測量地層剖面是了解壹個地區地層組成及分布情況的重要方法。本節將系統介紹地層剖面測量的基本方法。除地層剖面外，地質剖面的測量還包括巖體剖面和構造剖面等，雖然它們反映的內容各不相同，但測量方法與地層剖面是相同的。
壹、實測地層剖面的目的
實測地層剖面的目的是劃分地層，建立地層單位，確定填圖單元。根據劃分依據的不同，可以有巖石地層單位、生物地層單位、年代地層單位、磁性地層單位、化學地層單位等多種類型的地層單位。其中巖石地層單位是最基本的地層單位，任何地層間隔，都要首先毫無遺漏地劃分出巖石地層單位，巖石地層單位的“組”是地質圖的基本成圖單位。詳細研究巖石地層單位的組成、結構、基本層序是實測地層剖面工作中的重要內容。同時還必須研究古生物化石在剖面中的分布情況，以便建立生物地層單位及結合其他地質年代資料建立年代地層單位。根據地層其他方面的物質特征，還可以建立起其他相應類型的地層單位。
二、實測地層剖面線的選擇
剖面應選擇在地層層序完整、露頭連續、構造簡單、化石豐富、巖性組合和厚度具有代表性，且易於到達的地區。除此之外，還應註意:
(1)實測剖面線的方位應基本垂直於地層或主要構造線走向，壹般情況下兩者之間的夾角不宜小於60°。
(2)實測剖面的比例尺應根據規範要求及施測對象的具體情況而定。常用的比例尺為1∶100～1∶2000。由於現在的工作更加細致，常采用較大的比例尺。在剖面圖上能標定為1mm的單層，均可在實地按相應比例尺所代表的厚度劃分出來。如當比例尺為1∶1000時，出露寬度超過1m的地層體就要劃分出來。在剖面圖上小於1mm，但具有特殊意義的單位(如標誌層、含礦層等)，可放大至1mm表示。
(3)剖面要盡量保持完整、連續。當剖面需要平移時，最好沿著某壹標誌層進行平移，並在圖上註明平移方向和距離。
(4)剖面的起點與終點應作為地質點標定在地形圖上。
三、實測地層剖面的野外工作
(壹)測量導線方位、導線斜距及地形坡度角
此項工作由前、後測手完成。實測剖面前，要先確定野外總導線方位。前、後測手沿這壹方位延伸導線。測量時，壹般采用羅盤測量導線方位和地形坡度角，用皮尺或測繩丈量地層斜距。測量後將測得的數據連同坡度的“+”或“－”號壹同報告給記錄人員。沿導線延伸方向，上坡時坡角為“+”，下坡時為“－”。
(二)分層
實測地層剖面以“層”作為基本描述單位。要將地層剖面連續地劃分為壹系列不同的“層”，而加以描述。“層”可以是單壹巖性，也可以是由不同巖性組成的復合層。垂向上巖性的任何差異都可以作為分層標誌。“層”的內部基本連續，與鄰層明顯可分，通常以自然巖性厚度作為分層規模的下限，對於特殊的巖性層，如正常沈積巖中的火山碎屑巖夾層、含礦層和化石富集層等應單獨分層。
分層人員需將分層的結果及時通報給組內其他人員，並在分層處用紅油漆作上標記。
(三)描述
沈積巖區新的填圖方法對地層的記錄描述提出了更高的要求。除了對巖石本身成分、結構、構造的詳細描述外，還應特別註意對地層中壹些具有指相意義的生物實體化石、遺跡化石、特征礦物以及地層本身幾何形態、空間疊覆關系的描述。另外，新方法要求在野外實測剖面時，壹定要現場算出厚度，畫出柱狀圖，並用各種約定的符號標註采樣位置、編號及觀察到的現象，以便及時掌握各地層單位基本層序的變化情況。柱狀圖中的巖性花紋可以暫不填滿，只畫特殊沈積巖的花紋，其比例尺亦可逐層不壹。野外實測地層剖面記錄格式如圖5-25所示，常用巖性圖例符號見附錄二。
圖5-25 實測地層剖面記錄格式
野外記錄的重點內容:
1.巖性
分層的巖性，可用顏色+層理+結構+成分命名方式予以概括，例如:紫紅色厚層細粒石英砂巖。然後再補充描述具體特征。除了對巖石的成分、顏色詳細描述外，要註意對原生沈積構造的觀察記錄，包括“層”的形態、層理類型、單層厚度、各種交錯層理、滑塌變形、液化變形、壓實變形構造、原生與次生孔洞、生物潛穴、帳篷構造、層紋石或疊層石;層頂面的波痕、沖蝕痕、幹裂或水下收縮裂隙、生物遺跡;層底面的各類印痕、印模等，均需全面觀測描述，主要的現象要進行素描和照相。
