معرفی قطب نما

توسط گروه کویرها و بیابان‌های ایران در تاریخ ۱۳۹۰/۱۰/۰۴ ۷,۲۶۹

کمپاس برانتون ( قطب نمای جیبی ) نخستین بار یک زمین شناس کانادایی به نام D.W. Brunton کمپاس برانتون را طراحی کرد که سپس توسط کمپانی William Ainsworth در دنورامریکا ساخته شد. با وجود طراحی بادوام آن، آینه ظریف و بخش‌های شیشه ای آن در مقابل ضربه و رطوبت آسیب پذیر بوده و پس از هر بار استفاده نیاز به تعمیر و آماده سازی برای استفاده مجدد داشتند. از سال ۱۹۷۲ برانتون‌های اصلی بوسیله کمپانی برانتون در ریورتون ایالت وایومینگ امریکا (Riverton, Wyoming) ساخته و به بازار عرضه شدند. نمونه‌های مشابه از آن به مرور زمان در سوئد، چین، ژاپن و آلمان ساخته شد و امروزه در بازار موجود است.

قطعات قطب نمای جیبی:
ساختمان قطب نمای جیبی:

کمپاس برانتون از سه قسمت ، بدنه اصلی (box)، بازوی نشانه روی (sighting arm) و درپوش (lid)، تشکیل شده است.

۱) بخش بدنه اصلی:

حاوی قطعات مهمی است که عبارتند از:

الف ) عقربه (Needle)که دارای دو جهت است، یکی جهت شمال ( در کمپاس برانتون‌های اصلی عموما به رنگ سفید است و در برخی نمونه‌های مشابه با N مشخص شده است) و دیگری که به رنگ سیاه است جهت جنوب را نشان می دهد. ب) تراز چشم گاوی (Bull's eye level) تراز کروی که برای خواندن زوایای افقی استفاده می شود. ج) تراز شیب سنج (Clinometer level) یا همان تراز استوانه ای. د) صفحه مدرج شیب سنج ( (Clinometer Scale برای خواندن زوایای قائم.
ر) دستگاه تعدیل (Damping mechanism) برای تخفیف در حرکت نوسانی عقربه و پایداری بیشتر آن ز) دکمه قفل کننده عقربه (Lift pin) س) پیچ برنجی کناری ش) میخ شاخص(Side brass screw and Index pin) برای تنظیم و نشان دادن انحراف مغناطیسی.
ص) صفحه دایره مدرج (Graduated circle) برای خواندن امتداد.

۲ ) درپوش: بوسیله یک لولا به بدنه متصل می گردد و شامل:
الف ) یک آینه(Mirror) با یک خط محوری.
ب ) پنجره نشانه روی بیضوی شکل(Sighting window)برای نشانه روی به روش‌های کمری و چشمی.
ج) روزنه دید (Sight)

مقیاس‌های آزیموت و بیرینگ:
صفحه مدرج کمپاس برانتون بر مبنای دو مقیاس قدیمی طراحی شده است. الف ) مقیاس آزیموت: که در آن برای نشان دادن جهات از سه رقم استفاده می‌شود به عنوان مثال برای شمال ۰۰۰ یا ۳۶۰ درجه و برای جنوب ۱۸۰ درجه. در این مقیاس تنها جهت شمال مبنای اندازه گیری‌ها است و یک راستا بر مبنای جهت گیری آن نسبت به شمال از ۰ تا ۳۶۰ درجه تعیین موقعیت می شود. ب ) مقیاس ربع دایره ( بیرینگ ): که در آن از حروف و ارقام استفاده می‌شود ( مثل N60oE, S20oW) در چهار ربع ۹۰ درجه (NE, SE, SW, NW) مدرج شده است. راستای شمال و جنوب به ترتیب در بالا و پایین صفر درجه را نشان می دهند. در این مقیاس شمال و جنوب مبنای اندازه گیری منظور می شوند.

مقیاس‌های آزیموت و بیرینگ برای تعیین جهات جغرافیایی :
موقعیت E و W در صفحه مدرج معکوس است، یعنی E در سمت چپ صفحه مدرج ( معادل شماره ۹ساعت ) و W در سمت راست صفحه ( معادل شماره ۳ ساعت) بر روی صفحه مشخص شده اند. این حالت برای اصلاح در خواندن زاویه طراحی شده است. شایان ذکر است حتی وقتیکه صفحه مدرج چرخانده می شود، نوک شمال (سفید رنگ) عقربه کمپاس همیشه رو به شمال قرار می گیرد. برای مثال برای خواندن زاویه ۰۴۵ ، ما صفحه را تراز کرده و به سمت راست شمال (جهت عقربه‌های ساعت ) می چرخیم، اما نوک شمال عقربه به سمت چپ شمال می گردد ( خلاف عقربه‌های ساعت )، یعنی جایی که شرق برروی صفحه مدرج حک شده است و ما زاویه صحیح را قرائت می کنیم

