[科普中国]-地层剖面

地表或地下(钻井、矿坑中)观察到的岩石单位系列。用以说明和识别某一地层单位或界线定义的典型剖面称层型。补充层型不足的为参考剖面。其他一般统称地层剖面。测制和编绘地层剖面是最基本的野外地质工作。为了记录观察到的地层的层序、岩性、厚度、化石、相互关系等,通常用图解方式表示。 地层剖面。一般包括两种类型:自然剖面图和柱状剖面图。自然剖面图也称横剖面图或地层剖面图,把野外观察到的一个地质断面,按自然地势、原始产状、视厚度,用不同花纹符号代表的岩性,依一定比例尺绘制(图1)。柱状剖面图则是经过换算成真厚度,按地层上下顺序,用柱状图解方式表达,可以附文字说明、化石名称,并根据不同比例尺的需要对划分的岩层进行综合。按对象和内容的不同,可分为露头地层柱状剖面图、钻井柱状剖面图和综合柱状剖面图。1

地层剖面的测制研究和测制地层剖面的工作是地层工作的基础。剖面的选择、剖面的观察和测制、剖面资料的整理，研究是这项工作的三个重要环节。2

测量和编制地质剖面图是开展区域地层、地质构造、古生物演化、古地理演变以及矿产地质等基础地质调查研究的重要手段。地质剖面按照研究对象与内容的不同，可分为地层剖面、构造剖面、侵入岩剖面、第四纪地质地貌剖面等。虽然不同类型的地质剖面在选址及观察描述的着重点上有较大的差别，但是测制的一般方法与步骤是类同的。本章以地层剖面为主兼顾其他类型剖面进行介绍，期待同学们能够更多地掌握测制剖面的一般方法与要求，使得在以后的工作中能够做到举一反三，灵活地处理地层剖面上的各种地质问题。 地质剖面的测制过程一般分为剖面选址、施测、综合整理等三个步骤。其中编制剖面图与柱状网和编写剖面小结是综合整理的主要工作内容。

每个地层单位都有特定的岩相、厚度、古生物化石和接触关系等特征，虽然这些特征的空间变化是普遍存在的，但是依据课题的调查研究精度，往往能划出一定的区域范围，认为它们在这一范围内只有量的微小变化而没有质的变化，这种区域被称为地层分区。一般地，不同的地层分区应当各自布置一条或几条剖面来描述其中的地层单元。这些剖面应选择在露头连续，层序完整，构造简单，接触关系清楚，化石丰富，岩相组合和地层厚度具有代表性的地段，尽量避开构造带、深成岩体接触带及地形复杂的地段。剖面线应尽量垂直地层走向布置。

类似地，其他类型地质剖面的选址，应当在不同的地质分区里分别布置剖面，选择露头连续，地质单元完整，现象丰富，接触关系清楚，在区域内具有良好代表性的地段。并且尽量避开干扰因素较大的区域，剖面线尽量垂直接触界线，穿越更多的地质单元。

施测的一般方法与要求测制地层剖面的核心工作是依据各种地质现象的变化或差异进行分层，观察这些分层的岩性、岩相、古生物、厚度、产状与变形情况、接触关系及序列特征等，进行地质单元的划分，研究其成因、地史演化及区域对比。

测制地层剖面需按照一定的格式与要求，选择适当的比例尺，通过文字描述、摄影、绘图、采样测试等方法详细并如实地反映上述观察研究成果，使剖面能够充分地反映周边地I）（的地层特征。应当同绕着工作目的，抓住剖面上的特殊层位、关键接触关系等，运用平移追索、揭露覆盖物等方法灵活地处理各种复杂多样的自然条件。通常有以下一般方法与要求。

(1)剖面比例尺的选择，应根据地质特征的复杂程度、研究精度要求灵活掌握，一般为1：100-1:1 000，古生物、岩性等特征单调的剖面，可选择1：2 000-1: 10 000。

(2)剖面线方向与地层走向的夹角不宜小于60。。在水平岩层地区，剖面线不宜反复起伏。剖面上不宜有较大的拐弯，尽量避免地层重复测制。受地形条件或通行条件影响时，曲折复杂的导线宜依据标志层进行分段，尽量减少整理计算与编图的麻烦。

(3)通常使用罗盘测量地形坡度及岩层产状；使用测绳或皮尺丈量地形斜坡距离、地层出露宽度与采样、摄影、产状的位置；填写剖面丈量登记表。

(4)剖面上被浮土掩盖或构造破坏的地段应当平移，平移距离通常不超过500 m，并要有明确的衔接标志层。当剖面由几条短剖面拼接而成时，每条短剖面都应测到重复的部分或以标志层衔接。

