地层剖面的野外施测

如题所述

测制地质剖面的方法较多,这里介绍生产单位最常用的一种方法— 半—仪器导线测量法。

(一)实测剖面的技术要求

(1)实测剖面线的方位尽可能垂直岩层或主要构造线走向,一般情况下二者之间的夹角不能小于60°。

(2)在满足实测剖面任务的前提下,剖面线一般要取直、少拐弯或不拐弯,必须拐弯时,角度也不宜过大。

(3)当沿剖面线露头不连续时,可布置一些短剖面加以拼接,但需要注意层位拼接的正确性,防止地层的遗漏或重复。最好同时绘制构造剖面素描图,标明各段剖面中不同层位岩层的对应关系,或者确定明显的标志层作为拼接剖面的依据。

(4)当剖面上有较厚浮土掩盖,两侧一定范围内又无明显标志层对比,难以用短剖面拼接(或平移剖面导线)时,应动用剥土或探槽等轻型山地工程给予揭露。

(5)岩层产状平缓的地层剖面,宜在陡崖处布置;若有钻探资料应充分地利用,以便了解地下的隐伏层位。

(二)实测剖面的人员分工及任务

半仪器导线测量法是一种用地质罗盘测量导线所跨越的地形坡度角,用测绳或皮尺丈量剖面斜距的导线测量方法。参测人员一般需要4~5人,并要分工和密切合作。具体分工如下:

测手2人(前、后测手):主要任务是拉测绳(皮尺,下同)、测方位及地形坡度角,丈量长度。

观测员2人:主要任务是选点、量产状、采样本。即先将导线上所跨越的坡度转折点、地层分界点、岩性分层点、构造点等划分出来;再测量各类产状要素、采集标本、观察岩性和寻找化石等。

记录员1人:主要任务是将各种实测数据记录在剖面登记的表格上,对岩性和地质现象描述和绘制信手剖面图(地层剖面草图)。

(三)实测剖面的测量方法

工作开始时,后测手站立在起点0上(图3-1),持测绳或皮尺零点一端,前测手持测绳或皮尺的另一端行进至选好的一点(即第一导线的终点)上。然后,两测手将测绳或皮尺拉直,前测手读出测绳上的长度距离,并将数据报告给记录员登录,该导线长度记为该导线斜距。接着两测手相对,测出导线方位角和地形坡度角并相互校正,且以后测手所测数据为准,由后测手报给记录员登录。记录员的工作是随时登录所取得的各种数据资料,填写实测地层剖面登记表(表3-1),详细描述岩性特征,绘制信手剖面图如图3-1。

图3-1 将军台—天马山信手剖面图

(据卢选元,1987,有修改)

第一导线工作完毕后,后测手前行至第一导线的终点,然后按第一导线的工作程序和方法测量第二导线的内容,以此类推直至剖面终点。

(四)实测剖面表格的内容及记录准则

1.导线号

每一导线的编号,用起点和终点两个点号来表示。如第一导线的编号为0—1,第二导线编号应为1—2,以此类推。不能用1,2,3等单个数字作为导线号,这种写法易生歧义。

2.方位角

每一导线都要测量其方位角,在测量时由后测手读出前视方位角,再由前测手回视校正,并在登记表中登录后测手报出的方位角。

3.导线距

导线距分斜距和平距两种。当地形起伏时实地读出的导线长度为斜距,填入登记表中斜距栏内,其导线平距(水平距离)须在室内计算后再填入平距栏内;若地面平坦时,导线上所测斜距就是平距。

4.坡度角

坡角需两测手相对施测(注意约定两人的高度,防止人为误差),若两者读数相差不大,取平均数记录表内。若两者读数相差较大,须重新测量。坡度角以前行方向为准,仰角为“+”、俯角为“﹣”。

表3-1 实测地层剖面登记表

(据卢选元等,1987,有修改)

5.高差

前后两点的高程差是根据斜距和坡度角计算出来的。自0点起至每点都要计算出累积高差。

(五)实测地层剖面地质观察内容及描述记录

在剖面测制中,每一导线间的岩层岩性、产状、接触关系、节理、断层、褶皱等各种构造要素以及矿层、标志层等都要认真观察并记录在野外记录簿内。记录描述应实事求是、准确反映野外地质体的客观事实。

具体记录时,首先要把地质界线出露的实际位置记录下来,如:6—7导线10m 处为黄贯组(C1h)与青塘组(C2q)分界,然后描述岩层的岩性特征层间接触关系,如:二者接触关系为平行不整合。

