英国地质填图方法
2020-01-18 · 技术研发知识服务融合发展。
中地数媒
一、填图路线布置方法
Barnes等（2004）在《基础地质填图》一书中详细总结了各种填图路线布置方法，如地质填图通常采用的穿越路线、追索路线及英国特有的大比例尺露头填图方法等，其路线布置的基本原则是以大体的网格状观察点控制地质体，但不受点网密度的限制。具体的填图路线密度取决于填图比例尺和岩石出露程度，重要的是要选择你最擅长和适合不同地质情况的填图方法，但是要确保就填图的比例尺或精度而言，必须给出一个可以让人接受的结果。不管是哪种类型填图，也不管对填图区的先验知识如何，填图应该是客观的。由于地质现象的复杂性和不可预测性，填图时不能采用事先设计调查路线的方法，要适应野外现象的变化和创新填图方法，绝不能保守和死板（Barnes et al.，2004）。
Barnes对基岩出露区、第四系覆盖区和森林覆盖区等不同地质景观区地质填图路线的布置方法进行了系统介绍。其中，基岩区中-小比例尺填图以穿越路线和追索路线为主，基岩区大比例尺填图采用分支穿越路线和网格状填图，第四系覆盖区填图路线则通过有限露头和转石及植被等标志进行填图，而森林覆盖区以河流和山脊调查路线为主。
（一）基岩区中-小比例尺填图路线
1.穿越路线
穿越路线在不同景观区均为主要的填图方法，也是控制填图区地质情况的基本方法，填图路线尽量垂直地层、地质体和区域构造线的走向，并穿越整个工作区。穿越路线可分为以下3种。
（1）控制性穿越路线：根据地质情况布置穿越路线和分支路线控制填图区地质格架。如果条件许可，路线起点和终点都应位于已知点位置上。
（2）剖面穿越路线：无论采用什么填图方法，沿途进行地质剖面图的绘制有助于对有疑问的或复杂构造的理解。地质剖面图可以画在记录簿上或方格纸上，同时将剖面位置标在野外手图上。野外路线信手剖面图可以显示复杂构造特征和帮助进行地质研究。
（3）道路穿越路线：可以沿道路以及道路之间的追索路线来完成未填图区域的快速踏勘。如在山区沿之字形道路几乎有连续的地层出露，对所有道路进行穿越调查是对将要进行详细填图的新区域进行快速了解的极佳方法。
2.追索路线
地质填图的一个基本目标是追索不同岩石地层单位之间界线接触点和地质体之间的接触关系，并且把它们标绘在手图上。准确地标绘地质界线需要采用追索路线，即沿不同地质体接触点侧向追索。有时借助航片更容易和更精确地追踪地质界线。在手图上用连续的线条标绘野外实际观察到的地质界限，并用彩色铅笔对界线两侧的岩石上色。用虚线表示推测的地质界限。
（二）基岩区大比例尺填图路线
如果需要填制1∶10000和更大比例尺的详细地质图，需要采用带分支的穿越路线和露头填图方法进行地质填图。
1.带分支的穿越路线
如果在一定区域内基岩露头零星分布，由于基岩露头相距太远而不能由单一的路线进行填图和控制，需要采用一系列分支路线来填绘地质图。对于小范围填图区域，首先填绘分支路线，在手图上标绘地质路线和地质要素。
2.露头填图
如果需要对某个大范围的露头进行1∶10000和更大比例尺的详细填图，露头填图方法是进行该比例尺填图的主要方法。露头填图需要将露头范围岩石的类型和形态在野外手图上用彩色铅笔标绘。有些地质学家为了标记露头出露范围而将岩石露头出露区圈起来，再用绿色上墨，因此又称为绿线填图。露头填图的地质现象及其地质解释的证据必须是有根据的。有时需要采用不同的填图方法对较大填图区域的不同部分分别进行地质填图。
一定区域范围内的岩石常常可以细分成能够在图上表示的填图单位，有些变质岩石还可以显示露头尺度的岩性变化，但是在更大尺度上其成分可能无变化。如果不能在区域上追踪地层边界，则需要系统测量不同露头地层产状进行构造形态的恢复。
（三）第四系覆盖区填图路线
如果露头不佳或岩石被土壤与植被覆盖，可以将所有露头位置标记在手图上，然后再逐一调查。所有岩石可能来自不明显的露头，而覆盖层之下未暴露的岩石证据可以在树根拔起的地方、在公路与铁路开挖的地方或其他人工甚至是动物行为造成的地方来发现。
1.土壤信息
土壤能提供下伏基岩的信息，土壤中沙粒来自下伏岩石中的石英矿物，而粗玄岩和辉绿岩等基性岩一般产生特殊的红褐色土壤，中酸性火成岩形成含云母和石英的土壤。土壤不仅指示下伏母岩，也代表了气候和时代。随着时间的流逝，土壤中的岩石信息会变得模糊不清，但野外要记录所有出露的良好或不甚清楚的土壤，作为下伏岩石的指示标志。
2.植被标志
