地層剖面

地表或地下(鑽井、礦坑中)觀察到的岩石單位系列。用以說明和識別某一地層單位或界線定義的典型剖面稱層型。補充層型不足的為參考剖面。其他一般統稱地層剖面。測制和編繪地層剖面是最基本的野外地質工作。為了記錄觀察到的地層的層序、岩性、厚度、化石、相互關係等,通常用圖解方式表示。 地層剖面。一般包括兩種類型:自然剖面圖和柱狀剖面圖。自然剖面圖也稱橫剖面圖或地層剖面圖,把野外觀察到的一個地質斷面,按自然地勢、原始產狀、視厚度,用不同花紋符號代表的岩性,依一定比例尺繪製(圖1)。柱狀剖面圖則是經過換算成真厚度,按地層上下順序,用柱狀圖解方式表達,可以附文字說明、化石名稱,並根據不同比例尺的需要對劃分的岩層進行綜合。按對象和內容的不同,可分為露頭地層柱狀剖面圖、鑽井柱狀剖面圖和綜合柱狀剖面圖。

基本介紹

• 中文名：地層剖面
• 外文名：stratigraphicsection
• 學科：地層學

地層剖面的測制

研究和測制地層剖面的工作是地層工作的基礎。剖面的選擇、剖面的觀察和測制、剖面資料的整理，研究是這項工作的三個重要環節。

測量和編制地質剖面圖是開展區域地層、地質構造、古生物演化、古地理演變以及礦產地質等基礎地質調查研究的重要手段。地質剖面按照研究對象與內容的不同，可分為地層剖面、構造剖面、侵入岩剖面、第四紀地質地貌剖面等。雖然不同類型的地質剖面在選址及觀察描述的著重點上有較大的差別，但是測制的一般方法與步驟是類同的。本章以地層剖面為主兼顧其他類型剖面進行介紹，期待同學們能夠更多地掌握測制剖面的一般方法與要求，使得在以後的工作中能夠做到舉一反三，靈活地處理地層剖面上的各種地質問題。 地質剖面的測制過程一般分為剖面選址、施測、綜合整理等三個步驟。其中編制剖面圖與柱狀網和編寫剖面小結是綜合整理的主要工作內容。

每個地層單位都有特定的岩相、厚度、古生物化石和接觸關係等特徵，雖然這些特徵的空間變化是普遍存在的，但是依據課題的調查研究精度，往往能劃出一定的區域範圍，認為它們在這一範圍內只有量的微小變化而沒有質的變化，這種區域被稱為地層分區。一般地，不同的地層分區應當各自布置一條或幾條剖面來描述其中的地層單元。這些剖面應選擇在露頭連續，層序完整，構造簡單，接觸關係清楚，化石豐富，岩相組合和地層厚度具有代表性的地段，儘量避開構造帶、深成岩體接觸帶及地形複雜的地段。剖面線應儘量垂直地層走向布置。

類似地，其他類型地質剖面的選址，應當在不同的地質分區里分別布置剖面，選擇露頭連續，地質單元完整，現象豐富，接觸關係清楚，在區域內具有良好代表性的地段。並且儘量避開干擾因素較大的區域，剖面線儘量垂直接觸界線，穿越更多的地質單元。

施測的一般方法與要求

測制地層剖面的核心工作是依據各種地質現象的變化或差異進行分層，觀察這些分層的岩性、岩相、古生物、厚度、產狀與變形情況、接觸關係及序列特徵等，進行地質單元的劃分，研究其成因、地史演化及區域對比。

測制地層剖面需按照一定的格式與要求，選擇適當的比例尺，通過文字描述、攝影、繪圖、採樣測試等方法詳細並如實地反映上述觀察研究成果，使剖面能夠充分地反映周邊地I）（的地層特徵。應當同繞著工作目的，抓住剖面上的特殊層位、關鍵接觸關係等，運用平移追索、揭露覆蓋物等方法靈活地處理各種複雜多樣的自然條件。通常有以下一般方法與要求。

(1)剖面比例尺的選擇，應根據地質特徵的複雜程度、研究精度要求靈活掌握，一般為1：100-1:1 000，古生物、岩性等特徵單調的剖面，可選擇1：2 000-1: 10 000。

(2)剖面線方向與地層走向的夾角不宜小於60。。在水平岩層地區，剖面線不宜反覆起伏。剖面上不宜有較大的拐彎，儘量避免地層重複測制。受地形條件或通行條件影響時，曲折複雜的導線宜依據標誌層進行分段，儘量減少整理計算與編圖的麻煩。