岩性特征分层描述 先说明地层代号和岩石名称,再分基本描述与补充描述两部分。基本描述的顺序是:颜色、结构、构造、成分、名称。例如:某岩层描述为浅灰色中厚层条带状泥质灰岩。补充描述说明变化特征,其内容包括风化特征、层面及层间结构构造、化石保存状态特征等。如:上例补充描述颜色为灰绿至黄灰色,条带宽1~2cm,风化层富含泥质的条带,层面凹凸不平。观察的岩石颜色要以新鲜面本色为准。

岩性观察描述 要注意识别岩石的基本矿物成分或碎屑成分,特别是生物碎屑成分以及能够反映沉积或成岩环境的特殊成分,如:海绿石、磷质、铁质、锰质结核、钙结核,盐类矿物等的分布状况和数量。要注意观察描述岩石结构、构造特征,如:碎屑颗粒的粒度、形状、磨圆度、分选性,化学结晶或重结晶矿物类型等。对宏观的沉积-成岩构造,包括“层”的形态、层理类型、单层厚度,各种交错层理,各种变形构造,原生与次生孔洞、生物潜穴,层顶面的波痕、泥裂、生物遗迹,层底面的各类印痕、印模等均须全面观测描述。

古生物特征的描述 对岩层中所含化石的种类、个体形态、丰富程度、保存状况、分布态势、岩性及沉积构造的关系,是否为原地埋藏以及化石采集点的层位等都要详细观察描述。

接触关系的描述 包括地层的整合接触关系与不整合接触关系(角度不整合和平行不整合)。它是地壳运动最直接、最综合的表现,是确定地壳运动及其性质的重要依据。地层不整合接触说明两套地层间存在着一个间断界面,要观察其形态(平整、起伏的),上、下地层是否相交,接触面上有无底砾岩或古风化壳、古土壤,接触面上下是否存在不同的构造变形强弱程度和不同时期,不同特点岩浆活动和变质作用及邻近接触面的上、下地层的时代并对上述现象和认识加以描述和阐述。

产状要素的记录 产状要素是指地质体的走向、倾向、倾角、侧伏、倾伏;野外要测地层、节理、断层、矿脉等面状地质体的倾向、倾角。对褶皱要素(如轴面、翼部)需测量其产状要素。对线理或枢纽要测量侧伏、倾伏。测量产状时,必须选取有代表性的界面,读出精确数据。值得强调的是,在野外要避免使用测量几个产状取其平均值的现象发生。

素描与数码照相 野外对地质现象进行素描和数码照相是记录、描述的重要补充手段,有些地质现象用许多文字进行描述,往往不如一幅素描图或一幅照片更能直观的说明问题。素描图和数码照片要进行统一编号,并记录它们的具体位置和镜头朝向(如摄于导线1—230m处,镜头朝东摄),以防造成混乱。不管是素描图还是数码照片都应在其上放一参照物(如放大镜、地质锤或铅笔),由此知其规模大小。

(六)实测剖面的标本样品采集和编录

实测地层剖面需要进行较系统的采样。采样的种类和数量取决于地质情况和技术经济条件等综合因素。常采集的标本和样品有:岩矿陈列标本、岩矿鉴定标本、古生物鉴定标本及岩石定量光谱分析标本,有时还需采集人工重砂,化学分析、电镜扫描、岩组分析、差热分析、古地磁及同位素测年等样品,这些样品的数量及采集量均要满足设计书的要求。

标本样品采集后要及时编号、记录采集位置和包装。

标本样品编号的原则:以样品种类的汉语拼音第一个字母标放在编号首位;以罗马数字代表剖面编号放在第二位;以阿拉伯数字代表标本样品取自某一分层的分层号,放在第三位。如编号b-Ⅰ-3-2,表示这块薄片标本是采自Ⅰ号实测地层剖面上第3分层的第2块标本。

各类标本样品的代号(汉语拼音字母)在《1:5万区域地质调查规范》中均可查到,在本书的附录(见表Ⅰ-7-1)中亦有介绍。

现将实测剖面或在区域地质填图中对所需采集标本、样品的采集技术要求和方法介绍如下。

1.岩矿陈列标本

岩矿陈列标本是为了再现工作区的岩石、矿物面貌特征而采集的。它包括各种有代表性的地层、岩浆岩、变质岩、矿物、矿石、构造等标本。其中,标本规格一般是3cm×6cm×9cm(厚×宽×长),对单矿物标本规格大小不限,以能反映该矿物特征为目的。

陈列标本一般存放于本单位资料库或陈列馆中,供野外现场验收查验。

2.岩矿鉴定标本

在野外不能准确定名的岩石和矿物,为了解岩石矿物的组成成分、结构构造、矿物组合特征而采集的标本,称为岩矿鉴定标本。须采集规格为2cm×5cm×8cm的标本,将标本送达实验室磨(切)制成薄片或光片进行鉴定。岩矿鉴定标本有以下两种:

(1)岩石薄片鉴定标本

在实测地层剖面中,应按岩层层序系统采集这类标本;而对岩浆岩要按单元(或侵入体)进行采样;对变质岩岩石类型、变质相、蚀变带及接触变质情况等系统采集;在不同构造带上采集各类构造岩标本。此外,在地质填图过程中发现的特殊岩石类型,也应采集薄片鉴定标本。

(2)矿石光片鉴定标本

在工作区选择矿石结构构造、矿石共生组合、矿脉穿插期次、矿石与围岩关系等方面有代表性的矿石标本(规格不限)将标本磨成光片,供矿相学研究的标本,称为矿石光片鉴定标本。

送检标本上应用红笔划出切片部位及其范围,须留副样,以便核对鉴定成果。同时可比照鉴定结论,提高野外人员对标本的肉眼鉴定能力和统一命名术语。

3.岩矿光谱分析样品

采集岩矿光谱分析样品是为了研究岩石或矿石的微量元素特征,及时发现岩石和矿石中各种元素含量变化及矿体的原生分散晕,以便指导普查找矿工作

在实测地层剖面、岩体剖面、变质岩剖面时,应对各类岩石进行系统取样。在矿产普查工作中要按一定测网全面系统采集光谱样品,以便发现矿体的原生分散晕。在地质填图工作中对一些特殊岩性或可能含矿岩石也应采集光谱样品。光谱鉴定样品要求样品新鲜,重量大于200g。光谱分析样有全分析、简项分析两种。全分析一般适用于各类剖面中系统样品采集研究,或工作开始时对工作区进行地球化学特征研究。其分析项目包括:Be、As、B、P、Sb、Ge、Ta、Al、Mn、Pb,Sn、Mg、Si、W、Ga、Yb、Nb,Fe、In、Bi、Ti、Mo、V、Y、Li、Cd、Cu、Ag、Na、Zn、Zr、Co、N i、Sr、Ca、K、Cr、Ba等元素。简项分析是在矿产普查工作中或对岩石的含矿性进行研究时采用,其分析项目可依据需要而选择(见表6-3)。

4.硅酸盐分析样品

硅酸盐分析样又称岩石全分析样。它是为了全面分析岩石的化学成分,研究地质体的物质组成及物理化学变化而采集的。一般用在岩浆岩、火山岩及深变质岩的剖面研究,有时也应用于沉积岩。采集的样品一般要求是未风化、未蚀变极为新鲜的原岩。采样方法常用拣块法,样品重量约为2kg。实际工作中往往将岩石化学成分的研究与岩石矿物成分及微量元素,甚至与重矿物的研究相结合进行。因此,在硅酸盐分析样样品采集的同时,应采集岩矿鉴定、岩矿光谱、陈列标本和人工重砂样等。主要分析项目为:SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MnO、MgO、CaO、K2O、Na2O、H2O 等,有时还分析P2O5、ZrO2、CrO3、NiO、BaO、SrO、Li2O、F、Cl、S、CO2等项目(见表6-2)。

5.化学分析样品

化学分析样品是为了分析矿石中的化学成分,确定有用组分及有害组分的含量,确定矿石质量和区分矿体与夹石或围岩的界线,评价矿床的工业意义。取样方法、要求及分析项目视矿种及矿石类型不同而有专门的要求,详见专门矿产工业要求。一般在地质调查中的矿点检查或普查评价,采用连续拣块法及刻槽取样。样品重量约2kg。

6.人工重砂样品

人工重砂样品用于鉴定岩石中的重矿物成分、含量、晶体形态及共生组合等特征,从而研究岩石的含矿性、岩石成因类型、岩石对比。对于古砂矿、岩浆矿床及风化壳型矿床,人工重砂方法又是一种直接的找矿手段,并可确定其矿石品位。用于岩石学研究的样品,一般应当是未遭受风化、蚀变、交代的新鲜岩石。采样方法可用拣块法、刻槽法,剥层法,样重10~20kg。用于找矿或矿床评价的样品,可采用刻槽法或全巷法。除采集原岩中样品外,有时还可在风化残积层中采取,样重按矿物分布均匀程度不同而定,一般为20~30kg。同时还要采集岩矿鉴定、岩矿光谱及陈列标本等样品。