انحراف مغناطیسی و تصحیح کمپاس:
زمین دارای قطب‌های جغرافیایی یا شمال و جنوب حقیقی یعنی جایی که محورهای چرخش زمین سطح آن را قطع می کنند، و قطب‌های مغناطیسی است، یعنی جایی که خطوط میدان مغناطیسی به صورت واگرا از زمین خارج (جنوب مغناطیسی ) و یا به صورت همگرا به آن وارد ( شمال مغناطیسی ) می شوند. عقربه کمپاس برانتون به عنوان یک وسیله مغناطیسی ( یک آهنربا) وقتیکه آزادانه معلق شود قطب‌های مغناطیسی را یافته و در جهت آنها آرایش می گیرد یعنی جایی که عموما شمال واقعی نیست ( بجز برخی مناطق کره زمین). عقربه کمپاس یک آهنربا است و قطب شمال هر آهنربایی در صورتیکه آهنربا آزادانه حرکت کند بوسیله شمال مغناطیسی دفع می شود. در واقع می توان نام صحیح این انتهای عقربه را قطب شمالجو (north seeking pole) نامید. نقشه‌ها قطب مغناطیسی در نیمکره شمالی را " قطب شمال مغناطیسی" مشخص می کنند.

تعیین انحراف مغناطیسی:
اگر عقربه کمپاس شرق یا غرب شمال واقعی را به عنوان شمال مشخص نماید، این اختلاف به ترتیب انحراف مغناطیسی شرقی یا غربی نامیده می شود. شمال مغناطیسی (MN) هم در نیمکره شمالی و هم در نیمکره جنوبی به عنوان مرجع انحراف مغناطیسی است. برای تعیین انحراف مغناطیسی در یک منطقه مورد مطالعه ما می توانیم از موارد زیر استفاده کنیم:

۱) نقشه‌های توپوگرافی چاپ شده: در برخی نقشه‌ها انحراف مغناطیسی منطقه بوسیله زاویه بین دو پیکان شمال مغناطیسی (MN) و شمال حقیقی (GN) نشان داده شده است.

۲) نمودارهای ایزوگونی چاپ شده و یا موجود در وب سایت ها: که انحراف مغناطیسی را نشان می دهند.

۳) حسابگر آنلاین برای مشخص نمودن آخرین انحراف مغناطیسی برای یک موقعیت مشخص (طول و عرض جغرافیایی) و زمان مشخص.

تنظیم انحراف مغناطیسی در کمپاس:
انحراف مغناطیسی بوسیله چرخاندن پیچ برنجی که در کناره بدنه کمپاس وجود دارد تنظیم و تصحیح می گردد. برای یک انحراف غربی ۱۵ درجه ( یعنی شمال مغناطیسی ۱۵ درجه در غرب شمال حقیقی قرار دارد) صفحه مدرج به سمت غرب یعنی در خلاف جهت چرخش عقربه‌های ساعت ( با چرخاندن پیچ ) چرخانده می‌شود تا میخ شاخص روی N15W در مقیاس بیرینگ ویا ۳۴۵ درجه در مقیاس آزیموت قرار گیرد. برای یک انحراف ۱۵ درجه شرقی، صفحه مدرج به سمت شرق چرخانده می‌شود ( در جهت چرخش عقربه‌های ساعت ) تا میخ شاخص روی N15E در مقیاس بیرینگ ویا ۰۱۵ درجه در مقیاس آزیموت قرار گیرد. در ایران انحراف مغناطیسی به سمت شرق است و مقدار زاویه آن در مکان‌های مختلف متفاوت است.

کارآیی کمپاس:
برای تهیه یک نقشه و یا تحلیل زمین‌شناسی و ساختاری یک منطقه باید مشخصات و موقعیت ساختارهای صفحه ای و خطی آن منطقه برداشت شود. زمین شناسان نمی توانند بدون دانستن چگونگی استفاده از کمپاس برای بدست آوردن اطلاعات ساختاری و تشخیص مرز واحدهای ساختاری، یک نقشه مفید تولید کرده و یا اطلاعات مفید بدست آورند. بنابراین ما نیاز داریم که چگونگی اندازه گیری ساختارهای خطی و صفحه ای را برای تمام انواع ساختمان‌ها مثل عناصر رسوبی و ساختمانی و مرزهای سنگ چینه ای نقشه ها، بدانیم. یک کمپاس دارای کارآیی‌های فراوانی است که تعدادی از مهمترین این کاربردها در زیر توضیح داده می شود:

۱) اندازه گیری موقعیت ساختارهای خطی ۲) اندازه گیری زاویه پیچ برای عناصر خطی ۳) اندازه گیری زوایای قائم، ارتفاع و فاصله ۴) اندازه گیری ضخامت حقیقی لایه ها ۵) اندازه گیری موقعیت صفحات ۶) بدست آوردن موقعیت یک خط مابین دو نقطه ۷) اندازه گیری موقعیت یک صفحه با تکنیک دو خط ۸) تعیین دو نقطه هم ارتفاع ۹) تعیین موقعیت با استفاده از کمپاس و نقشه

تعاریف: وضعیت ساختارهای خطی و صفحه ای دارای دو مشخصه اصلی است: راستا و میل.