2.化石
化石既具有年代意義又是良好的沈積環境指示物。所以，必須加強對沈積巖中所含化石的研究，至少要描述肉眼能分辨的化石的門類組合特征、個體形態、保存狀況、分布狀態及其與巖性和沈積構造的關系、排列的優選方位和遺跡化石的類型等，每個化石采集點的層位，特別是首現和末現位置均需測量記錄。
3.古流向
古流向資料對研究沈積環境、沈積物供應方向、古地形坡向和巖石地層單位的形態和延伸方向等有重要意義。扁平礫石的疊瓦狀排列、定向排列的長條形顆粒和生物化石、斜層理、波痕、溝槽模、水道構造、原生滑動變形構造等，都可用來測定古流向。古流向可以在野外直接測量，也可以在獲得有關參數的基礎上用投影網換算。簡便易行的野外壹次量測法，是用具有壹條直線邊棱的非磁性平板，使邊棱沿巖層走向將板貼置於層面上，先在板上標出自然差別的古流向方位線，然後將此板以巖層走向那個邊棱為軸轉至水平，再量板上新標流向線的方位，即為巖層水平狀態時的古流向。此方法僅適用於褶皺無傾伏的情況，如有傾伏，應再消除褶皺傾伏角的幹擾。
4.巖層間的接觸關系
對於巖層間的接觸關系，要弄清具體特征。對於連續沈積的巖層，要註意巖性如何漸變過渡;不連續的沈積界面，應註意其形態(平整的、起伏的、有無印痕或印模)，上、下巖層是否交切，有無底礫巖與風化殼，並查清不連續的原因。懷疑有不整合時，除了接觸關系特征外，還要註意在臨近界面上下尋找確定地層時代的依據。
(四)標本和樣品采集
實測地層剖面過程中要系統采集標本和樣品，如巖石、古生物標本，化學分析、人工重砂樣品等。標本和樣品采集時的技術要求及稀密程度要視不同的標本和樣品而定。如古地磁樣品要定向采集，古生物標本采集後要用紙和棉花包裹，以防磨損。
采集的標本和樣品壹定要準確編號，註明所采位置。有關數據要及時報告給記錄人員，填入表中，描述人員也要將這些數據納入記錄內容，以便核對。另外，標本采集人員，應逐層測量巖層產狀。
(五)填寫記錄表格
登記人員要將導線編號、方位角、地層斜距、坡角(±)、產狀、分層數據、標本號及產出位置、名稱等準確無誤地填入預先制定的統壹格式的表格中(表5-5)。
(六)繪制草圖
野外要繪制導線平面圖和投影剖面圖。
1.導線平面圖的繪制方法
首先，選定比例尺。然後以圖紙的橫線作為野外總導線方位，在圖紙上按分導線方位截取出每壹導線的水平距(根據導線斜距及地形坡角按公式D=Lcosβ求出，也可用投影法作圖求出)。將導線起止點標好序號，按照導線的順序依次作出。在各導線上，按照分層水平距離標出各分層位置，按地層沿走向的延伸情況及坡向畫出分層符號。每層內要標註分層號，標出產狀符號。以此種方法連續畫出各導線上的內容，直到剖面終點。如果中途需要平移，應在圖上註明平移方向和距離。
2.剖面圖的繪制
繪制剖面圖草圖的目的是反映地形變化的細節以及為清繪剖面圖提供參考。
剖面圖草圖壹般采用展開法繪制。在平面圖下方的適當位置繪制剖面圖草圖。此時，圖紙的橫線即為水平線，豎線則為標高。
表5-5 實測地層剖面登記表格式
確定剖面的起點後，按照地形坡度角由起點作壹射線(可以不實際畫出，而用三角板或直尺帶有刻度的壹側邊代替)，在其上按比例尺根據第壹導線的斜距找出第壹導線的終點，此點的標高代表了第壹導線終點處的標高。根據地形的實際變化，用壹條曲線把起點和這壹終點連接起來，即獲得了第壹導線經過處的地形近真跡線。在地形線上根據各分層的斜距標出各分層。依此方法將第二導線的起點(第壹導線的終點)和終點按實際地形連接起來，就可得到第二導線經過處的地形近真跡線。如此循環就可得到整個剖面的地形近真跡線，在地形線上標上分層符號、層號、產狀、巖性花紋、采樣位置、重要地物標誌。這樣就構成了壹張野外地層剖面草圖。
四、實測地層剖面資料的室內整理及制圖