(5)重要的岩层或生物层以及接触关系等应当重点观察描述，放大表示。若被掩盖应予揭露并进行横向追索观察。

(6)应当系统地采集各类样品，采集的位置应准确地描述与标示。

(7)剖面线位置（包括起点与终点等）、代表性岩层产状、重要地层单位及其界线以及特殊层位（如生物层）、断裂等均应表示在地形图上。

施测的具体步骤详细踏勘详细踏勘是施测前的必要准备工作，主要工作为以下五项内容。这些T．作通常是在剖面选址的工作基础上开展的，或者可以在选址过程中完成。

(1)通过粗略的分层，进行地层单位的初步划分。对重要的接触关系、特殊层位做认真地观察研究。选定剖面位置，确定剖面的起点、终点及剖面线经过的具体位置。如遇剖面需要平移，则应选好平移后的剖面线具体位置。剖面如需揭露，则应确定揭露的具体地段；。

(2)在剖面两侧布置必要的穿越路线，验证关键岩层或界线横向延伸的稳定性，排除有小断层或褶皱造成地层重复或缺失的可能性。

(3)根据地质特征的复杂程度、研究目的与精度要求确定比例尺。需要详细研究的地段确定放大测制的比例尺。

(4)依据地质概况与研究目的初步确定采集样品的种类以及重要样品的采集层位和具体位置。

(5)了解周边居民与交通情况，确定驻地，准备工具及有关物品，组织人员及分工，编制工作计划。详细踏勘之后应当在野外记录本上简略地介绍剖面概况，包括所在的地理位置与行政区域，剖面所在地的地质概况，剖面出露的地层单位及其主要特征，剖面的露头情况等内容。

施测施测工作主要包括分层、剖面丈量、分层描述及样品采集等，这些工作既可同时完成，亦可分别单独进行。施测人员足够时，宜同时开展，合理分工。通常需要1-2人负责分层与采样，2—3人负责丈量、记录、标漆与包标本。

1．分层

分层的主要依据是岩石的矿物成分、结构构造与颜色的差异、古生物化石特征的变化、岩层变形形态的差异以及各种明显的地质界面等，第四纪地层剖面还可依据地貌特征的差异分层。当上述变化呈现反复韵律时，可以把特定的韵律组合作为分层单元。特殊的岩层通常要单独分层，如碎屑岩中的生物层、火山灰层等。

依次对各分层编号为0，l，2，3，4，5…并使用油漆、木桩等标注分层界线与分层号。重要的界线或分层甚至可以用永久性的水泥桩标示。剖面起讫点等也应有较明显的野外标志。

分层的厚度不宜太薄或太厚，通常不宜分出在剖面图上小于2 mm厚的分层。如剖面比例尺为1：500，那么分层的厚度宜在l m以上。但是重要的标志层、生物层、特殊岩性层都必须单独分层，在剖面图上适当放大标绘。如果有大量的重要岩层需放大标绘，那么应当为该剖面选择更大的比例尺。岩性单一的分层可能达数百米厚，这样的分层应当尽几r能依据各种可能的变化将其分薄。分层厚薄的选择与剖面的比例尺密切相关，要既能满足课题的研究目的或精度要求，又尽可能清楚地反映地质特征和变化规律。

2．剖面丈量

通常采用测绳（或皮尺）和罗盘沿剖面地形线布置首尾相接的丈量导线，记录每段导线的方位角、地形斜坡距和坡度角。导线通过地形转折点时，应分别记录斜坡距与坡度角。每段导线的首尾点（即测点）依次编号为0，l，2，3，4，5，…导线则按测点编号为0-1，1.2，2-3，3—4，…丈量过程中要分别记录每一分层的起讫点、地层产状、断裂界线及采样点等在导线上的具体读数。上述丈量数据均应记录于剖面丈量登记表中。

此外，还应在丈量登记表与野外记录本中记录剖面起讫点的位置、经纬度及高程。如遇剖面平移，应在记录中注明平移方向、距离，并记录平移剖面起讫点的位置、经纬度及高程。

剖面丈量完成后，应在驻地按照剖面计算公式进行计算，根据计算结果实地校正丈量过程中产生的各种错误或误差。

3．分层描述

分层描述是建立在以对每一分层经过详细观察研究基础上进行的，通常与分层工作同时进行，并且在后期不断地补充完善。分层描述采用文字、素捕、摄影等方法记录以下内容：岩石名称、颜色、岩性岩相特征、变质变形特征、化石属种及其赋存情况、分层之问的接触关系以及各种产状要素等。较薄的分层可直接用卷尺测量厚度并记录。第四纪地层剖面还应记录地貌特征。此外还需记录摄影编号、样品编号等。