"راستا" زاویه افقی بین یک خط و راستای مشخص است ( شمال یا جنوب ). یک "خط" یا تصویر افقی یک ساختار خطی شیبدار است یا یک خط افقی روی یک صفحه شیبدار.
"میل" یک مشخصه عددی است یعنی فقط یک عدد است ( مثل ۰۴۵o یا N45oE). زاویه میل به عبارت دیگر زاویه قائم بین ساختار خطی یا صفحه ای و سطح افق است. به صورت قرار دادی زوایه میل را از افق به سمت پایین حساب می کنند یعنی ما زاویه یک ساختار نسبت به افق را به سمت پایین حساب می کنیم نه بالا، خصوصا وقتی که داده‌ها را بر روی نیمکره پایینی شبکه استریونت وارد می کنیم ( بلورشناسان از نیمکره بالایی نیز برای بلور ها استفاده می کنند). میل یک بردار است یعنی دارای دو مولفه می باشد: یک مقدارمیل (زاویه زیر سطح افق)و یک سمت میل(جهتی که ساختار صفحه ای به آن طرف شیب دارد مثل ۳۰o NW ) این در وضعیت عمومی است و دو مولفه یعنی راستا و میل در عناصر خطی و صفحه ای معانی متفاوتی پیدا می کنند. برای ساختار های صفحه ای مانند لایه بندی ) مرز های لایه‌ها )، گسل، فولیاسیون و عناصر صفحه ای، روند و میل به امتداد و شیب تبدیل می شوند که امتداد یک کمیت عددی و شیب یک کمیت برداری است.
امتداد موقعیت یک خط افقی بر روی صفحه حاوی آن است. چون امتداد راستای یک خط افقی است می توان راستای هر یک از دو سمت آن را قرائت کرد. بنابراین ۰۰۰o و ۱۸۰oامتداد های مشابه هستند.
شیب تمایل یک صفحه شیبدار است. برای ساختار های خطی مانند یک خط لولا، محور یا خطوارگی، ما از روند (trend) و میل (plunge) برای نشان دادن راستا و شیب استفاده می کنیم. شایان ذکر است که صفحات افقی فاقد هر گونه امتدادی هستند زیرا آنها خط افق را در طول یک خط قطع نمی کنند.
روند، راستای یک ساختار خطی است در جهتی که آن ساختار به آن سمت شیب دارد. میل، مقدار شیب آن ساختار خطی است. برای مثال ۳۰ ، ۰۶۰ به این صورت هم نوشته می شود ۳۰ N60oE که روند و میل را مشخص می کند نشان دهنده خطی است که دارای میل ۳۰ درجه و روند ۰۶۰ است.
شایان ذکر است که خطوط قائم روند خاصی ندارد و روند یک ساختار خطی غیر افقی می بایست از یک مرجع (مثل شمال) به سمتی که خط میل دارد خوانده شود. بنابراین روندهای ۰۰۰ و ۱۸۰ درجه برای ساختارهای خطی یکسان نیستند (تفاوت روند و امتداد). ساختارهای خطی همچنین با زاویه پیچ (pitch) آن روی یک صفحه مشخص نیز تعریف می شود. روند هر خط در یک صفحه قائم از امتداد آن صفحه طبعیت می کند.

"زاویه پیچ" زاویه حاده ای است که خط با امتداد صفحه ای که در آن قرار گرفته است می سازد. برای مثال یک پیچ ۴۰SW ( به صورت ۴۰ درجه از جنوب غرب خوانده می شود) به این معنی است که خط دارای زاویه پیچ ۴۰ درجه از ( نه به سمت ) جنوب غرب انتهای جنوب غربی خط امتداد صفحه ای است که خط در آن قرار گرفته است. لازم به ذکر است که زاویه پیچ عموما یک زاویه قائم یا افقی نیست مگر برای صفحات افقی و قائمی که حاوی عناصر خطی باشند. زاویه پیچ یک جایگزین برای روند و میل است، اگرچه گاهی تنها راه مفید برای اندازه گیری صحیح مشخصات یک خط است، بویژه زمانی که خط دارای میل زیادی است.

روش‌های برداشت اطلاعات بوسیله کمپاس:
برای برداشت اطلاعات بوسیله یک کمپاس دو روش عمده وجود دارد: ۱ ) روش مستقیم: در این روش بدنه کمپاس مستقیما با ساختار مورد نظر تماس داشته و اطلاعات دقیق برداشت می شود.

۲ ) روش غیر مستقیم: در این روش کمپاس با ساختار مورد نظر فاصله دارد و اطلاعات از راه دور برداشت می شود. به این روش نشانه روی می گویند، یعنی کاربر کمپاس بوسیله کمپاس به سمت سوژه مورد نظر نشانه رفته و اطلاعات مورد نظر خود را برداشت می کند. در این روش با توجه به موقعیت قرارگیری سوژه نسبت به کاربر از دو روش نشانه روی استفاده می شود:

الف) روش نشانه روی کمری: این روش برای نشانه روی و برداشت اطلاعات نقاطی که بالاتر از کاربر هستند ( یعنی نقاطی که در ارتفاع بیشتری قرار دارند) استفاده می شود. در این روش کمپاس را در کف دست قرار داده و در حالیکه درپوش حاوی آینه نزدیک به بدن ما قرار دارد، تصویر شیء مورد نظر را در داخل آینه یافته و آن را با خط محور آینه و شکاف بازوی نشانه روی منطبق می کنیم و تراز کروی (چشم گاوی) را تنظیم کرده و اطلاعات مورد نظر خود را می خوانیم.