在浅覆盖区，植物受土壤之下的岩石所含元素的影响。如灰岩之上的土壤中生长的植物群包括山毛榉、桧状植物、狗木和牛至；酸性岩形成的土壤生长石南属灌木、荆豆、金雀花、杜鹃、羊齿植物、花楸浆果、云杉和毒芹等；蛇纹岩形成的土壤中生长的植物群富含铁、镁、铬和镍而缺乏钙、钾和磷。岩性的突变通常伴随植被种类的突变。有些特殊植物可以指示金属矿床的存在，如美国科罗拉多高原80%的铀矿床与有毒的巢菜相伴。
3.表层沉积
表层沉积物或转石通常被看成是下伏基岩信息的反映，疏松的表层沉积物来源于地层中岩石风化产生的岩屑，有时可以根据转石或土壤中岩石碎片精确地划分岩石界限。
（四）森林覆盖区填图路线
无论是大比例尺还是中-小比例尺填图，在森林覆盖区通常沿河流和山脊进行路线地质调查，Barnes等（2004）称之为河流和山脊路线。在茂密的森林中，沿河流和山脊常常出露较好的岩石露头，特别是抗侵蚀的岩石往往形成地层走向与山脊一致地貌景观，沿河流和山脊路线可以更好地控制填图区地质格架。同时，河流和山脊即使在质量不好的地质图或者航片上都可以识别，有助于确定填图者所在位置。无论是覆盖区还是森林覆盖区，在调查覆盖严重地区的时候，需要要挖一些坑探和槽探，以确定岩石地层分界线。
二、野外记录与素描
野外记录作为野外地质证据记录的一部分，其野外记录簿与野外手图一样重要。野外记录簿将用于未来调查者作为重新调查该地区地质的依据。后来的调查者常常会根据前人的地质记录来寻找特定岩石露头或细节来验证你所给出的结论，所以记录簿必须以他人能够理解的方式记录，最重要的是字迹必须清楚。
1.准备工作
在记录簿的封皮上写下工作项目名称、年份和记录簿号码。对记录簿进行页码编号，最前边的几页做索引，填写日期、完成的工作和页码等。这不仅可以帮助其他人查阅记录簿，而且在写报告时可以快速查阅所需要的地质信息。
在记录簿上添加岩石和化石标本采集的记录。并将附件和图表粘贴在记录本最前面的几页纸上。
2.野外记录与野外手图的对应
野外手图上的观察点和记录簿上记录的观察点要对应。记录簿页面的左列用于标注注解编号，包括位置注解、标本和照片的编号。注解编号用铅笔书写，标本和照片编号分别用红色和蓝色铅笔书写，这样可以快速识别它们。如果标本和照片数量较多，标本和照片编号各占一列。
3.地质现象的记录
野外记录簿记录的地质内容是野外手图信息的扩展，而不仅仅是重复手图上的信息。例如，走向和倾向值标绘在手图上时只能表示出其中一个。记录时尽可能简略记录注解，并在适当的地方用所有的地质学家都明白的缩写词，例如：ls表示灰岩；sst表示砂岩；sch表示片岩；flt表示断层；jt表示节理，这样既省时又不会丢失信息。除了意思非常明确的缩写词外，还需要在记录簿的前面设计可能会用到的非标准缩写词对照表。野外记录采用硬度合适的铅笔，是否需要给当天的记录上墨依情况而定。图5-2和图5-3是英国地质调查局野外记录的一个实例。
4.素描图
野外观察时常常需要用素描图来补充野外记录。素描图必须要有比例尺和相应的标注。素描图要上墨，特别是表现得很好的细节（图5-2，图5-3）。
5.剖面图
在记录簿上绘制剖面图有助于对填图区构造的理解，记录簿上的剖面图对于填图者本人及将来任何希望认识该区域地质情况的人来说是最有用的。
图5-2 英国地质调查局野外记录实例
（据Barnes et al.，2004）
三、野外手图标注
作为野外观察与记录的原始资料，野外手图和野外记录簿是非常有价值的文档。原因很简单，如果未来其他人需要重新调查你所调查过的区域，就需要查找从前你在该地区进行地质调查形成的地质记录。
1.野外手图的准备
将新地形图剪开分成几部分以便放入图纸盒中，或是不用折叠直接放入图纸盒中。在野外手图的背面打印手图的标题、编号和图解来显示野外手图的组成。至少需要在其中一幅手图的背面用颜色和标志标明手图比例尺。在手图的正面标记正北方向。在手图中要写上作者的姓名、日期和手图编号。野外工作完成时，不能用透明胶带将野外手图粘贴到一起，以方便添加新信息的时候再次使用。
2.野外手图上的标记内容
野外手图用于标绘野外地质要素，包括野外实际看到的地质要素和由间接证据推断出来的地质要素。所有地质界线都必须标绘在野外手图上，各类地质界线由野外实际观测，或通过间接证据推断，或借助航片判断隐藏的地质要素。特别强调：野外地质要素必须要在野外现场标绘。
野外手图上标绘的内容包括：①调查过的岩石露头位置；②岩石特征的简要记述；③构造符号和测量数据，如倾向和倾角；④野外记录簿上记录手图上详细信息的位置；⑤采集的岩石或化石标本的位置；⑥拍摄照片和野外素描图的位置；⑦从地质特征间接推断但不需要打印在地质图上的其他特征，如泉水和溪流位置等；⑧所有接触界线，包括所有确定的和推测的断层；⑨河流阶地、湖滩阶地和其他类似的地貌单元；⑩冲积物、崩落物、粘土和其他表层物质；