(3)通常使用羅盤測量地形坡度及岩層產狀；使用測繩或皮尺丈量地形斜坡距離、地層出露寬度與採樣、攝影、產狀的位置；填寫剖面丈量登記表。

(4)剖面上被浮土掩蓋或構造破壞的地段應當平移，平移距離通常不超過500 m，並要有明確的銜接標誌層。當剖面由幾條短剖面拼接而成時，每條短剖面都應測到重複的部分或以標誌層銜接。

(5)重要的岩層或生物層以及接觸關係等應當重點觀察描述，放大表示。若被掩蓋應予揭露並進行橫向追索觀察。

(6)應當系統地採集各類樣品，採集的位置應準確地描述與標示。

(7)剖面線位置（包括起點與終點等）、代表性岩層產狀、重要地層單位及其界線以及特殊層位（如生物層）、斷裂等均應表示在地形圖上。

施測的具體步驟

詳細踏勘

詳細踏勘是施測前的必要準備工作，主要工作為以下五項內容。這些T．作通常是在剖面選址的工作基礎上開展的，或者可以在選址過程中完成。

(1)通過粗略的分層，進行地層單位的初步劃分。對重要的接觸關係、特殊層位做認真地觀察研究。選定剖面位置，確定剖面的起點、終點及剖面線經過的具體位置。如遇剖面需要平移，則應選好平移後的剖面線具體位置。剖面如需揭露，則應確定揭露的具體地段；。

(2)在剖面兩側布置必要的穿越路線，驗證關鍵岩層或界線橫向延伸的穩定性，排除有小斷層或褶皺造成地層重複或缺失的可能性。

(3)根據地質特徵的複雜程度、研究目的與精度要求確定比例尺。需要詳細研究的地段確定放大測制的比例尺。

(4)依據地質概況與研究目的初步確定採集樣品的種類以及重要樣品的採集層位和具體位置。

(5)了解周邊居民與交通情況，確定駐地，準備工具及有關物品，組織人員及分工，編制工作計畫。詳細踏勘之後應當在野外記錄本上簡略地介紹剖面概況，包括所在的地理位置與行政區域，剖面所在地的地質概況，剖面出露的地層單位及其主要特徵，剖面的露頭情況等內容。

施測

施測工作主要包括分層、剖面丈量、分層描述及樣品採集等，這些工作既可同時完成，亦可分別單獨進行。施測人員足夠時，宜同時開展，合理分工。通常需要1-2人負責分層與採樣，2—3人負責丈量、記錄、標漆與包標本。

1．分層

分層的主要依據是岩石的礦物成分、結構構造與顏色的差異、古生物化石特徵的變化、岩層變形形態的差異以及各種明顯的地質界面等，第四紀地層剖面還可依據地貌特徵的差異分層。當上述變化呈現反覆韻律時，可以把特定的韻律組合作為分層單元。特殊的岩層通常要單獨分層，如碎屑岩中的生物層、火山灰層等。

依次對各分層編號為0，l，2，3，4，5…並使用油漆、木樁等標註分層界線與分層號。重要的界線或分層甚至可以用永久性的水泥樁標示。剖面起訖點等也應有較明顯的野外標誌。

分層的厚度不宜太薄或太厚，通常不宜分出在剖面圖上小於2 mm厚的分層。如剖面比例尺為1：500，那么分層的厚度宜在l m以上。但是重要的標誌層、生物層、特殊岩性層都必須單獨分層，在剖面圖上適當放大標繪。如果有大量的重要岩層需放大標繪，那么應當為該剖面選擇更大的比例尺。岩性單一的分層可能達數百米厚，這樣的分層應當盡幾r能依據各種可能的變化將其分薄。分層厚薄的選擇與剖面的比例尺密切相關，要既能滿足課題的研究目的或精度要求，又儘可能清楚地反映地質特徵和變化規律。

2．剖面丈量

通常採用測繩（或皮尺）和羅盤沿剖面地形線布置首尾相接的丈量導線，記錄每段導線的方位角、地形斜坡距和坡度角。導線通過地形轉折點時，應分別記錄斜坡距與坡度角。每段導線的首尾點（即測點）依次編號為0，l，2，3，4，5，…導線則按測點編號為0-1，1.2，2-3，3—4，…丈量過程中要分別記錄每一分層的起訖點、地層產狀、斷裂界線及採樣點等在導線上的具體讀數。上述丈量數據均應記錄於剖面丈量登記表中。

此外，還應在丈量登記表與野外記錄本中記錄剖面起訖點的位置、經緯度及高程。如遇剖面平移，應在記錄中註明平移方向、距離，並記錄平移剖面起訖點的位置、經緯度及高程。

剖面丈量完成後，應在駐地按照剖面計算公式進行計算，根據計算結果實地校正丈量過程中產生的各種錯誤或誤差。

3．分層描述

分層描述是建立在以對每一分層經過詳細觀察研究基礎上進行的，通常與分層工作同時進行，並且在後期不斷地補充完善。分層描述採用文字、素捕、攝影等方法記錄以下內容：岩石名稱、顏色、岩性岩相特徵、變質變形特徵、化石屬種及其賦存情況、分層之問的接觸關係以及各種產狀要素等。較薄的分層可直接用捲尺測量厚度並記錄。第四紀地層剖面還應記錄地貌特徵。此外還需記錄攝影編號、樣品編號等。