طریقه در دست گرفتن کمپاس در نشانه روی کمری

ب) روش نشانه روی چشمی: این روش برای سوژه هایی که هم ارتفاع یا پایین تر از کاربر قرار دارند کاربرد دارد. در این روش ابتدا بازوی نشانه روی را در امتداد بدنه کمپاس قرار داده و زائده انتهایی را بر بازو عمود می کنیم. درپوش کمپاس را در حالتی می گیریم که با بدنه آن زاویه ۳۰ تا ۴۰ درجه بسازد ( زاویه ای که بتوان از آینه صفحه مدرج را دید). حال کمپاس را روی دست گرفته و به سمت شیء نشانه می رویم، در حالیکه از روزنه دید به پنجره نشانه روی روی آینه و شیء نشانه رفته ایم،پس از حصول اطمینان از تراز بودن تراز کروی، اطلاعات مورد نظر را می خوانیم. هرچه دست کشیده تر باشد اطلاعات برداشت شده صحیح تر خواهد بود.

نشانه روی چشمی برای سوژه هم ارتفاع در صورتیکه شیء مورد نظر در ارتفاع پایین تری نسبت به کاربر قرار گرفته باشد، می توان بازوی نشانه روی را به عنوان پایه در زیر درپوش کمپاس قرار داده و از شکاف بازو به پنجره نشانه روی و شیء نگریست و پس از تراز کردن تراز کروی، اطلاعات مورد نظر را برداشت نمود.

اندازه گیری موقعیت ساختارهای خطی:
اندازه گیری روند و میل:

اگر ساختار خطی پایین تر از خط دید ما قرار گرفته باشد، بازوی نشانه روی و در پوش کمپاس را باز کرده و شکاف بلند بازو را موازی با ساختار خطی می گیریم. اگر ساختار خطی بالاتر از سر ما قرار داشت ( مثلا روی لایه ای در بالای سرمان) زیر ساختار ایستاده و ساختار خطی را با خط سیاه محور آینه درپوش کمپاس در یک ردیف قرار می دهیم. در هر دو حالت کمپاس را بوسیله تراز کروی ( تراز چشم گاوی) تراز می کنیم. اگر ساختار خطی دارای میل بود تنها یکی از جهات عقربه ( شمالی یا جنوبی) روند صحیح ساختار خطی را نشان می دهد.

نکته: عموما بسیاری از زمین شناسان مبتدی دچار اشتباه در خواندن روند صحیح می شوند. برخی افراد عادت دارند که تنها جهت شمالی ( به رنگ سفید) عقربه کمپاس را بخوانند و یا برعکس، که این باعث اشتباه شایع در خواندن روند ساختار خطی می شود. هنگام استفاده از کمپاس برانتون باید فاقد حساسیت نسبت به جهت خاص باشیم و تنها جهت عقربه ای که راستای صحیح میل خط را نشان می دهد بخوانیم ( جهتی که خط به سمت پایین شیب دارد، نه بالا). بنابراین زمانی که مشخصات یک خط را می خوانیم همیشه تنها روند یکی از جهات عقربه کمپاس صحیح است.
برای مشخص کردن جهت صحیح، ما باید از جهات جغرافیایی آگاه باشیم. برای مثال، اگر ساختار خطی ای را که به سمت جنوب (جنوب یا جایی در ربع جنوب غربی یا جنوب شرقی) میل دارد اندازه گیری می کنیم، باید روند عقربه ای را که یکی از این جهات جنوبی را نشان می دهد بخوانیم ( مثلا ۱۲۰o یا S60o E) نه جهات مقابل آن در سمت شمال ( ۳۰۰o یا N60oW ) را که بوسیله جهت دیگر عقربه نمایش داده می شود. پس برای یک خط روند های ۱۲۰o و ۳۰۰oمعادل یکدیگر نیستند و تنها یکی از جهات صحیح است ( در این مثال ۱۲۰o یا S60o E). جهت صحیح روند ممکن است با جهت سفید عقربه و یا جهت سیاه آن نشان داده شود. رنگ عقربه منوط به چگونگی در دست گرفتن کمپاس (بازوی متحرک در نزدیک بدن و یا مقابل) و جهت دید ما در صحرا ( به سمت شمال یا جنوب) می باشد. بنابراین برای احتراز از خطاهای رایج، مهم نیست که کمپاس را چگونه در دست گرفته اید و یا به چه سمتی ایستاده اید، تنها بدانید که شمال یا جنوب جغرافیایی در موقعیتی که ایستاده اید کجاست و این سئوال را بپرسید: خط به کدام سمت پایین می رود ( یعنی میل دارد) ؟ اگر به سمت شمال میل دارد، عقربه ای را که سمت شمال یا شمال شرقی یا شمال غربی را نشان می دهد (سفید یا سیاه) بخوانید نه جهت مقابل آن را. این راحت ترین و کاربردی ترین راه برای اندازه گیری صحیح یک خط است. البته اگر یک ساختار خطی میل نداشته باشد ( یک حالت ویژه)، می توان آزادانه هر کدام از جهات سفید یا سیاه عقربه را قرائت کرد، زیرا خط افقی است.
مثال: ما قله یک ریپل مارک که تقریبا روندی به سمت شمال دارد را اندازه می گیریم . قله ریپل مارک دارای میل است و روی لایه بندی که خود دارای شیب است قرار گرفته است. بازوی نشانه روی کمپاس را با قله ریپل مارک در یک راستا قرار داده و روندی را که یکی از جهات شمالی یا جنوبی عقربه ( سفید یا سیاه) که به شمال نزدیک تر است نشان می دهد، می خوانیم. بنابراین اگر جهت سیاه عقربه N20oW را مشخص کند و جهت سفید آن S20oE ، ما باید جهت سیاه عقربه را بخوانیم. اشتباها تصور نکنید که جهت سفید عقربه شمال را به شما می دهد .