图5-3 英国地质调查局野外记录实例
（据Barnes et al.，2004）
3.野外手图的标记方法
野外手图标记野外观察地质现象，通常采用缩写字母或颜色等标志来标注岩石类型，如fg（细粒）、lam（页状）和shd（剪应变）等。如果记录簿上的记录位置与手图上标注的是同一露头，手图上的位置标注必须与记录簿的记录相吻合。构造要素要用适当的标志表示出来，同时记录走向和倾向。是否需要在记录簿上记录所有倾向和走向尚有争议。
某些区域可以通过标识露头来填图。如前寒武纪千枚岩、片岩、混合岩和不同类型的片麻岩。常规的颜色代码不足以表示不同的岩石建造，需要设计一组字母代码在手图上对野外露头进行简短地描述，以表示变质程度和岩性变化，从而确定地质体边界。如描述与微斜长石-斑状变晶、粗糙的、粒状的石英-钠长石-微斜长石-白云母-黑云母片麻岩不同的片麻岩，可以精简成Mc/grq-ab-m-mu/bign，M代表微斜长石变斑晶，m代表基质中的微斜长石，c/gr代表粗粒等。这些代码需要记录在野外记录簿上，以便在以后的工作中可以明白野外手图上所表示的地质内容。
各种接触界线必须在野外手图上用连续的实线表示，并且用记录或标志来表明界线的类型。尽管野外手图本质上是地质现象的数据手图，但这并不妨碍在手图上标记从植被和溪流等间接证据推断出的信息。如果缺乏地表证据，可以借助地层等高线几何构造学、地球物理学或者航片的信息来推测各类界限。地形特征可以反映隐匿的地质特征，但是不能将其添加到手图上。
野外手图无法表示所有的地质信息，野外地质细节可以根据填图比例尺表示在手图上。手图正面必须包括所有地质信息，记录簿必须对它做进一步阐述并提供那些由于手图空间有限而不能被标示的特征和细节。
4.整洁端正
用铅笔在野外手图上进行标注，信息必须要写得简明易懂，字迹要工整。准备两支铅笔，一支铅笔做标绘手图用，一支适合硬度的笔在记录簿上做笔记。在野外不要用针式钢笔进行标图和记录，因为每个人都会写错字，如果用防水的墨汁书写难以纠正；再者，在首次进行野外记录时经常会遗漏一些地质现象，需要经常地擦除和重写笔记。绘画和制图也是地质学家一项必要的技能，如果不能整洁地绘画就不能精确地绘制手图。Ramsay和Huber（1987）为我们提供了英国地质调查局的野外地质手图的范例（图5-4）。
图5-4 英国地质调查局野外地质手图一例
（据Barnes et al.，2004）
5.手图位置与记录簿的联系
最实用和可永久保存的与野外手图上位置相联系的记录方法是用简单而连续数字对观察点进行标号。手图上的观察点沿着特定调查路线分布。标在手图上的观测点号用圆圈圈起来。记录簿的顺序编号为A1，A2，…，A23，或者8746/1，8746/2，…，8746/23等。
手图上的位置可通过记录簿的页码辨别出来。如果在同一页上，可以用a，b，c来标记。当同一填图项目有多本记录簿记录时，要在页码的号前加上记录簿的号码：例如，位置5/23b，表示记录b在第5号记录簿的第23页上面。记录方式主要取决于所进行的填图是为你自己的目的服务还是为某个组织服务。组织机构通常有他们自己的规则，以后的工作者可以利用以前的野外手图和记录来进行某个地区的再次调查。
6.野外手图上墨和着色
野外手图必须在当天晚上上墨，上墨后的接触界线可以根据笔画粗细不同来区别。根据岩石接触界线表示的断层和不整合要记录用来确认它们的特征：如缩写字母“f”表示断层，“uc”表示不整合。推测野外不明显的接触界线是正常的。对所有的构造标志上墨并需要重新书写走向和倾向。野外手图上表示暂时不能确定的地质现象，待野外验证其正确性后再上墨。
给手图上墨并回顾一天的工作，如果需要，轻轻地涂暗推测的特殊区域。手图着色不要太重，否则会像最终印刷版的地质图。再次给调查路线和露头区域着色时要重，使该区域可以成为地质解释的明显证据。
以上是美国、加拿大、澳大利亚和英国等国家的地质填图方法简述。简言之，美国是引领当代世界地质填图潮流的国家；英国是实用地质填图最早的国家，早期地质填图方法曾影响全世界，特别是英联邦国家；加拿大和澳大利亚近年填图工作发展快速，对我们有特别的参考价值。俄罗斯在前苏联解体前，影响着我国地质填图的管理体制和方法。日本大部分为火山岩所覆盖，缺乏代表意义；拉美国家地质填图则由欧美地质学家完成。
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