地质罗盘仪使用方法|工程地质

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）：前者用于保持罗盘水平，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。(www.xing528.com)

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