类似地，其他类型的地质剖面，分层描述的着重点应侧重于地质构造、侵入岩或其他相应的地质要素，可参照研究目的以及构造地质学、岩浆岩石学、变质岩石学等教材予以区分。

分层描述记录在野外记录本上，通常记录在剖面概况介绍与起点位置描述之后。按层号逐层编号描述。每一层宜新开一页，对重要的接触关系也应当新开一页进行描述。

剖面测制过程中，必须绘制信手剖面图，把各种地质关系及采样情况表述清楚，以便于室内整理时参考，必要时绘制信手平面图。信手剖面图可依据目测勾绘地形剖面线或把

导线展开绘制地形线，按地层产状画出各分层及其接触关系，以及断层、岩脉、褶皱等，标出岩性花纹、地层产状、分层号、样品号、剖面方向及比例尺。信手剖面图和平面图宜绘制在野外记录本上，可分段以不同的比例尺绘制，复杂的地段以大比例尺绘制，简单的地段可简化表示。

4．样品采集

通常在分层过程中同时开展。地层剖面应当逐层采集手标本、岩矿薄片标本、大化石标本，此外还有稳定同位素测试标本、古地磁测试标本、微体化石捡块标本等。对火山岩夹层、斑脱岩及其他特殊岩层等应当采集全岩岩石化学标本、放射性同位素测试标本及黏土成分分析标本等。测试样品的大小与数量应参考测试要求；手标本的大小通常为3 cm×6 cm x9 cm，特殊沉积构造、岩石结构应当采集更大的标本用于展示与研究。

采集的样品必须当场编号，把编号标示在采样的露头上与样品的包装袋上。样品编号宜连续有序，并区分测试类型。当日采集的样品需当日整理登记，整理登记的主要内容是清点样品数量，与分层记录、信手剖面图、丈量登记表的记录核对无误后，登记到样品登记表中。

综合整理1．原始资料的整理

剖面原始记录与数据应当自施测第一日起就核对检查，改正错误或记录不当之处；完成剖面的厚度计算；清点样品，填写样品测试单；完善信手剖面图、剖面柱状草图等。

2．编制剖面图及柱状图

地层剖面测制与研究成果的主要表达形式之一是剖面图和柱状图。编制剖面图与柱状图是在剖面整理、样品测试分析、化石鉴定研究、地层单位划分等综合分析研究的基础完成的。通常在完成野外施测与原始资料整理后，即根据剖面丈量与厚度计算结果，绘制剖面图与柱状图，随后依据测试分析及综合研究成果逐步完善。具体的图件编制方法另述。

3．编写剖面小结

野外剖面测制工作结束后应及时进行总结，编写工作小结。主要包括如下内容。

(1)基本情况。剖面位置、所在图幅、测制时间、人员分工、露头状况、剖面平移衔接及完成工作量等。

(2)地层单位的划分及岩石组合、古生物化石等特征。阐述划分依据和方案，并白下而上地综合叙述各地层单位的岩性特征及接触关系、地层厚度等。地层单位的划分应当包括岩石地层单位与生物年代单位等，说明它们的定义与划分标志。此外，应对剖面上的重要地质事件予以阐述。

(3)存在主要问题。说明因自然条件或人为因素尚未解决的问题，提出下步工作的方向。

剖面图的编制方法剖面图的编制方法主要有投影法与展开法两种。投影法能够比较真实地反映野外地质情况，因此多数情况下采用投影法编制各类地质剖面图，需要注意的是投影法绘制的地形剖面线与导线穿越的具体地形不能完全吻合。

有时候，我们仅关注地层序列而不太注重简单的地质构造形态，或者通行条件的限制使导线方位变化很大而无法进行投影作图，或者我们非常关注剖面线具体地形的准确性，上述情况下，通常使用展开法编制剖面图。展开法作图通常与实际地质构造形态不能完全吻合。3