اندازه گیری زاویه پیچ برای عناصر خطی:

چنانچه ساختار خطی مورد نظر دارای میل تندی بود بهتر است به جای روند و میل از زاویه پیچ استفاده شود. اندازه گیری زاویه پیچ تنها در حالتی ممکن است که ساختار خطی بر روی یک سطح فیزیکی قرار گرفته باشد. برای مثال اگر دسته ای از خش لغزهای مایل بر روی سطح یک گسل وجود داشته باشد، این خش لغزها را به این صورت اندازه گیری می کنیم. ابتدا صفحه ای را که حاوی ساختارهای خطی است اندازه گیری می کنیم( یعنی گسل). سپس زاویه پیچ خش لغزها روی صفحه گسل را به طریقه زیر اندازه می گیریم. یک حلقه کروی برجسته در پشت کمپاس برانتون وجود دارد که برای اندازه گیری زاویه پیچ طراحی شده است. در و بازوی کمپاس را کاملا باز کرده و لبه در و بدنه آن را با ساختار خطی مورد نظر در یک ردیف قرار می دهیم تا زمانیکه حلقه پشت کمپاس به سطح گسل مماس شود. اگر شیب سنج استوانه ای در این حالت تراز نشد به آرامی بدنه کمپاس را حرکت داده و اندکی شیب سنج را می چرخانیم و بدنه کمپاس را به محل اولیه بر می گردانیم تا زمانیکه لبه با خط تراز شود. اگر شیب سنج تراز نشد، این مرحله را چندین بار تکرار می کنیم تا زمانی که شیب سنج لبه کمپاس را به موازات خش لغز تراز نماید و حلقه زیر کمپاس به طور کامل به روی صفحه گسل خوابیده باشد. در این حالت عدد روی صفحه مدرج شیب سنج را که نشانگر شیب سنج مقابل آن ایستاده است می خوانیم. این روش یک فرایند آزمون و خطا برای بدست آوردن زاویه پیچ است .

اندازه گیری زوایای قائم، ارتفاع و فاصله:

برای اندازه گیری زوایای قائم، درپوش را خم کرده و کمپاس را همانگونه که برای اندازه گیری میل ساختارهای خطی شرح داده شد یعنی با شیب سنج استفاده می کنیم. زاویه قائم (q ) می تواند برای محاسبه ارتفاع (h ) یک جسم یا شیء (مثل دیوار، برج و قله کوه) با استفاده از فرمول h = x tan q مورد استفاده قرار گیرد، البته باید فاصله (x ) با جسم را بدانیم. همچنین می توانیم از توابع مثلثاتی برای محاسبه فاصله افقی (x) از نقطه A تا یک جسم در نقطه B به این صورت استفاده نمائیم. از نقطه A به نقطه C می رویم به طوریکه خط AC عمود بر خط AB می باشد. این کار را می توان به کمک کمپاس با بدست آوردن زاویه ۹۰ درجه از خط AB انجام داد. با پیمایش (pacing) فاصله AC را ۱۰ متر تعیین می کنیم( البته اگر اندازه قدم هایمان را بدانیم). زاویه C به B را می خوانیم. کم کردن این دو زاویه از هم زاویه b بین AB و CB را مشخص می کند. حال ما یک مثلت قائم الزاویه ABC داریم که AC = ۱۰m و AB = x است و زاویه b نیز مشخص است. حال از معادله زیر برای بدست آوردن مقدار x به متر استفاده می کنیم:

tan b = AC/AB = ۱۰m/x

اندازه گیری ضخامت حقیقی لایه ها:

کمپاس می تواند به روش دستی که بر روی پایه نگهدار(Jacob Staff) قرار داده شده است برای اندازه گیری ضخامت حقیقی واحدهای سنگ چینه ای ( مانند عضو و سازند) به روش زیر مورد استفاده قرار گیرد. شیب واقعی لایه‌ها را اندازه گیری کرده و شیب سنج را در آن زاویه تنظیم می کنیم.کمپاس را به صورت قائم با درپوش نیمه بسته بر روی پایه سوار کرده ( مانند حالتی که میل را می خوانیم) و از قرارگیری شیب سنج در حالتی که زاویه شیب را اندازه گرفته ایم اطمینان کسب می کنیم. از مرز پایینی یک واحد چینه ای شروع می کنیم. پایه را به جهت شیب لایه‌ها خم کرده و همزمان درون آینه نگاه می کنیم تا زمانی که حباب شیب سنج در مرکز قرار گیرد. در این موقعیت از طریق سوراخ دید و پنجره نشانه روی نگاه کرده و نقطه ای روی زمین که محل برخورد خط دید ما با زمین است مشخص می کنیم. پایه نگهدار را در آن محل قرار داده و این عمل را تکرار می کنیم و تعداد دفعات (n) آن را شمارش می کینم تا به مرز بالایی واحد سنگ چینه ای برسیم. حال با ضرب تعداد دفعات در طول پایه ( مثلا ۵/۱ متر) ضخامت حقیقی واحد چینه ای بدست می آید.

اندازه گیری موقعیت صفحات:
برای بدست آوردن موقعیت یک ساختار خطی ما نیاز به اندازه گیری امتداد و شیب آن ساختار داریم. برای این کار از دو روش می توانیم استفاده کنیم:

۱) روش مستقیم:
اگر صفحه صاف، هموار و غیر مغناطیسی باشد راحت‌ترین راه برای اندازه گیری امتداد و شیب صفحه تماس کناره بدنه کمپاس با صفحه است به صورتیکه حباب تراز کروی در مرکز قرار گیرد. با این کار خطی افقی موازی محل برخورد کناره کمپاس و صفحه ایجاد می شود. در این حالت در خواندن هریک از دو سمت عقربه کمپاس مختاریم ( یعنی ۱۴۰ و ۳۲۰ درجه امتدادهای مشابه اند). با این کار امتداد صفحه مشخص می شود. می توان خط امتداد را با یک مداد به موازات لبه بدنه کمپاس بر روی صفحه کشید. در موارد ویژه مانند زمانی که می خواهیم جهت نمونه‌های سنگی برداشت شده برای بررسی‌های ساختاری را مشخص کنیم باید یکی از طرفین خط افقی رسم شده را با علامت فلش مشخص کنیم.

روش مستقیم بدست آوردن امتداد لایه اندازه گیری شیب لایه با روش مستقیم بعد از اندازه گیری امتداد، مقدار شیب صفحه با قرار دادن لبه بدنه کمپاس بر روی صفحه و در جهت عمود بر خط امتداد و تراز کردن شیب سنج ( تراز استوانه ای) بدست می آید. برای تعیین جهت شیب با تراز کردن تراز استوانه ای جهتی را که صفحه به طرف آن شیب دارد مشخص می کنیم.

اندازه گیری شیب توپوگرافی از دور:

برای بدست آوردن شیب توپوگرافی هر ناحیه، ابتدا طوری می ایستیم که توپوگرافی مورد نظر به صورت یک خط نمایان شود. آنگاه درپوش کمپاس را در امتداد بدنه قرار داده و آن را در مقابل خود گرفته به صورتیکه یکی از کناره‌های کمپاس یا خط محور آینه ، بر شیب توپوگرافی مماس شود، در این حالت تراز شیب سنج را تنظیم کرده و مقدار شیب را می خوانیم . نوک شمالی عقربه در نیمکره شمالی که زاویه انحراف مغناطیسی به سمت پایین است به سمت صفحه مدرج نزدیک می شود. یک وزنه کوچک الحاقی به سمت جنوبی عقربه اضافه شده است تا تعادل را در عقربه فراهم سازد. چنانچه کمپاس در نیمکره جنوبی یعنی جایی که انحراف مغناطیسی به سمت بالاست استفاده شود باید وزنه عقربه آن بر روی بخش شمالی عقربه بسته شود تا تعادل ایجاد گردد. برای عدم خطا در تشخیص عقربه سمت شمال بهتر است همیشه به وزنه دقت کنیم.

بدست آوردن موقعیت یک خط مابین دو نقطه:

معمولا ما نیاز داریم تا روند و میل یک خط اتصال دهنده دو نقطه را مانند خط میان دو نفر، یا یک نفر تا یک جسم (مانند خانه، برج یا یک علامت ) بدست آوریم. برای انجام این کار ما می توانیم از یکی از روش‌های نشانه روی چشمی یا کمری استفاده نمائیم. روش نشانه روی چشمی در بالا توضیح داده شد. برای روش نشانه روی کمری، در کمپاس را در نزدیک بدن قرار داده و آن را کج می کنیم تا وقتی که بدنه کمپاس با تراز کردن تراز چشم گاوی، افقی شود. موقعیت هدف از درون آینه با خط سیاه میان آینه هدف گیری کرده و بعد کمپاس را با تراز کروی تراز کرده و روند را می خوانیم. اندازه گیری میل این خط به این ترتیب است: کمپاس را قائم کرده ( بدنه قائم باشد ) تا درپوش و بازوی نشانه روی خمیده شود. از درون سوراخ درون راس نشانه روی (sighting tip) و از میان پنجره نشانه روی نگاه کرده و شیب سنج را تراز می کنیم تا موقعی که نقطه ای مشخص بر روی هدف مورد نظر رویت شود. اگر دو شخص دارای قد یکسان باشند تقاطع چشمان شخص هدف گیری شده با خط سیاه میان پنجره نشانه روی نقطه مورد نظر است. و اگر ما به سوی فردی که از ما کوتاه تر است ( مثلا ۵ سانتیمتر کوتاه تر) نشانه رفته ایم، باید نقطه مورد نظر را ۵ سانتی متر بالاتر از خط دید او(مثلا روی سر او) در نظر گرفت. وقتی که شخص هدف ۵ سانتی متر از ما بلندتر است باید دهان او را نشانه روی کنیم.