類似地，其他類型的地質剖面，分層描述的著重點應側重於地質構造、侵入岩或其他相應的地質要素，可參照研究目的以及構造地質學、岩漿岩石學、變質岩石學等教材予以區分。

分層描述記錄在野外記錄本上，通常記錄在剖面概況介紹與起點位置描述之後。按層號逐層編號描述。每一層宜新開一頁，對重要的接觸關係也應當新開一頁進行描述。

剖面測制過程中，必須繪製信手剖面圖，把各種地質關係及採樣情況表述清楚，以便於室內整理時參考，必要時繪製信手平面圖。信手剖面圖可依據目測勾繪地形剖面線或把

導線展開繪製地形線，按地層產狀畫出各分層及其接觸關係，以及斷層、岩脈、褶皺等，標出岩性花紋、地層產狀、分層號、樣品號、剖面方向及比例尺。信手剖面圖和平面圖宜繪製在野外記錄本上，可分段以不同的比例尺繪製，複雜的地段以大比例尺繪製，簡單的地段可簡化表示。

4．樣品採集

通常在分層過程中同時開展。地層剖面應當逐層採集手標本、岩礦薄片標本、大化石標本，此外還有穩定同位素測試標本、古地磁測試標本、微體化石撿塊標本等。對火山岩夾層、斑脫岩及其他特殊岩層等應當採集全岩岩石化學標本、放射性同位素測試標本及黏土成分分析標本等。測試樣品的大小與數量應參考測試要求；手標本的大小通常為3 cm×6 cm x9 cm，特殊沉積構造、岩石結構應當採集更大的標本用於展示與研究。

採集的樣品必須當場編號，把編號標示在採樣的露頭上與樣品的包裝袋上。樣品編號宜連續有序，並區分測試類型。當日採集的樣品需當日整理登記，整理登記的主要內容是清點樣品數量，與分層記錄、信手剖面圖、丈量登記表的記錄核對無誤後，登記到樣品登記表中。

綜合整理

1．原始資料的整理

剖面原始記錄與數據應當自施測第一日起就核對檢查，改正錯誤或記錄不當之處；完成剖面的厚度計算；清點樣品，填寫樣品測試單；完善信手剖面圖、剖面柱狀草圖等。

2．編制剖面圖及柱狀圖

地層剖面測制與研究成果的主要表達形式之一是剖面圖和柱狀圖。編制剖面圖與柱狀圖是在剖面整理、樣品測試分析、化石鑑定研究、地層單位劃分等綜合分析研究的基礎完成的。通常在完成野外施測與原始資料整理後，即根據剖面丈量與厚度計算結果，繪製剖面圖與柱狀圖，隨後依據測試分析及綜合研究成果逐步完善。具體的圖件編制方法另述。

3．編寫剖面小結

野外剖面測制工作結束後應及時進行總結，編寫工作小結。主要包括如下內容。

(1)基本情況。剖面位置、所在圖幅、測制時間、人員分工、露頭狀況、剖面平移銜接及完成工作量等。

(2)地層單位的劃分及岩石組合、古生物化石等特徵。闡述劃分依據和方案，並白下而上地綜合敘述各地層單位的岩性特徵及接觸關係、地層厚度等。地層單位的劃分應當包括岩石地層單位與生物年代單位等，說明它們的定義與劃分標誌。此外，應對剖面上的重要地質事件予以闡述。

(3)存在主要問題。說明因自然條件或人為因素尚未解決的問題，提出下步工作的方向。

剖面圖的編制方法

剖面圖的編制方法主要有投影法與展開法兩種。投影法能夠比較真實地反映野外地質情況，因此多數情況下採用投影法編制各類地質剖面圖，需要注意的是投影法繪製的地形剖面線與導線穿越的具體地形不能完全吻合。

有時候，我們僅關注地層序列而不太注重簡單的地質構造形態，或者通行條件的限制使導線方位變化很大而無法進行投影作圖，或者我們非常關注剖面線具體地形的準確性，上述情況下，通常使用展開法編制剖面圖。展開法作圖通常與實際地質構造形態不能完全吻合。