(壹)野外原始資料整理
室內工作的第壹步是核對野外獲得的各項數據，各項數據要做到準確無誤。標本編號與記錄要壹致。要將各種原始記錄編號造冊登記。標本、樣品采集人員應將標本按層位排開，仔細核對之後，在標本的適當位置塗上白油漆，將編號寫在上面。
(二)巖層厚度計算
新的填圖方法要求巖層厚度計算和柱狀剖面圖的繪制在實測剖面的過程中就地完成，考慮到學生實習的實際情況，上述工作也可在室內完成。
巖層厚度的計算方法有查表法、圖解法、赤平投影法和公式計算法，常用的是公式計算法(表5-6)。
表5-6 剖面數據計算表格式
地層厚度應分層計算，計算方法可利用利昂諾夫斯基公式:
D=L(sinα·cosβ·sinγ±cosα·sinβ)
式中:D為巖層厚度;α為巖層傾角;β為地面坡角;γ為剖面導線方向與巖層走向間夾角;L為巖層地面斜距。
式中加、減號的取舍與地面坡向和巖層傾向的相互關系有關，而與坡角的“+”、“－”無關(坡角的“+”、“－”在計算高差時考慮)。當巖層傾向與坡向相反時用“+”，相同時用“－”。
如圖5-26所示。假設圖5-26代表了近於垂直於巖層走向的壹個地層剖面，在山坡的左側時厚度公式為:
D=L(sinα·cosβ·sinγ+cosα·sinβ)
在山坡的右側時厚度公式則為:
D=L(sinα·cosβ·sinγ－cosα·sinβ)。
圖5-26 地面坡向、巖層產狀與巖層厚度的關系
(三)實測剖面圖的制圖
實測剖面圖的制圖方法，通常有展開法和投影法兩種。當剖面導線方位比較穩定，轉折較少時，多用展開法作圖;當導線方位多變，轉折較多時，則宜用投影法作圖。
1.用展開法繪制實測剖面圖
用展開法清繪實測剖面圖時，不需要繪制導線平面圖，繪制方法同草圖。
繪制地質要素時要註意，多數情況下，地層走向不會完全同實測剖面線的方位垂直。因此，在繪制巖性花紋時，需要進行真傾角和視傾角的換算。除夾角大於80°可忽略不計外，凡剖面方位與地層走向夾角小於80°時，都應按視傾角繪制巖性花紋。用展開法繪制實測剖面圖，方法簡便，但是由於將轉折的導線展開，在地質剖面圖上誇大了地質體的實際寬度。
2.用二次投影法繪制剖面圖
(1)確定總導線方位。要對野外確定的總導線方位進行校對，將野外導線平面圖的起點和終點的連線方位確定為總導線方位，以箭頭的形式標繪在圖紙上方的壹側。
(2)以圖紙的橫線為總導線方位，在圖紙的上半部繪出導線平面圖。繪制方法同草圖(壹次投影)。
(3)在平面圖的下方選擇壹條橫線作為剖面圖的投影基準線，將導線平面圖上的導線分界點，垂直投影到這條基準線上，根據各導線終點處的累積高差，參考野外草圖，勾繪出地形線。將各分層界線、地物標誌等相應地投影到地形線上(二次投影)。
(4)繪制地質要素，在根據地層的產狀繪制巖性花紋時，其要求同展開法。在沒有斷層分隔的非角度不整合地層序列內，在不同產狀的兩點之間，地層的產狀應是逐漸變化的。巖性花紋繪制完成後，將分層號、產狀、化石層位、典型地物依次標繪在圖上，寫上圖名、比例尺，就構成了壹張完整的剖面圖(圖5-27)。
圖5-27 實測剖面圖的格式(按投影法)
(5)在投影法作圖的過程中，為了更加準確地反映地層界線的空間延伸情況，地層界線的第二次投影也可以采用沿巖層走向投影的方法。作法是:在導線平面的居中位置選壹條橫線作為投影基準線，將各分導線上經過壹次投影後的地層分界點按地層的走向延伸，與投影基準線相交，這些點即為地層分界線在基準線位置上的理想出露點，將這些點垂直下移到地形線的相應位置上，作為剖面圖上地層的分界點，分界點之間畫上相應的圖飾即可。
(四)柱狀剖面圖的編制
實測地層剖面的成果資料是地層柱狀剖面圖，它可綜合反映地層厚度、層序、巖性、接觸關系、古生物、礦產等資料。柱狀剖面圖所反映的內容要全面、詳實，對各分層的描述要有概括性，簡明扼要。
柱狀剖面圖的常見格式見圖5-28。
圖5-28 柱狀剖面圖格式