7.古生物化石标本

化石标本是为了确定地层时代、划分和对比地层,并进行沉积岩相、古气候、古地理的研究,一般应在测制地层剖面时逐层采集。在路线调查中,应在可能保存化石的层位,注意寻找化石。野外采集的化石标本,要求尽量采集齐全,同时要注意收集古生物的赋存状态、形态大小和相对数量方面的资料。化石应分层采集、分层编录,并将内容记录于剖面记录表或记录簿中。化石点位置应标定于地层剖面图或野外手图上,野外遇有完整的大型古脊椎动物化石,应先拍照、素描、进行描述和逐块编号后再行挖掘。如果自己不能挖掘应保护现场,报请专业单位处理。在采集第四系中的化石时,如发现文物或文化遗迹,不要自行挖掘,以免损坏,应当报告文物管理部门处置。标本的规格,应视化石大小而定。在野外应对化石作初步鉴定,确定其门类,并初步鉴定到属或种,要用棉花或棉纸将其包装保护好,直接送达古生物研究单位,进行详细鉴定。

8.孢粉鉴定样品

孢粉样品的采集是为了进行微体化石的研究。目前,这方面的研究对地层划分和对比以及确定地层的时代都起着积极的作用。一般多用于地层较厚、动植物化石较少的前寒武纪地层及中新生代地层。采集的孢粉鉴定样品,要选择有利于保存孢粉的岩性。如碎屑岩中的粉砂岩、页岩、砂质页岩,化学沉积的碳酸盐岩和硅质岩,含有机质的岩石,红层中的浅色、绿色、黑色夹层,成层有序的浅变质岩系中的千枚岩或黑色板岩等。若在地层剖面中采样,应按顺序逐层采取。路线调查时,可对某些地层作适量采集。按一定的间距进行采集,原则上在有利于赋存孢粉厚度较薄的岩层中进行,在地层分界线的上下应加密采集;在不利于孢粉赋存的夹层中,可适当放宽采集,甚至可不受采样间距限制。通常在厚约10m的单一岩层中,仅在其上下界线处各取一个样,中部大致以相等间距取1~2个样:在厚约100m的单一岩层中,可在上下界线处以3~5m 间距连续取2~3个样,然后以10m 间距在中间部位采集;在厚1000m 以上、岩性基本相同的岩层中,可在相邻层位交接处以5~10m 间距连续取3~4个样,余下的以30m 间距连续取样。野外所采样品要求岩石新鲜、未风化,样重0.5~1kg。采集方法可用拣块法或刻槽法。样品应妥善保存,严防上下层位样品混染。每个样品都要用清洁、坚实的牛皮纸包装好,或置于密封容器内。

9.煤岩鉴定样品

煤岩样品是为了解煤的物质成分、结构和组分含量,研究煤的成因、煤层对比标志、变质程度和工艺利用性能等。样品应避免在断层附近及对煤质有影响的侵入体附近采集。煤岩样必须在新鲜露头上采取,取样方法可以垂直煤层连续拣块或刻槽取样。样品采集后应该立即装于备好的采样箱内,并且妥善密封包装好,注明顶底板及编号。采集煤岩样的同时,最好也能采集煤的化学分析样,以便相互验证。

以上标本采集后,都要在记录簿中有记录。手图上有准确的位置标记,所有送检样品要填写好送样单,一式三份。要将测试样品包装、装箱,及时送到有资质的分析检查单位,并要外送一部分样品到第二单位进行复检,确保鉴定分析质量。

10.定向标本

野外采集进行组构分析的标本应在露头上的岩层层面、节理面、片理面、断层面人工修整的平面等定向面上直接准确标示出其产状要素符号(其面要求不小于20cm×20cm)和定向符号,在走向线两端和倾斜方向顶端标明其方位和注明上、下面,然后再采下标本。需要指出的是,所有上述标绘的定向线、精度误差不得超过1°。在定向划线前,不得锤击露头使其位置发生变动。

切制定向薄片时,一般应垂直于b轴,或垂直于片理等定向结构面的走向。其目的是为了能在室内恢复其野外产状,以便能进一步观察和测定在野外条件下难以获得的构造要素,如线理、劈理、擦痕及其他定向组构等,并且为岩组分析准确确定切制薄片的方位以及被测定薄片本身的产状。

(七)实测地质剖面草图

在施测剖面的同时,要实地勾绘实测地质剖面草图。这种图件不要求很精确,但要求能形象地反映地质、地形的细部特征,它可作为室内做正式剖面图时校核的参考资料。此图比例尺较实测剖面图的小(一般用1:1000),绘制在野外记录簿的左页,图中岩层产状可按真倾角标绘,其格式如图3-1所示。

实测地质剖面草图的勾绘方法:

(1)在记录簿左页的适当位置上选取一点0,按0—1导线的坡度角画出导线0 —1的长度(斜距)确定点1的位置,并勾绘出0—1导线之间的实际地形线;

(2)根据产状要素画出分层界线和其他地质界线,注上导线号、分层号、岩性花纹、产状要素和化石产出部位。以此类推,直至剖面终点。

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