地层的产状、分层、岩性、化石产出部位、地层厚度及接触关系等地层的特征。地层剖面示意图的地形剖面与地层分层的厚度是目估而非实际测量的,这是它与地层实测剖面图的主要区别。

绘图步骤如下。

①确定剖面方向,一般均要求与地层走向线垂直。

②选定比例尺,使绘出的剖面图不致过长或过短,同时又能满足表示各分层的需要。

如果实际剖面长,地层分层内容多而复杂时,剖面图要长一些,相反则短一些。一般来说,一张图尽量控制在记录簿的长度以内,对于绘图和阅读都是比较方便的。如果实际剖面长度是30m,其分层厚度是数米以上时,则可用1∶200或1∶300的比例尺作图。

③按选取的剖面方向和比例尺勾绘地形轮廓,地形的高低起伏要符合实际情况。

④将地层及其分层的界线,按该地层的真倾角数值用直线画在地形剖面的相应点下方。

这时从图上就可量出各地层及其分层的真厚度,注意检查图上反映出的厚度与目估的实际厚度是否一致。如不一致,须找出绘图中的问题所在,加以修正。

⑤用各种通用的花纹和代号表示各地层及分层的岩性、接触关系和时代,并标记出化石产出部位、地层产状。

⑥标出图名、图例、比例尺、方向及剖面上地物的名称。

(2)信手地质剖面图

当横穿过构造线走向进行路线综合地质观察时,应绘制观察路线的信手地质剖面图,如图35所示。它表示路线上地质构造在地表以下的情况。这是一种综合性的图件,既要表示出地层,又要表示出构造,还要表示岩体和其他地质现象、地形起伏、地物名称,以及其他所需表示的综合性内容。信手地质剖面图是在野外观察过程中绘成的,而不是在地质图上切下来的。

信手地质剖面图中的地形起伏轮廓是目估的,但要基本上反映实际情况,各种地质体间的相对距离也是目测的,应基本正确,各地质体的产状则是实测的,绘图时应力求准确。

图上内容应包括图名,方向,比例尺(一般要求水平比例尺和垂直比例尺一致),地形的轮廓,地层的层序、位置、代号、产状,岩体符号,岩体的出露位置、岩性和代号、断层位置、性质、产状及地物名称。

绘图步骤如下。

①估计路线总长度,选择作图的比例尺,使剖面图的长度尽量控制在记录簿的长度以内。当然,如果路线长,地质内容复杂,剖面可以绘制长一些。

②绘地形剖面,目估水平距离和地形转折点的高差,准确判断山坡坡度、山体大小。

初学者易将山坡画陡了,一般山坡不超过30度,更陡的山坡人是难以顺利通过的。

③在地形剖面的相应点上,按实测的层面和断层面产状画出各地层分界面及断层面的位置、倾向与倾角,在相应的部位画出岩体的位置和形态。

④标注地层、岩体的岩性花纹、断层的动向、地层和岩体的代号、化石产地、取样位置等。

⑤写出图名、比例尺、方向、地物名称,绘制图例符号及其说明,习惯用的图例可以省略。

信手地质剖面图反映地质工作者对该剖面上地质构造的观测结果,并且结合了个人对该剖面地质构造在地下延展情况的分析、判断。绘制好信手地质剖面图必须注意3个方面:第一,观测仔细无误;第二,分析判断正确;第三,作图技巧熟练。从作图技巧方面来说应注意3个准确:一是地形剖面画准确,要练习目测的能力,力求将水平距离与相对高差的关系反映正确,使地形起伏状况与实际情况相似;二是标志层和重要地质界线的位置要准确,如断层位置、煤系地层位置、火成岩体位置等;三是岩层产状要画准确,尤其是倾向不能画反,倾角大小要符合实际情况。此外,线条花纹要细致、均匀、美观,字体要工整,各项注记的布局要合理。绘图技巧要在实践中反复练习才行。当观察路线不能始终沿同一方向(一般都是垂直于构造线)连续进行(如通行困难)时,可以沿走向平移,如平移距离大,在图上可标示出向何方向平移多少米。当观察路线基本上是横穿构造线,仅有局部变化(因道路有转折)时,图上不必改变方向。