投影法作图程序(1)计算各段导线的水平距和高差。根据斜坡距与坡度角计算而得。

(2)选定剖面基准方向编制导线平面图。通常以剖面的起讫方位线或垂直地层走向的方位线作为剖面基准方向。把剖面基准方向画成图纸上的横线，横线的一端通过剖面起点，然后根据导线方位与基准线之夹角及该段导线的水平距，按比例尺依次画0-1，1-2，2-3，…各段导线，构成导线方位图。标出测点编号，在导线的相应位置上，标出各分层线与编号以及重要的地质界线、代表性地层产状、断裂、重要的地物标志（如“然村、山名等）及导线总方位等。通常基准线的左端安排为剖面的西端，右端安排剖面的东端，以利于与地形图的对照阅读。但是象公路陡坎这类只能朝剖面线一侧观察的剖面，应当使观察者在野外现场面对剖面时，图纸的左、右端与现场剖面对应，以利于在剖面现场时对照阅读。

(3)制作地形剖面线。在导线平面图之上方适当位置，将导线平面图上的测点向上投影到剖面基准线上，根据各测点的相对高差，连接为地形轮廓折线，再按地形的实际变化细节将地形轮廓线画成圆滑的曲线，即为地形剖面线。

(4)在地形剖面线上投影地层分层界线，填绘岩性和花纹。将导线平面图上的各个分层点垂直投影到地形剖面上，按视倾角画出分层界线、断层等各种地质界线。地质界线从地形线往下延伸时，应当依据信手剖面图上记录的各种实际构造形态，并参照构造地质原理准确勾绘。避免出现分层界线相交、脉岩与岩层平行等各种不太合理的画法。标定分层界线后，应填绘各分层的相应岩性花纹，同时标Ⅲ地层产状（倾向与倾角）、断裂性质及断面产状等。

(5)整饰。作为一份内容完整的实测地层剖面图，各部分内容的安排自上而下依次为：剖面图名称、比例尺、剖面图、导线平面图、剖面位置图、图例及责任表等。为了便于借阅者使用，通常还要说明剖面位于哪幅1：5万地形冈中。

剖面图的名称应当包括所在的省、县（市）、乡镇、行政村和具体的地名或自然村以及所测制的地层层位。如浙江省严州市梅城镇唐家村大尖山下寒武统荷塘组一上寒武统华严寺组实测地层剖面图。

在剖面图的地形线之上方，应标示观察点号、样品编号、重要的地物标志及剖面线总体方位；在地形线之下方标化石、分层号、地层单位代号，在剖面图的一端标出剖面高程。

剖面位置图宜用不同比例尺的角图说明剖面相对于主要城镇、公路的位置以及在简化地形图上标示剖面线位置、地层单位界线及代号、主要岩层产状等。

用投影法编制的剖面图，其优点是作图较简单，岩层真倾角一般不需换算为视倾角，在剖面图上直接量出的分层厚度与真厚度误差不大，剖面控制的总长度（平距）及各分层出露的宽度与地质图基本一致。而其缺点也是明显的：因该方法的适用范围较窄，导线总方位基本垂直地层走向的情况较少，特别是火山岩地区更是如此；其次是地形剖面图因侧面投影而歪曲了地形坡度的真实性；当局部地层产状有较大变化时，仍需换算为视倾角，并导致分层线突变相交的不协调现象，其厚度亦只能计算得出。

展开法作图程序(1)计算各段导线的平距和高差。计算方法同“投影法”（1）。

(2)选定导线总方位编制导线平面图。编制方法同“投影法”（2）．，

(3)绘制地形剖面线。在导线平面图之上方适当位置，从左到右依次画出各段导线的实测斜距和坡角。连接各段导线成为地形轮廓折线，再按地形的实际变化细节，将地形轮廓折线画成圆滑的曲线。与投影法区别的是上述方法不考虑每段导线的具体方位，相当于把曲折的导线展开拉直，因此称为展开法。

(4)标定分层界线，填绘岩性花纹。在地形剖面线上按视倾角画出分层界线、断裂及其他地质界线。视倾角应按各分层的岩层走向与所在导线方向之夹角换算，而不能用统一的导线总方位进行换算。其余要求同“投影法”之(4)。

(5)整饰。同“投影法”之(5)。

用展开法作剖面图方法简便，不需投影。在导线方位稳定、转折较少条件下，剖面网格地层出露的水平宽度与地质图上的出露宽度，二者误差不大。其缺点是，当导线方位变化较大时，由于转折的导线被拉直，所以会夸大地层的出露宽度，同时岩层的真倾角要换算为视倾角，产生分层界线的突然陡缓相交的不协调现象，歪曲了地质构造形态。地层厚度在剖面网上无法直接量取而需计算求得。1

本词条内容贡献者为:

屈明 - 副研究员 - 西南大学