۲) روش غیر مستقیم:
اگر صفحه مورد نظر صاف نباشد و در مقابل خط دید ما قرار داشته باشد، ما باید از روش نشانه روی چشمی به این طریق استفاده کنیم. بازوی نشانه روی را باز کرده و سر یا نوک نشانه روی را خم می کنیم. یکی از چشم‌ها را بسته و به طرفین حرکت می کنیم تا زمانی که لبه سطح شیبدار را ببینیم. در صورتیکه حرکت بیشتر باعث مشخص شدن سطح صفحه شیبدار می شود، حرکت را متوقف می کینم. در این موقعیت ما در حال مشاهده صفحه از لبه کناری آن هستیم و آن را به صورت یک خط می بینیم. در کمپاس را خم می کنیم تا موقعی که لبه سطح شیبدار را از طریق پنجره نشانه روی روی درپوش ببینیم. کمپاس را به این صورت در دست می گیریم: دو انگشت شست را زیر بازوی نشانه روی بدنه کمپاس می گیریم و دو انگشت نشانه را روی لبه درپوش و انگشت‌های وسط را پشت قسمت افقی بدنه می گیریم. درپوش کمپاس را حرکت می دهیم تا تراز کروی ( چشم گاوی) در آینه مشاهده شود. آن را تراز کرده و کمپاس را به صورتی می گیریم که خط سیاه میان پنجره نشانه روی، لبه صفحه را قطع کند ( سعی نکنید که خط سیاه با لبه دقیقا تراز شود، زیرا این کار باعث کج شدن بدنه کمپاس و بر هم خوردن تراز آن می شود، مگر اینکه صفحه قائم باشد ). نفس خود را حبس کنید و جهتی را که هر کدام از جهات سفید یا سیاه عقربه ( هر کدام که در آینه مشخص است ) نشان می دهد بخوانید. این عدد امتداد صفحه را در آینه و بدون حرکت بدنه و بر هم خوردن تراز نشان می دهد. در همین موقعیت برای خواندن مقدار شیب، لبه بدنه کمپاس را با لبه صفحه در یک ردیف قرار داده و با تراز کردن شیب سنج مقدار آن را می خوانیم. برای تعیین جهت شیب، جهت اصلی که صفحه به آن سمت شیب دارد را به روشی که قبلا ذکر شد بدست می آوریم.

اگر صفحه مورد نظر قائم و زمین افقی باشد ( یک حالت خاص )، مستقیما روی لبه صفحه ایستاده و روند لبه صفحه را می خوانیم این روند همان امتداد صفحه است.

نکته: برخی زمین شناسان بی تجربه فرض می کنند که می توانند امتداد یک صفحه شیبدار غیر قائم را به این روش محاسبه کنند. تکنیک ایستادن بر روی لبه صفحه برای حالتی که صفحه غیر قائم و سطح بالایی غیر افقی می باشد، کارا نیست و روند لبه صفحه در این حالت امتداد را به ما نمی دهد. در چنین حالاتی ما می بایست مستقیما امتداد را به روش نشانه روی چشمی یا به روشی که در بالا توضیح داده شد ( تماس کمپاس با صفحه ) بدست آوریم.

بدست آوردن موقعیت یک خط مابین دو نقطه:

اندازه گیری موقعیت یک صفحه با تکنیک دو خط:

تکنیک دو خط یک روش بسیار مفید و دقیق اندازه گیری صفحات تقریبا افقی یا با شیب کم می باشد. این صفحات کم شیب بسیار رایج بوده و بطور دقیق با اندازه گیری امتداد و شیب قابل اندازه گیری نمی باشند اگر سطح رخنمون شده صفحه کوچک باشد، دو مداد نوک تیز را با زاویه زیاد نسبت به یکدیگر بر روی صفحه قرار می دهیم. نوک تیز مدادها میل به سمت پایین را نشان می دهند. روند و میل دو خط را اندازه گیری می کنیم (۱ و ۲). چنانچه صفحه نیمه افقی بزرگ و عریض باشد ( مانند یک لایه بازالتی)، دو خط بلند را بوسیله دونفر تعیین می کنیم. دو شخص در دو نقطه می ایستند و به سمت یکدیگر نشانه رفته، روند و میل خطی را که دیگری را قطع می‌کند بدست می آورند (۱). میانگین این دو را بدست می آوریم. همین کار را دوباره برای بدست آوردن روند و میل یک خط دوم نیز انجام می دهند (۲). برای بدست آوردن جهت گیری یک صفحه که شامل دو خط است، خط‌ها را به صورت دو نقطه بر روی استریونت می کشیم، و صفحه را حرکت می دهیم تا دو نقطه بر روی یک دایره بزرگ قرار گیرند. امتداد و شیب دایره بزرگ را می خوانیم. اگرچه تکنیک دوخط بهترین راه برای تعیین موقعیت صفحات کم شیب یا نیمه افقی است، موقعیت صفحات کم شیب کوچک ( مثلا لایه بندی در منطقه لولایی چین‌های میکروسکوپی) می تواند به روش آزمون و خطا به صورت زیر تعیین شود. شیب لایه را در جایی که فکر می کنیم به حداکثر شیب ( شیب حقیقی) نزدیک است،پس از تراز کردن شیب سنج، اندازه گیری کرده و مقدار آن را به خاطر می سپاریم. کمپاس را می چرخانیم تا زمانی که گوشه قائم الزاویه کمپاس صفحه را لمس کند. در این حال شیب را مجددا می خوانیم. اگر شیب کمتر از عدد قبلی باشد ما از شیب حقیقی فاصله داریم و اگر عدد اولیه به شیب حقیقی نزدیک تر است. کمپاس را به حالت اولیه باز گردانده و این بار در جهت مخالف حرکت می دهیم. این کار را تکرار می کنیم را زمانی که ما حداکثر شیب را که همان شیب حقیقی است بدست آوریم. وقتی که شیب حقیقی و مقدار آن مشخص شد، راستای صفحه را در جهت عمود بر خط شیب اندازه گیری می کنیم.

استفاده از کمپاس برای تعیین دو نقطه هم ارتفاع:

گاهی اوقات ما بر روی مرز یک لایه افقی ( مانند یک لایه بازالتی یا یک لایه رسوبی) بر روی یک تپه قرار گرفته ایم و نیاز به تعیین یک نقطه هم ارتفاع بر روی تپه مجاور داریم. به این صورت عمل می کنیم: شیب سنج را بر روی عدد صفر صفحه مدرج آن تنظیم می کنیم، و کمپاس را از پهلو ( به صورت قائم ) به صورتیکه برای اندازه گیری میل توضیح داده شد می چرخانیم. از سوراخ نوک بازوی نشانه روی به داخل پنجره نشانه روی نگاه کرده و شیب سنج را با حرکت دادن بدنه کمپاس به بالا یا پایین و نگاه کردن در آینه تراز می کنیم ( در حالتی که صفر درجه را نشان می دهد و بدون اینکه شیب سنج را حرکت دهیم ). وقتی شیب سنج تراز شد، نقطه ای را که محل تقاطع خط دید شما با زمین است بر روی تپه مقابل مشخص می کنیم. این نقطه، نقطه هم ارتفاع با محل ایستادن ما، بر روی تپه مجاور می باشد.

نشانه روی چشمی برای تعیین ارتفاع نقاط نسبت به خود این تکنیک همچنین برای تعیین امتداد یک لایه به روش دستی نیز استفاده می شود. کافی است تا شیب سنج را بر روی عدد صفر قرار داده، بر روی یک لایه ایستاده و در طول لایه نگاه کنیم و شیب سنج را بدون حرکت دادن پیچ تنظیم آن تراز کنیم. بعد از اینکه شیب سنج تراز شد، نقطه ای را بر روی لبه لایه در راستای خط دید افقی مان مشخص می کنیم. اکنون ما خط امتداد را بدست آورده ایم (خط افقی ) و کافی است تا راستای آن را به روش نشانه روی چشمی و یا کمری بخوانیم. برای اینکه در چنین موقعیتی شیب لایه را در جهت عمود بر خط امتداد بخوانیم، شیب سنج را به صورتیکه برای اندازه گیری شیب توضیح داده شد استفاده می کنیم.

یافتن موقعیت با استفاده از کمپاس و نقشه:
در این بخش می آموزیم که چگونه از یک کمپاس و نقشه توپوگرافی برای برای مشخص کردن موقعیتمان بر روی نقشه استفاده کنیم. اولین کار تنظیم کمپاس با انحراف مغناطیسی ناحیه است.انحراف مغناطیسی در منطقه مورد نظر، باید بر روی نقشه چاپ شده باشد. بعد از یافتن انحراف مغناطیسی بر روی نقشه، باید آن را بر روی کمپاس خود منتقل کنیم. اگر از کمپاس برانتون استفاده می کنیم کافی است تا همانطور که قبلا ذکر شد، پیچ برنجی را که در کنار بدنه کمپاس قرار دارد بچرخانیم تا شاخص (index pin) روی صفحه مدرج بر روی میزان انحراف درست قرار گیرد. برای مدل‌های دیگر کمپاس می توانیم انحراف مغناطیسی را با چرخاندن دایره مدرج بیرونی کمپاس تا زمان قرارگیری عدد مورد نظر روی صفحه مدرج در مقابل خط شاخص لبه بالایی کمپاس تصحیح نمود. برای نمونه‌های دیگر کمپاس که با این روش‌ها قابل تصحیح انحراف مغناطیسی نیستند باید به کتاب راهنمای همراه آن مراجعه نمود. نکته قابل توجه این است که این انحراف حتماً باید تصحیح گردد.

ادامه مطلب