3.5工程地质测绘方法

工程地质测绘是工程地质的基础工作。工程地质测绘的主要任务是为了研究拟建场地的地层、岩性、构造、地貌、水文地质条件及物理地质现象,对工程地质条件给予初步评价,为场址选择及勘察方案的布置提供依据。

工程地质测绘应做到:①充分收集和利用已有资料,并综合分析、认真研究,对重要的地质问题必须经过实地校核验证;②中心突出,目的明确,针对与工程有关的地质问题进行地质测绘;③保证第一手资料准确可靠,边测绘,边整理;④注意点、线、面、体之间的有机联系。

3.5.1资料准备阶段

正式开展外业测绘工作之前,应系统收集下列技术资料。

①区域地质资料:主要是区域构造地质图及其说明书。初步分析区域地貌、地层岩性、地质构造,尤其应注意新构造运动与断裂活动迹象。

②区域地震资料:分析测区及附近地区地震活动的时、空、强特征,研究地震与断裂构造的关系。

③水文气象资料:分析掌握区域气温、气压、湿度、风速、风向、降水量及蒸发量随季节变化的规律,地表水体(如河流、湖泊、水库及海平面等)动态等主要的气象水文要素。

④水文地质资料:了解地下水的主要类型、埋藏条件、补-迳-排条件、水位动态变化、岩土体的透水性及水的化学特征。

⑤已有的工程勘察资料:研究各种岩土体的工程特性,了解不良地质现象的发育情况。

⑥已有的建筑经验:了解建筑物的结构、基础类型,地基持力层及承载力,建筑物变形情况及沉降观测等资料。

在综合分析上述资料的基础上,提出应重点查明的主要问题。

3.5.2外业测绘阶段

1.路线踏勘

路线踏勘工作应在资料收集研究工作完成后,实测剖面及平面测绘工作开始之前的较短时间内进行。其目的在于了解实习区的范围、位置、交通、山川地形等自然地理情况,初步掌握区内地层岩性、地质构造等基本地质条件,以便正确地选择实测地层、地貌剖面位置,合理地布置测绘观测点和观测路线,拟定外业工作方案。

路线踏勘的选择原则是:穿越区内的主要构造线,地层发育全,地质露头较好,通行通视条件较好。为达到教学大纲所规定的教学标准,应根据实习区的实际地质条件,并考虑到学生未经过地质填图训练的实际情况等因素而制定路线。通过路线观察学习,应掌握以下基本生产技能:各类观测点的准确定位,地质界线的合理描绘,地质观察内容的描述方法与记录的格式,岩层岩性的观察及产状标定方法,地层层序及工程地质岩组特征的掌握,褶皱及断裂构造的观察、分析、鉴定及产状要素的测定,构造分析的基本方法,岩体结构的基本调查方法。

2.实测剖面

1)目的及意义

为了建立正确的地层层序,确定地层时代、地层厚度及接触关系,掌握各时代地层的岩石组合特征、相带分布及岩性变化规律,确定地质测绘的填图单位和标志层,在正式开展地表平面测绘工作之前,应在工作区范围内或其紧邻地区精测相关的地层剖面。

实测剖面工作是综合性很强的基础地质工作,涉及岩石、矿物、地层、地质构造等多学科的综合知识。通过对剖面资料的对比和综合分析,认识并掌握测区的沉积环境与岩相的古地理特征,推测该区的地质发展史。实测剖面工作是保证填图质量的关键,也是必须掌握的基本功。

通过剖面实测,必须学会地层和地貌的剖面测量、计算技术、资料整理及图件绘制等基本方法。

2)剖面布置原则

地层实测剖面应布置在构造简单(单斜)、地层层序发育齐全、接触关系清楚、化石丰富、标志层和相带清晰、岩性组合及地层厚度具代表性、露头及通视条件良好、通行方便的地段。

3)技术要求

剖面线方位应基本垂直于地层或主要构造线走向,两者之间的夹角一般不小于60°。

剖面线通过的具体位置,除满足前述实测目的与任务要求外,还应注意基岩露头的连续性,故经常利用沟谷的自然切面及人工采掘面等作为剖面通过的位置。若某段露头不佳,在相临地段露头好并有明显的层位标志时,可以采用层位平移法测制。若无明显的平移标志,也可考虑采用槽探、剥土等工程手段进行揭露。

