A4 · 出版卷 5

从地图构建剖面

投影、真厚度、视倾角、地形和地层延伸

学习目标

学完本课后，你应能构建地形剖面，把观测投影到剖面平面，计算视倾角，谨慎保持厚度，并区分受约束的几何与解释性延伸。

剖面是可检验模型

地质剖面是沿明确迹线切取的竖直或近竖直切片，综合地表地形、地图接触线、产状数据和解释规则。由于地下几何大多不能直接看到，剖面是由证据约束的假设，不是地下照片。

声明剖面框架

每张剖面必须声明：

• 端点坐标或折线迹线；
• 观察方向；
• 水平和垂直比例；
• 垂直夸大；
• 高程和水平参考；
• 线外数据的投影宽度；
• 直接观测、投影和推断几何的表达约定。

弯折剖面可以跟随谷地或钻孔栅栏，但会扭曲方位关系。必须明确标出折点，不能像直剖面一样跨折点测量视倾角。

第一步：地形剖面

把等高线交点、点高程和坡折转移到剖面基线上。若使用地形模型，应记录分辨率和日期。完成并核查地形和比例后，才开始绘制地质线。

第二步：地表交点

标记地图接触线和断层与剖面迹线的交点，并保留原来的位置证据状态。地图上推断的接触线在地表剖面中仍然是推断的。若宽接触走廊穿过剖面，应投影整个走廊，而不是制造一个精确交点。

第三步：投影附近观测

若假定构造连续，可以把剖面线外的产状投影到声明宽度内，但必须显示原始点和投影距离。投影越远、结构越非均质，约束越弱。

钻孔应投影真实轨迹，而不只是孔口。位于剖面面内的数据和投影到剖面的数据必须区分。投影窗口过宽会制造不可能的对比关系。

第四步：真倾角转视倾角

使用 A4-03 的公式。某层走向 070°、向东南倾 35°，剖面方位为 120°，剖面与走向夹角 50°：

\psi=\arctan(\tan35^\circ\sin50^\circ)\approx28.2^\circ。

在考虑垂直夸大前，应画约 28° 而不是 35°。当 VE=2 时，图上角度 \beta 满足：

\tan\beta=VE\tan\psi，

因此页面上约为 45.6°。垂直夸大必须醒目标注。

第五步：厚度与延伸

平行平面边界之间的真厚度沿垂直层面的方向测量。水平面上的出露宽度取决于倾角，在斜坡地形上还受地面坡度影响。剖面存在垂直夸大或斜交时，不能把页面宽度直接当作恒定真厚度。

对横向稳定的沉积单位，保持厚度可作为初始假设，但并非通用事实。地质体可能变薄、增厚、超覆、尖灭、被断层切断或被侵入。必须声明规则，并在证据不再约束的位置停止延伸。

第六步：关系平衡

检查以下关系：

• 单位不能在没有终止机制时突然出现或消失；
• 接触线不能在地质上不允许的位置相交；
• 相对时代必须与地图和图例一致；
• 断层应错开相应单位，若较年轻覆盖层未被地图证实错断，就不能随意让断层穿过它；
• 褶皱翼和转折端应具有合理几何；
• 所有地表交点都必须在剖面中重新出现。

这是详细运动学恢复之前的拓扑检查。

两个都有效的替代方案

覆盖谷地下两条相向接近的接触线可能表示褶皱闭合、侵蚀尖灭或断层截切。若没有区分性观测，就应绘制替代方案或不确定性包络。仅因某条光滑曲线好看而选中它，不构成地质证据。

实践调查

在开放山脊地图上沿一条 100 米宽投影走廊构建剖面，分别用三种线型表达直接地表交点、投影观测和推断延伸。随后为覆盖谷地绘制第二个有效几何，并提出一个最能区分两者的新站点或钻孔位置。

常见失败方式

• 遗漏观察方向或垂直夸大。
• 在斜交剖面直接绘制真倾角。
• 投影远处观测却不显示距离。
• 只按高程对比钻孔区间。
• 无证据地把接触线延伸到页面底部。
• 强迫单位穿过断层或不整合仍保持恒厚。
• 多种解释都满足地图时只展示一种。

掌握检查

1. 剖面应声明哪七项框架信息？
2. 为什么地图接触线的不确定性会进入剖面？
3. 真倾角 45°、剖面与走向夹角 40°时，视倾角是多少？
4. VE=3 会怎样改变显示角度？
5. 哪些观测能够区分褶皱闭合与断层截切？

来源与延伸阅读

• USGS，*Apparent Dip Calculator*：https://pubs.usgs.gov/publication/tm7C28/full
• USGS，*Digital Geologic Cross Sections*：https://pubs.usgs.gov/of/2005/1428/thoms/index.html
• FGDC，*Geologic Map Symbol Standard*：https://ngmdb.usgs.gov/fgdc_gds/geolsymstd/download.php