投影法作圖程式

(1)計算各段導線的水平距和高差。根據斜坡距與坡度角計算而得。

(2)選定剖面基準方向編制導線平面圖。通常以剖面的起訖方位線或垂直地層走向的方位線作為剖面基準方向。把剖面基準方向畫成圖紙上的橫線，橫線的一端通過剖面起點，然後根據導線方位與基準線之夾角及該段導線的水平距，按比例尺依次畫0-1，1-2，2-3，…各段導線，構成導線方點陣圖。標出測點編號，在導線的相應位置上，標出各分層線與編號以及重要的地質界線、代表性地層產狀、斷裂、重要的地物標誌（如“然村、山名等）及導線總方位等。通常基準線的左端安排為剖面的西端，右端安排剖面的東端，以利於與地形圖的對照閱讀。但是象公路陡坎這類只能朝剖面線一側觀察的剖面，應當使觀察者在野外現場面對剖面時，圖紙的左、右端與現場剖面對應，以利於在剖面現場時對照閱讀。

(3)製作地形剖面線。在導線平面圖之上方適當位置，將導線平面圖上的測點向上投影到剖面基準線上，根據各測點的相對高差，連線為地形輪廓折線，再按地形的實際變化細節將地形輪廓線畫成圓滑的曲線，即為地形剖面線。

(4)在地形剖面線上投影地層分層界線，填繪岩性和花紋。將導線平面圖上的各個分層點垂直投影到地形剖面上，按視傾角畫出分層界線、斷層等各種地質界線。地質界線從地形線往下延伸時，應當依據信手剖面圖上記錄的各種實際構造形態，並參照構造地質原理準確勾繪。避免出現分層界線相交、脈岩與岩層平行等各種不太合理的畫法。標定分層界線後，應填繪各分層的相應岩性花紋，同時標Ⅲ地層產狀（傾向與傾角）、斷裂性質及斷面產狀等。

(5)整飾。作為一份內容完整的實測地層剖面圖，各部分內容的安排自上而下依次為：剖面圖名稱、比例尺、剖面圖、導線平面圖、剖面位置圖、圖例及責任表等。為了便於借閱者使用，通常還要說明剖面位於哪幅1：5萬地形岡中。

剖面圖的名稱應當包括所在的省、縣（市）、鄉鎮、行政村和具體的地名或自然村以及所測制的地層層位。如浙江省嚴州市梅城鎮唐家村大尖山下寒武統荷塘組一上寒武統華嚴寺組實測地層剖面圖。

在剖面圖的地形線之上方，應標示觀察點號、樣品編號、重要的地物標誌及剖面線總體方位；在地形線之下方標化石、分層號、地層單位代號，在剖面圖的一端標出剖面高程。

剖面位置圖宜用不同比例尺的角圖說明剖面相對於主要城鎮、公路的位置以及在簡化地形圖上標示剖面線位置、地層單位界線及代號、主要岩層產狀等。

用投影法編制的剖面圖，其優點是作圖較簡單，岩層真傾角一般不需換算為視傾角，在剖面圖上直接量出的分層厚度與真厚度誤差不大，剖面控制的總長度（平距）及各分層出露的寬度與地質圖基本一致。而其缺點也是明顯的：因該方法的適用範圍較窄，導線總方位基本垂直地層走向的情況較少，特別是火山岩地區更是如此；其次是地形剖面圖因側面投影而歪曲了地形坡度的真實性；當局部地層產狀有較大變化時，仍需換算為視傾角，並導致分層線突變相交的不協調現象，其厚度亦只能計算得出。

展開法作圖程式

(1)計算各段導線的平距和高差。計算方法同“投影法”（1）。

(2)選定導線總方位編制導線平面圖。編制方法同“投影法”（2）．，

(3)繪製地形剖面線。在導線平面圖之上方適當位置，從左到右依次畫出各段導線的實測斜距和坡角。連線各段導線成為地形輪廓折線，再按地形的實際變化細節，將地形輪廓折線畫成圓滑的曲線。與投影法區別的是上述方法不考慮每段導線的具體方位，相當於把曲折的導線展開拉直，因此稱為展開法。

(4)標定分層界線，填繪岩性花紋。在地形剖面線上按視傾角畫出分層界線、斷裂及其他地質界線。視傾角應按各分層的岩層走向與所在導線方向之夾角換算，而不能用統一的導線總方位進行換算。其餘要求同“投影法”之(4)。

(5)整飾。同“投影法”之(5)。

用展開法作剖面圖方法簡便，不需投影。在導線方位穩定、轉折較少條件下，剖面格線地層出露的水平寬度與地質圖上的出露寬度，二者誤差不大。其缺點是，當導線方位變化較大時，由於轉折的導線被拉直，所以會誇大地層的出露寬度，同時岩層的真傾角要換算為視傾角，產生分層界線的突然陡緩相交的不協調現象，歪曲了地質構造形態。地層厚度在剖面網上無法直接量取而需計算求得。