根据测区岩性的复杂程度、岩石地层的划分和表示的详细程度,以及地质目的和经济效果来确定剖面比例尺。其原则是能充分反映其最小地层单位或岩石单位。实测剖面比例尺一般采用1∶1000或1∶2000。

剖面数量的确定:教学实习的重点在于学习基本方法,要求每组实测1~2条剖面,但每人必须学会实测剖面的全部工作方法,提交全部资料。其他地层用简测地层剖面和路线地质剖面控制。

4)实测技术方法

经路线踏勘选定剖面位置以后,再制定人员组成、测量设备(如罗盘仪、皮尺、记录表格等)和工作进度计划。

人员组成及分工:测量组以4~5人为宜,其中1人分层、2人导线测量(前测手及后测手)、1人记录(测量数据、导线草图)、1人测量产状及采集标本。

分层应由地层专业人员负责,或全组集体观察后确定统一的分层意见和具体分层位置。

分层的具体原则如下。

①以岩性差异及接触关系为分层原则,对于不连续或不正常的接触关系(如沉积间断或角度不整合、断层等)务必分层描述记录。

②分层时应根据岩性差异、沉积韵律、层理构造、基本层序特点和类型,以及特殊的化石层、含矿层、标志层等方面进行综合考虑。

③分层的精度据剖面比例尺大小而定。具体以能够反映最小分层尺度为准,即以图面1mm所表示的厚度为准。例如,1∶1000的比例尺,最小分层厚度为1m,但厚度小于1m的特殊层、含矿层、化石层亦应单独分出,扩大表示于图上,记录中必须注明其真实厚度。

岩性单一或岩性组合单调的,可适当放宽分层厚度,分层厚度不得大于剖面比例尺最小表示厚度的10倍(或小于等于5m)。

④分层位置用油漆按规定符号依次标定在露头上。

导线测量(或剖面测量)由前测手、后测手各1人负责,其工作方法如下。

①地形剖面线采用半仪器法导线测量,即用罗盘仪测量导线的方位、地形坡度,用皮尺或测绳丈量导线两点间的地面斜距。

②剖面导线应按前述原则尽量垂直岩层走向,由老至新或由新至老连续布线测量。

③导线测量位置应选择在能通视前、后测站的地形变化(或道路拐点)和分层界线处。

④测量每一导线的长度、方位、坡度角,导线内的分层距离、各层岩性及产状、化石、样品采集位置及编号等均应全部记录,以备核查。

5)记录内容及绘制剖面草图

(1)记录内容与要求

实测剖面记录内容包括:剖面名称及编号、比例尺、剖面起点坐标、测制日期、导线号、斜距、方位角、坡度角、层号及地层代号、分层斜距、岩性描述、岩石和化石标本采集位置及编号、产状及测量位置、厚度等。分层岩性描述前,应沿横向及纵向仔细观察,全面了解岩石特征或岩层组合特征。具体要求如下。

①岩性描述:岩石名称(用颜色+层理+结构+成分命名)、颜色(新鲜色、风化色,颜色分布的不均匀性与成分、结构、构造的关系)、构造(层的形态、层理类型、单层厚度、层面构造等)、结构特征(碎屑颗粒的粒度、形状、磨圆度、分选性,化学沉积的结晶粒度、晶形,碎屑颗粒的排列形式及胶结类型等)、成分(基本矿物或碎屑成分、生物碎屑成分、特殊成分,如各种结核、盐类矿物等的分布及量比关系)等。对于特殊岩性或岩层组合应绘制素描图或照相,基本层序应绘制柱状图。

②岩层间的接触关系:连续沉积的岩层,要描述岩性是如何渐变的;不连续的沉积界面,应说明其证据,并绘制素描图、照相。

③构造:单斜层、有小褶皱或有小断层,记录中应说明其位置、大小和特征等。

④岩层产状数据应记在所测产状岩石的岩性描述之下,单列一行,劈理、节理产状应注明。

⑤岩石标本及化石采集位置应准确记入相应层位,记在野外记录簿的右侧。

(2)绘制实测剖面草图

野外实测剖面草图在实测过程中逐步完成,注上导线号、分层号、岩性花纹、产状和化石产出部位,作为绘制正式剖面图的参考。

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